KR20210024109A - 의료 장치를 제조하기 위한 생분해성 중합체 블렌드 - Google Patents
의료 장치를 제조하기 위한 생분해성 중합체 블렌드 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210024109A KR20210024109A KR1020217002510A KR20217002510A KR20210024109A KR 20210024109 A KR20210024109 A KR 20210024109A KR 1020217002510 A KR1020217002510 A KR 1020217002510A KR 20217002510 A KR20217002510 A KR 20217002510A KR 20210024109 A KR20210024109 A KR 20210024109A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- composition
- plla
- polymer
- fibers
- poly
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 293
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 title claims description 8
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 title claims description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 78
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 claims abstract description 74
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 61
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 46
- -1 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 32
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 claims description 26
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 24
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 24
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 22
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 21
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 claims description 19
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 17
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 229920006240 drawn fiber Polymers 0.000 claims description 13
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims description 13
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 238000010128 melt processing Methods 0.000 claims description 12
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 12
- 230000035882 stress Effects 0.000 claims description 12
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 11
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 9
- 229920001606 poly(lactic acid-co-glycolic acid) Polymers 0.000 claims description 9
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 7
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 7
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 7
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 7
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 claims description 6
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 6
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 claims description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 5
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 4
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 claims description 3
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims description 3
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims description 3
- QQILFGKZUJYXGS-UHFFFAOYSA-N Indigo dye Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(C3=C(C4=CC=CC=C4N3)O)=NC2=C1 QQILFGKZUJYXGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims description 3
- 229940096890 d&c violet no. 2 Drugs 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- TVRGPOFMYCMNRB-UHFFFAOYSA-N quinizarine green ss Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1NC(C=1C(=O)C2=CC=CC=C2C(=O)C=11)=CC=C1NC1=CC=C(C)C=C1 TVRGPOFMYCMNRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LJFWQNJLLOFIJK-UHFFFAOYSA-N solvent violet 13 Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1NC1=CC=C(O)C2=C1C(=O)C1=CC=CC=C1C2=O LJFWQNJLLOFIJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 3,8-dioxabicyclo[8.2.2]tetradeca-1(12),10,13-triene-2,9-dione Chemical compound O=C1OCCCCOC(=O)C2=CC=C1C=C2 WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 102000016942 Elastin Human genes 0.000 claims description 2
- 108010014258 Elastin Proteins 0.000 claims description 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical group [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920002549 elastin Polymers 0.000 claims description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 2
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical group [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 2
- 229920006210 poly(glycolide-co-caprolactone) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001306 poly(lactide-co-caprolactone) Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XXQVCGHGQCAKKA-UHFFFAOYSA-N 2-[(4-hydroxy-9,10-dioxoanthracen-1-yl)amino]-5-methylbenzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC(C)=CC=C1NC1=CC=C(O)C2=C1C(=O)C1=CC=CC=C1C2=O XXQVCGHGQCAKKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 abstract description 3
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 81
- 229920001432 poly(L-lactide) Polymers 0.000 description 81
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 64
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 9
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 5
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 5
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 5
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000009474 hot melt extrusion Methods 0.000 description 4
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 4
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 4
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 4
- 230000003679 aging effect Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 2
- JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N lactide Chemical compound CC1OC(=O)C(C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 229920002463 poly(p-dioxanone) polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000622 polydioxanone Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- RKDVKSZUMVYZHH-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxane-2,5-dione Chemical compound O=C1COC(=O)CO1 RKDVKSZUMVYZHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- 102000011782 Keratins Human genes 0.000 description 1
- 108010076876 Keratins Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N benzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940092714 benzenesulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011157 data evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 239000011363 dried mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229920005621 immiscible polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002464 physical blending Methods 0.000 description 1
- 229920001072 poly(l-lactide-co-caprolactone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002643 polyglutamic acid Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 238000012667 polymer degradation Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000009725 powder blending Methods 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920006126 semicrystalline polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 230000004102 tricarboxylic acid cycle Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/18—Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/26—Mixtures of macromolecular compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
- A61L27/48—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with macromolecular fillers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/30—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
- C08K5/0041—Optical brightening agents, organic pigments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/36—Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
- C08K5/41—Compounds containing sulfur bound to oxygen
- C08K5/42—Sulfonic acids; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L69/00—Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
- C08L69/005—Polyester-carbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
- C08K2003/321—Phosphates
- C08K2003/325—Calcium, strontium or barium phosphate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/018—Additives for biodegradable polymeric composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/06—Biodegradable
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2666/00—Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
- C08L2666/02—Organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials
- C08L2666/14—Macromolecular compounds according to C08L59/00 - C08L87/00; Derivatives thereof
- C08L2666/18—Polyesters or polycarbonates according to C08L67/00 - C08L69/00; Derivatives thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
본 발명은 의료 장치를 제조하기 위한 조정가능한 기계적 특성을 갖는 생체흡수성 중합체 블렌드 조성물에 관한 것이다. 이들 블렌드는 다성분 블렌드이며, 다수의 중합체 성분을 포함하고, 기계적 및/또는 생물학적 특성의 잠재적 향상을 위해 섬유 또는 입자 형태의 첨가제를 요구할 수 있거나 또는 요구하지 않을 수 있다.
Description
본원에 개시된 발명은 다성분 중합체 블렌드를 함유하는 신규 중합체 조성물 및 그의 무기 첨가제와의 복합체에 관한 것이다. 상기 중합체 블렌드의 섬유에 의한 강화가 또한 개시된다. 이들 중합체 블렌드는 의료 장치에 사용하기에 적합한 조정된 기계적 특성을 제공한다.
생분해성 중합체 블렌드 및 그의 의료 장치 제조에서의 용도는 공지되어 있다. 일부 예는 하기와 같다: 미국 특허 번호 4844854; 5475063; 6583232; 6607548; 8486135.
본 발명의 중합체 블렌드는 개선된 연성, 인성 및 내충격성을 갖는 신규 다성분 중합체 블렌드에 관한 것이다. 중합체 매트릭스는 무정형 및 반결정질 물질 둘 다로부터 선택될 수 있다. 매트릭스가 반결정질 물질로부터 선택되는 경우에, 보다 높은 결정화도 및 증가된 탄성률이 달성될 수 있다. 추가로, 다성분 블렌드에 사용되는 반결정질 매트릭스는 중합체 블렌드의 어닐링으로 중합체 블렌드의 충격 강도를 향상시키도록 한다. 본 발명에서, 노화의 효과는 상 혼화성을 개선시키는 제2 중합체 첨가제의 혼입으로 최소화된다. 2성분 블렌드에서, 파단 신율은 노화될수록 쇄 재구성으로 인해 감소한다. 이는 이전에 개시된 발명 예컨대 미국 특허 번호 6607548과 대조적이다. 본원에 개시된 발명의 중합체 블렌드는 개선된 기계적 특성을 갖는 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트 섬유로 압출 및 인발될 수 있거나 또는 3D 프린팅을 위한 필라멘트로 가공될 수 있다. 중합체 블렌드는 정형외과에서의 특정한 적용을 위해 강화 작용제로서 무기 첨가제 및/또는 섬유가 혼입될 수 있다. 본 발명자들은 또한 연부 조직 회복에서의 적용을 위한 착색제 예컨대 D&C 바이올렛 제2호, D&C 그린 제6호, 및 D&C 블루 제6호의 첨가를 기재한다.
