JP2018526168A - 相互貫入ポリマーネットワーク - Google Patents
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Abstract
【選択図】図15B
Description
本開示は、半および完全相互貫入ポリマー(interpenetrating polymer)ネットワーク、半および完全相互貫入ポリマーネットワークを作製する方法、そのような半および完全相互貫入ポリマーネットワークから作製される、整形外科、心臓血管、神経血管および泌尿器学等の様々な医学分野において有用な物品、ならびにそのような物品を使用する方法に関する。
従来のIPNおよび半IPNは、例えばインプラントまたは人工軟骨用のコーティング等の生物医学的用途における使用に提案されている。例えば、米国特許出願公開第2005/0147685号、米国特許出願公開第2009/0035344号、米国特許出願公開第2009/008846号、米国特許出願公開第2013/0138210号、米国特許出願公開第2012−0045651号、米国特許出願公開第2012/0209396号、米国特許出願公開第2013/0217829号、米国特許出願公開第2012/0232657号、および米国特許出願公開第2014/0172098号を参照されたい。David Myungらに対する米国特許出願公開第2012/0209396号は、スルホン酸官能基を含み得る2ネットワークIPN組成物を含むIPN組成物を記載している。しかしながら、従来のIPNおよび半IPNのその提案される用途における実用性は、それらの組成物の特性により制限されている。さらに、出発材料およびそのような従来の組成物を作製するプロセスは、IPNまたは半IPNの結果的に得られる特性だけでなく、製造プロセスおよびそのようなプロセスにおいて作製される物品の商業的実行可能性を制限する。また、従来のIPNおよび半IPNの機械的特性は、使用される成分ポリマーの機械的特性により制限されることが多く、ほとんどの本質的に親水性の水膨潤性ポリマーの場合、機械的特性は通常極めて低い。例えば、従来技術は、市販の疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマー、例えばポリウレタンまたはポリ(アクリロニトリルブタジエンスチレン)(ABS)からの水膨潤性IPNまたは半IPNの作製を記載していない。
従来技術はまた、関節炎または他の関節損傷に悩まされている個人が経験する動きの低下および痛みに完全に対応する関節インプラントを提供していない。より低侵襲性の方法がうまくいかない場合、関節の問題に悩まされている患者は、全関節形成(TJA)または関節面置換を受ける可能性がある。関節が切開され、損傷または疾患を有する骨が除去され、インプラントが関節内に設置される。金属、セラミックおよび/または超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)で作製されたインプラントが、何年にもわたって整形外科的な関節形成または関節置換に使用されている。外科医は、関節の片側または両側の置換を経験する。外科医は、両側を同じ材料で置換することができ、材料が金属である場合、金属対金属の関節接合が形成される。外科医は、関節の各側を異なる材料で置換して、例えば金属対ポリエチレン等の混合関節接合を形成することができる。
公知の関節置換または関節面置換インプラントおよび手順の上述および他の欠点を克服する材料および方法が必要とされている。
一般に、一実施形態において、骨接触表面を有する骨界面部材と;軸受表面および取付ゾーンを有する水膨潤性の水透過性相互貫入ポリマーネットワーク(IPN)または半IPN部材とを含む整形外科用インプラントであって、取付ゾーンは、骨界面部材に取り付けられており、水膨潤性IPNまたは半IPN部材は、疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマーを含む第1のポリマーネットワーク、非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワーク、およびスルホン酸官能基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークを含み、水膨潤性の水透過性IPNまたは半IPN部材は、軸受表面と取付ゾーンとの間に組成勾配(組成勾配)を含む、前記インプラント。
この実施形態および他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。接着剤キットは、ウレタンジメタクリレートモノマーおよびメチルメタクリレートモノマーのうちの少なくとも1つを含む第1の混合物;光開始剤および熱開始剤のうちの少なくとも1つ;ならびに阻害剤を含む第1の容器と;ウレタンジメタクリレートモノマーおよびメチルメタクリレートモノマーのうちの少なくとも1つを含む第2の混合物;ならびに促進剤を含む、第2の容器と;使用説明書とを含んでもよく、第1の容器および第2の容器の少なくとも一方は、ウレタンジメタクリレートモノマーを含んでもよく、第1の容器および第2の容器の少なくとも一方は、メチルメタクリレートモノマーを含んでもよい。
この実施形態および他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。第2のネットワークは、ジメチルアクリルアミド、アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ビニルアルコール、メチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリルアミド、およびそれらの組合せのうちの1つまたは複数を含む重合化モノマーを含む、非イオン性ポリマーを含んでもよい。第2のポリマーネットワークは、重合化ヒドロキシエチルメタクリレートを含む非イオン性ポリマーを含んでもよい。
本発明の新規な特徴は、後述の特許請求の範囲において具体的に説明される。本発明の特徴および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的実施形態を記載する以下の発明を実施するための形態、および添付の図面を参照することにより得られる。
本開示は、一般的な市販の疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマー、例えばポリウレタンまたはABSを改質して、新たな特性、例えば強度、潤滑性、電気伝導率、増加した耐薬品性、および耐摩耗性を提供するためのプロセスを含む。他の可能な疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマーは、以下で説明される。本開示はまた、IPNおよび半IPN組成物、ならびにそのような組成物から作製される物品、ならびにそのような物品を使用する方法を含む。本開示のIPNおよび半IPN組成物は、高い引張および圧縮強度;低い摩擦係数;高い含水量および膨潤性;高い透過能力;生体適合性;ならびに生物学的安定性という特徴のうちの1つまたは複数を達成し得る。「透過能力」という用語は、水が材料の細孔を通って移動し易くする水透過能力を指す。高い接触応力下で潤滑特性を得るために、透過能力はある特定の範囲内にある必要がある。
いくつかの実施形態において、水膨潤性の水透過性相互貫入ポリマーネットワーク(IPN)または半IPN部材が提供される。水膨潤性IPNまたは半IPN部材は、疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマーを含む第1のポリマーネットワーク、非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワーク、およびスルホン酸官能基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークを含む。水膨潤性の水透過性IPNまたは半IPN部材は、水膨潤性の水透過性IPNまたは半IPN部材の第1の表面と第2の表面との間に組成勾配を含んでもよい。一例において、第1のポリマーネットワークは、ポリウレタンを含む。
スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークは、2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)、2−プロペン−1−スルホン酸、2−メチル−2−プロペン−1−スルホン酸、ビニルスルホン酸、1,3−プロパンスルホン、1,4ブタンスルホン、アネトールスルホン酸、およびスチレンスルホン酸のうちの1つまたは複数を含む重合化モノマーを含んでもよい。
いくつかの実施形態において、スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークは、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を含む。いくつかの実施形態において、非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワークは、重合化ヒドロキシエチルメタクリレートを含み、スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークは、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を含む。
スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークは、第3のポリマーネットワークの官能基の総数に対して約1%〜約100%のスルホン酸基を含んでもよい。イオン性ポリマーは、他の官能基に対して過半数のスルホン基を含んでもよい。第3のポリマーネットワークは、固定電荷を含んでもよい。
第1のポリマーの膨潤ハンセン溶解度パラメータは、1種または複数種の溶媒およびイオン性モノマーの系を使用して適合される。例えば、混合物は、AMPS、ギ酸および水の混合物を含んでもよい。
第2のポリマーは、第1のコポリマーのただ1つのセグメントのハンセン溶解度パラメータにマッチするように調整されたイオン性モノマーおよび溶媒の混合物を含む。例えば、イオン性モノマーおよび溶媒の混合物は、ポリウレタンポリマーの軟式セグメントにのみ影響する。
いくつかの実施形態において、第2のポリマーは、他のイオン性分子と化学反応し得る反応基を有してもよい。例えば、第2のポリマーは、(ジメチルアミノ)エチルメタクリレートであってもよく、イオン性分子は、1,3プロパンスルホンであってもよい。
本明細書に記載のIPN組成物は、二価金属カチオンとの結合に対する抵抗性を示すことにより、改善された水膨潤および摩擦特性を提供し得る。二価金属カチオンの例は、特にカルシウムおよびマグネシウムを含む。
本明細書に記載のIPN組成物は、整形外科用インプラントの一部として使用され得る。整形外科用インプラントは、骨接触表面を有する骨界面部材を含んでもよい。いくつかの実施形態において、軸受表面および取付ゾーンを有する水膨潤性の水透過性相互貫入ポリマーネットワーク(IPN)または半IPN部材が提供される。取付ゾーンは、骨界面部材に取り付けられてもよい。水膨潤性の水透過性IPNまたは半IPN部材は、軸受表面と取付ゾーンとの間に組成勾配を含んでもよい。
いくつかの例において、整形外科用インプラントの少なくとも一部は、関節へのインプラント設置の間、形状を変化させるように構成される。いくつかの例において、インプラントの少なくとも一部は、関節へのインプラント設置の間、一時的に変形するように構成される。
インプラントは、キャップ、カップ、プラグ、キノコ形、円筒形、パッチ、およびステムからなる群から選択される形状を有してもよい。インプラントはまた、肩鎖関節、足関節、関節丘、肘関節、指関節、関節窩、股関節、椎間板、椎間関節、関節唇、半月板、中手関節、中足関節、膝蓋骨、脛骨プラトー、足指関節、顎関節、または手首関節およびそれらの任意の一部にフィットするように適合されていてもよい。
IPN組成物は、骨セメント等の接着剤を使用してインプラントに取り付けられてもよい。例えば、骨界面部材への取付ゾーンの取付けは、接着剤により形成されてもよい。
IPNは、そのバルクまたはその表面内に化学的または物理的に組み込まれた、酸化防止剤(例えば、ビタミンC、ビタミンE、Irganox(登録商標)、またはサントホワイト(santowhite)粉末)、抗菌剤(例えば抗生物質)、抗炎症剤(ステロイド)等のある特定の添加剤を有してもよい。これらは、例えば、酸化防止剤と任意のビニル基含有モノマー、例えばメタクリレート、アクリレート、アクリルアミド、ビニル、またはアリルエーテルとのエステル化により、材料に化学結合されてもよい。
他の用途において、IPN組成物は、モーター、ポンプ、または可動部品を有する他の機械デバイスの一部としての軸受等の他の機械的用途で使用されてもよい。
図1Bは、いくつかの実施形態によるIPN組成物150の概略図である。例示されたIPN組成物150は、ポリマーAの第1のポリマーネットワーク152、負電荷を有するポリマーBの第2のネットワーク154、および水156を含む。図1Bは、負に帯電した分子158を有するポリマーBの第2のネットワーク154を示す。
図2は、いくつかの実施形態による本明細書に記載のIPN組成物160の概略図である。IPN組成物160は、非イオン性である第1のポリマーネットワーク162、非イオン性または部分的にイオン性であってもよい第2のネットワーク164、およびイオン性であってもよくスルホン酸官能基を含有してもよい第3のポリマーネットワーク166を含む。図6は、いくつかの実施形態によるIPN組成物の写真である。
図3A〜3Eは、いくつかの実施形態によるIPN組成物を形成するためのプロセスを示す。図3A〜3Eは、硬質セグメント10(白抜きの矩形として示されている)および軟質セグメント12(線として示されている)のネットワークを含有する、疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマー、例えば熱可塑性ポリウレタンベースポリマーに関するプロセスを示す。図3Bにおいて、軟質セグメント12は、非イオン性モノマー14(丸として示されている)および任意選択の溶媒、ならびに開始剤および架橋剤(図示せず)で膨潤しているが、硬質セグメント材料10にはほとんど影響しない。この膨潤プロセスは、ポリマーの溶解ではなく、硬質セグメントは、軟質セグメントがモノマーおよび任意選択の溶媒を吸収したときに材料を互いに保持するための物理的架橋として機能する。モノマーの重合および架橋後、第2のネットワーク16(図3Cおよび3Dにおいて濃い線として示されている)が第1のネットワークの存在下で形成されてIPNを生成し、第2のポリマー(すなわち重合化モノマー)は、主として第1のポリマーの軟質非晶質ドメイン内に隔離されている。ある程度の分子再配列およびさらなる相分離にもかかわらず、硬質セグメントは、規則性および結晶性をほぼ保持し、材料に構造および強度を提供する。
図4〜5は、連続的な水和勾配および組成勾配を有するように示されている。他の実施形態において、水和勾配は、材料のコアが疎水性/純ポリマーAを含み、材料の外側表面が水和し、ポリマーA、BおよびCを含む、二方向勾配であってもよい。また、図4および5に示されたIPN組成物において、追加の勾配が形成されてもよい。一例において、より堅い表面171a/173cに接着勾配が形成されてもよい。
本明細書において開示されるIPN組成物を作製する方法もまた提供される。図8は、いくつかの実施形態によるIPN組成物を形成するための方法200を示す。第1のステップ202は、疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマーの第1のポリマーネットワークを含むポリマー組成物を、非イオン性モノマー溶液と接触させることを含む。第2のステップ204は、非イオン性モノマーを重合させて、重合化非イオン性モノマーを含む第2のポリマーネットワークをポリマー組成物中に形成することを含む。第3のステップ206は、ポリマー組成物を、スルホン酸官能基を含有するイオン性モノマーの溶液と接触させることを含む。第4のステップ208は、イオン性モノマーを重合させて、重合化イオン性モノマーを含む第3のポリマーネットワークをポリマー組成物中に形成することを含む。
