JP2008114045A - 医療用インプラントのベアリング材料およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複合物は、例えば、UHMWPEと、ポリマーバックボーンおよびポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基またはペンダント界面活性剤を有するポリエチレンコポリマーと、を含む。ベアリング材料を作製する方法も開示する。このベアリング材料は、免疫応答の減少、磨耗の減少、および/または潤滑性の増大を含む、1つ以上の有利な特性を有する。
【選択図】なし
Description
超高分子量ポリエチレン(「UHMWPE」)は、医療用インプラントまたは整形外科用のインプラント(例えば人工股関節)を作製する際に一般的に用いられている。このインプラントには、金属の対向面やセラミックの対向面といった硬い対向面(hard counterface)に対して関節接合するベアリング材料が含まれる。ベアリング材料としてのUHMWPEは、このベアリング材料が硬い対向面に対して関節接合する場合に強靱性と耐磨耗性とを与える。近年、整形外科用インプラントと受容者(host)の骨との界面における組織の壊死および骨溶解が、関節プロテーゼの、長期間の内に起こる緩み欠陥の主要な誘因であることがますます明瞭になってきた。この組織壊死と骨溶解とが、少なくとも部分的には、UHMWPE成分の摩耗の間に生じるUHMWPEの微粒子の存在によるものであることが、整形外科医および生体材料科学者(biomaterials scientists)の間では、一般的に受け入れられている。これらの粒子に対する身体の反応、例えば免疫応答、には、組織(特に、整形外科用インプラントが固定される骨)の炎症および悪化が含まれる。整形外科用インプラントは、最終的には、疼痛を与えおよび/または緩むことになり、修正および/または置換が必要となる。整形外科用インプラントを改良して免疫応答を減少させるか、またはなくすようにすることが要望されている。本発明は、このようなインプラントを提供するものである。
医療用インプラントのベアリング材料を提供する本発明は、前述のニーズに答えるものである。本ベアリング材料は、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)複合物を含む。本ベアリング材料は、摩耗速度を低下させ、および/または免疫応答の減少または最小化を導き出す。本複合物は、UHMWPEと、コポリマーとを含む。例えば、このコポリマーは、ポリマーバックボーン、およびこのポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基(pendant hydrophilic groups)またはペンダント界面活性剤(pendant surface active agents)を有する。本発明は、ベアリング材料を作製する方法も提供する。
本発明は、ベアリング材料とインプラントの硬い対向面との間の界面において、親水性の環境、例えば、ペンダント親水性基またはペンダント界面活性剤を与えることを意図したものである。親水性の環境は、身体の免疫応答を減少させるものと考えられる。ただし、このような理論や機構によって本発明が制限を受けることを望むわけではない。本発明のベアリング材料が使用中に摩耗すると、生成した親水性粒子は身体によって同化され、腎臓を通って排出され得る。このようにして、ベアリング材料から剥がれた微細破片は、身体中のマクロファージによって利用され得ず、それによって、不都合な免疫応答を引き起こす可能性が減少する。その代わりに、またはそれに加えて、ペンダント親水性基またはペンダント界面活性剤は、ベアリング材料と対向面との間の界面における摩擦を減少させる。更にその代わりに、またはそれに加えて、ペンダント親水性基またはペンダント界面活性剤は、生理液中に見出される巨大分子(例えばタンパク質)と、ベアリング材料の表面との相互作用を変える。
複合物であって、
超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ならびに、
ポリマーバックボーン、および当該ポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基またはペンダント界面活性剤を有するポリエチレンコポリマー、
の複合物、
を含み、
当該ベアリング材料が、当該医療用インプラントの硬い対向面に対して関節接合するために採用される、ベアリング材料。
(2) 実施態様1に記載のベアリング材料において、
前記ペンダント親水性基が、連結基を介して前記ポリマーバックボーンに結合している、ベアリング材料。
(3) 実施態様2に記載のベアリング材料において、
前記ペンダント親水性基が、一つ以上の遊離したノニオン基を含む、ベアリング材料。
(4) 実施態様3に記載のベアリング材料において、
前記ノニオン基が、ヒドロキシル基である、ベアリング材料。
(5) 実施態様2に記載のベアリング材料において、
前記連結基が、カルボキシアルキル、カルボキシヒドロキシアルキル、カルボキシヒドロキシアルコキシ、カルボキシアルコキシ、およびカルボキシアルコキシアルキルからなる群から選ばれる、ベアリング材料。
(6) 実施態様1に記載のベアリング材料において、
前記ペンダント親水性基が、連結基なしに前記ポリマーバックボーンに結合している、ベアリング材料。
(7) 実施態様1に記載のベアリング材料において、
