ITVR20110196A1

ITVR20110196A1 - METHOD FOR THE REALIZATION OF A MEDICAL DEVICE, AS A PROSTHESIS, IN POLYETHYLENE

Info

Publication number: ITVR20110196A1
Application number: IT000196A
Authority: IT
Inventors: Luigi Costa
Original assignee: Luigi Costa
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-04-22

Description

Titolo: "METODO PER LA REALIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO MEDICALE, QUALE UNA PROTESI, IN POLIETILENE" Title: "METHOD FOR THE REALIZATION OF A MEDICAL DEVICE, SUCH AS A PROSTHESIS, IN POLYETHYLENE"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

Il presente trovato si riferisce ad un metodo per la realizzazione di un dispositivo medicale, quale una protesi, in polietilene. The present invention relates to a method for manufacturing a medical device, such as a prosthesis, in polyethylene.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

È noto che il polietilene a peso molecolare elevatissimo (UHMWPE) è comunemente utilizzato per le applicazioni medicali, in particolare come materiale di scorrimento per realizzare dispositivi medicali, quali protesi articolari. It is known that ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is commonly used for medical applications, in particular as a sliding material for making medical devices, such as joint prostheses.

Per aumentarne la resistenza all'usura, il polietilene UHMWPE può essere reticolato mediante irraggiamento, ad esempio con raggio elettronico od irraggiamento con raggi gamma o raggi X, con dosaggio normalmente sino a 150 kGy, che tuttavia, induce un processo ossidativo dannoso per il materiale . To increase its resistance to wear, UHMWPE polyethylene can be cross-linked by irradiation, for example with electronic ray or gamma ray or X-ray irradiation, with dosage normally up to 150 kGy, which however, induces an oxidative process which is harmful to the material. .

E' noto inoltre che, per le applicazioni di cui si discute, il dispositivo medicale o la protesi finale sono sterilizzati, solitamente sottoponendoli ad ulteriore irraggiamento con raggio elettronico o con raggi gamma, con un dosaggio solitamente inferiore a quanto sopra indicato, di circa 25-30 kGy, oppure mediante sterilizzazione a gas, ad esempio ossido di etilene (Eto) o gas plasma. It is also known that, for the applications under discussion, the medical device or the final prosthesis are sterilized, usually by subjecting them to further irradiation with electronic or gamma rays, with a dosage usually lower than that indicated above, of about 25 -30 kGy, or by gas sterilization, for example ethylene oxide (Eto) or gas plasma.

Un inconveniente della sterilizzazione con raggio elettronico o con raggi gamma è, analogamente a quanto avviene per la reticolazione, il processo ossidativo che essa induce, oltre che il dispendio di tempo e costi che essa implica in quanto trattamento aggiuntivo. A drawback of electron beam or gamma ray sterilization is, similarly to what happens for crosslinking, the oxidative process that it induces, as well as the waste of time and costs that it implies as an additional treatment.

In particolare, l'irraggiamento con radiazioni, fotoni o elettroni accelerati, con energia di ordini di grandezza superiore all'energia di legame del legame C-C o C-H, provoca la scissione della catena delle singole molecole di polietilene, così come la rottura del legame C-H, formando macroradicali liberi sulla catena polimerica. Nella fattispecie, la rottura omolitica del legame C-C o C-H con formazione di radicale H e di macroradicali alchilici porta alla reazione con l'ossigeno presente all'interno delle componenti protesiche per diffusione dall'ambiente esterno, che determina la formazione di macroradicali perossidici, idroperossidi, chetoni, acidi, esteri ed altri prodotti ossidati. In particular, irradiation with radiations, photons or accelerated electrons, with energy orders of magnitude higher than the binding energy of the C-C or C-H bond, causes the splitting of the chain of the single polyethylene molecules, as well as the breaking of the C-H bond. , forming free macroradicals on the polymer chain. In this case, the homolytic rupture of the C-C or C-H bond with the formation of the H radical and alkyl macroradicals leads to the reaction with the oxygen present inside the prosthetic components by diffusion from the external environment, which determines the formation of peroxidic macroradicals, hydroperoxides , ketones, acids, esters and other oxidized products.

La produzione di acidi è conseguente alla scissione della catena polimerica con conseguente diminuzione della massa molecolare dell'UHMWPE e peggioramento delle proprietà meccaniche e pesante abrasione, rottura e formazione di residuo o "debris". The production of acids is consequent to the cleavage of the polymer chain with consequent decrease in the molecular mass of UHMWPE and worsening of the mechanical properties and heavy abrasion, breakage and formation of residue or "debris".

Al fine di diminuire la produzione di debris, causa di scollamento asettico della protesi, si è evidenziato che il trattamento di irraggiamento con dosi più elevate rispetto alla sterilizzazione portava ad un aumento della massa molecolare con conseguente incremento delle proprietà di resistenza all'abrasione. In order to decrease the production of debris, a cause of aseptic detachment of the prosthesis, it was shown that the irradiation treatment with higher doses than sterilization led to an increase in molecular mass with a consequent increase in abrasion resistance properties.

Questo tipo di trattamento ha, come conseguenza, un aumento della produzione dei macroradicali e conseguentemente una concentrazione elevata di macroradicali e di prodotti di ossidazione come idroperossidi nelle componenti protesiche. This type of treatment has, as a consequence, an increase in the production of macroradicals and consequently a high concentration of macroradicals and oxidation products such as hydroperoxides in the prosthetic components.

Infatti, mentre alcuni macroradicali liberi su catene adiacenti possono accoppiarsi assieme o reagire con doppi legami vinilici per formare il polietilene UHMWPE reticolato, altri possono rimanere nel materiale a seguito dell'irraggiamento, potendo potenzialmente combinarsi con l'ossigeno, causando l'ossidazione del polietilene UHMWPE. L'ossidazione diminuisce la massa molecolare del polietilene peggiorando le proprietà meccaniche del polietilene. In fact, while some free macroradicals on adjacent chains can couple together or react with vinyl double bonds to form cross-linked UHMWPE polyethylene, others can remain in the material as a result of irradiation, potentially combining with oxygen, causing oxidation of the polyethylene. UHMWPE. Oxidation decreases the molecular mass of the polyethylene by worsening the mechanical properties of the polyethylene.

Quindi, le concentrazioni dei macroradicali e degli idroperossidi non risultano compatibili con il tempo di vita delle componenti protesiche. Therefore, the concentrations of macroradicals and hydroperoxides are not compatible with the life time of the prosthetic components.