いくつかの実施形態において、非イオン性モノマーは、ヒドロキシエチルメタクリレートを含み、スルホン酸基を含有するイオン性モノマーは、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を含む。
非イオン性モノマーは、水性溶媒による溶液中に提供されてもよい。いくつかの実施形態において、非イオン性モノマー、例えばHEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)またはHEMAAm(2−ヒドロキシエチルメタクリルアミド)の濃度は、約40質量%までであってもよい。いくつかの実施形態において、HEMAの濃度は、100%に達してもよい。アクリル酸等の追加的なイオン性モノマーが、非イオン性モノマー溶液に添加されてもよい。いくつかの実施形態において、アクリル酸は、約1質量%〜約50質量%の濃度で非イオン性モノマー溶液中に提供される。いくつかの実施形態において、アクリル酸は、約1質量%〜約75質量%の濃度で非イオン性モノマー溶液中に提供される。
方法は、架橋剤および/または開始剤(熱、化学もしくは光開始剤)を使用して架橋を形成するステップを含んでもよい。光開始剤に非イオン性モノマーを提供して、第2のポリマーネットワークを架橋することができる。光開始剤にイオン性モノマーを提供して、第3のポリマーネットワークを架橋することができる。
方法は、ポリマー組成物を所望の形状に成型、整形または成形するステップを含んでもよい。いくつかの実施形態において、所望の形状は、キャップ、カップ、プラグ、キノコ形、円筒形、パッチ、およびステムからなる群から選択される。いくつかの実施形態において、所望の形状は、肩鎖関節、足関節、関節丘、肘関節、指関節、関節窩、股関節、椎間板、椎間関節、関節唇、半月板、中手関節、中足関節、膝蓋骨、脛骨プラトー、足指関節、顎関節、または手首関節およびそれらの任意の一部にフィットするように適合されている。IPN組成物を人工器官、骨界面部材、または他の所望の取付表面に固定するために、骨セメントが使用されてもよい。
別の実施形態において、カルボン酸イオン基を含有する米国特許出願公開第2013/0138210号に示されるような親水性−疎水性IPNは、アミン含有スルホン酸(またはアミノ酸)を使用したアミド化を用いてスルホン化され得る。この場合、IPNのカルボキシレートとスルホン酸中のアミンとの間にペプチド結合が形成される。
図9A〜9Cは、それぞれ、いくつかの実施形態による、膝における軟骨パッチとして、股関節軟骨全置換として、および膝軟骨部分置換手順において使用される本明細書に記載のIPN組成物の例を示す図である。IPN組成物は、標的となる用途のための所望の形状に成型または成形され、接着性骨セメントで貼り付けられてもよい。使用され得る接着性骨セメントの例は、共有の米国特許出願公開第2013−0103157号において開示されているものを含む。ポリメチルメタクリレート(PMMA)ベース骨セメントの使用は、米国特許出願公開第2013−0217829号に記載のように、本明細書に記載のIPN組成物と共に追加的な勾配(例えば接着勾配)を形成してもよい。
図9Bは、股関節220の軟骨、具体的には大腿骨頭222、および寛骨臼カップ224を交換するための、本明細書に記載のIPN組成物を使用した股関節軟骨全置換手順を示す。IPN組成物は、接着性骨セメント226を使用して適所に固定され得るが、その組成は本明細書に記載される。
図9Cは、本明細書に記載のIPN組成物を使用した膝部分置換手順を示す。IPN組成物インプラント242、244は、内側、外側、および膝蓋大腿関節表面を修復するために関節鏡により設置され得る。インプラント242、244は、骨セメント246を使用して、所望の関節表面に固定保持され得る。
生理学的レベルの約50倍(約60mM)のカルシウムおよび生理学的レベルの約2.5倍(約3.0mM)のカルシウムを含む環境における、スルホン化IPNの湿潤質量変化を試験した。生理学的レベルのカルシウムの約50倍(約60mM)のカルシウム濃度を有する環境におけるインキュベーション後のスルホン化IPNは、生理学的イオン、pHおよび温度条件下で平衡化されたIPNの湿潤質量と比較して、3%未満の湿潤質量変化を示した。生理学的レベルのカルシウムの約2.5倍(約3.0mM)のカルシウム濃度を有する環境におけるインキュベーション後のスルホン化IPNは、生理学的イオン、pHおよび温度条件下で平衡化されたIPNの湿潤質量と比較して、2%未満の湿潤質量変化を示した。
本明細書において開示されるIPN組成物の他の実施形態は、工業的軸受用途、例えばポンプ軸受、船尾軸の軸受、アキシャルおよびラジアル軸受、水力タービン軸受、リニア軸受、リニアステージ等を含み得る。他の用途は、船舶用のコーティングまたは表面等の工業的用途を含む。
図10および11は、それぞれ、いくつかの実施形態よる、プロペラ軸における軸受として、およびハイドロタービンにおける軸受としての本明細書に記載のIPN組成物の使用を示す。図10は、船尾管320プロペラ軸326と係合した船尾側軸受322および前方軸受324の2つの軸受としてのIPN組成物を示す。船尾側軸受322および前方軸受は、それらの間に海水封止を形成し得る。図10に示される例において、IPN組成物軸受322、324は、別個の船尾側封止システムを必要とすることなく使用され得る。船尾管軸受は、いくつかの重要な目的を果たすことができる。軸受は、螺旋軸およびプロペラ質量の相当な割合を支持することができる。軸受はまた、機械空間への海水の浸入を防止するためのグランドとして機能し得る。本明細書に記載のIPN組成物は、従来の軸受に勝る改善された特性を有する船尾管軸受として機能して、船尾管プロペラ軸の一部を支持しながら、海水に対する封止を維持し、また低い摩擦係数を有する表面を提供し得る。
図12は、軸受システムを水から分離するために複雑な水封止システム344および水湿潤チャンバ(water wetted chamber)346を必要とする、従来の軸受システム342を有する水ポンプ340を示す。水ポンプ340軸受システム342は、複雑な油湿潤チャンバ(oil wetted chamber)343を使用する。図13は、いくつかの実施形態による軸受352、353として本明細書に記載のIPN組成物を使用する例示的水ポンプ350を示す。IPN組成物ベース軸受352、353は、湿潤水チャンバ354、356が従来の水ポンプにおける複雑な水封止システムおよび複雑な軸受システムに置き換わることができるよう、IPN組成物ベース軸受が水と直接接触して使用され得るように、より単純な水ポンプ設計で使用され得る。
柔軟性および剛性等のIPN組成物の特性は、軸受に望ましい応答に基づいて調整され得る。IPN組成物の柔軟性および剛性によって、軸受は、IPN組成物の粘弾性に基づいて、振動、および軸受が係合する軸の大きな不整合に対応することが可能となる。
IPN組成物は、冷却が必要とされないように、低い熱負荷下で動作し得る。IPN組成物は、油または水を利用するポンプシステムまたは流体移送システムを使用せずに、軸受として機能し得る。したがって、軸受は、複雑な制御システムを必要とし得る流体移送システムのない、より単純な設計に組み込むことができる。水ベースの用途では、IPN組成物は、水、湖水、水道水、および海水との接触により追加的に潤滑されてもよい。IPN組成物はまた、水ベース用途のために封止を必要としない。
本明細書に記載のIPN組成物は、低圧においては境界層潤滑(極性)を、またより高圧においては間質液加圧を使用すると考えられる。また、本明細書に記載のIPN組成物は、低速度においては境界層潤滑(極性)を、またより高い速度においては間質液加圧を使用すると考えられる。また、IPN組成物により動圧潤滑も使用され得ると考えられる。
ポリウレタンベースインプラントは、その接触界面において、ポリウレタンベース接着剤との分子の絡まり、ならびに物理結合および化学結合の両方を形成する。結合は、特に、両方の材料に共通するポリウレタン成分により促進される。例えば、勾配IPNまたは半IPNは、PUが優勢な片側を特徴とし、この側がUDMA−MMA複合接着剤と良好に結合する。本開示は、機械的要求が高い整形外科的、医学的、商業的、および工業的用途に十分な機械的特性を有する、ポリウレタンポリマー鎖およびUV硬化性接着剤中のMMAモノマーの独特の組合せを提供する。
