FI124190B - Lääketieteellinen väline ja sen valmistus - Google Patents

Lääketieteellinen väline ja sen valmistus Download PDF

Info

Publication number
FI124190B
FI124190B FI20075881A FI20075881A FI124190B FI 124190 B FI124190 B FI 124190B FI 20075881 A FI20075881 A FI 20075881A FI 20075881 A FI20075881 A FI 20075881A FI 124190 B FI124190 B FI 124190B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
medical device
lactide
biodegradable
blank
predetermined
Prior art date
Application number
FI20075881A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20075881A (fi
FI20075881A0 (fi
Inventor
Timo Allinniemi
Kaarlo Paakinaho
Harri Heino
Pertti Törmälä
Original Assignee
Bioretec Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bioretec Oy filed Critical Bioretec Oy
Priority to FI20075881A priority Critical patent/FI124190B/fi
Publication of FI20075881A0 publication Critical patent/FI20075881A0/fi
Priority to EP08105908.1A priority patent/EP2127608B1/en
Priority to US12/329,044 priority patent/US9393060B2/en
Publication of FI20075881A publication Critical patent/FI20075881A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI124190B publication Critical patent/FI124190B/fi
Priority to US15/183,258 priority patent/US20160361103A1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/84—Fasteners therefor or fasteners being internal fixation devices
    • A61B17/86—Pins or screws or threaded wires; nuts therefor
    • A61B17/866—Material or manufacture
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/84—Fasteners therefor or fasteners being internal fixation devices
    • A61B17/844—Fasteners therefor or fasteners being internal fixation devices with expandable anchors or anchors having movable parts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/84—Fasteners therefor or fasteners being internal fixation devices
    • A61B17/86—Pins or screws or threaded wires; nuts therefor
    • A61B17/8605—Heads, i.e. proximal ends projecting from bone
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/84—Fasteners therefor or fasteners being internal fixation devices
    • A61B17/86—Pins or screws or threaded wires; nuts therefor
    • A61B17/8625—Shanks, i.e. parts contacting bone tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/04—Macromolecular materials
    • A61L31/06—Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/14—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/14—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L31/148—Materials at least partially resorbable by the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/60—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like for external osteosynthesis, e.g. distractors, contractors
    • A61B17/66—Alignment, compression or distraction mechanisms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/72—Intramedullary pins, nails or other devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/72—Intramedullary pins, nails or other devices
    • A61B17/7233—Intramedullary pins, nails or other devices with special means of locking the nail to the bone
    • A61B17/7258—Intramedullary pins, nails or other devices with special means of locking the nail to the bone with laterally expanding parts, e.g. for gripping the bone
    • A61B17/7266—Intramedullary pins, nails or other devices with special means of locking the nail to the bone with laterally expanding parts, e.g. for gripping the bone with fingers moving radially outwardly
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/72—Intramedullary pins, nails or other devices
    • A61B17/7233—Intramedullary pins, nails or other devices with special means of locking the nail to the bone
    • A61B17/7258—Intramedullary pins, nails or other devices with special means of locking the nail to the bone with laterally expanding parts, e.g. for gripping the bone
    • A61B17/7275—Intramedullary pins, nails or other devices with special means of locking the nail to the bone with laterally expanding parts, e.g. for gripping the bone with expanding cylindrical parts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00004—(bio)absorbable, (bio)resorbable, resorptive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00831—Material properties
    • A61B2017/00867—Material properties shape memory effect
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00831—Material properties
    • A61B2017/00867—Material properties shape memory effect
    • A61B2017/00871—Material properties shape memory effect polymeric
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/04—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for suturing wounds; Holders or packages for needles or suture materials
    • A61B17/0401—Suture anchors, buttons or pledgets, i.e. means for attaching sutures to bone, cartilage or soft tissue; Instruments for applying or removing suture anchors
    • A61B2017/0427—Suture anchors, buttons or pledgets, i.e. means for attaching sutures to bone, cartilage or soft tissue; Instruments for applying or removing suture anchors having anchoring barbs or pins extending outwardly from the anchor body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B2017/681—Alignment, compression, or distraction mechanisms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/84—Fasteners therefor or fasteners being internal fixation devices
    • A61B17/86—Pins or screws or threaded wires; nuts therefor
    • A61B2017/8655—Pins or screws or threaded wires; nuts therefor with special features for locking in the bone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/06—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from hydroxycarboxylic acids
    • C08G63/08—Lactones or lactides