Inoltre, le componenti protesiche necessitano di un trattamento termico sino a temperature prossime alla temperatura massima di fusione dei cristalli del polietilene UHMWPE, circa 140 °C. Tale trattamento permette la decomposizione degli idroperossidi in prodotti stabili termicamente e di reazioni di accoppiamento dei macroradicali, con eliminazione quindi degli stessi. Il trattamento termico determina l'aumento della mobilità delle molecole singole di polietilene, facilitando l'ulteriore reticolazione delle molecole di polietilene e la soppressione dei macroradicali. Il materiale così trattato risulta stabile nel tempo sia durante lo stoccaggio sia in vivo. Furthermore, the prosthetic components require a heat treatment up to temperatures close to the maximum melting temperature of the UHMWPE polyethylene crystals, about 140 ° C. This treatment allows the decomposition of hydroperoxides into thermally stable products and of coupling reactions of the macroradicals, thus eliminating them. The heat treatment increases the mobility of the single polyethylene molecules, facilitating the further cross-linking of the polyethylene molecules and the suppression of macroradicals. The treated material is stable over time both during storage and in vivo.

Anche se il trattamento termico del polietilene UHMWPE reticolato mediante irraggiamento ne migliora la resistenza all'ossidazione, ciò va a potenziale svantaggio delle altre proprietà meccaniche del polietilene UHMWPE. E' desiderabile, quindi, aumentare la resistenza all'ossidazione del materiale di cui si discute mediante l'utilizzo di additivi anti-ossidanti. Although heat treatment of cross-linked UHMWPE by irradiation improves its resistance to oxidation, this is potentially detrimental to the other mechanical properties of UHMWPE. It is therefore desirable to increase the oxidation resistance of the material under discussion by using antioxidant additives.

A tal fine, è noto dai documenti WO-A-2004/064618, WO-A-2007/019874, WO-A-2008/113388, WO-A-2008/124825, US-A-2006/264541, addizionare il polietilene UHMWPE con uno o più composti antiossidanti, ad esempio vitamina E, che, fungendo da "scavenger", hanno la finalità di eliminare i macroradicali derivanti dal processo di reticolazione, in modo da evitare o comunque ridurre i trattamenti termici successivi di cui sopra. Tali composti anti-ossidanti vengono addizionati nella miscela polimerica in polvere di partenza, oppure vengono fatti diffondere attraverso il prodotto semilavorato o finito. To this end, it is known from WO-A-2004/064618, WO-A-2007/019874, WO-A-2008/113388, WO-A-2008/124825, US-A-2006/264541, to add the UHMWPE polyethylene with one or more antioxidant compounds, for example vitamin E, which, acting as a "scavenger", have the purpose of eliminating the macroradicals deriving from the crosslinking process, in order to avoid or in any case reduce the subsequent thermal treatments mentioned above. These antioxidant compounds are added to the starting polymeric powder mixture, or are made to diffuse through the semi-finished or finished product.

Solitamente, una volta che è stato prodotto il polietilene reticolato, in barrette, piastre od altri prodotti semi-lavorati, esso viene lavorato meccanicamente, ad esempio mediante asportazione di materiale, per definire la voluta sagoma e configurazione definitiva del dispositivo medicale o della protesi finale. Usually, once the cross-linked polyethylene has been produced, in bars, plates or other semi-finished products, it is mechanically processed, for example by removing material, to define the desired shape and final configuration of the medical device or of the final prosthesis. .

Tale lavorazione meccanica, che avviene sul prodotto semi-lavorato dopo la reticolazione, può comportare una disuniformità del grado di reticolazione del prodotto finale, soprattutto in corrispondenza delle superfici lavorate. This mechanical processing, which takes place on the semi-finished product after crosslinking, can lead to a non-uniformity in the degree of crosslinking of the final product, especially in correspondence with the worked surfaces.

Infatti, nel corso del processo di reticolazione sul semi-lavorato non è sempre garantito che la reticolazione avvenga in modo omogeneo lungo lo spessore del semilavorato, dalla superficie esterna, dove la reticolazione è soddisfacente, verso 1'interno, o "bulk", dove il grado di reticolazione può progressivamente ridursi. In fact, during the cross-linking process on the semi-finished product, it is not always guaranteed that cross-linking takes place homogeneously along the thickness of the semi-finished product, from the external surface, where the cross-linking is satisfactory, towards the inside, or "bulk", where the degree of crosslinking can progressively decrease.

Tale disuniformità di reticolazione superficiale può comportate un'indesiderata ed anomala usura in corrispondenza delle superficie meno resistenti meccanicamente del dispositivo medicale, il che non è accettabile ad esempio per le protesi. La disuniformità di reticolazione superficiale, inoltre, non consente di prevedere in modo affidabile le specifiche proprietà antiabrasione della superficie, non essendo prevedibile il degrado che la lavorazione meccanica apporta portando verso la superficie materiale che potrebbe essere non adeguatamente od omogeneamente reticolato. This non-uniformity of surface cross-linking can lead to undesirable and anomalous wear at the less mechanically resistant surfaces of the medical device, which is not acceptable, for example, for prostheses. Furthermore, the non-uniformity of surface cross-linking does not allow the specific anti-abrasion properties of the surface to be reliably predicted, since the degradation caused by mechanical processing is not foreseeable, leading to the surface material that could be inadequately or homogeneously cross-linked.

Inoltre, la sterilizzazione mediante irraggiamento sulle superfici finali lavorate meccanicamente, in cui, come detto, il grado di reticolazione può essere ridotto o non omogeneo, potrebbe enfatizzare le problematiche di cui sopra, potendo apportare ulteriori variazioni superficiali di reticolazione non prevedibili. Furthermore, sterilization by irradiation on the final mechanically worked surfaces, in which, as mentioned, the degree of crosslinking can be reduced or not homogeneous, could emphasize the above problems, being able to make further unpredictable crosslinking surface variations.

Uno scopo del presente trovato è quello di mettere a punto un metodo per la realizzazione di un dispositivo medicale, quale una protesi, in polietilene UHMWPE o HDPE che sia economico, rapido ed efficace, ottenendo un prodotto finale che abbia elevate proprietà meccaniche, in particolare di resistenza all'usura, che sia resistente all'ossidazione e che sia sterile in modo idoneo alle applicazioni medicali di cui si discute. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a medical device, such as a prosthesis, in UHMWPE or HDPE polyethylene which is economical, fast and effective, obtaining a final product which has high mechanical properties, in particular wear resistance, which is resistant to oxidation and which is sterile in a manner suitable for the medical applications under discussion.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questo ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. In order to obviate the drawbacks of the known art and to obtain this and further objects and advantages, the Applicant has studied, tested and implemented the present invention.

Salvo che siano definiti altrimenti, tutti i termini tecnici e scientifici utilizzati qui e di seguito hanno lo stesso significato comunemente inteso da una persona di ordinaria esperienza nel campo della tecnica cui appartiene il presente trovato. Anche se metodi e materiali simili o equivalenti a quelli qui descritti possono essere utilizzati nella pratica o nelle prove di verifica del presente trovato, di seguito sono descritti, a titolo di esempio, i metodi e i materiali. In caso di conflitto prevale la presente domanda, incluse le definizioni. I materiali, metodi ed esempi hanno carattere puramente illustrativo e non devono essere intesi in modo limitativo. Unless otherwise defined, all the technical and scientific terms used here and hereafter have the same meaning commonly understood by a person of ordinary experience in the field of the art to which the present invention belongs. Even if methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or in the verification tests of the present invention, the methods and materials are described below, by way of example. In the event of a conflict, this question, including the definitions, prevails. The materials, methods and examples are purely illustrative and should not be construed as limiting.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale. The present invention is expressed and characterized in the independent claim. The dependent claims disclose other characteristics of the present invention or variants of the main solution idea.