一例において、勾配ポリマー合金は、ポリマー裏打ち材料の融点を超えて加熱された多孔質金属試験片に接触するように設置された。2つの材料は、例えば1メートルトンの負荷下で互いに圧縮され、次いで冷却された。その結果、勾配ポリマー合金は多孔質金属に融合した。使用された多孔質金属の例は、アルミニウムおよびチタンであった。
一例において、勾配ポリマー合金は、非多孔質の滑らかな接触表面と、多孔質である、粗い、および/またはリン酸カルシウムもしくはヒドロキシアパタイト等の骨誘発性材料でコーティングされている骨に取り付けられるように構成された対向表面(骨接触表面)とを有する金属嵌合コンポーネント内に物理的にスナップフィットされてもよい。この場合、勾配ポリマー合金コンポーネントは、既存の超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)寛骨臼カップが金属裏打ちコンポーネント内にフィットされる手法と同様にして使用され得る。
勾配ポリマー合金は、ポリウレタンベースであってもよく、合金のポリウレタン側は、ポリウレタンの一部を溶融してそれを金属の細孔内に流入させ、次いで金属およびポリウレタンを冷却することにより、多孔質金属と物理的に融合されてもよい。勾配ポリマーのポリウレタン側は丈夫で疎水性となり得るため、極度の、および反復する機械的応力に対して極めて抵抗性の界面を伴って多孔質金属に堅牢に係止することができる。
インプラントまたはデバイスは、勾配材料および多孔質金属の別個の製造後に作製されてもよく、次いで材料および金属が融合される。それらは、金属を加熱し、材料および金属を並置し、材料および金属を互いに圧縮し、次いで金属を冷却することにより融合され得る。このようにして、勾配ポリマーの疎水性側は、多孔質金属の細孔内に「溶融」される。代替として、勾配ポリマーの前駆体が(事前に製造された)多孔質金属上に直接射出成型され、続いてポリマーが後処理されて、金属に融合される勾配ポリマーが生成されてもよい。「溶融」はまた、超音波溶接、レーザ溶接または熱溶接を用いて達成されてもよい。
本開示の別の態様において、合成関節包が移植されてもよい。合成関節包は、一方または両方のインプラントコンポーネントを取り囲んでもよい(またはその近くにあるが取り囲まなくてもよい)。包コンポーネントは、少なくとも部分的に包により形成された容積または空間に、またはそこから流体が移動し得ないように、流体を含有するように閉鎖または封止されてもよい。
図22は、勾配ポリマー合金コンポーネントをベースとした軟骨全置換デバイスを示し、コンポーネントは図21に示され、包コンポーネント635を有する股関節の封入は、上側断面636aおよび下側断面636bに示され、関節唇コンポーネントは上側断面635aおよび下側断面635bに示され、潤滑流体637が含有される。この実施形態において、包635は、上述のキャップ632およびカップ634を含む関節全体を包囲している。包635は、骨、関節インプラントまたはその両方と接触して、その関節包囲部を形成し得る。
包の幾何構造および形状は、自然関節包の全てまたは一部と同様であってもよく、これは通常関節に安定性を提供する。一例において、合成関節包は、リン酸緩衝生理食塩水または生理食塩水を含有し、これは勾配ポリマー軸受表面の潤滑流体として機能し得る。合成包は、1つもしくは複数の軸受コンポーネントの取り付けられた部分として製造されてもよく、または別個の部分であってもよい。これは、手術前または手術中に別の関節コンポーネントに組み立てられてもよい。別の例において、包は、潤滑剤、例えば潤滑ポリマー(例えばカルボキシメチルセルロース、ヒアルロン酸またはポリアクリル酸ナトリウム)で充填されてもよい。
合成包の追加は、脱臼からの保護、摩耗デブリの閉込め、宿主細胞または骨もしくはセメント粒子からの関節接合界面の保護、および/あるいは、まさに間置スペーサデバイス等の単一ステップで移植され得る一体型デバイスの形成等の利点を提供し得る。
本開示によるインプラントは、関節領域への挿入前に組み立てられてもよく、または、2つ以上の部分が、手術中に関節内にある間に組み立てられてもよい。図24は、関節に別個に挿入され得る金属インプラントおよび勾配ポリマーライナーを示す。金属カップ804がまず関節に設置されてもよく、次いで勾配ポリマーライナー802が設置されてもよい。ポリマーライナー802は、任意の様式で金属カップ804に取付けまたは接着されてもよい。これは、化学結合または物理的手段により保持されてもよい。図24は、ライナーを金属部分に取り付けるのを補助するための材料を保持または流動させるための溝806を示す。金属またはポリマーライナーは、取付けを補助するように形状を変化させるフィーチャ、例えばタブを有してもよい。金属カップおよびライナーは、接着剤、セメント(例えばポリメチルメタクリレート(PMMA))、エポキシ、糊、またはグラウトを使用して接着されてもよい。図24は、ライナーを金属に固定するための任意選択のリングを示す。リングは、ライナーを金属に連結または螺合し得る。一例において、金属部分を除去することなくライナーが除去され、新たなライナーと交換され得る。
一例において、インプラントは、骨の180度超のエリアを被覆してもよい。例えば、大腿骨キャップ用の股関節インプラントは、図23に示されるように、180度超を包含し得る。多孔質金属およびそれが取り付けられるポリマーの変形能によって、球状の大腿骨頭の上に設置されることが可能となるようにキャップ全体が変形する(例えばその空間的構成または空間的配置を開く、伸長する、または別様に変化させる)ことができる。デバイスを異なるまたは好ましい形状に戻すために、例えば大腿骨頭または大腿骨頸部表面のより多くに接触するように、ツールが使用されてもよい。良好な形状記憶特性を有する金属が、この具体的実施形態において有用である。
本開示の一態様は、整形外科用インプラントを関節内に挿入するための方法を含む。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載のIPN組成物は、従来の整形外科用インプラントの表面に追加され得る。図30は、いくつかの実施形態によるIPN組成物を有する股関節インプラントを示す。大腿骨頭702は、IPN組成物704を含み、寛骨臼カップ706は、IPN組成物708を含む。IPN組成物704、708は、互いに対して関節接合し得る潤滑表面を提供する。
図31A〜31Bは、いくつかの実施形態によるIPN組成物を有する股関節インプラントのコンポーネントの展開図および組立図を示す。示されたインプラントシステムは、大腿骨頭722を有する大腿骨ピン720および寛骨臼カップ728を含む。大腿骨頭722は、大腿骨頭の関節接合表面の上に適用されるIPN組成物724を含んでもよい。寛骨臼カップ728は、IPN組成物726を含んでもよい。IPN組成物724、726は、互いに対して関節接合し得る潤滑表面を提供する。
インプラントの形状は、任意の理由で変化され得る。形状の変化は、(例えば関節鏡または低侵襲性の手術のために)インプラント挿入を補助するように、より小さいサイズを有するインプラントを提供し得る。形状またはサイズの変化によって、インプラントは関節領域内にフィットすることが可能となり得る。例えば、形状は、インプラントが大腿骨頭の上にフィットし得るように変化され得る。インプラントの形状は、インプラントが関節の形状の少なくとも一部に適合するように変化され得る。例えば、関節の一部は不規則表面を有し得、インプラント形状は、表面の形状に当接またはフィットするように変化され得る。
本明細書に記載のデバイス、フィーチャ、材料または方法のいずれも、任意の別のデバイス、フィーチャ、材料または方法と組み合わされてもよい。