Description

LÄÄKETIETEELLINEN VÄLINE JA SEN VALMISTUS Taustaa 5 Julkaisussa H. Heino, P. Törmälä, J. Ilomäki: “Influence of Self-Reinforcing on In Vitro Stress Relaxation of 70L/30D,L PLA”, konferenssitiivistelmä (suullinen esitys): 7th World Biomaterials Congress 16-21.5.2004, Sydney, Australia, on esitetty itselujittumattomia (orientoimattomia) näytteitä ja itselujittuneita (orientoituja) näytteitä, jotka oli valmistettu 70L/30D,L PLAsta ja kiinnitetty 10 samaan pidikkeeseen ja sijoitettu fosfaattipuskuriliuokseen 37°C:ssa. Itse-lujittuneet näytteet pyrkivät pitämään tietyn jännitystason 7 vuorokauden koejakson jälkeen, kun taas orientoimattomiin näytteisiin ei ollut jäänyt merkitsevää jännitystä 1 vuorokauden jälkeen.
15 Julkaisussa US 2005/0033295 on esitetty implantteja, jotka on muodostettu selkärangan kiinnittämiseen tarkoitetusta muistipolymeerimateriaalista. Muistipolymeerimateriaali voi olla biohajoavaa tai biologisesti hajoamatonta. Polymeerimateriaali pyrkii omaksumaan muistitilansa, kun polymeerin muutos aktivoituu. Aktivoituminen voi tapahtua esimerkiksi siten, että 20 polymeeri adsorboi nestettä, koska polymeeri voidaan muodostaa sellaiseksi, että se reagoi nesteen adsorptioon, kun polymeeriin sisällytetään hydrofiilistä materiaalia.
Keksinnön yhteenveto Ξ 25 ™ Nyt esillä oleva keksintö tarjoaa biohajoavan lääketieteellisen välineen, joka 0 on kiinnitysväline, venytysluutumisväline tai stentti, ja joka on ^ valmistettu ainakin yhdestä biohajoavasta materiaalista, joka käsittää 1 ainakin yhtä homopolymeeriä, kopolymeeriä tai polymeeriseosta.
“ 30 Biohajoavalla lääketieteellisellä välineellä on alkumuoto ja ainakin yksi 5 kehittynyt muoto, joka on eri kuin alkumuoto, jolloin alkumuoto on £ sovitettu muuttumaan kehittyneen muodon suuntaan ulkoisen § ärsykkeen vaikutuksesta. Lääketieteellinen väline on kuormitettu ennalta määrätylle jännitystasolle ja lääketieteellinen väline kykenee 35 palauttamaan jännityksensä ennalta määrätylle jännitystasolle.
2 Lääketieteellinen väline kykenee palauttamaan jännityksensä ennalta määrätylle jännitystasolle mainitun ennalta määrätyn jännitystason yläpuolelta jännityksen relaksaation avulla ja/tai mainitun ennalta määrätyn jännitystason alapuolelta mittasuhteiden muutoksen avulla 5 kehittyneen muodon suuntaan. Lääketieteellinen väline kykenee säilyttämään mainitun jännitystason ainakin 2 viikon ajan fysiologisissa olosuhteissa tai fysiologisia olosuhteita jäljittelevissä olosuhteissa. Fysiologisilla olosuhteilla, joka muodostaa ulkoisen ärsykkeen, tarkoitetaan vesipitoista ympäristöä ja lämpötilaa 35...42°C:n alueella.
10
Menetelmä keksinnön mukaisen biohajoavan lääketieteellisen välineen valmistamiseksi käsittää seuraavia vaiheita: otetaan ainakin yhtä biohajoavaa materiaalia, muodostetaan aihio, 15 - muutetaan aihion muotoa lämpötilassa, joka soveltuu saamaan aikaan väliaikaisen muutoksen sen muodossa siten, että aihio saavuttaa lääketieteellisen välineen alkumuodon ja aihiota kuormitetaan ennalta määrätyllä jännityksellä, ja jäähdytetään muotoaan muuttanut aihio.
20
Keksinnön mukaisella biohajoavalla lääketieteellisellä välineellä on fysiologisissa olosuhteissa kyky muuttaa ulkoisia mittasuhteitaan ennalta määrätyllä nopeudella ja ennalta määrätty määrä, jolloin se kykenee samalla kohdistamaan ennalta määrättyjä voimia paraneviin kudoksiin ennalta 25 määrätyn ajan; lääketieteellinen väline voi esimerkiksi kohdistaa paraneviin ^ kudoksiin puristusvaikutusta luunmurtuman tai osteotomian kiin- ™ nityskohdassa. Esimerkiksi kun kiinnitys on liian kireä tai liian löysä, lääke-
CVJ
o tieteellinen väline voi palauttaa kiinnitysjännityksen ennalta määrätylle tasolle cu joko lisäämällä kiinnitysjännitystä muodonmuutoksen avulla tai vähentämällä g 30 jännitystä materiaalin jännityksen relaksaation avulla. Lääketieteellinen väline
CL
on myös sovitettu muuttumaan alkumuodosta kehittyneeseen muotoon. Kun § lääketieteellisellä välineellä on pitkänomainen rakenne, eli se on esimerkiksi m £ ruuvi, nasta, niitti tai naula, lääketieteellinen väline kykenee suurentamaan ° halkaisijaansa, ja näin ollen kiinnityslujuus lääketieteellisen välineen ja 35 ympäröivän elävän materiaalin, esimerkiksi luun, välillä kasvaa. Lääketieteellinen väline voidaan aktivoida nesteärsykkeen avulla 3 fysiologisissa olosuhteissa tai fysiologisia olosuhteita jäljittelevissä olosuhteissa. Nesteen molekyylit alentavat energiatasoa, mikä vaaditaan materiaalin muodonmuutokseen. Edellä mainittujen ominaisuuksien ansiosta lääketieteellinen väline on myös epäherkkä virheille, joita voi tapahtua kirur-5 gisen toimenpiteen aikana tai sen jälkeen. Tällaisia virheitä voivat olla esimerkiksi: luussa olevan porareiän halkaisija voi olla liian suuri, kirurgi voi kiristää lääketieteellistä välinettä liikaa, tai murtuman osia voi liikkua toistensa suhteen siten, että murtumaosia yhteen liittävän välineen kireys muuttuu.
10 Puristuksen merkitystä luun paranemisen yhteydessä on kuvattu esimerkiksi julkaisussa Manual of Internal Fixation, Techniques recommended by AO-Group, 1979, s. 12. Kansainvälinen sisäisen kiinnityksen tutkimusjärjestö Association for the Study of Internal Fixation (AO/ASIF) on tutkinut puristuksen vaikutusta, ja näiden tutkimuksien mukaan puristus edistää huomatta-15 vasti sisäisen kiinnityksen stabiilisuutta. Niissä on myös osoitettu, että itse luu kykenee ylläpitämään puristusta; näin ollen voidaan odottaa, että kiinnitys-välineen puristuksella paranemisjakson aikana voi olla suotuisa vaikutus luun paranemiseen. 1 2 3 4 5 6
Eräs toinen esimerkki sovelluksesta, joka tarjoaa etuja tekniikan tasoon näh 2 den ja joka on valmistettu nyt esillä olevan keksinnön mukaisesta materiaa 3 lista, on venytysluutumisväline, luun venytyslaite. Venytyslaitteiden avulla 4 helpotetaan luurakenteiden anatomian muuttamista stimuloimalla ja ohjaa 5 malla luun kasvua venytyslaitteen aikaansaaman liikkeen avulla. Nyt esillä 6 olevan keksinnön tekniikalla tehty venytyslaite tarjoaa jatkuvan liikkeen, jolla ? on säädelty nopeus, päätepiste ja voima. Tekniikan tason mukaisia venytys- o ^ laitteita käytetään useimmiten käsin, jolloin liike on pikemminkin ajoittaista
C\J
o kuin jatkuvaa. Käsikäyttö edellyttää pääsyä laitteeseen käsiksi, mihin liittyy aina suurempi tulehdusriski.
£ 30
CL
Keksinnön kuvaus cö 00
LO
£ Nyt esillä oleva keksintö koskee biohajoavaa lääketieteellistä välinettä, joka S on valmistettu ainakin yhdestä biohajoavasta materiaalista. Tämä ainakin 35 yksi biohajoava materiaali voidaan valita homopolymeerien tai kopolymeerien joukosta. Lääketieteellinen väline voidaan kuitenkin valmistaa useammasta- 4 kin kuin yhdestä biohajoavasta materiaalista. Biohajoava materiaali voi olla kahden tai useamman homopolymeerin tai kopolymeerin seos siten, että seos voi käsittää vain homopolymeerejä, vain kopolymeerejä tai ainakin yhtä homopolymeeriä ja ainakin yhtä kopolymeeriä. Materiaali voidaan myös val-5 mistaa ainakin yhdestä polymeeriaineosasta, kuten homopolymeeristä tai kopolymeeristä, ja ainakin yhdestä lisäaineesta. Lisäaine voi käsittää esimerkiksi monomeerejä tai hydrofiilisen aineosan. Lääketieteellinen väline voi myös käsittää mekaanisesti aktiivisia ja ei-aktiivisia aineosia, joista kukin on biohajoavaa materiaalia.
10
Biohajoavat polymeerimateriaalit voidaan valita esimerkiksi seuraavista materiaaleista: polyglykolidi (PGA), glykolidin kopolymeerit, polylaktidit, poly-laktidin kopolymeerit, epäsymmetrisesti 3,6-substituoidut poly-1,4-dioksaani-2,5 dionit, poly-p-hydroksibutyraatti (PHBA), ΡΗΒΑ/β-hydroksivaleraatin 15 kopolymeerit (PHBA/HVA), poly-p-hydroksipropionaatti (PHPA), poly-p-diok-sanoni (PDS), poly-5-valerolaktoni, poly-s-kaprolaktoni, metyylimetakrylaatti-N-vinyylipyrrolidiinikopolymeerit, polyesteriamidit, oksaalihapon polyesterit, polydihydropyraanit, polyalkyyli-2-syanoakrylaatit, polyuretaanit (PU), poly-vinyylialkoholi (PVA), polypeptidit, poly-P-omenahappo (PMLA), poly-β-20 alkaanihapot, polyetyleenioksidi (PEO) ja kitiinipolymeerit. Glykolidin kopolymeerejä ovat esimerkiksi glykolidi/L-laktidikopolymeerit (PGA/PLLA) ja glyko-lidi/trimetyleenikarbonaattikopolymeerit (PGA/TMC). Polylaktideja ovat esimerkiksi poly-L-laktidi (PLLA), poly-D-laktidi (PDLA) ja poly-DL-laktidi (PDLLA). Polylaktidin kopolymeerejä ovat esimerkiksi L-laktidi/DL-laktidi-25 kopolymeerit, L-laktidi/D-laktidikopolymeerit, laktidi/tetrametyyliglykolidi- ^ kopolymeerit, laktidi/trimetyleenikarbonaattikopolymeerit, laktidi/5-valero-
O
^ laktonikopolymeeri, laktidi/s-kaprolaktonikopolymeeri, polydepsipeptidit
CVJ
o (glysiini-DL-laktidikopolymeeri), polylaktidi/polyeteenioksidikopolymeerit, cu glykolidi/L-laktidi (PGA/PLLA) / polyetyleeniglykoli (PEG) -kopolymeerit, ja g 30 polylaktidi/polyetyleeniglykoli (PEG) -kopolymeerit.
CL
§ Lääketieteellinen väline voidaan myös lujittaa lujittamalla materiaali kuiduilla, m £ jotka on valmistettu resorboituvasta polymeeristä tai polymeeriseoksesta, tai ° biohajoavilla keraamisilla kuiduilla, kuten β-trikalsiumfosfaattikuiduilla tai 35 bioaktiivisilla lasikuiduilla. Lääketieteellisissä välineissä voidaan myös käyttää 5 keraamisia jauheita lisäaineina tai täyteaineina uuden luun muodostumisen edistämiseksi.
Lisäksi lääketieteellinen väline voi käsittää erilaisia biologisesti yhteensopivia 5 lisäaineita, joilla helpotetaan materiaalin prosessoitavuutta (esim. stabilointiaineita, antioksidantteja tai pehmentimiä) tai muutetaan sen ominaisuuksia (esim. pehmentimiä tai keraamisia jauheraaka-aineita tai biostabiileja kuituja, kuten hiiltä) tai helpotetaan sen käsittelyä (esim. väriaineita).
10 Lääketieteellinen väline voi myös sisältää jotakin muuta bioaktiivista lisäainetta (-aineita), kuten antibioottia (antibiootteja) tai muuta lääkeainetta (-aineita), kemoterapeuttisia aineita, haavojen paranemista aktivoivia aineita, kasvutekijää (-tekijöitä), luun morfogeenistä proteiinia (proteiineja), anti-koagulanttia (kuten hepariinia), jne. Tällaiset bioaktiiviset lääketieteelliset 15 välineet ovat erityisen edullisia kliinisessä käytössä, koska niillä on niiden mekaanisen vaikutuksen lisäksi myös biokemiallisia, lääketieteellisiä ja muita vaikutuksia, jotka helpottavat kudoksen paranemista ja/tai uusiutumista.