발명의 개요
중합체 블렌드 조성물은 락티드 또는 글리콜리드 기재 중합체 또는 공중합체로부터 유래된 베이스 중합체 (50-95% w/w) 및 폴리카프로락톤 및 폴리에틸렌 카르보네이트 공중합체를 포함하는 1종 이상의 제2의 중합체 (5-50% w/w)를 포함하는 다성분 중합체 블렌드이다. 상기 중합체 블렌드는 과립으로 컴파운딩되고, 기계적 시험을 위한 굴곡 및 인장 막대로 또는 의료 장치 제조를 위한 다른 물품으로 사출 성형될 수 있다. 이들 중합체 블렌드의 연성은 블렌드 조성에서의 변화로 조정될 수 있다. 블렌드 배합에서의 변화로, 약 10% 내지 약 200% 범위의 파단 신율이 달성될 수 있다. 더욱이, 인장 및 굴곡 막대의 가공-후 어닐링 처리는 어닐링 공정 후에 관찰된 결정화도의 증가에 기인하는 것일 수 있는 블렌드의 강도 및 탄성률의 훨씬 더 높은 값을 달성할 수 있는 것으로 제시되었다. 추가로, 중합체 블렌드는 개선된 내충격성 및 인성을 제시하였다.
훨씬 더 높은 기계적 특성, 예컨대 탄성률이 달성될 수 있는 수단으로서 중합체 블렌드의 무기 첨가제 입자와의 컴파운딩이 또한 기재된다. 하기에서 중합체 블렌드 복합체라 하는, 무기 첨가제를 함유하는 이들 중합체 블렌드는 정형외과용 의료 장치의 제조에 사용될 수 있다.
섬유 강화는 하중 지지 적용을 위한 중합체 블렌드의 기계적 특성을 개선시키기 위해 적용되어 왔다. 섬유는 용융 가공 접근법을 통해 연속 또는 절단 섬유로서 (1-50% w/w)의 농도로 매트릭스에 첨가될 수 있다. 섬유는 생분해성 및/또는 비-분해성 섬유로부터 선택된다. 분해성 섬유는 폴리락티드 (PLA), 폴리글리콜리드 (PGA), 폴리(락트산-co-글리콜산) (PLGA), 폴리카프로락톤 (PCL), 폴리디옥사논 (PDO), 및 그의 공중합체를 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않고, 비-분해성 섬유는 폴리(비닐 알콜) (PVA), 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)를 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 하기에서, 이들 섬유를 함유하는 중합체 블렌드는 섬유 강화된 중합체 블렌드 복합체로서 정의된다. 본원에 개시된 다성분 블렌드 조성물의 강화된 복합체로의 및 압출된 필라멘트 및 인발된 섬유로의 공정이 기재된다.
발명의 배경
이식형 의료 장치에 생체흡수성 생체적합물질을 사용하는 것에 대한 관심이 커지고 있다. 폴리락트산 (PLA) 단독중합체 예컨대 PLLA 및 그의 공중합체는 그의 탁월한 생체적합성 및 취급 특성으로 인해 이식형 의료 장치에 사용하기에 유리하다. 추가로, 이들 중합체는 체내에서 분해되고, 그의 분해 산물은 크렙스 회로를 통해 대사된다. PLA-기재 중합체는 또한 의료 장치의 다수의 적용에 적절한 인장 강도 및 탄성률을 갖는다. 그러나, 그의 취성으로 인해 그의 적용이 제한된다. 이러한 취성은 파괴 인성 및 파괴 신율이 결여된 PLA-기재 중합체에서 분명하며, 이는 정형외과용 장치 및 결찰 클립과 같은 특정한 적용에서의 그의 사용을 저해한다. 정형외과용 장치 및 연성 의료 물품 (예를 들어, 결찰 클립)의 분야에서 PLA-기재 중합체 물질을 보다 바람직한 선택으로 만들기 위해, 본원에 제시된 발명은 이러한 의료 장치를 제조하기에 적절한 기계적 특성을 나타내는 것으로 제시된 신규 조성물을 개시한다.
도 1a는 70% PLLA 및 30% PCL의 중량-대-중량 블렌드를 함유하는 불혼화성 중합체 블렌드의 각 성분에 대한 2개의 별개의 용융 곡선을 제시하는 시차 주사 열량측정 분석의 온도기록도를 도시한다.
도 1b는 70% PLLA 및 30% PLLA-co-PCL 70:30의 중량-대-중량 블렌드를 함유하는 중합체 블렌드의 혼화성을 입증하는 단일 용융 곡선을 제시하는 시차 주사 열량측정 분석의 온도기록도를 도시한다.
도 1c는 70% PLLA 및 30% PLLA-co-TMC 70:30의 중량-대-중량 블렌드를 함유하는 중합체 블렌드의 혼화성을 입증하는 단일 용융 곡선을 제시하는 시차 주사 열량측정 분석의 온도기록도를 도시한다.
도 1d는 75% PLLA, 15% PLLA-co-TMC 70:30 및 10% PLLA-co-PCL 70:30의 중량-대-중량 블렌드를 함유하는 중합체 블렌드의 혼화성을 입증하는 단일 용융 곡선을 제시하는 시차 주사 열량측정 분석의 온도기록도를 도시한다.
도 2는 75% PLLA, 15% PLLA-co-TMC, 및 10% 70:30 PLLA-co-PCL의 중량-대-중량 블렌드를 포함하는 다상 중합체 블렌드 중 공중합체 비의 NMR 스펙트럼을 도시한다.
도 3a는 PLLA + 15% PLLA-co-TMC + 10% PLLA-co-PCL을 함유하는 중합체성 블렌드의 레올로지 결과를 시간의 함수로서 복소 점도, 저장 탄성률, 및 손실 탄성률에서의 변화로 도시한다.
도 3b는 PLLA + 15% PLLA-co-TMC + 10% PLLA-co-PCL을 함유하는 중합체성 블렌드의 레올로지 결과를 온도의 함수로서 도시한다.
도 4a는 중합체 블렌드의 탄성 계수에 대한 PLLA 및 PLLA-co-TMC를 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 4b는 중합체 블렌드의 인장 강도에 대한 PLLA 및 PLLA-co-TMC를 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 4c는 중합체 블렌드의 파단 신율에 대한 PLLA 및 PLLA-co-TMC를 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 5a는 중합체 블렌드의 탄성 계수에 대한 PLLA, PLLA-co-TMC, PLLA-co-PCL을 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 5b는 중합체 블렌드의 인장 강도에 대한 PLLA, PLLA-co-TMC, 및 PLLA-co-PCL을 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 5c는 중합체 블렌드의 파단 신율에 대한 PLLA, PLLA-co-TMC, 및 PLLA-co-PCL을 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 6a는 25 wt% PLLA-co-TMC를 갖는 PLLA 2원 블렌드 및 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 3원 블렌드의 12주 동안의 노화 후의 인장 강도를 도시한다.
도 6b는 25 wt% PLLA-co-TMC를 갖는 PLLA 2원 블렌드 및 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 3원 블렌드의 12주 동안의 노화 후의 탄성 계수를 도시한다.
도 6c는 25 wt% PLLA-co-TMC를 갖는 PLLA 2원 블렌드 및 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 3원 블렌드의 12주 동안의 노화 후의 파단 신율을 도시한다.
도 7a는 5 wt% 내지 20 wt%에서의 다양한 수준의 PLLA-co-TMC 및 PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 3원 블렌드와 비교하여, 25 wt% PLLA-co-TMC를 갖는 PLLA 2원 블렌드 및 25 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 2원 블렌드의 어닐링 전후의 소성 응력 거동을 도시한다.
도 7b는 5 wt% 내지 20 wt%에서의 다양한 수준의 PLLA-co-TMC 및 PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 3원 블렌드와 비교하여, 25 wt% PLLA-co-TMC 첨가제 중합체를 갖는 PLLA 2원 블렌드 및 25 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 2원 블렌드의 어닐링 전후의 항복 응력에 대한 파단 응력에서의 퍼센트 차이를 도시한다.