図28は、本開示の一態様による、勾配ポリマー金属合金キャップ対カップ式インプラントを有する股関節軟骨および関節全置換システムを示す。関節ならびに関節唇および包コンポーネントの両側が置き換えられている。システムは、大腿骨インプラント650および寛骨臼コンポーネント652を含み得る。関節の2つの側のポリマーの軸受表面は、嵌合して滑らかな潤滑人工関節界面を提供するように構成される。潤滑IPNポリマー642および潤滑IPNポリマー645は、それぞれ、一方で大腿骨631および寛骨臼644に取り付けられる多孔質金属裏打ちを有する金属骨界面部材646、643に取り付けられる。全置換システムは、潤滑剤649を包囲し得る、上側断面647aおよび下側断面647bに示される人工関節唇コンポーネントをさらに含んでもよい。システムはまた、上側断面648aおよび下側断面648bの包コンポーネントに示されるような人工包を含んでもよい。関節唇または包コンポーネントは、支持、安定性、および/または潤滑性を関節に提供するために、滑らかな表面を有する任意の強固な材料で作製されてもよい。関節唇または包コンポーネントは、本明細書において説明または言及されたIPNまたは半IPNのいずれかで作製されてもよい。
本明細書に記載のインプラントはいずれも、大規模または小規模な軟骨欠陥を矯正するように構成され得る。
(例1)
ポリエーテルウレタンシート(2mm厚)を、イオン化不可能な(電荷中性)モノマー溶液と混合された10%のアクリル酸(AA)、5000ppmのビスアクリルアミド架橋剤、および1000ppmの2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン光開始剤の溶液中に、60℃で12時間含浸した。本明細書において開示されるイオン化不可能な(電荷中性)モノマーのいずれも使用され得る。次いで、試料を、UV炉内で10分間光硬化した。次いで、それらを、H2O中40%のAMPS、5000ppmのビスアクリルアミド架橋剤および1000ppmの2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン光開始剤の溶液中に、37℃で12時間含浸した。次いで、試料を、UV炉内で10分間光硬化した。次いで、試料を、生理食塩水中で洗浄し、NaOH滴定装置を使用して中和した。
ポリエーテルウレタンシート(2mm厚)を、イオン化不可能な(電荷中性)モノマー溶液、5000ppmのビスアクリルアミド架橋剤および1000ppmの2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン光開始剤と混合された溶液中に、60℃で12時間含浸した。次いで、試料を、UV炉内で10分間光硬化した。本明細書において開示されるイオン化不可能な(電荷中性)モノマーのいずれも使用され得る。次いで、それらを、H2O中40%のAMPS+5000ppmのビスアクリルアミド架橋剤および1000ppmの2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン光開始剤の溶液中に、37℃で12時間含浸した。次いで、それらをガラスの間に設置し、UV炉内で10分間光硬化した。次いで、試料を、生理食塩水中で洗浄し、NaOH滴定装置を使用して中和した。
ポリエーテルウレタンシート(2mm厚)を、イオン化不可能な(電荷中性)モノマー溶液、5000ppmのビスアクリルアミド架橋剤および1000ppmの2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン光開始剤の溶液中に、60℃で12時間含浸した。本明細書において開示されるイオン化不可能な(電荷中性)モノマーのいずれも使用され得る。次いで、それらを、UV炉内で10分間光硬化した。次いで、それらを、40%のAMPS、10%のAA、50%のH2O(w/w)+5000ppmのビスアクリルアミド架橋剤および1000ppmの2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン光開始剤の溶液中に、37℃で12時間含浸した。次いで、それらを、UV炉内で10分間光硬化した。次いで、試料を、生理食塩水中で洗浄し、NaOH滴定装置を使用して中和した。
空間的に相対的な用語、例えば「〜の下」、「下方」、「下の」、「〜の上」、「上の」等は、本明細書において、図中に示されるような1つの要素またはフィーチャの別の要素またはフィーチャに対する関係を説明する上での説明の容易性のために使用され得る。空間的に相対的な用語は、図中に示される配向に加えて、使用または動作中のデバイスの異なる配向を包含することを意図することが理解される。例えば、図中のデバイスが反転された場合、他の要素またはフィーチャ「の下」または「下位」にあると説明される要素は、他の要素またはフィーチャ「の上」に配向することになる。したがって、例示的な用語「〜の下」は、〜の上および〜の下の配向の両方を包含し得る。デバイスは、別様に配向してもよく(90度回転または他の配向)、本明細書において使用される空間的に相対的な記述子は、適宜解釈される。同様に、「上向きに」、「下向きに」、「垂直」、「水平」等の用語は、別段に具体的に指示されない限り、本明細書において説明のみを目的として使用される。
例における使用を含めて、本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、ならびに別段に明示的に指定されない限り、全ての数は、「約」または「およそ」という言葉が明示的に示されていない場合であっても、それらの用語が前に置かれているように解釈され得る。「約」または「およそ」という語句は、説明される値および/または位置が値および/または位置の妥当な予測範囲内にあることを示すために、大きさおよび/または位置を説明する際に使用され得る。例えば、数値は、示された値(または値の範囲)の+/−0.1%、示された値(または値の範囲)の+/−1%、示された値(または値の範囲)の+/−2%、示された値(または値の範囲)の+/−5%、示された値(または値の範囲)の+/−10%等である値を有してもよい。本明細書において列挙されるいかなる数値範囲も、それに含まれる全ての部分範囲を含むことを意図する。
関連出願の相互参照
本出願は、35U.S.C.119に基づき、2015年8月10日に出願された米国仮特許出願第62/202,921号、名称「Interpenetrating Polymer Networks」の優先権を主張し、その開示は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
参照による援用
本明細書において言及される全ての出版物および特許出願は、個々の出版物または特許出願がそれぞれ参照により組み込まれるように具体的および個々に示されているのと同等に、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
Claims (114)
- 骨接触表面を有する骨界面部材と;
軸受表面および取付ゾーンを有する水膨潤性の水透過性相互貫入ポリマーネットワーク(IPN)または半IPN部材と
を含む整形外科用インプラントであって、
取付ゾーンは、骨界面部材に取り付けられており、水膨潤性IPNまたは半IPN部材は、疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマーを含む第1のポリマーネットワーク、非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワーク、およびスルホン酸官能基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークを含み、水膨潤性の水透過性IPNまたは半IPN部材は、軸受表面と取付ゾーンとの間に組成勾配を含む、前記インプラント。 - 非イオン性ポリマーを含む第2のネットワークが、ジメチルアクリルアミド、アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ビニルアルコール、メチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリルアミド、およびそれらの組合せのうちの1つまたは複数を含む重合化モノマーを含む、請求項1に記載のインプラント。