Lääketieteellisellä välineellä on alkumuoto ja ainakin yksi kehittynyt muoto. 20 Kehittynyt muoto on erilainen kuin alkumuoto. Alkumuoto on sovitettu muuttumaan kehittyneen muodon suuntaan fysiologisissa olosuhteissa, jolloin fysiologiset olosuhteet tarkoittavat vesipitoista ympäristöä ja lämpötilaa välillä 35...42°C: Toisin sanoen alkumuoto on se muoto, joka lääketieteellisellä välineellä on sen valmistuksen jälkeen, ja kehittynyt muoto on se 25 muoto, jonka suuntaan lääketieteellisen välineen muoto muuttuu, kun ^ lääketieteellinen väline aktivoituu fysiologisissa tai vastaavissa olosuhteissa.
^ Näin ollen lääketieteellisen välineen muodonmuutoskäyttäytymistä voidaan
C\J
o tarkkailla myös elimistön olosuhteiden ulkopuolella. On huomattava, että cu muutos alkumuodosta kehittyneeseen muotoon ei tapahdu kuivissa g 30 olosuhteissa, vaan ilmiö edellyttää nesteärsykettä fysiologisissa olosuhteissa
CL
tai fysiologisia olosuhteita jäljittelevissä olosuhteissa.
oö 00 m £ Lääketieteellinen väline voidaan valmistaa siten, että se muuttuu ennalta ° määrätyllä nopeudella kehittyneen muodon suuntaan. Biohajoava lääke- 35 tieteellinen väline on myös ohjelmoitu muuttumaan kehittyneen muodon suuntaan, mutta se ei välttämättä saavuta kehittynyttä muotoa, vaan 6 alkumuodon ja kehittyneen muodon välissä on ennalta määrätty muoto, mihin saakka lääketieteellinen väline muuttuu kehittyneen muodon suuntaan.
Mittasuhteiden muutos, joka tapahtuu alkumuodon muuttuessa kehittyneeen 5 muodon suuntaan, on yli 2 %, mutta se on usein yhtä suuri tai suurempi kuin 5 %. Esimerkiksi pitkänomaisen lääketieteellisen välineen, kuten naulan, ruuvin, nastan tai niitin, halkaisija voi kasvaa siten, että sen halkaisija on yli 2 % ja edullisessa tapauksessa yli 5 % suurempi kuin sen alkumuodossa.
10 Lääketieteellinen väline on myös kuormitettu ennalta määrätylle jännitykselle. Menetelmää, kuinka lääketieteellinen väline voidaan kuormittaa ennalta määrätyllä jännityksellä, selostetaan jäljempänä. Lääketieteellinen väline on sovitettu palauttamaan jännityksensä ennalta määrättyyn jännitystasoon ainakin 2 viikon ajaksi fysiologisissa olosuhteissa, eli ainakin 2 viikon ajaksi 15 implantoinnin jälkeen tai ainakin 2 viikon ajaksi simuloidussa elimistön nesteessä 37°C lämpötilassa. Simuloitu elimistön neste on fos-faattipuskuriliuos tai muu neste, joka jäljittelee ihmisen kudoksien olosuhteita. Jotta voitaisiin tarkastella lääketieteellisen välineen tätä jännityksen-palautuskykyä in vitro, lääketieteellinen väline on kiinnitettävä (lukittava) 20 jäykästi paikalleen ja se on upotettava nesteeseen fysiologisessa lämpötilassa. On huomattava, että lääketieteellinen väline on sovitettu palauttamaan jännityksensä siihen kohdistuvista ulkoisista rasituksista huolimatta, edellyttäen että rasitukset ovat kohtuullisia lääketieteellisen välineen kuor-mituksenkestokapasiteettiin nähden.
25 ^ Lääketieteelliseen välineeseen kuormitetun ennalta määrätyn jännityksen ^ takia lääketieteellinen väline pyrkii palauttamaan jännityksensä ennalta
CVJ
o määrättyyn jännitystasoon. Kun lääketieteellisen välineen jännitys on ennalta cu määrättyä jännitystä pienempi, lääketieteellinen väline vetäytyy kokoon ja g 30 palauttaa ennalta määrätyn jännityksen. Näin voi tapahtua esimerkiksi silloin,
CL
kun kiinnitys on liian löysä. Kokoonvetäytymisen nopeutta voidaan myös § säätää ennalta lääketieteellisen välineen valmistuksen aikana. Kun lääke- m £ tieteellisen välineen jännitys on ennalta määrättyä jännitystä suurempi, lää- ° ketieteellinen väline pienentää jännitystä säädellyn jännityksen relaksaation 35 avulla siten, että saavutetaan ennalta määrätty jännitys. Näin voi käydä 7 esimerkiksi silloin, kun kirurgi on kiristänyt lääketieteellistä välinettä yli ennalta määrätyn jännityksen.
Kuten voidaan helposti ymmärtää, aikaväli, jonka aikana lääketieteellinen 5 väline kykenee palauttamaan jännitystasonsa, on säädettävissä. Aikaväli tulisi säätää siten, että se on järkevä vaurion paranemisaikaan nähden. On selvää, että kyky palauttaa ennalta määrätty jännitys heikkenee, kun lääketieteellinen väline on saavuttanut tietyn hajoamispisteen. Voidaan kuitenkin helposti saavuttaa aikoja, jotka ovat merkittäviä vaurion paranemisen kan-10 naita. Esimerkiksi kaksi viikkoa voi olla sopiva aika pienen vauvan luunmurtuman tai kasvulevyn murtuman alkuluutumiseen, mutta voidaan tarvita neljästä kuuteen viikkoa, jotta saavutetaan hohkaluunmurtuman luutuminen aikuisilla.
15 Keksinnön mukainen menetelmä biohajoavan lääketieteellisen välineen valmistamiseksi alkaa ainakin yhden biohajoavan materiaalin valinnalla. Materiaalin valinnan jälkeen muodostetaan aihio sulaprosessoimalla ainakin yhtä biohajoavaa materiaalia. Sulaprosessointivaiheessa raemaisia raaka-aineita sulatetaan, sekoitetaan ja sen jälkeen työstetään haluttuun muotoon. 20 Sopivia menetelmiä aihion muodostamiseen ovat ekstruusio, ruiskuvalu ja puristusmuovaus. Ekstruusioprosessista saadaan jatkuva aihioprofiili, kun taas ruiskuvalun ja puristusmuovauksen avulla voidaan valmistaa aihio-osia. Kaksiruuviekstruusio on edullinen sulaprosessointimenetelmä sekoitus-tehokkuutensa vuoksi, minkä ansiosta voidaan valmistaa hyvälaatuisia 25 aihioita, joissa on yksi tai useampia lisäkomponentteja. Raaka-aineista ? riippuen prosessointilämpötilat voivat sulaprosessoinnissa vaihdella 50°C:n ja 300°C:n välillä.
C\J
cp K Sulaprosessoinnin jälkeen aihiolla on orientoimaton alkuperäinen muoto.
g 30 Sulaprosessointivaiheen jälkeen tulee muodonmuutosprosessi. Muodon- muutosprosessissa itse asiassa saadaan aikaan materiaalin mekaaniset § aktiivisuusominaisuudet. Muodonmuutosprosessissa aihion muotoa muu- m £5 tetaan lämpötilassa, jossa voidaan saada aikaan väliaikainen muutos sen c\j muodossa siten, että muotoaan muuttanut aihio saavuttaa lääketieteellisen 35 välineen alkumuodon. Muodonmuutosprosessi voi olla esimerkiksi suu- lakeveto, vapaa veto, kiertäminen, rengaslaajennus, puristaminen tai tai- 8 vutus. Käytännössä mikä tahansa materiaaliin tehty muodonmuutos voidaan palauttaa mekaanisena aktiivisuutena fysiologisissa olosuhteissa. Muodonmuutos tapahtuu lämpötilassa, joka on materiaalin lasisiirtymä-lämpötilan yläpuolella ja sulamislämpötilan alapuolella. Liikkeen suunta ja 5 maksimiulottuvuus määräytyvät tässä prosessointivaiheessa. Käytännössä mekaanisen aktiivisuuden teoreettinen maksimiliike on yhtä suuri kuin tässä prosessointivaiheessa aikaansaatu muodonmuutos.
Muodonmuutosprosessissa aihiota kuormitetaan ennalta määrätyllä jänni-10 tyksellä. Ennalta määrätyn jännityksen taso riippuu lämpötilasta ja muo-donmuutossuhteesta, esimerkiksi vetosuhteesta. Ennalta määrätty jännitys, eli voimataso, säädetään muodonmuutosprosessissa muuttamalla muo-donmuutoslämpötilaa. Matalissa lämpötiloissa muodonmuutoksen aikaansaamiseksi tarvitaan suuria voimia, ja näin ollen lääketieteellinen väline voi 15 saada aikaan suuria voimia, kun sitä käytetään fysiologisissa olosuhteissa tai fysiologisia olosuhteita jäljittelevissä olosuhteissa. Korkeissa lämpötiloissa muodonmuutoksen aikaansaamiseksi tarvitaan vain pieniä voimia, ja näin ollen lääketieteellinen väline voi saada aikaan vain pieniä voimia, kun sitä käytetään fysiologisissa olosuhteissa tai fysiologisia olosuhteita jäljittelevissä 20 olosuhteissa.
Seuraavassa vaiheessa muotoaan muuttanut aihio jäähdytetään samalla, kun sen ennalta määrätty jännitystaso säilytetään, ja alkumuoto ja ennalta määrätty jännitys määräytyvät. Tiettyjen ominaisuuksien aikaansaamiseksi 25 lääketieteelliseen välineeseen voidaan tarvita viimeistelyvaihe. ^ Viimeistelyvaihe voidaan kuitenkin jättää pois. Viimeistelyvaiheeseen voi ™ kuulua ainakin työstö tai lämpömuovaus. Muodonmuutoksen jälkeisessä
CVJ
o viimeistelyvaiheessa on huolellisesti säilytettävä mekaaninen aktiivisuus cu halutuilla alueilla. Esimerkiksi kokoonvetäytyvän naulan kannan g 30 lämpömuovaus poistaa kannasta mekaaniset aktiivisuusominaisuudet, koska
CL
muodonmuutos tapahtuu suuntaan, johon mekaaninen aktiivisuus veisi mate- § haalia. Tämä on tässä tapauksessa kuitenkin edullista, koska naulan kanta m £ on sopivimmin mittastabiili ja aktiivisuus tulee varresta. Mekaanisia aktiivini suusominaisuuksia voidaan myös muokata käsittelemällä materiaalia läm- 35 mön avulla tai mekaanisesti muodonmuutosprosessin jälkeen. Putkimaista sauvaa, jonka pituus lyhenisi ja halkaisija kasvaisi, voidaan esim. lämpö- 9 käsitellä yhdeltä puolelta muodonmuutosprosessissa syntyneiden jännityksien osittaiseksi laukaisemiseksi, jolloin syntyy sauva, joka käyristyy voimakkaasti, kun mekaaniset aktiivisuusominaisuudet aktivoituvat. Vastaava vaikutus voidaan saada aikaan materiaalin epäsymmetrisellä työstöllä.
5 Lopuksi valmis lääketieteellinen väline steriloidaan esimerkiksi gamma- säteilytyksellä.
Raaka-aineen valinta määrittää puitteet lujuudelle ja lujuuden säilymisajalle mutta asettaa myös joitakin rajoituksia mekaaniselle aktiivisuudelle. 10 Lääketieteellisen välineen ominaisuuksia säädellään pääasiassa raaka- aineen valinnalla ja valmistusmenetelmällä. Kuten edellä on todettu, käytettävissä on valtava valikoima raaka-aineita. Valitsemalla raaka-aineet ja määrittämällä niiden määrät voidaan lääketieteelliselle välineelle saada halutut ominaisuudet. Kuten edellä on myös todettu, materiaali voidaan valita 15 homopolymeerien, kopolymeerien tai seoksien joukosta. Polymeeri- komponentin tai polymeerikomponenttien lisäksi voidaan käyttää ainakin yhtä lisäainetta. Lisäaine voi olla monomeerejä. Monomeerit voidaan syöttää esimerkiksi ekstruuderiin ja sekoittaa polymeerikomponenttiin. Monomeeri voidaan kuitenkin muodostaa materiaaliin myös nostamalla 20 prosessointilämpötila tasolle, jolla voi syntyä spontaanisti monomeerejä polymeerin lämpöhajoamisen vaikutuksesta. Esimerkiksi glykolidin ja laktidin kopolymerissä voi olla lisäaineena L-laktidimonomeeriä.