도 8a는 12주 동안 50℃에서의 가속 분해 후의 PLLA 2원 및 3원 블렌드의 잔류 질량을 도시한다.
도 8b는 12주 동안 50℃에서의 가속 분해 후의 PLLA 2원 및 3원 블렌드의 용액 pH 변화를 도시한다.
도 8c는 12주 동안 50℃에서의 가속 분해 후의 PLLA 2원 및 3원 블렌드의 고유 점도 (IV)에서의 변화를 도시한다.
도 8d는 12주 동안 50℃에서 가속 분해 후의 PLLA 2원 및 3원 블렌드의 인장 강도에서의 변화를 도시한다.
도 8e는 12주 동안 50℃에서의 가속 분해 후의 PLLA 2원 및 3원 블렌드의 탄성 계수 (강성)에서의 변화를 도시한다.
도 9a는 정형외과용 적용을 위해 중합체 중량-대-중량 블렌드에 무기 첨가제 β-트리칼슘 포스페이트를 첨가한 후의 인장 강도에 대한 효과를 도시한다.
도 9b는 정형외과용 적용을 위해 중합체 중량-대-중량 블렌드에 무기 첨가제 β-트리칼슘 포스페이트를 첨가한 후의 탄성 계수에 대한 효과를 도시한다.
도 10a는 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL 첨가제 중합체를 갖는 3D 프린팅된 PLLA 3원 블렌드의 인장 강도를, 15% β-TCP를 혼입한 동일한 3원 블렌드와 비교하여 도시한다.
도 10b는 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL 첨가제 중합체를 갖는 3D 프린팅된 PLLA 3원 블렌드의 탄성 계수를, 15% β-TCP를 혼입한 동일한 3원 블렌드와 비교하여 도시한다.
도 11a는 75 wt% PLLA + 15 wt% PLLA-co-TMC + 10 wt% PLLA-co-PCL로 구성된 압출 블렌드 인발된 섬유의 인장 탄성 계수를, 순수한 PLLA 인발된 섬유와 비교하여 도시한다.
도 11b는 75 wt% PLLA + 15 wt% PLLA-co-TMC + 10 wt% PLLA-co-PCL로 구성된 압출 블렌드 인발된 섬유의 인장 강도를, 순수한 PLLA 인발된 섬유와 비교하여 도시한다.
도 11c는 75 wt% PLLA + 15 wt% PLLA-co-TMC + 10 wt% PLLA-co-PCL로 구성된 압출 블렌드 인발된 섬유의 파단 신율을, 순수한 PLLA 인발된 섬유와 비교하여 도시한다.
도 12a는 중합체 복합체의 탄성 계수에 대한 PLLA 매트릭스 중합체와 블렌딩된 폴리비닐 알콜 섬유 농도의 효과를 도시한다.
도 12b는 중합체 복합체의 인장 강도에 대한 PLLA 매트릭스 중합체와 블렌딩된 폴리비닐 알콜 섬유 농도의 효과를 도시한다.
도 12c는 중합체 복합체의 파단 인장 신율에 대한 PLLA 매트릭스 중합체와 블렌딩된 폴리비닐 알콜 섬유 농도의 효과를 도시한다.
도 13a는 30 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA-co-PGA 3원 블렌드의 10% PGA 섬유와의 조합 전후의 인장 강도를 도시한다.
도 13b는 30 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 포함하는 PLLA-co-PGA 3원 블렌드의 10% PGA 섬유와의 조합 전후의 탄성 계수를 도시한다.
도 1b는 70% PLLA 및 30% PLLA-co-PCL 70:30의 중량-대-중량 블렌드를 함유하는 중합체 블렌드의 혼화성을 입증하는 단일 용융 곡선을 제시하는 시차 주사 열량측정 분석의 온도기록도를 도시한다.
도 1c는 70% PLLA 및 30% PLLA-co-TMC 70:30의 중량-대-중량 블렌드를 함유하는 중합체 블렌드의 혼화성을 입증하는 단일 용융 곡선을 제시하는 시차 주사 열량측정 분석의 온도기록도를 도시한다.
도 1d는 75% PLLA, 15% PLLA-co-TMC 70:30 및 10% PLLA-co-PCL 70:30의 중량-대-중량 블렌드를 함유하는 중합체 블렌드의 혼화성을 입증하는 단일 용융 곡선을 제시하는 시차 주사 열량측정 분석의 온도기록도를 도시한다.
도 2는 75% PLLA, 15% PLLA-co-TMC, 및 10% 70:30 PLLA-co-PCL의 중량-대-중량 블렌드를 포함하는 다상 중합체 블렌드 중 공중합체 비의 NMR 스펙트럼을 도시한다.
도 3a는 PLLA + 15% PLLA-co-TMC + 10% PLLA-co-PCL을 함유하는 중합체성 블렌드의 레올로지 결과를 시간의 함수로서 복소 점도, 저장 탄성률, 및 손실 탄성률에서의 변화로 도시한다.
도 3b는 PLLA + 15% PLLA-co-TMC + 10% PLLA-co-PCL을 함유하는 중합체성 블렌드의 레올로지 결과를 온도의 함수로서 도시한다.
도 4a는 중합체 블렌드의 탄성 계수에 대한 PLLA 및 PLLA-co-TMC를 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 4b는 중합체 블렌드의 인장 강도에 대한 PLLA 및 PLLA-co-TMC를 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 4c는 중합체 블렌드의 파단 신율에 대한 PLLA 및 PLLA-co-TMC를 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 5a는 중합체 블렌드의 탄성 계수에 대한 PLLA, PLLA-co-TMC, PLLA-co-PCL을 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 5b는 중합체 블렌드의 인장 강도에 대한 PLLA, PLLA-co-TMC, 및 PLLA-co-PCL을 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 5c는 중합체 블렌드의 파단 신율에 대한 PLLA, PLLA-co-TMC, 및 PLLA-co-PCL을 함유하는 중량-대-중량 블렌드 중 중합체 비의 효과를 도시한다.
도 6a는 25 wt% PLLA-co-TMC를 갖는 PLLA 2원 블렌드 및 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 3원 블렌드의 12주 동안의 노화 후의 인장 강도를 도시한다.
도 6b는 25 wt% PLLA-co-TMC를 갖는 PLLA 2원 블렌드 및 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 3원 블렌드의 12주 동안의 노화 후의 탄성 계수를 도시한다.
도 6c는 25 wt% PLLA-co-TMC를 갖는 PLLA 2원 블렌드 및 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 3원 블렌드의 12주 동안의 노화 후의 파단 신율을 도시한다.
도 7a는 5 wt% 내지 20 wt%에서의 다양한 수준의 PLLA-co-TMC 및 PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 3원 블렌드와 비교하여, 25 wt% PLLA-co-TMC를 갖는 PLLA 2원 블렌드 및 25 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 2원 블렌드의 어닐링 전후의 소성 응력 거동을 도시한다.
도 7b는 5 wt% 내지 20 wt%에서의 다양한 수준의 PLLA-co-TMC 및 PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 3원 블렌드와 비교하여, 25 wt% PLLA-co-TMC 첨가제 중합체를 갖는 PLLA 2원 블렌드 및 25 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA 2원 블렌드의 어닐링 전후의 항복 응력에 대한 파단 응력에서의 퍼센트 차이를 도시한다.
도 8a는 12주 동안 50℃에서의 가속 분해 후의 PLLA 2원 및 3원 블렌드의 잔류 질량을 도시한다.
도 8b는 12주 동안 50℃에서의 가속 분해 후의 PLLA 2원 및 3원 블렌드의 용액 pH 변화를 도시한다.
도 8c는 12주 동안 50℃에서의 가속 분해 후의 PLLA 2원 및 3원 블렌드의 고유 점도 (IV)에서의 변화를 도시한다.