- 非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワークが、重合化ヒドロキシエチルメタクリレートを含む、請求項2に記載のインプラント。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)、2−プロペン−1−スルホン酸、2−メチル−2−プロペン−1−スルホン酸、1,3−プロパンスルホン、1,4ブタンスルホン、ビニルスルホン酸、アネトールスルホン酸、およびスチレンスルホン酸のうちの1つまたは複数を含む重合化モノマーを含む、請求項1から3までのいずれか1項に記載のインプラント。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を含む、請求項4に記載のインプラント。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、重合化アクリル酸およびビニルスルホン酸を含む、請求項4に記載のインプラント。
- 非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワークが、重合化ヒドロキシエチルメタクリレートを含み、スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を含む、請求項1に記載のインプラント。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)およびアクリル酸を含む、請求項1から7までのいずれか1項に記載のインプラント。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、第3のポリマーネットワークの官能基の総数に対して約1%〜約100%のスルホン酸基を含む、請求項1から8までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 軸受表面が、約0.1未満の摩擦係数を有する、請求項1から9までのいずれか1項に記載の組成物。
- 軸受表面が、約0.01未満の摩擦係数を有する、請求項1から10までのいずれか1項に記載の組成物。
- 軸受表面が、約0.005未満の摩擦係数を有する、請求項1から11までのいずれか1項に記載の組成物。
- 組成勾配が、剛性勾配を形成する、請求項1から12までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 第2および第3のポリマーネットワークの一方が、インプラントの第1の部分からインプラントの第2の部分への組成および水和勾配を形成する、請求項1から13までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 骨界面部材が、金属を含む、請求項1から14までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 金属が、多孔質金属を含む、請求項15に記載のインプラント。
- 取付ゾーンが、骨セメントにより骨界面部材の多孔質金属に取り付けられている、請求項16に記載のインプラント。
- 取付ゾーンが、咬合により骨界面部材の多孔質金属に取り付けられている、請求項16に記載のインプラント。
- 骨界面部材が、セラミックまたはポリマーを含む、請求項1から18までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 整形外科用インプラントの少なくとも一部が、関節へのインプラント設置の間、形状を変えるように構成されている、請求項1から19までのいずれか1項に記載のインプラント。
- インプラントの少なくとも一部が、関節へのインプラント設置の間、一時的に変形するように構成されている、請求項1から20までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 骨界面部材への取付ゾーンの取付けが、接着剤により形成されている、請求項1から21までのいずれか1項に記載のインプラント。
- イオン性ポリマー第3のポリマーネットワークを含む第3のポリマーネットワークが、固定電荷を含む、請求項1から22までのいずれか1項に記載のインプラント。
- イオン性ポリマーが、他の官能基に対して過半数のスルホン基を含む、請求項21に記載のインプラント。
- キャップ、カップ、プラグ、キノコ形、円筒形、パッチ、およびステムからなる群から選択される形状を有する、請求項1から24までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 肩鎖関節、足関節、関節丘、肘関節、指関節、関節窩、股関節、椎間板、椎間関節、関節唇、半月板、中手関節、中足関節、膝蓋骨、脛骨プラトー、足指関節、顎関節、または手首関節およびそれらの任意の一部にフィットするように適合されている、請求項1から25までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 第1のポリマーネットワークが、ポリウレタンを含む、請求項1から26までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 水膨潤性の水透過性IPNまたは半IPN部材内に添加剤をさらに含み、添加剤は、ステロイド、抗炎症剤、酸化防止剤、抗生物質、および抗菌剤のうちの1つまたは複数を含む、請求項1から27までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 取付ゾーンと軸受表面との間に接着勾配をさらに含み、接着勾配は、取付ゾーンにおいて接着剤の最高濃度を有する、請求項1から28までのいずれか1項に記載のインプラント。
- 接着勾配が、重合化骨セメントを含む、請求項29に記載のインプラント。
- 接着勾配が、ウレタンジメタクリレートをベースとした複数の第1のポリマー領域と、メチルメタクリレートをベースとした複数の第2のポリマー領域とを含む、ウレタンジメタクリレート−メチルメタクリレートコポリマーを含む、請求項29に記載のインプラント。
- ウレタンジメタクリレートをベースとした第1のポリマー領域が、コポリマーの約60%〜99%(w/w)を占め、メチルメタクリレートをベースとした第2のポリマー領域が、コポリマーの約1%〜40%(w/w)を占める、請求項31に記載のインプラント。
- ウレタンジメタクリレートをベースとした第1のポリマー領域が、コポリマーの約60%〜80%(w/w)を占め、メチルメタクリレートをベースとした第2のポリマー領域が、コポリマーの約20%〜40%(w/w)を占める、請求項31に記載のインプラント。
- ウレタンジメタクリレートをベースとした第1のポリマー領域が、ポリ(テトラメチル)グリコールをベースとした軟質セグメントを含み、軟質セグメントは、約100Daから約5000Daの間の分子量を有する、請求項31に記載のインプラント。
- ウレタンジメタクリレート−メチルメタクリレートコポリマーは、約30MPaから約2000MPaの間の圧縮弾性率を確定する、請求項31に記載のインプラント。
- ウレタンジメタクリレート−メチルメタクリレートコポリマーは、約30MPaから2000MPaの間の引張弾性率を確定する、請求項31に記載のインプラント。
- ウレタンジメタクリレート−メチルメタクリレートコポリマーは、約25%から約200%の間の破壊歪みを確定する、請求項31に記載のインプラント。
- 疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマーを含む第1のポリマーネットワーク、非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワーク、およびスルホン酸官能基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークを含む、水膨潤性の水透過性相互貫入ポリマーネットワーク(IPN)または半IPN部材を含む組成物であって、水膨潤性の水透過性IPNまたは半IPN部材は、第1の表面と第2の表面との間に組成勾配を含む、前記組成物。
- 第1の表面が、潤滑表面を含む、請求項38に記載の組成物。
- 潤滑表面が、約0.1未満の摩擦係数を有する、請求項39に記載の組成物。
- 潤滑表面が、約0.01未満の摩擦係数を有する、請求項39に記載の組成物。
- 潤滑表面が、約0.005未満の摩擦係数を有する、請求項39に記載の組成物。