Biohajoava lääketieteellinen väline voi myös koostua D-laktidin ja L-laktidin 25 kopolymeeristä. D-laktidin ja L-laktidin kopolymeeri voi käsittää D-laktidia ^ 98 p-%:sta 2 p-%:iin ja L-laktidia 2 p-%:sta 98 p-%:iin. Materiaali voi olla ° esimerkiksi PLA50D/50L.
i
CVJ
o cu Biohajoava lääketieteellinen väline voi myös käsittää L-laktidin ja DL-laktidin g 30 kopolymeeriä. L-laktidin ja DL-laktidin kopolymeeri voi käsittää L-laktidia 96 p-%:sta 4 p-%:iin ja DL-laktidia 4 p-%:sta 96 p-%:iin. Materiaali voi olla § esimerkiksi PLA 70L/30DL. L-laktidin ja DL-laktidin kopolymeerin lisäksi m £ lääketieteellinen väline voi käsittää L-laktidimonomeerejä. Niiden pitoisuus ° voi olla välillä 0,1-10 p-%.
35 10
Biohajoava lääketieteellinen väline voi myös käsittää seoksena laktidin ja glykolidin kopolymeeriä ja D-laktidin ja L-laktidin kopolymeeriä. Laktidin ja glykolidin kopolymeeri voi käsittää 5-95 p-% laktidia ja 95-5 p-% glykolidia. D-laktidin ja L-laktidin kopolymeeri voi käsittää 98 p-%:sta 2 p-%:iin D-laktidia 5 ja 2 p-%:sta 98 p-%:iin L-laktidia.
Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus
Seuraavassa keksintöä selostetaan viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 10 kuva 1 esittää kaaviona testitietoja yhdistetystä jännityksen relaksaatiosta ja voiman aikaansaamisesta nyt esillä olevan keksinnön mukaisessa mekaanisesti aktiivisessa materiaalissa, 15 kuvat 2a ja 2b esittävät lääketieteellisen välineen aihion, jossa mekaaninen muotomuisti on ohjelmoitu avaamaan suljettu haarukka, kuvat 3a ja 3b esittävät lääketieteellisen välineen aihion, jossa mekaaninen muotomuisti on ohjelmoitu taivuttamaan haarukan toista puolikasta, 20 kuvat 4a ja 4b esittävät lääketieteellisen välineen aihion, jossa mekaaninen muotomuisti on ohjelmoitu taivuttamaan sauvaa tai muuta alkumuotoa ennalta määrätyn ohjelmoinnin mukaan, 1 kuvat 5a ja 5b esittävät lääketieteellisen välineen aihion, jossa mekaaninen ^ muotomuisti on ohjelmoitu taivuttamaan sauvaa tai muuta alkumuotoa ™ ennalta määrätyn ohjelmoinnin mukaan,
CVJ
o i cu kuvat 6a ja 6b esittävät lääketieteellisen välineen aihion, jossa mekaaninen g 30 muotomuisti on ohjelmoitu taivuttamaan sauvaa tai muuta alkumuotoa
CL
ennalta määrätyn ohjelmoinnin mukaan, oö
CO
m £ kuvat 7a, 7b ja 7c esittävät lääketieteellisen välineen aihion poikkileikkausta, o
CVJ
35 kuvat 8a, 8b ja 8c esittävät kuvan 7 mukaisen lääketieteellisen välineen aihiota perspektiivikuvantona, 11 kuvat 9a, 9b ja 9c esittävät lääketieteellisen välineen aihion poikkileikkausta, kuvat 10a, 10b ja 10c esittävät kuvan 9 mukaisen lääketieteellisen välineen 5 aihiota perspektiivikuvantona, kuvat 11a, 11b ja 11c esittävät lääketieteellisen välineen aihion poikkileikkausta, 10 kuvat 12a, 12b ja 12c esittävät kuvien 11a, 11b ja 11c mukaisen lääketieteellisen välineen aihiota perspektiivikuvantona, kuvat 13a, 13b ja 13c esittävät lääketieteellisen välineen aihion poikkileikkausta, 15 kuvat 14a, 14b ja 14c esittävät lääketieteellisen välineen aihiota perspektiivikuvantona, kuvat 15a, 15b ja 15c esittävät lääketieteellisen välineen aihion poikki-20 leikkausta, kuvat 16 ja 17 esittävät perspektiivikuvantona lääketieteellistä venytys-luutumisvälinettä, 25 kuvat 18 ja 19 esittävät perspektiivikuvantona lääketieteellistä välinettä ^ luunmurtuman kiinnittämiseen,
O
C\J
C\J
o kuvat 20 ja 21 esittävät kaaviokuvantona lääketieteellistä välinettä, kun sitä cu käytetään luunmurtuman kiinnittämiseen, Ϊ 30
CL
kuvat 22a ja 22b esittävät perspektiivikuvantona lääketieteellistä välinettä, § joka on tässä tapauksessa lääketieteellinen kiinnitin, m o c\j kuvat 23a, 23b ja 23c esittävät perspektiivikuvantona lääketieteellistä väli- 35 nettä, joka on tässä tapauksessa kiinnitysnauha, 12 kuvat 24a ja 24b esittävät perspektiivikuvantona lääketieteellistä välinettä murtuman kiinnittämiseen tai pehmytkudoksen kiinnittämiseen luuhun, kuvat 25a ja 25b esittävät lääketieteellisen välineen poikkileikkausta, 5 kuvat 26a ja 26b esittävät kuvien 25a ja 25b mukaista lääketieteellistä välinettä perspektiivikuvantona, kuvat 27a ja 27b esittävät lääketieteellistä välinettä perspektiivikuvantona, 10 kuva 28 esittää perspektiivikuvantona lääketieteellistä välinettä, tässä tapauksessa ruuvia, kuva 29 esittää kaaviona L-laktidimonomeerin (lisäkomponentti) pitoisuuden 15 vaikutusta mittasuhteiden muutoksiin fysiologisissa olosuhteissa, kuva 30 esittää kaaviona mittasuhteiltaan stabiilien ja mittasuhteiltaan epästabiilien polymeerien sekoittamisen vaikutusta mittasuhteiden muutoksiin fysiologisissa olosuhteissa, 20 kuva 31 esittää kaaviona PLA 50L/50D ja PLGA 85L/15G -seoksien mittasuhteiden muutoksia, kuva 32 esittää kaaviona muodonmuutosvoiman vaikutusta jäljellä olevaan 25 voimaan jännityksen relaksaation testauksen yhteydessä, ja δ ™ kuva 33 esittää P(L/D)LA 50/50:n mittasuhteiden muutoksia 37°C:ssa kui-
C\J
0 vassa ympäristössä sekä 21 °C:ssa ja 37°C:ssa vesipitoisessa ympäristössä, m
CVJ
CC __ 30 Materiaalin ominaisuudet oö 00
Nyt esillä olevan keksinnön mukaisilla materiaaleilla on säädettävät o mekaaniset aktiivisuusominaisuudet. Materiaalilla on kyky vetäytyä kokoon ennalta määrätyllä kokoonvetäytymisnopeudella ennalta määrätyn määrän, 35 jolloin se voi saada aikaan ennalta määrätyn voiman ennalta määrättyyn 13 suuntaan. Toisaalta kun materiaaliin kohdistetaan ylimäärä jännitystä, materiaali vähentää jännitystä jännityksen kontrolloidun relaksaation avulla ennalta määrätylle tasolle. Kuva 1 on kaavio yhdistetyn jännityksen-relaksaatio-ja kokoonvetäytymistestin koetuloksista.
5 Lääketieteellisen välineen ennalta määrätty jännitys säädettiin arvoon 100 N.
Koe tehtiin kiinnittämällä aluksi 3 mm paksu sauva kummastakin päästä koejärjestelyyn. Koe tehtiin fosfaattipuskuriliuoksessa 37°C:ssa. Puskuri-10 liuoksen koostumus oli: 0,0546 mol/l Na2HP04:ää ja 0,0121 mol/l Kh^PCUiää. Liuoksen pH oli 7,4 ± 0,2. Kokoonvetäytymisvoima, jonka näyte pystyi saamaan aikaan, mitattiin, mutta kokoonvetäytymistä ei sallittu. Näytteessä syntyi vähitellen noin 100 N voima. Seuraavassa vaiheessa näytettä kuormitettiin mekaanisesti aina 250 N:iin saakka, ja järjestelmä lukittiin pai-15 koilleen. Näyte alkoi vähitellen vähentää jännitystä vähän yli 100 N:iin saakka, vaikka näyte ei päässyt vetäytymään kokoon. Näyte pyrki säilyttämään tämän saavutetun jännitystason. Näytteen jännitys laukaistiin uudestaan mekaanisesti ja asento lukittiin. Näyte pystyi saamaan uudelleen aikaan noin 100 N voiman koejärjestelyssä. Vielä yksi jännittäminen 250 N:iin 20 saakka sai aikaan vastaavan vähittäisen laskun 100 N:iin, kuten todettiin edellä. Lyhyesti sanottuna jännitystaso oli ohjelmoituna materiaaliin, joka pyrki säilyttämään sen ympäristön häiriöistä huolimatta.
Yleisesti ottaen edellä kuvatulla koemenetelmällä voidaan testata lääke-25 tieteellisen välineen kyky säilyttää ennalta määrätty jännitystaso.
't δ c\j g Lääketieteellisen välineen ratkaisuja i m c\j x On erilaisia tapoja hyödyntää bioabsorboituvien lääketieteellisten välineiden 30 mekaanista aktiivisuutta. Seuraavassa esitetään joitakin esimerkkejä lääkekö tieteellisistä välineistä, joiden pohjana on mekaanisesti aktiivisia muistiin polymeerejä, o
CVJ
Kuvat 2a ja 2b esittävät lääketieteellisen välineen aihiota, jossa mekaaninen 35 muotomuisti on ohjelmoitu avaamaan suljettu haarukka. Kuva 2a esittää 14 lääketieteellisen välineen aihiota sen alkutilassa, ja kuva 2b esittää lääketieteellisen välineen aihiota, kun se on muuttanut muotoaan kehittyneen muodon suuntaan.
5 Mekaaninen muotomuisti perustuu siihen, että orientoidut ja jännityksessä olevat polymeeriketjut vetäytyvät kokoon alkuperäisen orientoitumattoman tilan suuntaan. Kun orientoituminen poistetaan haarukan piikkien 1 sisäpuolelta, orientoituneet ja jännityksessä olevat polymeeriketjut vetäytyvät kokoon alkuperäisen orientoitumattoman tilan suuntaan, jolloin haarukan 10 puolet pyrkivät taipumaan ulospäin. Taipuminen jatkuu, kunnes haarukan piikkien 1 sisä- ja ulkopuolen välinen jännitys on samalla jännitystasolla tai kunnes esineeseen kohdistuva ulkoinen jännitys on yhtä suuri kuin kokoon vetäytyvien polymeeriketjujen aikaansaama jännitys. Taipumisen astetta voidaan säätää säätämällä lämpötilaa ja aikaa, joiden tarkoituksena on 15 muuttaa aihion valittujen osien orientaatiota.
Kuvat 3a ja 3b esittävät lääketieteellisen välineen aihiota, jossa mekaaninen muotomuisti on ohjelmoitu taivuttamaan haarukan toista puolikasta. Kuva 3a esittää lääketieteellisen välineen aihiota sen alkutilassa, ja kuva 3b esittää 20 lääketieteellisen välineen aihiota, kun se on muuttanut muotoaan kehittyneen muodon suuntaan.
Kun orientoituminen poistetaan haarukan yhden piikin 1 sisäpuolelta, orientoituneet ja jännityksessä olevat polymeeriketjut vetäytyvät kokoon 25 alkuperäisen orientoitumattoman tilan suuntaan, jolloin haarukan piikki ^ taipuu. Taipuminen jatkuu, kunnes haarukan piikkien 1 sisä- ja ulkopuolien
O
™ välinen jännitys on samalla jännitystasolla tai kunnes esineeseen kohdistuva
CVJ
o ulkoinen jännitys on yhtä suuri kuin kokoon vetäytyvien polymeeriketjujen cu aikaansaama jännitys. Piikit 1, joita ei ole lämpökäsitelty, eivät pyri taipu- g 30 maan, mikä johtuu polymeeripiikin sisäisen jännityksen homogeenisuudesta.
CL
§ Kuvat 4a ja 4b esittävät lääketieteellisen välineen aihion, jossa mekaaninen m £ muotomuisti on ohjelmoitu taivuttamaan sauvaa tai muuta alkumuotoa ° ennalta määrätyn ohjelmoinnin mukaan. Kuva 4a esittää lääketieteellisen 35 välineen aihiota sen alkutilassa, ja kuva 4b esittää lääketieteellisen välineen aihiota, kun se on muuttunut kehittyneen muodon suuntaan.
15
Ohjelmointi perustuu orientoituneen polymeerirakenteen poistamiseen säädetysti. Sauva tai muu muoto pyrkii taipumaan vastakkaiselle puolelle siihen puoleen nähden, josta orientointi on poistettu. Muodonmuutoksen 5 astetta voidaan säätää polymeerikappaleen lämpökäsittelyllä tai säätämällä itse orientoitunutta polymeerirakennetta.