도 8d는 12주 동안 50℃에서 가속 분해 후의 PLLA 2원 및 3원 블렌드의 인장 강도에서의 변화를 도시한다.
도 8e는 12주 동안 50℃에서의 가속 분해 후의 PLLA 2원 및 3원 블렌드의 탄성 계수 (강성)에서의 변화를 도시한다.
도 9a는 정형외과용 적용을 위해 중합체 중량-대-중량 블렌드에 무기 첨가제 β-트리칼슘 포스페이트를 첨가한 후의 인장 강도에 대한 효과를 도시한다.
도 9b는 정형외과용 적용을 위해 중합체 중량-대-중량 블렌드에 무기 첨가제 β-트리칼슘 포스페이트를 첨가한 후의 탄성 계수에 대한 효과를 도시한다.
도 10a는 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL 첨가제 중합체를 갖는 3D 프린팅된 PLLA 3원 블렌드의 인장 강도를, 15% β-TCP를 혼입한 동일한 3원 블렌드와 비교하여 도시한다.
도 10b는 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL 첨가제 중합체를 갖는 3D 프린팅된 PLLA 3원 블렌드의 탄성 계수를, 15% β-TCP를 혼입한 동일한 3원 블렌드와 비교하여 도시한다.
도 11a는 75 wt% PLLA + 15 wt% PLLA-co-TMC + 10 wt% PLLA-co-PCL로 구성된 압출 블렌드 인발된 섬유의 인장 탄성 계수를, 순수한 PLLA 인발된 섬유와 비교하여 도시한다.
도 11b는 75 wt% PLLA + 15 wt% PLLA-co-TMC + 10 wt% PLLA-co-PCL로 구성된 압출 블렌드 인발된 섬유의 인장 강도를, 순수한 PLLA 인발된 섬유와 비교하여 도시한다.
도 11c는 75 wt% PLLA + 15 wt% PLLA-co-TMC + 10 wt% PLLA-co-PCL로 구성된 압출 블렌드 인발된 섬유의 파단 신율을, 순수한 PLLA 인발된 섬유와 비교하여 도시한다.
도 12a는 중합체 복합체의 탄성 계수에 대한 PLLA 매트릭스 중합체와 블렌딩된 폴리비닐 알콜 섬유 농도의 효과를 도시한다.
도 12b는 중합체 복합체의 인장 강도에 대한 PLLA 매트릭스 중합체와 블렌딩된 폴리비닐 알콜 섬유 농도의 효과를 도시한다.
도 12c는 중합체 복합체의 파단 인장 신율에 대한 PLLA 매트릭스 중합체와 블렌딩된 폴리비닐 알콜 섬유 농도의 효과를 도시한다.
도 13a는 30 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 PLLA-co-PGA 3원 블렌드의 10% PGA 섬유와의 조합 전후의 인장 강도를 도시한다.
도 13b는 30 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 포함하는 PLLA-co-PGA 3원 블렌드의 10% PGA 섬유와의 조합 전후의 탄성 계수를 도시한다.
본원에 개시된 발명의 잠재적 차후의 실시양태의 제한이 아니라, 본원에 개시된 발명의 충분한 이해를 용이하게 하기 위해, 특정한 언어가 그를 기재하기 위해 사용된 구체적 실시양태에 대한 언급으로 본원에 개시된 발명의 잠재적 실시양태의 예가 하기에 제공된다. 따라서, 본원에 기재된 바람직한 실시양태 예로 또는 개시된 발명의 추가의 변형으로 본원에 개시된 발명의 범주에 대한 제한이 해석되지 않아야 하며, 이러한 추가의 변형 및/또는 적용은 본원에 개시된 발명의 기술분야 및 관련 연구 분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 실시될 것들이라는 것이 이해되어야 한다.
용어의 정의
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 과학 용어는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 모순되는 경우에는, 정의를 포함하여, 본 명세서가 우선할 것이다. 바람직한 방법 및 물질이 하기에 기재되어 있지만, 본원에 기재된 것들과 유사하거나 또는 등가인 방법 및 물질이 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있다. 본원에 언급된 모든 공개, 특허 출원, 특허 및 다른 참고문헌은 그 전문이 참조로 포함된다. 본원에 개시된 물질, 방법 및 예는 단지 예시적이며, 제한하려는 것으로 의도되지 않는다.
본원에 사용된 용어 "포함하다(한다)", "수반하다(한다)", "갖는", "갖는다", "할 수 있다", "함유하다(한다)", 및 그의 변화형은 추가의 행위 또는 구조의 가능성을 배제하지 않는 개방형 접속 어구, 용어, 또는 단어인 것으로 의도된다. 단수 형태는, 문맥이 달리 명백하게 지시하지 않는 한, 복수 지시대상을 포함한다. 본 개시내용은 또한, 명시적으로 제시되었든 또는 그렇지 않든, 본원에 제시된 실시양태 또는 요소를 "포함하는", "그로 이루어진", 및 "그로 본질적으로 이루어진" 다른 실시양태도 고려한다.
연결 용어 "또는"은 연결 용어에 의해 연관된 하나 이상의 열거된 요소의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, 어구 "A 또는 B를 포함하는 장치"는 A를 포함하며, 여기서 B는 존재하지 않는 장치, B를 포함하며, 여기서 A는 존재하지 않는 장치, 또는 A 및 B 둘 다가 존재하는 장치를 지칭할 수 있다. 어구 "A, B,... 및 N 중 적어도 하나" 또는 "적어도 하나의 A, B,... N, 또는 그의 조합"은 가장 넓은 의미로 A, B,... 및 N을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 요소, 즉, 임의의 하나의 요소를 단독으로 또는 열거되지 않은 추가의 요소를 조합하여 또한 포함할 수 있는 하나 이상의 다른 요소와 조합하여 포함하는 요소 A, B,... 또는 N 중 하나 이상의 임의의 조합을 의미하는 것으로서 정의된다.
양과 관련하여 사용된 수식어 "약"은 언급된 값을 포함하며, 문맥에 의해 지시된 의미를 갖는다 (예를 들어, 특정한 양의 측정과 연관된 최소한의 오차 정도를 포함함). 수식어 "약"은 또한 2개의 종점의 절대 값에 의해 정의된 범위를 개시하는 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, 표현 "약 2 내지 약 4"는 또한 "2 내지 4"의 범위를 개시한다. 용어 "약"은 나타낸 수치의 플러스 또는 마이너스 10%를 지칭할 수 있다. 예를 들어, "약 10%"는 9% 내지 11%의 범위를 나타낼 수 있고, "약 1"은 0.9-1.1을 의미할 수 있다. "약"의 다른 의미는 문맥으로부터 명백할 수 있으며, 예컨대 반올림일 수 있으므로, 예를 들어 "약 1"은 또한 0.5 내지 1.4를 의미할 수 있다.
용어 "wt.%"는 중량 퍼센트를 의미한다.
용어 "w/w"는 중량/중량을 의미한다.
본 발명의 목적상, 용어 "생분해성"은 특정한 치료 상황에서 허용가능한 시간의 기간 이내에 생체내에서 용해되거나 또는 분해되는 중합체를 지칭한다. 이와 같이 용해되거나 또는 분해된 산물은 보다 작은 화학 종을 포함할 수 있다. 분해는, 예를 들어, 효소적, 화학적 및/또는 물리적 과정에 의해 발생할 수 있다. 생분해는 생리학적 pH 및 온도, 예컨대 6 내지 9 범위의 pH 및 22℃ 내지 40℃ 범위의 온도에 노출 후, 전형적으로 5년 미만, 통상적으로 1년 미만이 걸린다.
본 발명의 목적상, 용어 "적층 제조"는 바이오플로터, 융합 필라멘트 조형 (FFF), 선택적 레이저 소결 (SLS), 및 스테레오리소그래피 (SLA)를 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 3D 프린팅된 부품은 또한 바이오프린팅된 부품일 수 있다.