In accordo con il suddetto scopo, un metodo secondo il presente trovato per la realizzazione di un dispositivo medicale, quale una protesi, in polietilene prevede di mettere a disposizione un materiale polimerico a base di polietilene UHMWPE o HDPE che viene combinato con uno o più composti antiossidanti a formare una miscela che viene processata per essere consolidata a formare un prodotto semi-lavorato o finito, in forma di barra, piastra o simile. In accordance with the aforementioned purpose, a method according to the present invention for manufacturing a medical device, such as a prosthesis, in polyethylene provides for providing a polymeric material based on UHMWPE or HDPE polyethylene which is combined with one or more compounds antioxidants to form a mixture which is processed to be consolidated to form a semi-finished or finished product, in the form of a bar, plate or similar.

Il prodotto semi-lavorato o finito viene sottoposto a lavorazione meccanica per definire la voluta sagoma e configurazione del dispositivo medicale finale da realizzare. The semi-finished or finished product is subjected to mechanical processing to define the desired shape and configuration of the final medical device to be made.

Secondo il presente trovato, successivamente il dispositivo medicale finale viene sottoposto ad un'unica operazione di irraggiamento, in aria oppure in ambiente inerte, ovvero sostanzialmente privo di ossigeno, con raggio elettronico o con raggi gamma. According to the present invention, the final medical device is subsequently subjected to a single irradiation operation, in air or in an inert environment, that is substantially devoid of oxygen, with an electronic beam or with gamma rays.

Secondo il presente trovato tale unica operazione di irraggiamento cui viene sottoposto il dispositivo medicale finale determina sia la reticolazione del polietilene UHMWPE o HDPE e sia la contestuale sterilizzazione del dispositivo medicale finale. According to the present invention, this single irradiation operation to which the final medical device is subjected determines both the crosslinking of the UHMWPE or HDPE polyethylene and the simultaneous sterilization of the final medical device.

Inoltre, secondo il presente trovato, il metodo viene condotto a temperatura ambiente, o leggermente superiore a temperatura ambiente, non prevedendo alcun pre-riscaldamento, prima di detta unica operazione di irraggiamento, né alcun successivo post-trattamento termico, in particolare il dispositivo medicale finale non viene riscaldato a temperatura superiore, prossima o di poco inferiore alla temperatura di fusione cristallina del polietilene UHMWPE o HDPE. Furthermore, according to the present invention, the method is carried out at room temperature, or slightly above room temperature, without providing for any pre-heating, prior to said single irradiation operation, or any subsequent heat post-treatment, in particular the medical device. final is not heated to a temperature above, near or slightly below the crystalline melting temperature of UHMWPE or HDPE polyethylene.

Vantaggiosamente, il dispositivo medicale, una volta che viene sagomato mediante lavorazione meccanica, presenta spessori massimi compresi tra circa 3 mm e circa 40 mm. Tale intervallo di spessori garantisce che la reticolazione avvenga con buona uniformità sul materiale trattato, quindi determinando proprietà meccaniche omogenee nel prodotto finale. Advantageously, the medical device, once it is shaped by mechanical processing, has a maximum thickness of between about 3 mm and about 40 mm. This range of thicknesses ensures that crosslinking takes place with good uniformity on the treated material, thus determining homogeneous mechanical properties in the final product.

Con il presente trovato, si ha che 1'additivazione del composto antiossidante contro il processo ossidativo, nell'UHMWPE o HDPE reticolato e sterilizzato con radiazioni ad alta energia produce un materiale più stabile dell'UHMWPE o HDPE vergine che quindi non necessita del successivo trattamento termico. With the present invention, the addition of the antioxidant compound against the oxidative process, in the cross-linked and sterilized UHMWPE or HDPE with high energy radiation produces a more stable material than the virgin UHMWPE or HDPE which therefore does not require the subsequent treatment thermal.

Con il presente trovato, quindi, si ottiene un dispositivo medicale finale che ha alte proprietà meccaniche, in particolare di resistenza all'usura, ed alta resistenza all'ossidazione. With the present invention, therefore, a final medical device is obtained which has high mechanical properties, in particular resistance to wear, and high resistance to oxidation.

Lo svolgimento dell'operazione di irraggiamento, finalizzata sia alla reticolazione, sia alla sterilizzazione, sul dispositivo medicale finale, dopo che è stato sottoposto a lavorazione meccanica, garantisce che vi sia una buona omogeneità di reticolazione particolarmente sulla superficie esterna del dispositivo medicale. Inoltre, il prodotto è già sterilizzato nel medesimo passaggio di reticolazione, ciò comportando un notevole risparmio di costi e di tempo. The performance of the irradiation operation, aimed at both crosslinking and sterilization, on the final medical device, after it has been subjected to mechanical processing, guarantees that there is a good crosslinking homogeneity, particularly on the external surface of the medical device. Furthermore, the product is already sterilized in the same cross-linking step, which entails a considerable saving in costs and time.

Con il presente trovato si ottiene un prodotto reticolato con stabilità all'ossidazione migliore del polietilene sterilizzato con ossido di etilene (Eto), ottima resistenza all'abrasione, con proprietà meccaniche migliori rispetto ai materiali reticolati attualmente in commercio, con riduzione dei costi di produzione. With the present invention, a cross-linked product is obtained with better oxidation stability than polyethylene sterilized with ethylene oxide (Eto), excellent resistance to abrasion, with better mechanical properties than cross-linked materials currently on the market, with a reduction in production costs .

Secondo alcune varianti, l'uno o più composti antiossidanti possono essere scelti in un gruppo comprendente carotenoidi, quali beta-carotene e licopene, flavonoidi, naringenina, esperitina, luteolina, oppure i materiali curcumina, propil gallato, octil gallato, dodecil gallato, melatonina, eugenolo, coenzima Q10, antiossidanti amminici, antiossidanti fenolici, idrochinone, vitamina C, vitamina E ed acetato di vitamina E. According to some variants, the one or more antioxidant compounds can be selected from a group comprising carotenoids, such as beta-carotene and lycopene, flavonoids, naringenin, hesperitin, luteolin, or the materials curcumin, propyl gallate, octyl gallate, dodecyl gallate, melatonin , eugenol, coenzyme Q10, amino antioxidants, phenolic antioxidants, hydroquinone, vitamin C, vitamin E and vitamin E acetate.

Una soluzione preferita prevede l'utilizzo di vitamina E come antiossidante. A preferred solution involves the use of vitamin E as an antioxidant.