Kuvat 5a, 5b, 6a ja 6b esittävät lääketieteellisen välineen aihion, jossa mekaaninen muotomuisti on ohjelmoitu taivuttamaan sauvaa tai muuta 10 alkumuotoa ennalta määrätyn ohjelmoinnin mukaan. Kuvat 5a ja 6a esittävät lääketieteellisen välineen aihiota sen alkutilassa, ja kuvat 5b ja 6b esittävät lääketieteellisen välineen aihiota, kun se on muuttunut kehittyneen muodon suuntaan. Lämpökäsittely tehdään sauvan puolikkaiden vastakkaisille puolille. Tällöin muoto pyrkii muuttumaan S-muodon suuntaan.
15
Kuvat 7a, 7b ja 7c esittävät lääketieteellisen välineen aihiota poikkileikkauksena, ja kuvat 8a, 8b ja 8c esittävät kuvan 7 mukaisen lääketieteellisen välineen aihiota perspektiivikuvantona. Lääketieteellinen väline on näissä piirustuksissa lääketieteellisen välineen aihio, jossa mekaaninen muotomuisti 20 on ohjelmoitu muuttamaan muotoaan pyöreästä väliaikaisesta muodosta pyöreään pysyvään muotoon. Muodonmuutos johtuu esimerkiksi suulakevetoprosessissa orientoidun materiaalin mekaanisesta aktiivisuudesta. Alkuperäinen ja pysyvä muoto, joka on esitetty kuvissa 7a ja 8a, johtuu polymeerin sulaprosessoinnista. Sulaprosessoinnin jälkeen poly-25 meerirakenne on orientoitumaton. Suulakevedon jälkeen polymeerirakenne ^ on orientoitunut (ks. kuvat 7b ja 8b), ja tämä mahdollistaa mittasuhteiden
O
^ muutoksen kehittyneen ja pysyvän rakenteen suuntaan, joka on esitetty
CVJ
o kuvissa 7c ja 8c. Kuten kuvista 7a, 8a, 7c ja 8c voidaan nähdä, lääketieteellä lisen välineen aihion alkuperäinen muoto vastaa lääketieteellisen välineen g 30 aihion kehittynyttä muotoa. Esineen halkaisija suurenee, kun esineen pituus
CL
lyhenee. Kokoonvetäytymis-laajenemiskäyttäytymistä voidaan säätää § orientoitumisasteen avulla, m o c\j Kuvat 9a, 9b ja 9c esittävät lääketieteellisen välineen aihiota poikkileikkauk- 35 sena, ja kuvat 10a, 10b ja 10c esittävät kuvan 9 mukaisen lääketieteellisen välineen aihiota perspektiivikuvantona. Lääketieteellisen välineen aihio on 16 näissä piirustuksissa lääketieteellisen välineen aihio, jossa mekaaninen muotomuisti on ohjelmoitu muuttamaan muotoaan pyöreästä väliaikaisesta muodosta ellipsinmuotoiseen pysyvään muotoon. Samoin kuin edellä mainitussa esimerkissä, alkuperäinen ja pysyvä muoto on orientoitumatto-5 massa tilassa. Esine pyrkii muuttamaan muotoaan kehittyneen ja pysyvän muodon suuntaan, joka on ellipsimuoto.
Kuvat 11a, 11b ja 11c esittävät lääketieteellisen välineen aihiota poikkileikkauksena; kuvat 12a, 12b ja 12c esittävät kuvien 11a, 11b ja 11c mukai-10 sen lääketieteellisen välineen aihiota perspektiivikuvantona. Lääketieteellisen välineen aihio on näissä piirustuksissa lääketieteellisen välineen aihio, jossa mekaaninen muotomuisti on ohjelmoitu muuttamaan muotoaan pyöreästä väliaikaisesta muodosta kulmikkaaseen pysyvään muotoon. Samoin kuin edellä mainitussa esimerkissä, alkuperäinen ja pysyvä muoto on 15 orientoitumattomassa tilassa. Esine pyrkii muuttamaan muotoaan kehittyneen ja pysyvän muodon suuntaan, joka on kulmikas muoto ja joka vastaa alkuperäistä pysyvää muotoa.
Kuvat 13a, 13b ja 13c esittävät lääketieteellisen välineen aihiota poikki-20 leikkauksena; kuvat 14a, 14b ja 14c esittävät lääketieteellisen välineen aihiota perspektiivikuvantona. Lääketieteellisen välineen aihio on näissä piirustuksissa lääketieteellisen välineen aihio, jossa mekaaninen muotomuisti on ohjelmoitu muuttamaan muotoaan pyöreästä väliaikaisesta muodosta uritettuun pyöreään pysyvään muotoon. Samoin kuin edellä mainituissa 25 esimerkeissä, alkuperäinen ja pysyvä muoto on orientoitumattomassa tilassa. ^ Esine pyrkii muuttamaan muotoaan kehittyneen ja pysyvän muodon ™ suuntaan, joka on uritettu pyöreä muoto ja joka vastaa alkuperäistä pysyvää o muotoa.
LO
C\1 g 30 Lääketieteellisen välineen aihiosta voidaan valmistaa bioabsorboituva, ste-
CL
riloitava, polymeeriä tai komposiittia oleva luunmurtuman tai osteotomia-oj kohdan kiinnitysväline, kuten varren käsittävä nasta. Varren pinta on alku-
LO
£5 tilassaan sileä mutta käsittää kehittyneessä tilassaan pituussuuntaisia uria.
^ Urien välissä on luonnollisesti harjanteita. Kiinnitysväline voi olla myös bio- 35 absorboituva niitti (nasta, jossa on levenevä kanta), jossa on varsi. Tämänkin varren pinnassa on sen kehittyneessä tilassa pituussuuntaisia uria ja 17 harjanteita. Kiinnitysväline voi käsittää L-laktidin ja glykolidin kopolymeeriä, jolloin L-laktidin pitoisuus on välillä 5-95 p-% ja glykolidin pitoisuus välillä 95-5 p-%. Kiinnitysväline voi käsittää L-laktidimonomeerejä lisäaineena. L-laktidimonomeerien pitoisuus voi vaihdella 0,1 p-%:n ja 4 p-%:n välillä.
5 Lääketieteellisen välineen ennalta määrätty jännitys voi vaihdella esim. 5 N:n ja 250 N:n välillä. Esimerkiksi nastoja, joiden ennalta määrätty jännitys on 100 N, voidaan käyttää jalkaterän ja käden hohkaluun murtumien kiinnittämiseen.
10 Kuvat 15a, 15b ja 15c esittävät lääketieteellisen välineen aihiota poikkileikkauksena. Lääketieteellinen väline on näissä piirustuksissa lääketieteellisen välineen aihio, jossa mekaaninen muotomuisti on ohjelmoitu muuttamaan muotoaan rengas- tai putkimaisesta väliaikaisesta muodosta rengasta! putkimaiseen pysyvään muotoon. Samoin kuin edellä mainituissa 15 esimerkeissä, alkuperäinen ja pysyvä muoto on orientoitumattomassa tilassa. Esine pyrkii muuttamaan muotoaan kehittyneen ja pysyvän muodon suuntaan, joka vastaa alkuperäistä pysyvää muotoa.
Kuvat 16 ja 17 esittävät perspektiivikuvantona lääketieteellistä venytys-20 luutumisvälinettä. Venytyslaite käsittää mittasuhteiltaan stabiilin runkorakenteen ja mekaanisesti aktiivisen osan 2. Venytyslaitteen mekaanisesti aktiivinen muotomuistiosa saa aikaan työntövoiman, joka vaikuttaa mittasuhteiltaan stabiiliin runkoon. Kun mekaanisesti aktiivinen muotomuistiosa vetäytyy kokoon, kokoonvetäytymisvoima muuntuu runkorakenteeseen vai-25 kutiavaksi työntövoimaksi. Koska runkorakenne on kiinnitetty luukudokseen, ^ mekaanisesti aktiivisen osan aikaansaama voima siirtyy luukudokseen.
o ™ Luukudokseen siirtynyt ulkopuolinen voima pakottaa luukudoksen kasva- cvj o maan siihen kohdistuvan voiman suuntaan. Venytyslaite voi koostua yhdestä cu tai useammasta kokoonvetäytyvästä tai laajenevasta elementistä, jotka g 30 mahdollistavat laitteen kiinnitettyjen reunojen liikkeen.
CL
§ Kuvat 18 ja 19 esittävät perspektiivikuvantona lääketieteellistä välinettä m £ luunmurtuman kiinnittämiseen. Mekaanisesti aktiivinen muotomuistiväline ° koostuu uritetusta päästä, joka mahdollistaa tiiviin alkukiinnittymisen luu- 35 kudokseen, ja kokoonvetäytyvästä varresta, joka saa aikaan ennalta mää rätyn puristuksen murtumakohdassa. Välineen uritettu osa pyrkii laajene- 18 maan samalla, kun koko väline pyrkii vetäytymään kokoon materiaalin ennalta määrätyn ohjelmoinnin mukaan.
Kuvat 20 ja 21 esittävät kaaviokuvantona lääketieteellistä välinettä, kun sitä 5 käytetään luunmurtuman kiinnittämiseen. Näissä piirustuksissa lääketieteellinen väline on ortopedinen naula luunmurtuman kiinnittämiseen. Ortopedinen naula käsittää kannan 6, pitkänomaisen varren 7 ja kapenevan kärjen 8. Varressa 7 on osuus, joka käsittää harjanteita 9 ja näiden välissä luonnollisesti uria. Kanta 6 käsittää syvennyksen (ei esitetty) implantointi-10 työkalua varten. Muodonmuutos on esitetty kuvissa 18 ja 19. Luuhun lukit-tumisen alkumekanismi saavutetaan naulan kärjen lähellä olevan uritetun muodon avulla. Luuhun kiinnittymistä helpottaa välineen mittasuhteiden muutos. Lääketieteellisen välineen orientoitunut rakenne pyrkii vetäytymään kokoon, ja samalla pyöreän välineen halkaisija pyrkii laajenemaan, 15 helpottaen näin kiinnittymistä luuhun. Toisaalta vetäytyminen kokoon, mikä tapahtuu välineen pituusakselilla, vetää kiinnitettyjä luun osia yhteen ja kiristää näin murtumakohdan kiinnitystä. Kuten kuvassa 1 on esitetty, väline pystyy myös säätämään murtumapinnan jännitystasoa ennalta määrätylle tasolle, jos käsin tehty kiinnitys on liian kireä tai liian löysä.
20
Kuvat 22a ja 22b esittävät perspektiivikuvantona lääketieteellistä välinettä, joka on tässä tapauksessa lääketieteellinen kiinnitin. Lääketieteellinen kiinnitin käsittää mittasuhteiltaan stabiilin rungon 3 ja mekaanisesti aktiivisen muotomuistiosan 4. Kiinnittimen ote kiristyy, kun mekaanisesti aktiivinen 25 muotomuistiosa vetäytyy kokoon ja avaa rakenteen. Rungon reunat puris-^ tuvat porareiän seinämiä vasten, mahdollistaen näin ajan mittaan kireämmän ^ kiinnittymisen.
CVJ
o i
Kuvat 23a-23c esittävät perspektiivikuvantona lääketieteellistä välinettä, joka j£ 30 on tässä tapauksessa kiinnitysnauha. Nauha on valmistettu mekaanisesti Q_ aktiivisesta muistimateriaalista. Nauhan päät kiinnitetään yhteen naulalla tai oo jollakin muulla menetelmällä. Nauha vetäytyy kokoon materiaalin m ^ ohjelmoinnin mukaan kehittyneen muodon suuntaan, joka vastaa alku- o cvj peräistä orientoitumatonta muotoa.
35 19
Kuvat 24a ja 24b esittävät perspektiivikuvantona lääketieteellistä välinettä murtuman kiinnittämiseen tai pehmytkudoksen kiinnittämiseen luuhun. Kuvassa 24a lääketieteellinen väline on esitetty alkumuodossaan ennen implantointia. Implantoinnin jälkeen implantin suomut 5 nousevat esiin 5 mekaanisen muotomuistin ansiosta, helpottaen näin välineen kiinnittymistä, kuten kuvassa 24b on esitetty.