본 발명의 목적상, 용어 "혼화성"은 연속 균질 상을 형성하는 것을 의미한다.
본 발명의 목적상, 용어 "방사선비투과성"은 X선에 의해 가시적인 것을 의미한다.
본 발명은 생물학적 특성을 불리하게 변화시키지 않으면서 증가된 목적하는 기계적 특성을 갖는 블렌딩된 중합체 조성물 및 중합체 복합체의 제조에 관한 것이며, 여기서 상기 중합체 복합체는 섬유 및/또는 입자를 함유할 수 있다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 조성물은 순수 중합체성 구성성분의 블렌드를 포함하는 한편, 개시된 발명의 다른 바람직한 실시양태는 목적하는 기계적 특성을 추가로 증가시킬 수 있는 섬유상 물질을 중합체성 블렌드와 함께 포함한다. 추가로, 본원에 개시된 발명의 실시양태는 중합체 블렌드 복합체의 기계적 및 생물학적 특성 둘 다의 향상을 위해 중합체 블렌드 내에 무기 첨가제 입자를 함유할 수 있다.
본원에 개시된 발명은 폴리락티드 단독중합체 (예를 들어, PLLA) 및 폴리락티드 공중합체 (예를 들어, PLGA, 폴리-L-락티드-co-DL-락티드, PLDLLA)를 포함하는 의료 장치 물품의 취성을 해결하는 것을 목적으로 하는데, 이는 하중-지지 적용을 포함한 다수의 적용을 위해 이러한 물질을 사용하는 것에 제한이 되어 왔다. 언급된 바와 같이, 폴리락티드 단독중합체 (예를 들어 PLLA) 및 공중합체 (예를 들어 PLGA 또는 PLDLLA)의 취성은 보다 큰 연성을 갖는 중합체 또는 공중합체 예컨대 폴리카프로락톤 (PCL) 및 폴리(트리메틸렌 카르보네이트) (PTMC)와의 블렌딩으로 감소될 수 있다. 그러나, PCL 및 PTMC는 폴리락티드 중합체 및 공중합체와 불혼화성이어서, 시차 주사 열량측정과 같은 열적 방법에서 다중 용융 피크로 정량적으로 확인될 수 있는 상 분리를 초래한다. 본 개시내용은 연속 상이 중합체 매트릭스 및 중합체 첨가제 예컨대 폴리(L-락티드-co-카프로락톤)70:30 (PLLA-co-PCL) 및 폴리(L-락티드-co-트리메틸렌 카르보네이트)70:30 (PLLA-co-TMC)의 용융 블렌딩에 의해 형성되는 이식형 중합체 블렌드를 제공하며, 여기서 이들 블렌드의 혼화성은 시차 주사 열량측정에서 단일 용융 곡선의 존재로서 정량적으로 확인될 수 있다 (도 1). 중합체 블렌딩을 위해 용융 블렌딩, 용매 블렌딩, 건조 분말 혼합, 고체 상태 분쇄 및 초임계 이산화탄소 블렌딩을 포함한 매우 다양한 방법이 이용가능하다. 본 개시내용의 한 측면에서, 이축 스크류 압출기를 사용하여 베이스 중합체 매트릭스 및 첨가제 중합체를 모든 성분의 용융 온도 초과의 온도 (180℃ - 220℃)에서 블렌딩하는 방법이 제공된다. 추가로, 중합체를 대략 30 min 동안 텀블러 블렌더를 사용하여 목적하는 비로 예비-혼합하고, 후속적으로 중량측정 공급기를 사용하여 압출기로 공급하였다. 생성된 블렌드를 수집하여, 블렌드 중 중합체의 몰비를 H1NMR을 사용하여 결정하였다 (도 2). 본 출원의 중합체 블렌드는 PLA 단독중합체 또는 글리콜산 또는 DL-락티드와의 공중합체를 기재로 하는 중합체 매트릭스 (50-95%) 및 폴리 락티드 공중합체, 예를 들어, PLLA-co-TMC 또는 PLLA-co-PCL로부터 선택된 적어도 1종의 제2의 중합체 종 (5-50%)으로 이루어진다. 중합체 매트릭스는 반결정질 또는 무정형일 수 있다. 상기 제2의 중합체 종은 중합체 매트릭스와 혼화성이어서, 블렌딩 및 가공 후에 상 분리 없이 연속 상을 형성한다. 중합체 블렌드의 기계적 특성은 베이스 폴리락티드-기재 중합체 및 제2의 중합체 종의 블렌딩된 비에서의 변화에 따라 달라진다. 유사하게, 제2의 중합체 종의 유형과 함께 제2의 첨가제 중합체 종에 대한 베이스 중합체의 양이 생성되는 중합체 블렌드의 분해 특성을 제어한다. 예를 들어, PLA 단독중합체가 중합체 매트릭스로서 선택된 중합체성 블렌드 조성물과 비교하여, PLGA가 베이스 중합체 종으로서 선택된 경우에 보다 빠른 분해가 예상된다. 중합체 블렌드의 분해 속도는 PLLA-co-TMC 및 PLA-co-PCL 함량에서의 변화에 따라 달라진다. 상기 언급된 중합체 조성물은 베이스 중합체의 통상적인 가공보다 더 낮은 온도에서 컴파운딩될 수 있다. 15 wt% PLLA-co-TMC 및 10% PLA-co-PCL 첨가제 중합체를 갖는, PLLA를 기재로 하는 3원 블렌드의 레올로지 거동이 도 3에 제시되어 있다.
전형적으로, 중합체 매트릭스의 인장 강도는 연질 중합체 예컨대 PCL 및/또는 PTMC와 블렌딩될 때 감소된다. 본 개시내용에서, PLLA-co-TMC의 제2의 중합체 종이 PLLA 베이스 중합체에 첨가되었을 때 중합체 블렌드의 인장 강도에서의 약간의 초기 변화가 발견되었지만, 인장 강도는 제2의 중합체 종이 중합체 블렌드의 30% (w/w)에 도달할 때까지 중합체 블렌드의 모든 비에서 비슷하게 유지되었다 (도 4a). 추가로, PLA-기재 베이스 중합체 및 제2의 중합체 종으로서의 PLLA-co-TMC를 포함하는 중합체 블렌드 조성물의 탄성률이 제2의 중합체 종 농도가 증가함에 따라 감소하지만, 파단 신율은 30% PLLA-co-TMC의 첨가에서의 120%까지 계속해서 증가한다 (도 4c).
추가로, 중합체 블렌드는 보다 큰 기계적, 생물학적, 및/또는 분해 특성을 달성하기 위해 다수의 중합체성 종을 포함할 수 있다. 예를 들어, PLA의 베이스 중합체 매트릭스에 대한 PLLA-co-TMC 및 PLLA-co-PCL의 첨가는 중합체 블렌드의 파단 신율 (즉, 연성)에서의 훨신 더 큰 증가를 제시하며, 이는 PLLA-co-PCL의 첨가 시 상 연속성의 개선에 기인하는 것일 수 있다 (도 5).