In alcune forme di realizzazione preferite, la vitamina E è aggiunta al polietilene UHMWPE o HDPE con un tenore percentuale in peso inferiore a circa 0,2%, preferibilmente inferiore a 0,15%, più preferibilmente uguale od inferiore a 0,1%, ad esempio circa 0,1%. In some preferred embodiments, vitamin E is added to UHMWPE or HDPE polyethylene with a weight percentage content of less than about 0.2%, preferably less than 0.15%, more preferably equal to or less than 0.1%, for example about 0.1%.

Secondo alcune varianti, l'irraggiamento viene effettuato con una dose di irraggiamento compresa tra circa 25 kGy e circa 200 kGy, preferibilmente tra 50 kGy e 150 kGy, ancor più preferibilmente tra circa 70 kGy e 80 kGy, idonea sia a determinare il voluto grado di reticolazione, sia la sterilizzazione richiesta del prodotto finale. According to some variants, the irradiation is carried out with an irradiation dose between about 25 kGy and about 200 kGy, preferably between 50 kGy and 150 kGy, even more preferably between about 70 kGy and 80 kGy, suitable for both determining the desired degree of crosslinking, and the required sterilization of the final product.

In alcune varianti vantaggiose il dispositivo medicale finale viene confezionato prima dell'irraggiamento, in un imballo adatto con funzione di barriera all'ossigeno, tipicamente un polimero idoneo, quale a base di polietilentereftalato (PET), vantaggiosamente accoppiato ad un rivestimento metallico, con spessore sottile, generalmente tra 0,3 mm e 5 mm, oppure costituito completamente da un foglio metallico, e successivamente viene sottoposto all'irraggiamento di cui sopra. In questo modo, si garantisce che il dispositivo medicale finale sia già pronto all'utilizzo medicale, senza necessità di ulteriori trattamenti sterilizzanti. In some advantageous variants, the final medical device is packaged before irradiation, in a suitable packaging with an oxygen barrier function, typically a suitable polymer, such as based on polyethylene terephthalate (PET), advantageously coupled to a metal coating, with thickness thin, generally between 0.3 mm and 5 mm, or made entirely of a metal sheet, and subsequently subjected to the above radiation. In this way, it is ensured that the final medical device is already ready for medical use, without the need for further sterilizing treatments.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DEL TROVATO DETAILED DESCRIPTION OF THE FOUND

Una forma di realizzazione esemplificativa e non limitativa del presente trovato contempla un metodo per la realizzazione di un dispositivo medicale, quale una protesi, in polietilene UHMWPE o HDPE. An exemplary and non-limiting embodiment of the present invention contemplates a method for manufacturing a medical device, such as a prosthesis, in UHMWPE or HDPE polyethylene.

A partire da un tradizionale polietilene UHMWPE o HDPE viene aggiunta, nel polimero in polvere, vitamina E in concentrazione in peso inferiore a 0,2%, preferibilmente inferiore a 0,15%, più preferibilmente uguale od inferiore a 0,1%, ad esempio circa 0,1%. Tale operazione, in cui viene combinato il polietilene UHMWPE o HDPE con la vitamina E, può essere svolta ad esempio mediante miscelazione con solvente, miscelazione mediante C02 in condizioni supercritiche, miscelazione master batch, ad esempio al 20-30% in peso, e successiva diluizione in fase di estrusione. Starting from a traditional UHMWPE or HDPE polyethylene, vitamin E in a concentration by weight of less than 0.2%, preferably less than 0.15%, more preferably equal to or less than 0.1%, is added to the powdered polymer. example about 0.1%. This operation, in which UHMWPE or HDPE polyethylene is combined with vitamin E, can be carried out for example by mixing with solvent, mixing with C02 under supercritical conditions, master batch mixing, for example at 20-30% by weight, and subsequent dilution in the extrusion phase.

Successivamente, la miscela di polietilene UHMWPE o HDPE addizionata con vitamina E viene processata per ottenere un prodotto semi-lavorato o finito in forma di barrette, piastre o simili, che viene fatto consolidare. Tale fase può essere eseguita ad esempio mediante stampaggio per compressione, stampaggio "net shape", stampaggio per iniezione, estrusione, ram extrusion, realizzazione di monoblocchi, realizzazione di fibre, "melt spinning", stampaggio per insufflazione, "solution spinning", compressione isostatica a caldo, cristallizzazione ad alta pressione, realizzazione di film, diffusione. Subsequently, the mixture of UHMWPE or HDPE polyethylene added with vitamin E is processed to obtain a semi-finished or finished product in the form of bars, plates or the like, which is made to consolidate. This phase can be performed, for example, by compression molding, "net shape" molding, injection molding, extrusion, ram extrusion, production of monoblocks, production of fibers, "melt spinning", injection molding, "solution spinning", compression hot isostatic, high pressure crystallization, film making, diffusion.

Quindi, il prodotto semi-lavorato o finito viene lavorato meccanicamente, inclundendo asportazione di materiale sulla superficie, per determinare la sagoma e configurazione definitiva del dispositivo medicale da realizzare. Ad esempio, possono essere adottate tecniche di fresatura, taglio, perforazione, trapanatura, lavorazione mediante macchine a controllo numerico computerizzato (CNC). Forme di realizzazione del dispositivo medicale finale possono essere protesi di articolazione, ad esempio d'anca, bacino, ginocchio, spalla, caviglia, gomito, dita, denti ed impianti spinali, nonché della colonna vertebrale. Then, the semi-finished or finished product is mechanically processed, including removal of material on the surface, to determine the final shape and configuration of the medical device to be made. For example, techniques of milling, cutting, drilling, drilling, machining by means of computerized numerical control (CNC) machines can be adopted. Embodiments of the final medical device can be joint prostheses, for example of the hip, pelvis, knee, shoulder, ankle, elbow, fingers, teeth and spinal implants, as well as of the vertebral column.

A questo punto, il dispositivo medicale può essere già confezionato mediante idoneo imballo, generalmente poliestere con barriera all'ossigeno, eventualmente accoppiato o rivestito con metallo, oppure costituito completamente da un foglio metallico. At this point, the medical device can already be packaged using suitable packaging, generally polyester with an oxygen barrier, possibly coupled or coated with metal, or made entirely of a metal sheet.

Successivamente, il dispositivo medicale, eventualmente confezionato, viene sottoposto ad un'unica operazione di irraggiamento con raggi gamma ad alta energia fino ad una dose di 200 kGy, che determina, con un unico passaggio, sia la voluta reticolazione del polietilene UHMWPE o HDPE, sia la sterilizzazione del prodotto finale. Il metodo del presente trovato esclude possibili pre-riscaldamenti prima dell'irraggiamento, né è previsto alcun post-trattamento termico successivo all'irraggiamento, il tutto essendo eseguito a temperatura ambiente, ovvero circa 25 °C, o di poco superiore. L'irraggiamento può essere condotto in aria, in quanto la presenza della vitamina E od altri antiossidanti, comunque previene eventuali effetti dannosi del processo ossidativo, oppure in ambiente inerte. Subsequently, the medical device, possibly packaged, is subjected to a single operation of irradiation with high-energy gamma rays up to a dose of 200 kGy, which determines, in a single step, both the desired crosslinking of the UHMWPE or HDPE polyethylene, both the sterilization of the final product. The method of the present invention excludes possible pre-heating before irradiation, nor is any post-heat treatment after irradiation provided, all being carried out at room temperature, i.e. about 25 ° C, or slightly higher. The radiation can be conducted in the air, as the presence of vitamin E or other antioxidants, however, prevents any harmful effects of the oxidative process, or in an inert environment.