Kuvat 25a ja 25b esittävät lääketieteellisen välineen poikkileikkausta, ja kuvat 26a ja 26b esittävät kuvien 25a ja 25b mukaista lääketieteellistä välinettä 10 perspektiivikuvantona. Näissä piirustuksissa lääketieteellinen väline on lääketieteellinen stentti, jolla on mekaanisesti aktiivisia muotomuistiominaisuuk-sia. Mekaanisesti aktiivinen muotomuististentti viedään verisuoneen tai johonkin muuhun putkimaiseen rakenteeseen, joka on tarkoitus pitää auki, esimerkiksi sappitiehyeeseen, endoskooppisen instrumentin avulla. Kun 15 stentti irrotetaan instrumentista, se laajenee normaaleihin mittasuhteisiinsa. Näin tapahtuu normaalisti vietäessä biohajoavia stenttejä paikoilleen. Sten-teillä, jotka on valmistettu biohajoavista, mittasuhteiltaan stabiileista polymeereistä, voi kuitenkin olla huonot laajenemisominaisuudet pitempien varastoin-tiaikojen jälkeen. Kun stentin rakenteeseen sisällytetään komponentteja, 20 jotka on valmistettu mekaanisesti aktiivisista muotomuistipolymeereistä, stentti pystyy laajenemaan enemmän kuin mittasuhteiltaan stabiileista polymeereistä valmistetut stentit. Stentit pystyvät säilyttämään laajentuneen muotonsa stentti rakenteeseen sisällytettyjen mekaanisesti aktiivisten muisti-komponenttien ansiosta. Stentti pystyy myös saamaan aikaan ennalta 25 määrätyn laajenemisvoiman, koska valmistusprosessissa ainakin osaan ? stentin filamenteista on kohdistettu ennalta määrätty jännitys, ja se pystyy ^ näin ollen avaamaan putkirakennetta vieläkin enemmän sen jälkeen, kun
C\J
9 mekaaninen muotomuistivaikutus on käynnistynyt implantointikohdassa.
m c\j g 30 Kuvissa 27a ja 27b on esitetty sutuura-ankkuri, jossa on mekaaninen muo-
CL
tomuisti. Mekaaninen muotomuisti aktivoituu fysiologisessa ympäristössä.
§ Sutuura-ankkurin halkaisija laajenee, kun sen pituus lyhenee (katso m £ kuva 27b). Uritettu muoto saa aikaan alkulukituksen luuhun, ja halkaisijan ° laajeneminen saa aikaan pysyvän lukitusvaikutuksen luuhun.
35 20
Sutuura-ankkuri käsittää pitkänomaisen varren 12 ja kapenevan kärjen 11. Varressa 12 voi olla harjanteita 10. Varressa 12 lähellä kärkeä 11 on ainakin yksi reikä 14 lankaa 13 varten.
5 Kuvassa 28 on esitetty ruuvi, jossa on kanta 15 ja pitkänomainen varsi 16, jossa on kierteitä. Samoin kuin edellä mainitussa sutuura-ankkurin tapauksessa, ruuvinkin varressa on mekaaninen muotomuisti, ja ruuvin varsi laajenee, kun sen pituus lyhenee.
10 Kuva 29 esittää kaaviona L-laktidimonomeerin (lisäkomponentti) pitoisuuden vaikutusta mittasuhteiden muutoksiin fysiologisissa olosuhteissa. Lisä-komponentin pitoisuuden avulla voidaan säätää mekaanisen aktiivisuuden nopeutta ja määrää. Kokeet suoritettiin sijoittamalla näytteet vapaasti fosfaattipuskuriliuokseen 37°C:ssa ja mittaamalla ajoittain mittasuhteet käsin 15 työntömitan avulla.
Perusmateriaali oli PLGA 85L/15G. Lisäaine oli tässä tapauksessa L-laktidimonomeeri. On selvästi nähtävissä, että monomeeripitoisuuden lisääminen sai aikaan nopeuden kasvun ja mittasuhteiden muutoksen 20 määrän suurenemisen. Materiaalit sulaprosessoitiin vaihtelemalla parametrejä näytteiden välillä, mutta eri näytteiden muodonmuutosprosessi oli samankaltainen. Näin ollen näytteiden väliset erot johtuivat sulaprosessoinnin eroista. Monomeeri voidaan syöttää ekstruuderiin ja sekoittaa polymeeriin, tai monomeeri voidaan muodostaa materiaalissa 25 nostamalla prosessointilämpötila tasolle, jossa monomeeri voi muodostua ? spontaanisti polymeerin lämpöhajoamisen vaikutuksesta.
CvJ
C\J
o Kuva 30 esittää kaaviona mittasuhteiltaan stabiilien ja mittasuhteiltaan epä- K stabiilien polymeerien sekoittamisen vaikutusta mittasuhteiden muutoksiin ^ 30 fysiologisissa olosuhteissa. Tässä kokeessa PLA 50L/50D toimii mitta-
CL
suhteiltaan epästabiilina materiaalina ja PLGA 85L/15G mittasuhteiltaan §§ stabiilina materiaalina. Puhtaassa PLA 50L/50D:ssa havaittiin nopea mitta in £ suhteiden muutos ja suuri mittasuhteiden muutos. Kun PLGA 85L/15G:tä ^ sulasekoitettiin (seostettiin) PLA 50L/50D:hen, mittasuhteiden muutoksen 35 nopeus ja suuruus olivat pienempiä. Kun PLGA 85L/15G:n pitoisuutta kasvatettiin, saatiin mittasuhteiden muutos, joka oli hitaampi ja pienempi.
21
Kuva 31 esittää kaaviona PLA 50L/50D ja PLGA 85L/15G -sekoituksien mittasuhteiden vaikutusta. Näin ollen kuva 29 esittää tarkemmin kahta sekoitusta, joissa PLA 50L/50D:n pitoisuus oli 50 % ja 75 %.
5
Kuvan 31 tiedot viittaavat siihen, että PLA 50L/50D -pitoisuuden lisääminen saa aikaan yhä voimakkaampia mittasuhteiden muutoksia fysiologisissa olosuhteissa. Sulaprosessoinnin jälkeiset prosessivaiheet olivat samanlaiset kaikilla näytteillä, mikä osoittaa, että vaikutus johtuu todella seoksen 10 koostumuksesta.
Kuva 32 esittää kaaviona muodonmuutosvoiman vaikutusta jäännösvoimaan jännityksen relaksaation testauksen yhteydessä. Näytteet valmistettiin vapaavetomenetelmällä. Näytteet kiinnitettiin kummastakin päästä, niitä 15 lämmitettiin tietty aika lämpötilaan, joka oli lasisiirtymälämpötilaa korkeampi, ja vedettiin pituusakselia pitkin noin 4 kertaa alkuperäiseen pituuteen. Vetovoima mitattiin muodonmuutosprosessin aikana, ja maksimiarvo on esitetty kaaviossa kunkin näytteen osalta. On selvästi nähtävissä, että jäännösjännitystaso noudattaa tarkasti muodonmuutosvoiman tasoa. 20 7 vuorokauden kuluttua 37°C:ssa fosfaattipuskurisuolaliuoksessa vetovoimilla 140 N, 93 N ja 54 N saatiin jäännösrelaksaatiovoimat 125 N, 99 N ja 67 N, kun vetoprosessissa käytetyt lämpötilavälit olivat vastaavasti 57...62°C, 68...73°C ja 85...90°C.
25 Kuvassa 33 on esitetty mekaanisen muotomuistin vaikutus ja siihen vai-^ kuttavat tekijät. Kokeiden tulokset osoittavat, että mekaaninen muotomuisti
O
™ aktivoituu fysiologisessa ympäristössä. Jos testit suoritettiin kuivissa olo-
C\J
o suhteissa mutta fysiologisessa lämpötilassa (37°C), mekaanista muotoon muistivaikutusta ei todettu. Jos testit suoritettiin vesipitoisessa ympäristössä g 30 mutta huoneenlämpötilassa (21 °C), mekaanista muotomuistivaikutusta ei
CL
todettu. Näin ollen mekaanisen muotomuistivaikutuksen ärsyke ei ole nes- § tevaikutus sinänsä tai lämpötilan vaikutus sinänsä, vaan lämpötilan ja m £ nesteen synergia fysiologisissa olosuhteissa, o
CVJ
22
Esimerkki 1 PLA 50D/50L:ää sulaekstrudoidaan pyöreään profiiliin, jonka halkaisija on 6.45 mm, käyttämällä 20 mm kaksoisruuviekstruuderia. Ekstruusiolämpötilat 5 ovat 50°C:n ja 280°C:n välillä. Tuotantonopeus on 700 g/h. Tämän jälkeen 6.45 mm sauva suulakevedetään 80°C:ssa 3,40 mm sauvaksi, jolla on uritettu pinta, ja tämän jälkeen jäähdytetään huoneenlämpötilaan. Näin saatu vetosuhde on 4. Aihiolla on nyt kuvan 1 mukaiset mekaaniset aktiivisuusominaisuudet. Tästä aihiosta valmistetaan lääketieteellinen väline, 10 joka on esitetty kuvissa 18 ja 19. Aluksi tästä aihiosta leikataan 30 mm pituinen kappale ja sen toinen pää työstetään terävän kulman muodostamiseksi. Kapeampi osuus valmistetaan työstämällä. Kärki puristus-muovataan 110°C:ssa ja tämän jälkeen jäähdytetään huoneenlämpötilaan. Tämän lääketieteellisen välineen toiminta luunkiinnityssovelluksessa on 15 esitetty kuvissa 20 ja 21.
Esimerkki 2 PLGA 85L/15GN ja PLA 50D/50L:n seos ruiskuvaletaan ennalta määrättyyn 20 muotoon biohajoavaksi nauhaksi, joka on tarkoitettu rintalastan halkaisu-kohdan sulkemiseen. Tämän jälkeen esimuotoa vedetään vapaasti 78°C:ssa, joka lämpötila on materiaalin lasisiirtymälämpötilan ja sulamispisteen välillä. Lopullinen muoto ja yksityiskohdat työstetään orientointiprosessin jälkeen. Orientoitunut nauha implantoidaan rintalastan ympärille halkaisukohdan 25 sulkemiseksi. Polymeerinauhan vetäytyminen kokoon saa aikaan ennalta ^ määrätyn puristusvoiman rintalastan halkaisukohdassa, kuten kuvassa 1 on
O
™ esitetty. Yhden rintalastan halkaisukohdan sulkemiseen käytetään viidestä
CVJ
o seitsemään tällaista nauhaa. Nauhan kokoonvetäytymismekanismi on esi- cu tetty kuvassa 23.
En 30
CL
Esimerkki 3 oö
CO
m £ Kuvissa 16 ja 17 on esitetty venytysluutumisväline. Runkorakenne on ekst- ° rudoitu ja työstetty tai ruiskuvalettu PLA 96L/4D:stä, ja kokoonvetäytyvä ja 35 laajeneva aktiivinen komponentti, jolla on kuvan 1 mukaista mekaanista aktiivisuutta, on ekstrudoitu ja vedetty PLA 70L/30DL:stä, jossa on 23 lisäkomponenttina L-laktidia. Väline implantoidaan venytyskohtaan ja kiinnitetään luuhun bioabsorboituvien ruuvien avulla. Väline saa aikaan ennalta määrätyn voimatason, kuten on esitetty kuvassa 1, ja ennalta määrätyn kokoonvetäytymis-laajenemiskäyttäytymisen, kuten on esitetty kuvissa 28, 29 5 ja 30.
Esimerkki 4
Kuvissa 13 ja 14 on esitetty porattava nasta luunmurtuman kiinnittämiseen. 10 PLGA 85L/15G:n ja PLA 50D/50L:n seoksesta ekstrudoidaan aihio uritettuun jatkuvaan muotoon, jota seuraa suulakeveto pyöreään jatkuvaan muotoon. Ekstruusioprosessissa käytetyt lämpötilat ovat 50...260°C. Suulakeveto-prosessissa orientaatiolämpötila on seoksen lasisiirtymälämpötilan ja sulamispisteen välillä. Nasta työstetään lopulliseen tuotemuotoon ja gamma-15 steriloidaan. Nasta työnnetään hohkaluuhun tai kovaan luuhun esiporattuun reikään. Implantoinnin jälkeen pyöreä- ja sileäpintaisessa nastassa käynnistyy muodonmuutos. Välineen lukittuminen luuhun helpottuu, kun välineen halkaisija laajenee välineen kokoon vetäytymisen vuoksi ja vetää luun osia tiiviimmin yhteen, kuten kuvissa 20 ja 21 on esitetty. Uritettu muoto, johon 20 välineen muoto muuttuu porareiässä, saa aikaan paremman vääntö-vastuksen kuin muodoltaan pyöreät välineet. Tämä stabiloi murtumakohdan, ja kirurgi voi silti työntää välineen luun sisään.
Esimerkki 5 25 ? Kuvassa 22a on esitetty lääketieteellinen kiinnitin luunmurtuman tai peh- mytkudoksen kiinnittämiseksi. Väline käsittää kiinnittimen, joka on valmistettu
C\J
o PLGA 85L/15G:stä ekstrudoimalla ja orientoimalla, ja mekaanisesti aktiivisen K komponentin, joka on ekstrudoitu ja vedetty PLA 50D/50L.stä. Kiinnitin g 30 työstetään lopulliseen muotoonsa ennen käyttöä, ja vedetty ja työstetty mekaanisesti aktiivinen osa kiinnitetään runko-osaan. Kummankin § komponentin osalta ekstruusiolämpötilat ovat 50...260°C ja vetolämpötilat
LO
£ ovat kyseisen materiaalin lasisiirtymälämpötilan ja sulamispisteen välillä.
c\j Kiinnitin gammasteriloidaan. Implantoinnin jälkeen kiinnitin aktivoituu 35 fysiologisen ympäristön vaikutuksesta. Aktivoinnin jälkeen mekaanisesti aktiivinen muotomuistiosa alkaa vetäytyä kokoon ja mittasuhteiltaan stabiili 24 osa alkaa avautua kokoonvetäytyvän aktiivisen osan aikaansaaman avau-tumisvoiman vaikutuksesta, mikä parantaa kiinnityksen stabiilisuutta, kuten kuvassa 22b on esitetty.
't δ c\j C\l
O
m
CM
X
cc
CL
δ co m o o
CM