본원에 개시된 발명의 추가의 실시양태에서, 중합체 매트릭스의 결정화도는 중합체 블렌드의 초래되는 기계적 특성을 향상시키도록 변형될 수 있다. 예를 들어, 베이스 중합체 매트릭스로서의 PLLA의 사용은 매트릭스 내에서 큰 구결정의 형성을 초래하며, 이는 궁극적으로 중합체 블렌드의 인장 강도 및 탄성률의 증가, 하지만 연성의 감소를 초래하는 것으로 제시된다. PLLA-co-TMC로 이루어진 2원 블렌드에 대한 PLLA-co-PCL의 첨가는 상 연속성을 개선시키며, 이는 PLLA-co-TMC를 갖는 2원 PLLA 블렌드의 노화 효과 감소를 초래하는 것으로 본원에 개시된 발명에서 제시된다 (도 6). 2원 및 3원 PLLA 블렌드의 인장 강도 및 탄성 계수 둘 다는 노화에 따라 증가하며, 예상된 바와 같이 파단 신율은 감소하였다 (도 6a-c). 도 6c의 결과는 10% PLLA-co-PCL의 첨가로 2원 블렌드와 비교하여 3원 블렌드의 파단 신율에 대한 노화 효과가 최소화된 것을 입증한다. 2원 블렌드에 대한 57%와 비교하였을 때, 3원 블렌드의 파단 신율은 단지 약 25% 감소하였다. 이는 미국 특허 번호 6607548에 개시된 바와 같이 냉간 굽힘 특성을 회복하기 위한 가열을 필요로 하지 않으면서 냉간 굽힘성의 3원 블렌드 유지에 기여한다.
본원에 개시된 중합체 블렌드의 어닐링 공정은 어닐링 전의 20% 미만에서 어닐링 후의 대략 40%로 결정화도의 증가를 초래하였다. 시편의 어닐링은 5 h 동안 80℃에서, 이어서 밤새 느린 냉각으로 수행되었다. 표 1은 어닐링된 시편의 기계적 특성 및 결정화도를 어닐링되지 않은 것들과 비교한다. 이 표에서 확인되는 바와 같이, 결정화도는 PLLA 및 베이스 중합체 매트릭스로서 PLLA를 포함하는 본원에 개시된 중합체 블렌드 둘 다 이러한 어닐링 공정을 통해 증가하였다.
추가로, 본원에 개시된 발명의 대안적 실시양태는 상기 중합체 블렌드의 결정화도의 조정을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, PLLA 베이스 중합체 매트릭스를 포함하며 제2의 중합체 종이 25% (w/w) PLLA-co-TMC인 중합체 블렌드에 대해 보다 낮은 결정화도가 달성되는 것으로 제시되었다. 유사한 발견이 제2의 중합체 종이 15% (w/w) PLLA-co-TMC + 10% (w/w) PLLA-co-PCL 70:30을 포함하는 경우에도 제시되었다.
어닐링된 시편 및 어닐링되지 않은 시편의 인장, 굴곡 및 충격 특성이 하기 표에서 비교된다. 확인되는 바와 같이, 탄성률, 파단 응력, 충격 강도 및 인장 강도는 어닐링으로 인해 증가하였다. 통상적으로, 반결정질 중합체의 파단 신율은 어닐링으로 인해 감소한다. 그러나, 25% PLLA-co-PCL을 갖는 블렌드 및 15% PLLA-co-TMC 및 10% PLLA-co-PCL 둘 다를 갖는 블렌드의 파단 신율이 25% PLLA-co-TMC를 갖는 블렌드 (6X 감소)와 비교하였을 때 보다 작은 정도 (3-4X)로 감소하였다. 이는 PLLA-co-PCL의 PLLA와의 혼화성 및 PLLA-co-TMC와 함께 블렌딩될 때의 그의 상용화제로서의 역할 때문일 수 있었다. 유사한 효과가 이들 중합체 블렌드의 노화 시에도 확인된다. PLLA/PLLA-co-TMC의 블렌드에 대한 PLLA-co-PCL의 첨가는 감소된 노화 효과를 초래하였다 (도 6).
표 1
본 발명의 한 실시양태에서, 어닐링된 시편의 기계적 특성을 어닐링 전의 시편과 비교하였다. 75% PLLA의 25% PLLA-co-TMC와의 2원 블렌드 뿐만 아니라 75% PLLA의 25% PLLA-co-PCL과의 2원 블렌드는 각각 28% 및 23%의 항복 응력으로부터 감소된 파단 응력으로 유의한 변형 연화를 나타낸다. 75% PLLA의 20% PLLA-co-TMC 및 5% PLLA-co-PCL과의 3원 블렌드는 9%의 항복으로부터 감소된 파단 응력으로 변형 연화 거동을 개선시켰다. 70% PLLA의 20% PLLA-co-TMC 및 10% PLLA-co-PCL과의 3원 블렌드 및 70% PLLA의 15% PLLA-co-TMC 및 15% PLLA-co-PCL과의 3원 블렌드는 각각 -2.41% 및 0.36%의 항복 응력으로부터의 파단 응력의 퍼센트 차이로 탄소성 거동을 나타냈다. 65% PLLA의 20% PLLA-co-TMC 및 15% PLLA-co-PCL과의 3원 블렌드는 7.03% 증가의 항복 강도보다 더 높은 파단 응력으로 변형 경화 거동을 나타냈다 (도 7).
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 가속 분해를 12주 동안 50℃에서 수행하였다. 약간의 질량 손실을 갖는 것으로 보이는 PLLA-co-PCL을 제외하고는, 포스페이트 완충제 염수 (PBS) 중에서 8주 후에 중합체 질량에서의 변화가 확인되지 않았다 (도 8a). 12주 후에 PLLA-co-PCL의 경우에는 약 33%의 질량 손실이 있었고 PLLA 베이스 중합체의 경우에는 1.5%의 분해가 있었다. 도 Xa의 경향은 베이스 중합체에 대한 중합체 첨가제의 첨가 시 증가된 질량 손실을 나타낸다. 도 8b에 제시된 고유 점도 (IV)에서의 변화는 본 발명의 모든 중합체에 대해 벌크 분해 메카니즘을 확증하였다. PLLA-co-PCL은 PLLA-co-TMC보다 더 빨리 분해되고, 그 다음은 50% PLLA-co-TMC를 갖는 중합체 블렌드였다. 15% PLLA-co-TMC 및 10% PLLA-co-TMC를 갖는 3원 중합체 블렌드는 3주까지 20% 및 15% PLLA-co-TMC를 갖는 2원 블렌드와 유사한 분해 프로파일을 가지며, 그 후에는 더 빨리 분해되었다. 이들 데이터는 중합체 첨가제의 첨가로 베이스 중합체 분해가 증가할 수 있다는 것을 나타낸다. 도 8c의 결과는 또한 PLLA-co-PCL의 경우에 7.4에서 8주 후에는 3.3으로, 12주 후에는 2.79로 신속한 pH 변화를 나타냈다. 50% 미만의 첨가제 중합체를 갖는 2원 및 3원 블렌드의 경우에는 보다 느린 pH 변화가 있었다. 이는 보다 높은 생체적합성에 기여할 수 있었다. 기계적 시험 결과는 50% PLLA-co-TMC를 갖는 2원 블렌드를 제외한 모든 2원 및 3원 블렌드가 PLLA 베이스 중합체와 비교하였을 때 8주까지 보다 큰 인장 강도를 유지한다는 것을 나타냈다 (도 8d). 12주 후에, 상기 언급된 2원 및 3원 블렌드의 인장 강도는 보다 큰 정도로 감소하였다. 도 8e의 탄성 계수도 유사한 경향을 제시하였다. 15% PLLA-co-TMC 및 10% PLLA-co-PCL을 갖는 3원 블렌드는 8주 분해 후에 탄성률에서의 급격한 감소가 있었다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 무기 첨가제는 이축 스크류 압출기를 사용하여 용융 블렌딩을 통해 중합체 블렌드에 첨가될 수 있다. 무기 첨가제가 중합체 블렌드 PLLA + 15 wt% PLLA-co-TMC + 10 wt% PLLA-co-PCL에 첨가되었을 때, 표준 PLLA와 유사하게 기계적 특성에서의 변화가 있었다. 도 9a에 제시된 바와 같이, 중합체 블렌드의 인장 강도는 69 MPa로부터 15% 마이크로-β-TCP (D50 10μm)의 첨가에 의해 감소하였고, β-TCP 농도를 30%로 증가시키면 45 MPa로 변화하였다. 인장 강도에서의 감소는 보다 작은 입자 크기 (500-700 nm)를 갖는 β-TCP가 첨가되었을 때 보다 작았다. 예상된 바와 같이, 중합체 블렌드의 탄성률은 무기 첨가제의 첨가로 증가하였으며, 이러한 증가는 도 9b에 제시된 바와 같은 첨가제 농도의 함수였다.