Come dimostrato dalle analisi condotte, il materiale del dispositivo medicale ottenuto con il presente trovato ha sia una buona resistenza all'ossidazione, anche superficiale, grazie all'antiossidante incluso, sia buone proprietà meccaniche, idonee all'applicazione medicale, in particolare protesica, di cui si discute, in entrambi i casi giocando un ruolo importante il fatto che l'irraggiamento venga eseguito sul prodotto finale già sottoposto a lavorazione meccanica. As demonstrated by the analyzes carried out, the material of the medical device obtained with the present invention has both a good resistance to oxidation, even on the surface, thanks to the antioxidant included, and good mechanical properties, suitable for medical application, in particular prosthetic, of which is discussed, in both cases the fact that irradiation is performed on the final product already subjected to mechanical processing plays an important role.

Inoltre, il presente trovato consente anche di sterilizzare il materiale nel medesimo passaggio di irraggiamento utilizzato per la reticolazione, con evidenti vantaggi economici e di tempo. Furthermore, the present invention also allows the material to be sterilized in the same irradiation passage used for crosslinking, with evident economic and time advantages.

PROVE SPERIMENTALI EXPERIMENTAL TESTS

La calorimetria differenziale a scansione (DSC) è stata impiegata per misurare il calore di fusione e il punto di fusione dell'UHMWPE, e successivamente si è eseguito il calcolo della percentuale di cristallinità del campione. Tale tecnica è stata utilizzata per la caratterizzazione dei materiali. Differential Scanning Calorimetry (DSC) was used to measure the heat of melting and melting point of the UHMWPE, and the percentage crystallinity of the sample was then calculated. This technique was used for the characterization of materials.

Le prove sono state eseguite secondo lo Standard Test Method F2625 - 07, come specificato nella norma ISO 5834-2 e ASTM F648. The tests were performed according to the Standard Test Method F2625 - 07, as specified in ISO 5834-2 and ASTM F648.

Per questa prova è stato utilizzato un dischetto di campione di peso massimo di 5 mg; la velocità di riscaldamento utilizzata è pari a 10°C/min da 40 a 180°C. Per il calcolo della percentuale di cristallinità si è integrata l'area al di sotto della curva di fusione da 60 a 160°C, al fine di trovare il valore di entalpia relativa alla transizione in Joules (J). Una volta determinato il calore di fusione si può quantificare la percentuale di cristallinità del campione (%X) nel modo seguente: For this test a sample disc with a maximum weight of 5 mg was used; the heating rate used is 10 ° C / min from 40 to 180 ° C. To calculate the percentage of crystallinity, the area under the melting curve from 60 to 160 ° C was integrated, in order to find the enthalpy value relating to the transition in Joules (J). Once the heat of fusion has been determined, the percentage of crystallinity of the sample (% X) can be quantified as follows:

doveAH, =289.3J/g è il calore di fusione di un polietilene completamente cristallino. whereAH, = 289.3J / g is the heat of fusion of a fully crystalline polyethylene.

L'errore sulla misura di cristallinità può essere valutato nell'intorno di circa 1%. The error on the crystallinity measurement can be estimated to be around 1%.

L'UHMWPE prima e dopo l'invecchiamento è stato caratterizzato mediante analisi infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) per la determinazione del livello di ossidazione, delle imperfezioni di catena, per l'analisi dei doppi legami vinilici e vinildenici, che permettono di valutare la dose di raggi gamma assorbita, infine per la determinazione del livello di reticolazione, per la determinazione quantitativa dei chetoni e degli esteri (L. Costa I. Carpentieri, P. Bracco, "Post electron-beam irradiation oxidation of orthopaedic UHMWPE", Polym Degr. and Stab. 2008, 93, 1695-1703). UHMWPE before and after aging was characterized by infrared analysis in Fourier transform (FTIR) for the determination of the oxidation level, of the chain imperfections, for the analysis of vinyl and vinyl double bonds, which allow to evaluate the dose of gamma rays absorbed, finally for the determination of the crosslinking level, for the quantitative determination of ketones and esters (L. Costa I. Carpentieri, P. Bracco, "Post electron-beam irradiation oxidation of orthopedic UHMWPE", Polym Degr. And Stab. 2008, 93, 1695-1703).

Le determinazioni sono state eseguite con lo spettrometro FTIR Spectrum 100, in trasmissione con 4 cm-1 di risoluzione accumulando 32 scansioni. Come standard interno è stata usata la banda a 2020 cm-1, banda associata al modo di twisting del CH2. Gli spettri sono stati normalizzati ad un valore di assorbanza di 0.05 che corrisponde ad uno spessore di circa 100 micron. Gli spettri differenza sono stati ottenuti mediante il software Spectrum della Perkin Elmer. The determinations were performed with the FTIR Spectrum 100 spectrometer, in transmission with 4 cm-1 resolution, accumulating 32 scans. The band at 2020 cm-1 was used as an internal standard, a band associated with the twisting mode of CH2. The spectra were normalized to an absorbance value of 0.05 which corresponds to a thickness of about 100 microns. The difference spectra were obtained using Perkin Elmer's Spectrum software.

Le concentrazioni molari dei chetoni sono state calcolate utilizzando i coefficienti molari di estinzioni ricavati dalla letteratura (L. Costa I. Carpentieri, P. Bracco, "Post electron-beam irradiation oxidation of orthopaedic UHMWPE stabilized with Vitamin E" Poly. Degr. Stab. 2009, 94, 1542-1547). The molar concentrations of ketones were calculated using the molar extinction coefficients obtained from the literature (L. Costa I. Carpentieri, P. Bracco, "Post electron-beam irradiation oxidation of orthopedic UHMWPE stabilized with Vitamin E" Poly. Degr. Stab. 2009, 94, 1542-1547).

Le determinazioni del livello di ossidazione sono state eseguite secondo lo Standard Test Method F 2102-01 come specificato nella norma ISO 5834-2 e ASTM F648. The oxidation level determinations were performed according to Standard Test Method F 2102-01 as specified in ISO 5834-2 and ASTM F648.

È stata presa in considerazione la regione compresa tra circa 1600 e 1850 cm<_1>di interesse nello studio del processo di ossidazione relativa alla presenza della banda a 1720 cm<_1>assegnabile alle specie carboniliche, prodotti primari del processo di ossidazione. The region between about 1600 and 1850 cm <_1> of interest in the study of the oxidation process relative to the presence of the band at 1720 cm <_1> assignable to the carbonyl species, primary products of the oxidation process, was taken into consideration.