Claims (26)

1. Biohajoava lääketieteellinen väline, joka on kiinnitysväline tai venytysluutu-misväline tai stentti ja joka on valmistettu ainakin yhdestä biohajoavasta 5 polymeerimateriaalista, joka käsittää ainakin yhtä homopolymeeriä, kopoly-meeriä tai polymeeriseosta ja jolla on alkumuoto ja ainakin yksi kehittynyt muoto, joka on eri kuin alkumuoto, jolloin alkumuoto on sovitettu muuttumaan kehittyneen muodon suuntaan ulkoisen ärsykkeen vaikutuksesta, tunnettu siitä, että lääketieteellinen väline on kuormitettu ennalta määrätylle jännitys-10 tasolle, ja lääketieteellinen väline kykenee palauttamaan jännityksensä ennalta määrätylle jännitystasolle mainitun ennalta määrätyn jännitystason yläpuolelta jännityksen laukeamisen avulla ja/tai mainitun ennalta määrätyn jännitystason alapuolelta mittasuhteiden muutoksen avulla kehittyneen muodon suuntaan ja säilyttämään mainitun jännitystason ainakin 2 viikon ajan 15 muskuloskeletaalisen järjestelmän ja verisuonten fysiologisissa olosuhteissa, mikä tarkoittaa vesipitoista ympäristöä ja lämpötilaa 35...42°C:n alueella, joka ulkoinen ärsyke syntyy fysiologisten olosuhteiden vaikutuksesta.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tun-20 nettu siitä, että väline kykenee käynnistämään muutoksen kehittyneen muodon suuntaan 24 tunnin, 7 vuorokauden tai 3 viikon kuluessa.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että lääketieteellinen väline on sovitettu palauttamaan jänni- 25 tyksensä ennalta määrätylle jännitystasolle riippumatta lääketieteelliseen 't ^ välineeseen kohdistuvista ulkoisista kuormista. C\J i CVJ
4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen biohajoava lääketieteellinen LO c\j väline, tunnettu siitä, että sillä on ennalta määrätty muutosnopeus kehitty- ir 30 neen muodon suuntaan. CL ra
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen biohajoava lääketieteelli- o nen väline, tunnettu siitä, että sillä on ennalta määrätty muoto, joka on o 00 alkumuodon ja kehittyneen muodon välillä, johon asti se muuttuu kehittyneen 35 muodon suuntaan.
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että se käsittää lisäainetta.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tun nettu siitä, että lisäaine koostuu monomeereistä tai hydrofiilisesta komponentista.
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen biohajoava lääke-10 tieteellinen väline, tunnettu siitä, että se koostuu D-laktidin ja L-laktidin kopolymeeristä.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että D-laktidin ja L-laktidin kopolymeeri käsittää D-laktidia 2- 15 98 p-% ja L-laktidia 2-98 p-%.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että se käsittää PLA 50D/50L:ää.
11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että se käsittää L-laktidin ja DL-laktidin kopolymeerin.
12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että L-laktidin ja DL-laktidin kopolymeeri käsittää L-laktidia 4-25 96 p-% ja DL-laktidia 96-4 p-%. δ
^ 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, o tunnettu siitä, että se käsittää PLA 70L/30DL:ää. LO C\1 g 30
14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 11-13 mukainen biohajoava lääke tieteellinen väline, tunnettu siitä, että lääketieteellinen väline käsittää g L-laktidimonomeerejä. LO o
^ 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, 35 tunnettu siitä, että lääketieteellinen väline käsittää L-laktidimonomeerejä 0,1-10 p-%.
16. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että lääketieteellinen väline käsittää seoksena laktidin ja glykolidin kopolymeeriä ja D-laktidin ja L-laktidin kopolymeeriä. 5
17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että laktidin ja glykolidin kopolymeeri käsittää 5-95 p-% lakti-dia ja 95-5 p-% glykolidia.
18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että D-laktidin ja L-laktidin kopolymeeri käsittää 2-98 p-% D-laktidia ja 98-2 p-% L-laktidia.
19. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen biohajoava lääketieteelli-15 nen väline, tunnettu siitä, että se on ortopedinen naula luunmurtuman kiinnittämiseen.
20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-18 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että se on sutuura-ankkuri. 20
21. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-18 mukainen biohajoava lääketieteellinen väline, tunnettu siitä, että se on venytyslaite luutumiskohdan venyttämiseen.
22. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-18 mukainen biohajoava lääke- ^ tieteellinen väline, tunnettu siitä, että se on ruuvi. O C\J C\J
23. Menetelmä jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen biohajoavan cu lääketieteellisen välineen valmistamiseksi, jossa menetelmässä 30. otetaan ainakin yhtä biohajoavaa materiaalia, CL - muodostetaan aihio, § - muutetaan aihion muotoa lämpötilassa, joka soveltuu saamaan aikaan m £ väliaikaisen muutoksen sen muodossa siten, että aihio saavuttaa lääke- ° tieteellisen välineen alkumuodon ja aihiota kuormitetaan ennalta määrätyllä 35 jännityksellä, ja -jäähdytetään muotoaan muuttanut aihio.
24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä viimeistellään muotoaan muuttanut aihio lääketieteellisen välineen muodostamiseksi. 5
25. Patenttivaatimuksen 23 tai 24 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä vedetään aihio lämpötilassa, joka on lääketieteellisen välineen materiaalin lasisiirtymälämpötilaa korkeampi.
26. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 23-25 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että menetelmässä vedetään aihio siten, että vetovoima siirtyy ennalta määrättynä jännityksenä vedettyyn aihioon. 't δ c\j C\l O m CM X cc CL δ co m o o CM
FI20075881A 2007-12-05 2007-12-05 Lääketieteellinen väline ja sen valmistus FI124190B (fi)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075881A FI124190B (fi) 2007-12-05 2007-12-05 Lääketieteellinen väline ja sen valmistus
EP08105908.1A EP2127608B1 (en) 2007-12-05 2008-12-02 A medical device and its manufacture
US12/329,044 US9393060B2 (en) 2007-12-05 2008-12-05 Medical device and its manufacture
US15/183,258 US20160361103A1 (en) 2007-12-05 2016-06-15 Medical Device and Its Manufacture