15 wt% PLLA-co-TMC 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 갖는 3원 PLLA 블렌드 및 그의 15% β-TCP와의 복합체를 FFF 프린팅을 위해 1.75 mm의 직경을 갖는 필라멘트로 압출시켰다. 3D 프린팅된 도그-본 시편의 기계적 특성이 도 10에 제시되어 있다. β-TCP를 갖는 중합체 블렌드 및 그를 갖지 않는 중합체 블렌드에 대해 비슷한 인장 강도가 관찰되었다 (도 10a). 블렌드 복합체의 탄성 계수가 β-TCP를 갖지 않는 블렌드보다 더 컸다 (도 10b).
도 11은 중합체 블렌드 및 7.5% β-TCP를 함유하는 중합체 블렌드 복합체로 이루어진 인발된 섬유의 기계적 특성을 나타낸다. 기계적 시험은 인발된 블렌드 섬유의 경우에는 645 MPa 및 인발된 블렌드 복합체 섬유의 경우에는 613MPa의 인장 강도를 나타냈다 (도 11a). 탄성 계수는 인발된 섬유 블렌드의 경우에는 6136이고 인발된 블렌드 복합체 섬유의 경우에는 6939였으며 (도 11b), 파단 신율은 인발된 섬유 블렌드의 경우에는 35.4%이고 인발된 블렌드 복합체 섬유의 경우에는 40.1%였다 (도 11c).
본 발명의 한 측면에서, 폴리 락티드 중합체 매트릭스 및 그의 PLLA-co-TMC 및 PLLA-co-PCL과의 블렌드의 강화를 위해 섬유가 사용될 수 있다. 분해성 및 비-분해성 섬유는 PLLA, PGA, PLGA, PEEK, PVA, PET, PBT 및 PE를 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 섬유는 실크, 키토산, 키틴, 케라틴 및 콜라겐을 포함하나 이에 제한되지는 않는 천연 섬유일 수 있다. 가공은 이축 스크류 압출기를 사용한 컴파운딩 및 압축 성형을 포함한다. 용융-가공 기술 예컨대 압출기, 압축 성형 및 사출 성형을 적용하기 위해, 섬유 및 중합체 매트릭스는 완전히 구별되는 용융 온도 (Tm)를 가져야 한다. 예를 들어, 230℃의 Tm을 갖는 PGA 섬유는 섬유의 용융 온도보다 적어도 50℃ 더 낮은 용융 온도를 갖는 중합체와 함께 가공될 수 있지만, 230℃ 미만의 Tm을 갖는 섬유를 사용하는 것은 가능하지 않을 것이다. 본 발명의 중합체 블렌드는 그의 베이스와 비교하였을 때 섬유 가공을 위해 적합한 보다 낮은 용융 온도를 갖는다.
도 12는 용융 가공 후에 매트릭스 내 섬유의 잔존이 확증된, PVA 섬유의 PLA와의 복합체를 나타낸다. 기계적 시험은 15% PVA 섬유가 첨가된 PLLA의 인장 강도의 59% 증가 (60에서 96 MPa로)를 나타낸다 (도 12a). 탄성 계수는 3.2에서 5.1 GPa로 변화하였고 (도 12b), 한편 파단 신율 또한 2%에서 7%로 증가되었다 (도 12c).
베이스 중합체로서의 PLLA-co-PGA 및 30 wt% PLLA-co-TMC 및 15 wt% PLLA-co-PCL을 포함하는 첨가제 중합체의 조합으로 이루어진 3원 중합체 블렌드는 160℃의 온도에서의 PGA 섬유 가공에 적합한 것으로 밝혀졌다. 섬유 강화된 복합체의 기계적 특성이 도 13에 제시되어 있다. 비강화된 중합체 블렌드의 인장 강도는 74.06 MPa였으며, 이는 10% PGA 섬유의 혼입으로 134.03 MPa로 증가하였고 (도 13a), 탄성 계수는 3942 MPa에서 PGA 강화된 중합체 블렌드의 8778MPa로 변화하였다 (도 13b). 이러한 예는 보다 낮은 점도 및 융점을 갖는 블렌드의 사용이 블렌딩되는 섬유의 용융 없이 PGA 섬유의 혼입을 가능하게 한다는 것을 제시한다.
실시예
하기 실시예는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 본원에 청구된 조성물, 물품 및/또는 방법이 구성되고 평가되는 방식에 관한 완전한 개시 및 설명을 제공하기 위해 제시된 것으로, 단지 본 발명의 예시인 것으로 의도되며 본 발명자들이 본 발명이라 간주하는 것의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 수치 (예를 들어, 양, 온도 등)와 관련하여 정확도를 보장하기 위해 노력하였지만, 어느 정도의 오차 및 편차가 고려되어야 한다. 달리 나타내지 않는 한, 부는 중량부이고, 온도는 ℃ 단위이거나 또는 주위 온도이고, 압력은 대기압 또는 대략 대기압이다.
실시예 1
PLLA를 15 wt% PLLA-co-TMC 70:30 및 10 wt% PLLA-co-PCL과 블렌딩한 다음에, 1시간 동안 텀블 혼합기를 사용하여 기계적으로 혼합하였다. 이어서, 혼합된 물질을 애리조나 컴퓨트랙 베이퍼 프로(Arizona Computrac Vapor Pro) 수분 분석기에 의해 측정 시 약 300 ppm의 수분량에 도달하도록 약 45℃의 온도에서 건조시켰다. 이어서, 건조된 혼합물을 이축 스크류 컴파운더를 통해 핫-멜트 압출을 사용하여 압출시킨 다음에, 압출시키고 후속적으로 펠릿화하였다.
실시예 2
조성물을 열적 방법을 사용하여 제조하였다. 프로세스 11 써모 사이언티픽(Process 11 Thermo Scientific) 이축 스크류 컴파운딩 압출기를 통한 용융-가공을 사용하여 다성분 블렌드 및 복합체를 제조하였다. 조성물을 300 RPM의 스크류 속도, 및 60℃ 내지 200℃ 범위의 가열 구역들 및 구역 온도에서 가공하였다. 이어서 압출된 물질을 필라멘트로서 수집하고, 사출 성형을 통한 시험 시편으로의 차후의 가공을 위해 3mm 펠릿으로 펠릿화하였다.
이어서, 블렌딩된 물질 펠릿을 5mm x 2mm의 단면 및 58mm의 시험 길이를 갖는 ISO 527-2 1BA에 기재된 바와 같은 도그 본 인장 시편으로 사출 성형하였다. 이어서, 제조된 인장 샘플을 48시간 동안 실온의 데시케이터에서 노화시키고, 표준법에 따라 시험하였다.
시차 주사 열량측정 (DSC-TA 기기 Q2000)을 사용하여 중합체 블렌드의 흡열 및 발열 사이클에서의 열적 거동을 시험하였다. DSC는 3회의 연속 가열/냉각/가열 사이클 동안 수행하였다. 각 샘플을 10℃ min-1의 가열 속도로 실온으로부터 200℃로 예비가열하고, 20℃ min-1의 냉각 속도로 25℃로 냉각시켰다. 마지막 가열 사이클은 10℃ min-1의 가열 속도로 25에서부터 200℃로 수행하였다. TA 인스트루먼트 유니버셜 어낼러시스(TA instrument Universal Analysis) 소프트웨어를 사용하여 중합체 블렌드의 Tg, Tm 및 % 결정화도를 결정하였다.