- 非イオン性ポリマーを含む第2のネットワークが、ジメチルアクリルアミド、アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ビニルアルコール、メチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリルアミド、およびそれらの組合せのうちの1つまたは複数を含む重合モノマーを含む、請求項38から42までのいずれか1項に記載の組成物。
- 非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワークが、重合化ヒドロキシエチルメタクリレートを含む、請求項43に記載の組成物。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)、2−プロペン−1−スルホン酸、2−メチル−2−プロペン−1−スルホン酸、1,3−プロパンスルホン、1,4ブタンスルホン、ビニルスルホン酸、アネトールスルホン酸、およびスチレンスルホン酸のうちの1つまたは複数を含む重合化モノマーを含む、請求項38から42までのいずれか1項に記載の組成物。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を含む、請求項45に記載の組成物。
- 非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワークが、重合化ヒドロキシエチルメタクリレートを含み、スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を含む、請求項38から40までのいずれか1項に記載の組成物。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)およびアクリル酸を含む、請求項38から47までのいずれか1項に記載の組成物。
- 第1のポリマーネットワークが、ポリウレタンを含む、請求項38から48までのいずれか1項に記載の組成物。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、第3のポリマーネットワークの官能基の総数に対して約1%〜約100%のスルホン酸基を含む、請求項38から49までのいずれか1項に記載の組成物。
- 組成勾配が、剛性勾配を形成する、請求項38から50までのいずれか1項に記載の組成物。
- 第2または第3のポリマーネットワークの一方が、インプラントの第1の部分からインプラントの第2の部分への水和勾配を形成する、請求項38から51までのいずれか1項に記載の組成物。
- 軸受としての使用に適合されている、請求項38から52までのいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマー組成物中に相互貫入ポリマーネットワーク(IPN)を形成する方法であって、
疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマーの第1のポリマーネットワークを含むポリマー組成物を、非イオン性モノマー溶液と接触させるステップと;
非イオン性モノマーを重合させて、重合化非イオン性モノマーを含む第2のポリマーネットワークをポリマー組成物中に形成するステップと;
ポリマー組成物を、スルホン酸官能基を含有するイオン性モノマーの溶液と接触させるステップと;
イオン性モノマーを重合させて、重合化イオン性モノマーを含む第3のポリマーネットワークをポリマー組成物中に形成するステップと
を含む、前記方法。 - 非イオン性モノマーが、ジメチルアクリルアミド、アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ビニルアルコール、メチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリルアミド、およびそれらの組合せのうちの1つまたは複数を含む、請求項54に記載の方法。
- 非イオン性モノマーが、ヒドロキシエチルメタクリレートを含む、請求項54または55に記載の方法。
- スルホン酸基を含有するイオン性モノマーが、2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)、ビニルスルホン酸、アネトールスルホン酸、およびスチレンスルホン酸のうちの1つまたは複数を含む、請求項54から56までのいずれか1項に記載の方法。
- スルホン酸基を含有するイオン性モノマーが、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を含む、請求項54から57までのいずれか1項に記載の方法。
- 非イオン性モノマーが、ヒドロキシエチルメタクリレートを含み、スルホン酸基を含有するイオン性モノマーが、2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を含む、請求項54から58までのいずれか1項に記載の方法。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーが、2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)およびアクリル酸を含む、請求項54から59までのいずれか1項に記載の方法。
- スルホン酸基を含有する重合化イオン性ポリマーが、第3のポリマーネットワークの官能基の総数に対して約1%〜約100%のスルホン酸基を含む、請求項54から60までのいずれか1項に記載の方法。
- 第1のポリマーネットワークが、ポリウレタンを含む、請求項54から61までのいずれか1項に記載の方法。
- 光開始剤に非イオン性モノマーを提供するステップと、光開始剤を非イオン性モノマーと重合させて第2のポリマーネットワークを架橋させるステップとをさらに含む、請求項54から62までのいずれか1項に記載の方法。
- 光開始剤にイオン性モノマーを提供するステップと、光開始剤をイオン性モノマーと重合させて第3のポリマーネットワークを架橋させるステップとをさらに含む、請求項54から63までのいずれか1項に記載の方法。
- ポリマー組成物が、軸受表面と、骨接触表面を有する骨界面部材に取り付けられるように適合されている取付ゾーンとを含む、請求項54から64までのいずれか1項に記載の方法。
- 軸受表面と取付ゾーンとの間に組成勾配を形成するステップをさらに含む、請求項65に記載の方法。
- 組成勾配が、剛性勾配を形成する、請求項66に記載の方法。
- 第2または第3のポリマーネットワークの一方が、軸受表面と取付ゾーンとの間に水和勾配を形成する、請求項66に記載の方法。
- 組成勾配が、接着勾配を含み、接着勾配は、取付ゾーンにおいて接着剤の最高濃度を有する、請求項54から66までのいずれか1項に記載の方法。
- 接着勾配が、ポリマー組成物中の骨セメントを重合させることにより形成される、請求項69に記載の方法。
- 接着勾配が、ウレタンジメタクリレートをベースとした複数の第1のポリマー領域と、メチルメタクリレートをベースとした複数の第2のポリマー領域とを含むウレタンジメタクリレート−メチルメタクリレートコポリマーを含む、請求項70に記載の方法。
- 骨界面部材が、金属を含む、請求項65から71までのいずれか1項に記載の方法。
- 金属が、多孔質金属を含む、請求項72に記載の方法。
- 骨界面部材が、セラミックまたはポリマーを含む、請求項65から73までのいずれか1項に記載の方法。
- 接着剤を使用して骨界面部材への取付ゾーンの取付けを形成するステップをさらに含む、請求項65から74までのいずれか1項に記載の方法。
- ポリマー組成物を所望の形状に整形または成形するステップをさらに含む、請求項54から75までのいずれか1項に記載の方法。
- 所望の形状が、キャップ、カップ、プラグ、キノコ形、円筒形、パッチ、およびステムからなる群から選択される、請求項76に記載の方法。
- 所望の形状が、肩鎖関節、足関節、関節丘、肘関節、指関節、関節窩、股関節、椎間板、椎間関節、関節唇、半月板、中手関節、中足関節、膝蓋骨、脛骨プラトー、足指関節、顎関節、または手首関節およびそれらの任意の一部にフィットするように適合されている、請求項76に記載の方法。