La determinazione quantitativa degli idroperossidi e degli acidi mediante FTIR è stata effettuata previo trattamento con gas reattivi (NO per idroperossidi, SF4 per acidi). La determinazione quantitativa della vitamina E presente nel materiale prima dell'irraggiamento è eseguita mediante FTIR (L. Costa I. Carpentieri, P. Bracco, "Post electron-beam irradiation oxidation of orthopaedic UHMWPE stabilized with Vitamin E" Poly. Degr. Stab. 2009, 94, 1542-1547). The quantitative determination of hydroperoxides and acids by FTIR was carried out after treatment with reactive gases (NO for hydroperoxides, SF4 for acids). The quantitative determination of the vitamin E present in the material before irradiation is performed by FTIR (L. Costa I. Carpentieri, P. Bracco, "Post electron-beam irradiation oxidation of orthopedic UHMWPE stabilized with Vitamin E" Poly. Degr. Stab. 2009, 94, 1542-1547).

La determinazione quantitativa dei macroradicali (EPR) viene condotta per verificare l'efficienza della vitamina E come scavenger dei macroradicali prodotti dall'irraggiamento. Lo strumento utilizzato è uno spettrometro EPR Bruker EMX X-band. Le condizioni sperimentali sono 0.1 di potenza della microonda di eccitazione, larghezza di scansione di 300 Gauss, ampiezza di modulazione 2.01 G (Rif I. Carpentieri, V. Brunella, P. Bracco, M.C. Paganini, E.M. Brach del Prever, M.P. Luda, S. Bonomi, L. Costa" Post-irradiation oxidation of different polyethylene" Poly. Degr. Stab 96, (2011) 624-629). La misura è stata condotta sul campione di UHMWPE vergine e quello contenente lo 0.1% di Vitamina E irraggiati a 25 kGy e sul campione con vitamina E irraggiato a 75 kGy. The quantitative determination of macroradicals (EPR) is carried out to verify the efficiency of vitamin E as a scavenger of the macroradicals produced by irradiation. The instrument used is a Bruker EMX X-band EPR spectrometer. The experimental conditions are 0.1 of excitation microwave power, 300 Gauss scanning width, 2.01 G modulation amplitude (Ref I. Carpentieri, V. Brunella, P. Bracco, M.C. Paganini, E.M. Brach del Prever, M.P. Luda, S . Bonomi, L. Costa "Post-irradiation oxidation of different polyethylene" Poly. Degr. Stab 96, (2011) 624-629). The measurement was carried out on the sample of virgin UHMWPE and the one containing 0.1% of Vitamin E irradiated at 25 kGy and on the sample with vitamin E irradiated at 75 kGy.

Il grado di reticolazione è stato valutato mediante il livello di espansione secondo lo Standard Test Method F2214 - 02, come specificato nella norma ISO 5834-2 e ASTM F648. Lo scopo di questo test è quello di fornire un valore approssimativo del grado di reticolazione del campione. Per questa prova sono stati utilizzati 3 cilindri del peso di circa 100 mg di campione. The degree of crosslinking was assessed by the level of expansion according to Standard Test Method F2214 - 02, as specified in ISO 5834-2 and ASTM F648. The purpose of this test is to provide an approximate value of the degree of crosslinking of the sample. For this test, 3 cylinders weighing approximately 100 mg of sample were used.

Il campione è stato punzonato con una fustella del diametro di 6.35 mm ottenendo un cilindro che è stato tagliato in tre sezioni ciascuna di peso approssimativo di 100 mg. Ogni campione è stato pesato 3 volte e successivamente inserito in provettoni contenenti xilene, preventivamente riscaldati a 135°C in bagno ad olio. The sample was punched with a 6.35 mm diameter punch resulting in a cylinder which was cut into three sections each weighing approximately 100 mg. Each sample was weighed 3 times and subsequently placed in test tubes containing xylene, previously heated to 135 ° C in an oil bath.

Trascorse 3 ore di riscaldamento, si preleva il campione dal fondo del provettone con delle pinzette, asciugandolo velocemente, e lo si pone velocemente in un provettone asciutto e precedentemente pesato. After 3 hours of heating, the sample is taken from the bottom of the test tube with tweezers, drying it quickly, and quickly placed in a dry and previously weighed test tube.

Per differenza rispetto al peso del provettone vuoto si calcola il peso del campione rigonfio, e con successivi calcoli si arriva alla massa molecolare tra due reticolazioni. By difference with respect to the weight of the empty test tube, the weight of the swollen sample is calculated, and with subsequent calculations we arrive at the molecular mass between two crosslinks.

La stabilizzazione al processo ossidativo dell'UHMWPE è determinata secondo la norma prevista ASTM F2003-02, (Standard Practice for Accelerated Ageing of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene after Gamma Irradiation in Air). Tali analisi sono state condotte sia per 14 giorni, tempo richiesto dalla norma, sia per 28 giorni ovvero per il doppio del tempo richiesto dalla norma. The stabilization to the oxidative process of UHMWPE is determined according to the foreseen standard ASTM F2003-02, (Standard Practice for Accelerated Aging of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene after Gamma Irradiation in Air). These analyzes were carried out both for 14 days, the time required by the standard, and for 28 days, or double the time required by the standard.

Le prove meccaniche di trazione biassiale sono state eseguite in accordo con la norma ASTM F2183-02 (Standard Test Method for Small Punch testing of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene Used in Surgical Implants) sui campioni vergini irradiati e dopo test di invecchiamento. The biaxial tensile mechanical tests were performed in accordance with the ASTM F2183-02 standard (Standard Test Method for Small Punch testing of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene Used in Surgical Implants) on irradiated virgin samples and after aging tests.

Dalle barre di UHMWPE sono stati ricavati, mediante tornitura andando dalla superficie verso l'interno, dei blocchi di spessore 50 mm; da ogni blocco sono stati ottenuti dei film di spessore 254 pm mediante microtomatura, successivamente ridotti in dischi del diametro di 6.35 mm grazie a una fustella. From the UHMWPE bars, blocks of 50 mm thickness have been obtained by turning from the surface towards the inside; from each block, films with a thickness of 254 µm were obtained by means of microtomating, subsequently reduced into discs with a diameter of 6.35 mm thanks to a punch.

Per la prova sono stati utilizzati due dischetti del diametro di 254 pm, per uno spessore totale di circa 508 pm. Two discs with a diameter of 254 µm were used for the test, for a total thickness of approximately 508 µm.

Le prove meccaniche di trazione sono state eseguite in accordo con la norma D 882 - 02 (Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting). Dalle barre di UHMWPE, mediante tornitura, andando dalla superficie verso 1'interno sono stati ricavati dei blocchi di spessore 150 mm; da ogni blocco sono stati ottenuti dei film di spessore 180 pm mediante microtomatura, da cui sono stati ricavati dei provini conformati ad osso di cane grazie ad una fustella in metallo (10.61 mm). The mechanical tensile tests were performed in accordance with D 882 - 02 (Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting). From the UHMWPE bars, by turning, blocks 150 mm thick were obtained from the surface inwards; from each block, films with a thickness of 180 µm were obtained by means of microtomating, from which specimens shaped like dog bone were obtained thanks to a metal punch (10.61 mm).