前記UHMWPEが、架橋されている、ベアリング材料。
(8) 実施態様1に記載のベアリング材料において、
前記ペンダント界面活性剤が、ポリエチレングリコールと、ポリプロピレングリコールとのコポリマーを含む、ベアリング材料。
前記ベアリング材料が、複合物であって、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ならびに、ポリマーバックボーンおよび当該ポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基またはペンダント界面活性剤を有するポリエチレンコポリマーの複合物を含み、
前記方法が、
(i)混合物を圧縮成形して成形物を得る工程であって、
前記混合物が、
超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、
親水性基と反応し得る反応基を有するポリエチレンコポリマー、および、
ポリオール、または親水性基を有する界面活性剤、
を含む、工程と、
(ii)前記成形物を機械加工して前記ベアリング材料を得る工程と、
を含む、方法。
(10) 実施態様9に記載の方法において、
前記ポリエチレンコポリマーの前記反応基が、カルボキシル、グリシジル、およびカルボキシ無水物からなる群から選ばれ、
前記親水性基が、ヒドロキシルである、方法。
(11) 実施態様9に記載の方法において、
前記ポリエチレンコポリマーが、ポリ(エチレン−コ−グリシジルメタクリレート)、ポリ(エチレン−g−無水マレイン酸)、またはポリ(エチレン−コ−アクリル酸)である、方法。
(12) 実施態様9に記載の方法において、
前記ポリオールが、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、マンニトール、ジグリセリン、トリグリセリン、およびポリグリセリンからなる群から選ばれる、方法。
(13) 実施態様9に記載の方法において、
前記ポリオールが、ポリエーテルポリオールである、方法。
(14) 実施態様13に記載の方法において、
前記ポリエーテルポリオールが、エチレンオキシドと、プロピレンオキシドとのブロックコポリマーであって、
当該ブロックコポリマーが、ヒドロキシル鎖端を有する、方法。
(15) 実施態様9に記載の方法において、
前記UHMWPEを架橋する工程、
を更に含む、方法。
(16) 実施態様9に記載の方法において、
オプションで、前記ベアリング材料を殺菌する工程、
を含む、方法。
(17) 実施態様9に記載の方法において、
オプションで、機械加工の前に前記成形物を溶融アニーリングする工程、
を含む、方法。
(18) ベアリング材料において、
実施態様9に記載の方法によって製造される、ベアリング材料。
前記ベアリング材料が、複合物であって、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ならびに、ポリマーバックボーンおよび当該ポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基を有するブロックコポリマーの複合物を含み、
前記方法が、
(i)超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ならびに、ポリエチレンセグメント、および親水性ペンダント基を有する親水性セグメントを含むブロックコポリマーを含む混合物を圧縮成形して成形物を得ることと、
(ii)オプションで、前記成形物を機械加工して前記ベアリング材料を得ることと、
を含む、方法。
(20) 実施態様19に記載の方法において、
前記親水性セグメントが、一つ以上のヒドロキシ基を含む、方法。
(21) 実施態様20に記載の方法において、
前記ブロックコポリマーが、ポリ(エチレン−コ−エチレングリコール)である、方法。
(22) ベアリング材料において、
実施態様19に記載の方法によって製造される、ベアリング材料。
前記ベアリング材料が、複合物であって、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ならびに、ポリマーバックボーンおよび当該ポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基またはペンダント界面活性剤を有するポリエチレンコポリマーの複合物を含み、
前記方法が、
(i)超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)粉体を圧縮成形して、圧縮固化されたUHMWPE材料を得ることと、
(ii)前記圧縮固化されたUHMWPE材料に接触させて、ヒドロキシ基と反応し得る反応基を有するポリエチレンコポリマーと、ポリオール、またはヒドロキシ基を有する界面活性剤とを含む混合物を圧縮して複合物を得ることと、
(iii)オプションで、前記圧縮成形物を機械加工して前記ベアリング材料を得ることと、
を含む、方法。
(24) 医療用インプラントのベアリング材料を製造する方法において、
前記ベアリング材料が、複合物であって、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ならびに、ポリマーバックボーンおよび当該ポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基またはペンダント界面活性剤を有するポリエチレンコポリマーの複合物を含み、
前記方法が、