- ポリマー組成物に添加剤を添加するステップをさらに含み、添加剤は、ステロイド、抗炎症剤、酸化防止剤、抗生物質、および抗菌剤のうちの1つまたは複数を含む、請求項54から78までのいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1から37までのいずれか1項に記載の整形外科用インプラントと;
接着剤キットと
を含む、システム。 - 接着剤キットが、
ウレタンジメタクリレートモノマーおよびメチルメタクリレートモノマーのうちの少なくとも1つを含む第1の混合物;光開始剤および熱開始剤のうちの少なくとも1つ;及び阻害剤を含む、第1の容器と;
ウレタンジメタクリレートモノマーおよびメチルメタクリレートモノマーのうちの少なくとも1つを含む第2の混合物;及び促進剤を含む、第2の容器と;
使用説明書と
を含み、第1の容器および第2の容器の少なくとも一方は、ウレタンジメタクリレートモノマーを含み、第1の容器および第2の容器の少なくとも一方は、メチルメタクリレートモノマーを含む、請求項80に記載のシステム。 - 第1の容器および第2の容器の両方が、ウレタンジメタクリレートモノマーおよびメチルメタクリレートモノマーを含む、請求項81に記載のシステム。
- 第2の容器が、阻害剤をさらに含む、請求項81または82に記載のシステム。
- ポリ(メチルメタクリレート)をさらに含む、請求項81から83までのいずれか1項に記載のシステム。
- ポリ(メチルメタクリレート)粉末を含む第3の容器をさらに含む、請求項81から84までのいずれか1項に記載のシステム。
- 第1の混合物、第2の混合物およびポリ(メチルメタクリレート)が、成分質量を確定し、ポリ(メチルメタクリレート)粉末の質量は、成分質量の約1%から約70%を占める、請求項81から85までのいずれか1項に記載のシステム。
- ポリスチレンをさらに含む、請求項81から86までのいずれか1項に記載のシステム。
- 光開始剤および熱開始剤をさらに含む、請求項81から87までのいずれか1項に記載のシステム。
- 第1の容器が、シリンジ内の第1のチャンバを含み、第2の容器が、シリンジ内の第2のチャンバを含み、シリンジは、第1の混合物を第2の混合物と組み合わせて接着剤混合物を形成するように構成されている、請求項81から88までのいずれか1項に記載のシステム。
- 接着剤混合物を分注するように構成されているシリンジに接続されたノズルをさらに含む、請求項89に記載のシステム。
- 第1の容器および第2の容器がそれぞれ、約60%(w/w)〜約80%(w/w)のウレタンジメタクリレートモノマーを含む、請求項81から90までのいずれか1項に記載のシステム。
- 第1の容器および第2の容器がそれぞれ、約20%(w/w)〜約40%(w/w)のメチルメタクリレートを含む、請求項81から91までのいずれか1項に記載のシステム。
- 少なくとも1つの開始剤が、0%(w/w)から約1%(w/w)の間のカンファーキノンを含む光開始剤を含む、請求項81から92までのいずれか1項に記載のシステム。
- 少なくとも1つの開始剤が、0%(w/w)から約1%(w/w)の間の過酸化ベンゾイルを含む熱開始剤を含む、請求項81から93までのいずれか1項に記載のシステム。
- 促進剤が、0%(w/w)から約1%(w/w)の間のN,N−ジメチル−p−トルイジンを含む、請求項81から94までのいずれか1項に記載のシステム。
- 阻害剤が、0%(w/w)から約0.1%(w/w)の間のヒドロキノンを含む、請求項81から95までのいずれか1項に記載のシステム。
- 感染を防止するように構成されている添加剤をさらに含む、請求項81から96までのいずれか1項に記載のシステム。
- 抗生物質をさらに含む、請求項81から97までのいずれか1項に記載のシステム。
- 放射線不透過性材料をさらに含む、請求項81から98までのいずれか1項に記載のシステム。
- 第1の混合物が、約1Pa.sから5000Pa.sの間の粘度を確定する、請求項81から99までのいずれか1項に記載のシステム。
- 整形外科用インプラントを人体内に取り付ける方法であって、
軸受表面および取付ゾーンを有する水膨潤性の水透過性相互貫入ポリマーネットワーク(IPN)または半IPN部材を提供するステップであって、水膨潤性IPNまたは半IPN部材は、疎水性熱硬化性または熱可塑性ポリマーを含む第1のポリマーネットワーク、非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワーク、およびスルホン酸官能基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークを含む、ステップと;
骨セメント組成物を取付ゾーンに提供するステップと;
骨セメント組成物を硬化させて、取付ゾーンを人体内の骨の表面または骨の表面に係合した整形外科用インプラントの一部に取り付けるステップと
を含む、前記方法。 - 非イオン性ポリマーを含む第2のネットワークが、ジメチルアクリルアミド、アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ビニルアルコール、メチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリルアミド、およびそれらの組合せのうちの1つまたは複数を含む重合モノマーを含む、請求項101に記載の方法。
- 非イオン性ポリマーを含む第2のポリマーネットワークが、重合化ヒドロキシエチルメタクリレートを含む、請求項101に記載の方法。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)、ビニルスルホン酸、アネトールスルホン酸、およびスチレンスルホン酸のうちの1つまたは複数を含む重合化モノマーを含む、請求項101から103までのいずれか1項に記載の方法。
- スルホン酸基を含有するイオン性ポリマーを含む第3のポリマーネットワークが、重合化2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)を含む、請求項101から104までのいずれか1項に記載の方法。
- 取付ゾーンと軸受表面との間に接着勾配を形成するステップをさらに含み、接着勾配は、骨セメントを硬化させるときに、取付ゾーンにおいて接着剤の最高濃度を有する、請求項101から105までのいずれか1項に記載の方法。
- 骨セメント組成物を硬化させるステップが、骨セメント組成物に光源を提供することにより行われる、請求項101から106までのいずれか1項に記載の方法。
- 接着勾配が、ウレタンジメタクリレートをベースとした複数の第1のポリマー領域と、メチルメタクリレートをベースとした複数の第2のポリマー領域とを含むウレタンジメタクリレート−メチルメタクリレートコポリマーを含む、請求項106または107に記載の方法。
- ウレタンジメタクリレートをベースとした第1のポリマー領域が、コポリマーの約60%〜99%(w/w)を占め、メチルメタクリレートをベースとした第2のポリマー領域が、コポリマーの約1%〜40%(w/w)を占める、請求項108に記載の方法。
- ウレタンジメタクリレートをベースとした第1のポリマー領域が、コポリマーの約60%〜80%(w/w)を占め、メチルメタクリレートをベースとした第2のポリマー領域が、コポリマーの約20%〜40%(w/w)を占める、請求項108に記載の方法。
- ウレタンジメタクリレートをベースとした第1のポリマー領域が、ポリ(テトラメチル)グリコールをベースとした軟質セグメントを含み、軟質セグメントは、約100Daから約5000Daの間の分子量を有する、請求項108に記載の方法。
- ウレタンジメタクリレート−メチルメタクリレートコポリマーは、約30MPaから約2000MPaの間の圧縮弾性率を確定する、請求項108に記載の方法。
- ウレタンジメタクリレート−メチルメタクリレートコポリマーは、約30MPaから2000MPaの間の引張弾性率を確定する、請求項108に記載の方法。
- ウレタンジメタクリレート−メチルメタクリレートコポリマーは、約25%から約200%の間の破壊歪みを確定する、請求項108に記載の方法。
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