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075881A FI124190B (fi) 2007-12-05 2007-12-05 Lääketieteellinen väline ja sen valmistus
FI20075881 2007-12-05

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20075881A0 FI20075881A0 (fi) 2007-12-05
FI20075881A FI20075881A (fi) 2009-06-06
FI124190B true FI124190B (fi) 2014-04-30

Family

ID=38951577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20075881A FI124190B (fi) 2007-12-05 2007-12-05 Lääketieteellinen väline ja sen valmistus

Country Status (3)

Country Link
US (2) US9393060B2 (fi)
EP (1) EP2127608B1 (fi)
FI (1) FI124190B (fi)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0329654D0 (en) 2003-12-23 2004-01-28 Smith & Nephew Tunable segmented polyacetal
JP2009511092A (ja) * 2005-08-18 2009-03-19 スミス アンド ネフュー ピーエルシー マルチモーダル高強度デバイス及び複合材料
CA2619571A1 (en) * 2005-08-18 2007-02-22 Smith & Nephew, Plc High strength devices and composites
CN101594831B (zh) 2006-11-30 2011-09-14 史密夫和内修有限公司 纤维增强的复合材料
GB0707418D0 (en) * 2007-04-17 2007-05-23 Smith & Nephew Dental implants
GB0707394D0 (en) * 2007-04-17 2007-05-23 Smith & Nephew Shape memory spine jack
JP5416090B2 (ja) 2007-04-18 2014-02-12 スミス アンド ネフュー ピーエルシー 形状記憶ポリマーの膨張成形
JP5871464B2 (ja) * 2007-04-19 2016-03-01 スミス アンド ネフュー インコーポレーテッドＳｍｉｔｈ ＆ Ｎｅｐｈｅｗ，Ｉｎｃ． 配向高分子デバイス
JP5443335B2 (ja) * 2007-04-19 2014-03-19 スミス アンド ネフュー インコーポレーテッド 人工関節
DE602008006181D1 (de) 2007-04-19 2011-05-26 Smith & Nephew Inc Graft-fixierung
EP2142227B1 (en) 2007-04-19 2012-02-29 Smith & Nephew, Inc. Multi-modal shape memory polymers
EP2148709A2 (en) * 2007-04-19 2010-02-03 Smith & Nephew, Inc. Prosthetic implants
GB0715376D0 (en) * 2007-08-07 2007-09-19 Smith & Nephew Coating
US9777148B2 (en) * 2010-05-11 2017-10-03 Bioretec Oy Biocompatible material and device
US9943341B2 (en) 2013-07-16 2018-04-17 K2M, Llc Retention plate member for a spinal plate system
FR3028407B1 (fr) * 2014-11-14 2020-10-02 Clariance Dispositif de guidage securise
MX2017007565A (es) * 2014-12-11 2017-10-31 Smith & Nephew Inc Anclaje de dos partes con insertador de anclaje.
US10779811B2 (en) * 2014-12-11 2020-09-22 Smith & Nephew, Inc. Bone anchor having improved fixation strength
FR3054430B1 (fr) * 2016-07-27 2018-07-27 Centre Hospitalier Universitaire De Bordeaux Stent intra-osseux

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2561853B2 (ja) * 1988-01-28 1996-12-11 株式会社ジェイ・エム・エス 形状記憶性を有する成形体及びその使用方法
US5641501A (en) * 1994-10-11 1997-06-24 Ethicon, Inc. Absorbable polymer blends
US6296641B2 (en) * 1998-04-03 2001-10-02 Bionx Implants Oy Anatomical fixation implant
US7335220B2 (en) * 2004-11-05 2008-02-26 Access Closure, Inc. Apparatus and methods for sealing a vascular puncture
AU763085B2 (en) * 1998-11-12 2003-07-10 Takiron Co. Ltd. Shape-memory, biodegradable and absorbable material
US6206883B1 (en) * 1999-03-05 2001-03-27 Stryker Technologies Corporation Bioabsorbable materials and medical devices made therefrom
US6613089B1 (en) * 2000-10-25 2003-09-02 Sdgi Holdings, Inc. Laterally expanding intervertebral fusion device
AU2002220055A1 (en) 2000-10-25 2002-05-06 Sdgi Holdings, Inc. Self-forming orthopedic implants
US6605090B1 (en) * 2000-10-25 2003-08-12 Sdgi Holdings, Inc. Non-metallic implant devices and intra-operative methods for assembly and fixation
US6623487B1 (en) * 2001-02-13 2003-09-23 Biomet, Inc. Temperature sensitive surgical fastener
US7794476B2 (en) 2003-08-08 2010-09-14 Warsaw Orthopedic, Inc. Implants formed of shape memory polymeric material for spinal fixation
US7824434B2 (en) * 2004-06-07 2010-11-02 Degima Gmbh Self foreshortening fastener
IL167194A (en) 2005-03-01 2011-08-31 Tulip Medical Ltd Biodegradable self-inflating intragastric implants and method of curbing appetite by the same
CA2603652A1 (en) 2005-04-01 2006-10-12 The Regents Of The University Of Colorado A graft fixation device and method
FI20065385L (fi) * 2006-06-06 2007-12-27 Bioretec Oy Luunkiinnitysväline
US20100318085A1 (en) * 2007-03-13 2010-12-16 Smith & Nephew, Inc. Internal fixation devices
WO2008118782A2 (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Smith & Nephew, Inc. Fixation devices and method of repair

Also Published As

Publication number Publication date
EP2127608A2 (en) 2009-12-02
FI20075881A (fi) 2009-06-06
EP2127608A3 (en) 2010-03-31
US20090149856A1 (en) 2009-06-11
FI20075881A0 (fi) 2007-12-05
EP2127608B1 (en) 2017-10-18
US9393060B2 (en) 2016-07-19
US20160361103A1 (en) 2016-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI124190B (fi) Lääketieteellinen väline ja sen valmistus
JP3779327B2 (ja) 組織条件下分解性材料及びそれを製造するための方法
CN111050677B (zh) 纤维增强的生物复合材料带螺纹的植入物
US7947043B2 (en) Intramedullary nail and associated method
JP3207255B2 (ja) 人体物質を生体内で処置するための制御された剛性を備えた吸収可能な固定装置および該装置の挿入器
JP6329073B2 (ja) 形状記憶ポリマー組成物を含む医療デバイス
EP2131879B1 (en) Internal fixation devices
US20080071299A1 (en) Bioabsorbable elongated member
AU2018392252A1 (en) Fiber bundle reinforced biocomposite medical implants
JP2010536397A (ja) 固定器具および修復方法
US5529736A (en) Process of making a bone healing device
US20040117014A1 (en) Prosthetic implant assembly
JP2011528959A (ja) 骨折固定システム
KR20150038519A (ko) 뼈 고정을 위한 재흡수 가능하며 방사선 불투과성인 장치
Lopez et al. 1-Year pullout strength and degradation of ultrasound welded vs tapped craniomaxillofacial fixation screws
Shalaby et al. Process of making a bone healing device
Shalaby et al. Process of making a bone healing device
KR20180061887A (ko) 인대 고정용 임플란트

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 124190

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B