(i)圧縮固化されたUHMWPE材料を提供することと、
(ii)ヒドロキシ基と反応し得る反応基を有するポリエチレンコポリマーと、ポリオール、またはヒドロキシ基を有する界面活性剤とを、前記圧縮固化されたUHMWPE材料と接触させて、圧縮成形して複合物を得ることと、
(iii)オプションで、前記圧縮成形物を機械加工して前記ベアリング材料を得ることと、
を含む、方法。
前記ベアリング材料が、複合物であって、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ならびに、ポリマーバックボーンおよび当該ポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基を有するブロックコポリマーの複合物を含み、
前記方法が、
(i)超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)粉体を圧縮成形して、圧縮固化されたUHMWPE材料を得ることと、
(ii)前記圧縮固化されたUHMWPE材料に接触させて、ポリエチレンセグメントと反応性親水性ペンダント基を有する親水性セグメントとを含むブロックコポリマーを圧縮して成形物を得ることと、
(iii)オプションで、前記圧縮成形物を機械加工して前記ベアリング材料を得ることと、
を含む、方法。
(26) 医療用インプラントのベアリング材料を製造する方法において、
前記ベアリング材料が、複合物であって、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ならびに、ポリマーバックボーンおよび当該ポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基を有するブロックコポリマーの複合物を含み、
前記方法が、
(i)圧縮固化されたUHMWPE材料を提供することと、
(ii)前記圧縮固化されたUHMWPE材料に接触させて、ポリエチレンセグメントと反応性親水性ペンダント基を有する親水性セグメントとを含むブロックコポリマーを圧縮して成形物を得ることと、
(iii)オプションで、前記圧縮成形物を機械加工して前記ベアリング材料を得ることと、
を含む、方法。
Claims (10)
- 医療用インプラントのベアリング材料において、
複合物であって、
超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ならびに、
ポリマーバックボーン、および当該ポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基またはペンダント界面活性剤を有するポリエチレンコポリマー、
の複合物、
を含み、
当該ベアリング材料が、当該医療用インプラントの硬い対向面に対して関節接合するために採用される、ベアリング材料。 - 請求項1に記載のベアリング材料において、
前記ペンダント親水性基が、連結基を介して前記ポリマーバックボーンに結合している、ベアリング材料。 - 請求項2に記載のベアリング材料において、
前記ペンダント親水性基が、一つ以上の遊離したノニオン基を含む、ベアリング材料。 - 請求項3に記載のベアリング材料において、
前記ノニオン基が、ヒドロキシル基である、ベアリング材料。 - 請求項2に記載のベアリング材料において、
前記連結基が、カルボキシアルキル、カルボキシヒドロキシアルキル、カルボキシヒドロキシアルコキシ、カルボキシアルコキシ、およびカルボキシアルコキシアルキルからなる群から選ばれる、ベアリング材料。 - 医療用インプラントのベアリング材料を製造する方法において、
前記ベアリング材料が、複合物であって、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ならびに、ポリマーバックボーンおよび当該ポリマーバックボーンに結合したペンダント親水性基またはペンダント界面活性剤を有するポリエチレンコポリマーの複合物を含み、
前記方法が、
(i)混合物を圧縮成形して成形物を得る工程であって、
前記混合物が、
超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、
親水性基と反応し得る反応基を有するポリエチレンコポリマー、および、
ポリオール、または親水性基を有する界面活性剤、
を含む、工程と、
(ii)前記成形物を機械加工して前記ベアリング材料を得る工程と、
を含む、方法。 - 請求項6に記載の方法において、
前記ポリエチレンコポリマーが、ポリ(エチレン−コ−グリシジルメタクリレート)、ポリ(エチレン−g−無水マレイン酸)、またはポリ(エチレン−コ−アクリル酸)である、方法。 - 請求項6に記載の方法において、
前記ポリオールが、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、マンニトール、ジグリセリン、トリグリセリン、およびポリグリセリンからなる群から選ばれる、方法。 - 請求項6に記載の方法において、
前記ポリオールが、ポリエーテルポリオールである、方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記ポリエーテルポリオールが、エチレンオキシドと、プロピレンオキシドとのブロックコポリマーであって、
当該ブロックコポリマーが、ヒドロキシル鎖端を有する、方法。
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