I vari campioni di UHMWPE considerati sono riportati in tabella 1: The various UHMWPE samples considered are shown in table 1:

Tabella 1: campioni utilizzati Table 1: samples used

Le due barre di campione GUR 1020 e GUR 1020 0.1% di Vitamina E. I sono stati forniti dalla ditta Orthoplastic. The two sample bars GUR 1020 and GUR 1020 0.1% Vitamin E. I were supplied by the company Orthoplastic.

Di seguito si riportano risultati e discussione per le varie analisi svolte. The results and discussion for the various analyzes carried out are reported below.

1) DSC. In figura 1 è riportato il diagramma del campione vergine mentre in tabella 2 sono riportati i risultati delle analisi eseguite sui campioni originali e quelli invecchiati in test accelerato. Si può notare che in base ai risultati ottenuti sui campioni di UHNWPE non additivato, le cristallinità risultano leggermente superiori. Inoltre, la percentuale di cristallinità non varia in seguito al test di invecchiamento. 1) DSC. Figure 1 shows the diagram of the virgin sample while table 2 shows the results of the analyzes performed on the original samples and those aged in an accelerated test. It can be noted that on the basis of the results obtained on the samples of UHNWPE without additives, the crystallinities are slightly higher. Furthermore, the percentage of crystallinity does not change following the aging test.

Tabella 2: Risultati analisi DSC Table 2: DSC analysis results

2) FT-IR Test. La tecnica è stata utilizzata per la caratterizzazione dei campioni prima e dopo il test accelerato di invecchiamento a 28 giorni di trattamento. Nelle figure 2a e 2b si riporta lo spettro FTIR di un film di 180 micron nella zona 2100-1550 relativa agli assorbimenti dei prodotti di ossidazione dopo irraggiamento (fig. 2a) e dopo test di invecchiamento per 28 giorni (fig. 2b). 2) FT-IR Test. The technique was used for the characterization of the samples before and after the accelerated aging test at 28 days of treatment. Figures 2a and 2b show the FTIR spectrum of a 180 micron film in the 2100-1550 zone relating to the absorption of oxidation products after irradiation (fig. 2a) and after aging tests for 28 days (fig. 2b).

Dagli spettri IR in trasmissione ottenuti sui campioni prima del trattamento di invecchiamento è stata inoltre determinata la concentrazione dei doppi legami vinilici, specie che viene consumata durante 1'irraggiamento e la concentrazione delle specie vinileniche che si formano durante l'irraggiamento con radiazioni ad alta energia e da cui è possibile determinare, mediante curve di taratura, la dose assorbita di radiazione assorbita dal campione (ASTM F2313-04 Standard Test Method for "Evaluating Trans-Vinylene Yield in Irradiated Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylene Fabricated Forms Intended for Surgical Implants by Infrared Spectroscopy". The concentration of the vinyl double bonds was also determined from the transmission IR spectra obtained on the samples before the aging treatment, a species that is consumed during irradiation and the concentration of the vinylen species that are formed during irradiation with high energy radiation. and from which it is possible to determine, by means of calibration curves, the absorbed dose of radiation absorbed by the sample (ASTM F2313-04 Standard Test Method for "Evaluating Trans-Vinylene Yield in Irradiated Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylene Fabricated Forms Intended for Surgical Implants by Infrared Spectroscopy ".

Tabella 3: Concentrazione delle specie nei campioni originali Table 3: Concentration of species in the original samples

Determinazione Vitamina E Vitamin E determination

La funzione fenolica della vitamina E viene consumata già con 25 kGy di irraggiamento, pertanto è determinabile solo sul materiale vergine. (L. Costa I. Carpentieri, P. Bracco, "Post electron-beam irradiation oxidation of orthopaedic UHMWPE stabilized with Vitamin E" Poly. Degr. Stab. 2009, 94, 1542-1547). La concentrazione di vitamina E nella barra è risultata di 0.105 %. The phenolic function of vitamin E is already consumed with 25 kGy of irradiation, therefore it can only be determined on the virgin material. (L. Costa I. Carpentieri, P. Bracco, "Post electron-beam irradiation oxidation of orthopedic UHMWPE stabilized with Vitamin E" Poly. Degr. Stab. 2009, 94, 1542-1547). The vitamin E concentration in the bar was 0.105%.

Dagli spettri allegati è possibile notare che oltre alla presenza di un assorbimento a 1720 cm<"1>assegnabile ai chetoni, è anche presente un assorbimento a 1740 cm<-1>che è da assegnare ai gruppi esteri. Tale assorbimento è dovuto sostanzialmente alla degradazione meccanica che avviene durante il taglio delle barre con il microtomo nella preparazione dei film (L. Costa , M.P. Luda and L. Trossarelli; "Ultra High Molecular Weight Polyethylene: I. Mechano-oxidative degradation" Polymer Degradation and Stability, 55, 329-338 (1997)). From the attached spectra it is possible to note that in addition to the presence of an absorption at 1720 cm <"1> assignable to the ketones, there is also an absorption at 1740 cm <-1> which is to be assigned to the ester groups. This absorption is substantially due to the mechanical degradation that occurs during the cutting of the bars with the microtome in the preparation of the films (L. Costa, M.P. Luda and L. Trossarelli; "Ultra High Molecular Weight Polyethylene: I. Mechano-oxidative degradation" Polymer Degradation and Stability, 55, 329 -338 (1997)).

La presenza degli esteri non influisce in modo sensibile sulle proprietà meccaniche del campione, poiché non induce scissioni di catena e non accelera il processo di ossidazione. Tale processo non risulta stabilizzato dall'addizione di vitamina E. The presence of the esters does not significantly affect the mechanical properties of the sample, since it does not induce chain splits and does not accelerate the oxidation process. This process is not stabilized by the addition of vitamin E.

Il processo di ossidazione è funzione della dose assorbita dal campione e dalla presenza dell'ossigeno all'interno della massa di polimero (Brunella; P. Bracco; I. Carpentieri; M.C, Paganini; M. Zanetti, L.Costa "Lifetime of alkyl macroradicals in irradiated UHMWPE" Polym Degr. and Stab 2007, 92, 1498-1503). The oxidation process is a function of the dose absorbed by the sample and the presence of oxygen within the polymer mass (Brunella; P. Bracco; I. Carpentieri; M.C, Paganini; M. Zanetti, L.Costa "Lifetime of alkyl macroradicals in irradiated UHMWPE "Polym Degr. and Stab 2007, 92, 1498-1503).

Dal confronto delle figure si nota quindi un aumento del livello di ossidazione per i campioni che hanno subito una dose elevata di irraggiamento. The comparison of the figures therefore shows an increase in the level of oxidation for the samples that have undergone a high dose of irradiation.

II livello di ossidazione, misurato secondo la norma ASTM prima della prova di invecchiamento risulta trascurabile. I valori di indice di ossidazione sono inferiori a 0.05. The level of oxidation, measured according to the ASTM standard before the aging test, is negligible. The oxidation index values are less than 0.05.

Il livello di ossidazione dopo il test di invecchiamento è ancora trascurabile anche se leggermente cresciuto. I valori sono compresi tra 0.05 e 0.15. The level of oxidation after the aging test is still negligible even if slightly increased. Values range from 0.05 to 0.15.

A 1740 cm<-1>permane ed aumenta l'ossidazione dovuta ai gruppi esteri che si formano durante il taglio con il microtomo. At 1740 cm <-1> oxidation remains and increases due to the ester groups that are formed during cutting with the microtome.

La dose di radiazione assorbita, determinata dalle misure di concentrazione di doppi legami vinilenici si discostano dai valori dichiarati dall'azienda che ha eseguito il processo di irraggiamento. The absorbed radiation dose, determined by the concentration measurements of double vinyl bonds, deviate from the values declared by the company that performed the irradiation process.

3. Determinazione della concentrazione di macroradicali I macroradicali sono stati determinati sui campioni irradiati e le relative concentrazioni sono riportate in tabella 4. 3. Determination of the concentration of macroradicals The macroradicals were determined on the irradiated samples and the relative concentrations are shown in table 4.

Tabella 4. Misure di concentrazione dei macroradicali 4) Test di reticolazione - prove di espansione Table 4. Measurements of macroradical concentration 4) Cross-linking test - expansion tests

Di seguito i risultati sono riportati in tabella 5: The results are shown in table 5 below:

Tabella 5: Risultati prova espansione Questa determinazione conferma i risultati ottenuti con le misure di doppi legami vinilenici. Table 5: Expansion test results This determination confirms the results obtained with the vinylene double bond measurements.

5) Prove meccaniche mediante tecnica small punch test I risultati delle prove, espressi come curve caricospostamento in termini di medie di picco di carico, di carico e allungamento a rottura sono riportati in tabella 5) Mechanical tests using the small punch test technique The results of the tests, expressed as load-displacement curves in terms of average peak load, load and elongation at break are shown in the table

Nelle figure 3a e 3b è riportato il diagramma del campione 4 prima (fig. 3a) e dopo ageing (fig. 3b). Figures 3a and 3b show the diagram of sample 4 before (fig. 3a) and after aging (fig. 3b).

Osservando le curve carico-spostamento, si nota una buona ripetibilità delle prove per i provini impiegati. Nella tabella 6 che segue sono riassunti i valori medi delle principali variabili prese in considerazione prima e dopo l'ageing test: Observing the load-displacement curves, it is possible to note a good repeatability of the tests for the specimens used. Table 6 below summarizes the average values of the main variables taken into consideration before and after the aging test:

Tabella 6. Risultati del Punch test prima e dopo 28 giorni di ageing Table 6. Punch test results before and after 28 days of aging

Si nota un aumento del carico di snervamento e di rottura in funzione della dose di radiazione assorbita. Dopo il test di invecchiamento si ha aumento del carico sia di rottura sia di snervamento. An increase in the yield strength and breaking strength is noted as a function of the absorbed radiation dose. After the aging test there is an increase in both tensile strength and yield strength.

Invece gli allungamenti a rottura diminuiscono in funzione della dose assorbita. e del trattamento di invecchiamento. On the other hand, the elongations at break decrease as a function of the absorbed dose. and aging treatment.

6) Prove meccaniche mediante trazione 6) Mechanical tests by traction

Di seguito in tabella 7 sono riassunti i valori medi delle variabili prese in considerazioni nella curve di trazione prima del test di invecchiamento. The mean values of the variables taken into consideration in the tensile curves before the aging test are summarized below in table 7.

Tabella 7: Risultati del test di trazione prima e dopo 28 giorni di ageing Table 7: Results of the traction test before and after 28 days of aging

Il test di trazione conferma come riportato in letteratura i risultati ottenuti con lo small punch test. Si riscontrano minime variazioni su carico di snervamento e di rottura in funzione della dose assorbita ed aumento di dette proprietà dopo il test di invecchiamento. Inoltre, si ha diminuzione di allungamento alla rottura sia in funzione della dose assorbita e del test di invecchiamento. The traction test confirms the results obtained with the small punch test as reported in the literature. There are minimal variations in yield strength and rupture as a function of the absorbed dose and an increase in these properties after the aging test. Furthermore, there is a decrease in elongation at break both as a function of the absorbed dose and of the aging test.

Claims

Title: "METHOD FOR THE REALIZATION OF A MEDICAL DEVICE, SUCH AS A PROSTHESIS, IN POLYETHYLENE" CLAIMS 1. Method for making a medical device, such as a prosthesis, in UHMWPE or HDPE polyethylene which includes: - make available a polymeric material based on UHMWPE or HDPE polyethylene which is combined with one or more antioxidant compounds to form a mixture; - processing said mixture to define a semi-finished or finished product; - subjecting said semi-finished or finished product to mechanical processing to obtain the final shape and configuration of the final medical device, characterized in that the final medical device obtained is subjected to a single irradiation operation with an electronic beam or with gamma rays which it determines both the desired cross-linking of the UHMWPE or HDPE polyethylene and the simultaneous sterilization of the final medical device, said method being carried out at room temperature, or slightly higher than room temperature, without providing any pre-heating, before said single irradiation operation , nor any post-heat treatment following irradiation.

2. Method as in claim 1, characterized in that said mechanical processing for obtaining the final medical device determines maximum thicknesses of said medical device comprised between about 3 mm and 40 mm.

3. Method as in claim 1 or 2, characterized in that the one or more antioxidant compounds can be selected from a group comprising carotenoids, such as beta-carotene and lycopene, flavonoids, naringenin, hesperitin, luteolin, or compounds such as curcumin, propyl gallate, octyl gallate, dodecyl gallate, melatonin, eugenol, coenzyme Q10, amino antioxidants, phenolic antioxidants, hydroquinone, vitamin C, vitamin E and vitamin E acetate

4. Method as in claim 1, 2 or 3, characterized in that it comprises vitamin E as an antioxidant compound.

5. A method as in claim 4, characterized in that the vitamin E is added to UHMWPE or HDPE polyethylene with a percentage content by weight of less than about 0.2%, preferably less than about 0.15%.

6. Method as in any one of the preceding claims, characterized in that the irradiation is carried out with an irradiation dose between about 25 kGy and about 200 kGy, preferably between 50 kGy and 150 kGy, even more preferably between about 70 kGy and 80 kGy.

7. Method as in any one of the preceding claims, characterized in that it provides for the final medical device obtained by mechanical processing to be packaged in a suitable package and for subjecting the final medical device to said irradiation in the packaged condition.