NMR 시험을 위해, 샘플을 CDCl3에 용해시키고, 400MHz 분광계로부터 1H NMR 스펙트럼을 획득하였다.
실시예 3
블렌드의 일부 기계적 특성을 추가로 증가시키기 위해 추가의 가공-후 단계를 실시한 것을 제외하고는, 모든 것을 실시예 2와 동일하게 유지하였다. 실온의 데시케이터에서 노화시킨 후에, 블렌드 조성물의 사출 성형된 도그-본 샘플을 5시간 동안 80℃의 온도에서 어닐링하였다. 이 시점에서, 샘플을 후속적으로 4℃/hr의 속도로 냉각시켰다. 샘플을 하기 기재된 바와 같이 기계적으로 시험하였다.
실시예 4
물질에 대한 데이터 평가를 실시예 1 및 실시예 2에 기재된 것과 유사한 방법을 사용하여 준비하였다. 각 물질에 대해 인장 시험을 수행하였다. ISO 527-1 플라스틱 - 인장 특성의 결정에 따라 물질의 인장 강도, 신율, 및 탄성률을 결정하기 위해, 시험되는 각 샘플을 10kN 로드 셀 및 공압 그립이 장착된 인스트론(Instron) 이중 칼럼 만능 시험기 모델 3366 상에 로딩하였다. 표준법에 따라 탄성 계수의 결정을 위한 시험 속도는 0.2mm/min이었고, 탄성 계수의 계산은 0.05% 내지 0.25%의 변형 범위에 걸쳐 행하였다. 나머지 시험을 위한 시험 속도는 파괴될 때까지 5mm/min이었다. 사출 성형된 도그-본 샘플을 23℃ ± 2℃의 실온에서 시험하였다. 도그-본을 58 mm의 게이지 길이로 클램프에 위치시키고, 탄성 계수 계산을 위한 처음 0.3% 변형에서 0.2 mm/min의 크로스헤드 속도로, 그 후 나머지 인장 특성을 위해 5mm/min으로 로딩하였다.
실시예 5
PLLA와 다양한 농도의 PLLA-co-TMC (15-20 wt%) 및 PLLA-co-PCL (5-15 wt%)의 혼화성 블렌드를 이전 실시예에 약술된 방법을 사용하여 핫 멜트 압출을 통해 압출시켰다. 압출된 물질의 사출 성형을 통해 인장 시편을 제조하였다. 각 블렌드에 대해 사출 성형된 시편의 절반을 5시간 동안 80℃에서 어닐링하였다. 시편을 2일 동안 노화시키고, 인장 시험하였다. 어닐링된 시편의 기계적 특성을 어닐링 전의 시편과 비교하였다.
실시예 6
가속 분해를 위해, PLLA, PLLA-co-TMC, PLLA-co-PCL을 포함한 순수한 중합체 및 PLLA 및 다양한 양의 PLLA-co-TMC (15-50 wt%) 및 PLLA-co-PCL (10 wt%)을 포함하는 중합체 블렌드를 2.5mm x 1mm의 단면적 및 27.5mm의 시험 길이를 갖는 인장 시편 (ISO 20753 A14)으로 사출 성형하였다. 상기 인장 막대를 10 mL의 포스페이트 완충제 염수 (PBS)를 함유하는 15 mL 원심분리 튜브에 넣고, 50℃에서 인큐베이션하였다. 각각의 특정한 시점에, 시편을 PBS 용액에서 꺼내고, 용액의 pH를 측정하였다. 습윤 시편에 대해 기계적 시험을 수행하였고, 질량 손실 및 IV 측정을 위해 시험되는 시편을 밤새 진공 오븐에 넣어 두었다.
실시예 7
75% PLLA + 15% PLLA-co-TMC + 10 wt% PLLA-co-PCL을 포함하는 중합체 블렌드를 30 wt% β-트리칼슘 포스페이트와 컴파운딩하였다. 생성된 중합체 블렌드 복합체를 기계적 시험을 위한 물품 뿐만 아니라 의료 장치 프로토타입으로 사출 성형을 통해 추가로 가공하였다. 이는 향상된 기계적 특성을 위한 무기 첨가제를 함유하는 중합체 블렌드를 생성하였다.
실시예 8
75% PLLA, 15% PLLA-co-TMC, 10% PLLA-co-PCL 블렌드, 및 동일한 블렌드의 7.5% β-트리칼슘 포스페이트 (β-TCP)와의 복합체를 함유하는 모노필라멘트 섬유의 조형을 실시예 1에 기재된 블렌드 펠릿을 사용하여 처리하였다. 이러한 공정에서, 용융된 중합체 스트랜드를 제어된 온도 하에 권취 메카니즘을 통해 인발하여 인발된 섬유를 제조하였다. 이들 섬유의 기계적 특성을 추가로 시험하였다.
실시예 9
75% PLLA의 15% PLLA-co-TMC 및 10% PLLA-co-PCL과의 블렌드를 이전 실시예에 약술된 방법을 사용하여 핫 멜트 압출을 통해 압출시켰다. 물질이 압출기에서 나올 때 스풀러 당김 속도를 조정함으로써 압출물을 1.75mm 필라멘트로 형성하였다. 스풀링된 필라멘트를 융합 필라멘트 조형 (FFF) 3D 프린터에 사용하여 샘플을 실현가능하게 하였다. 샘플을 220℃의 노즐 온도를 사용하여 만들었다. 프린터의 베드를 제1 층 접착을 개선시키기 위해 60℃로 가열하였고, 챔버는 30℃에서 유지하였다.
실시예 10
유사한 벌크 밀도를 갖는 PLLA (1.5dpf x 3.18mm) 및 PVA (1.8 dpf x 6.35mm)의 섬유를 중량에 의해 85:15% (PLLA:PVA)의 비로 측정하였다. 이어서, 섬유를 고속 혼합기를 사용하여 고체 상태 블렌딩하였다. 이어서, 섬유 블렌드를 사출 성형기로 공급하여, 5mm x 2mm의 단면 및 58mm의 시험 길이를 갖는 ISO 527-1 1BA 시편으로 사출 성형하였다. 사출 성형은 PVA 섬유의 융점 (237℃)보다 낮지만 PLLA 섬유의 융점 (180℃)보다 높은 온도에서 수행하였다. 생성된 시편을 2일 동안 실온에서 노화시켰다. 시편을 또한 강화 PVA 없이 PLLA 섬유만을 사용하여 이와 동일한 방식으로 제조하였다. 비강화된 시편의 탄성 계수는 5128 MPa의 PVA 강화된 시편 값과 비교하여 3420 MPa였다. 인장 강도는 96.3 MPa의 값을 갖는 PVA 강화된 PLLA와 비교하여 PLLA 시편의 경우에는 60.48 MPa였다. 마지막으로 파단 신율은 PLLA 및 PLLA-PVA 강화 각각의 경우에 2.265% 및 6.88%였다.
실시예 11
55% PLLA-co-PGA의 30% PLLA-co-TMC 및 15% PLLA-co-PCL과의 중합체 혼합물을 이축 스크류를 사용하여 핫 멜트 압출을 통해 블렌딩하였다. 블렌드를 PGA 섬유의 용융 온도보다 70℃ 더 낮은 160℃의 온도에서 컴파운딩 공정으로 혼입된 PGA 멀티필라멘트 섬유와 함께 재-압출시켰다. 압출된 물질은 10%의 PGA 농도를 가졌다. 180℃에서 압출물을 사출 성형함으로써 이 물질로 인장 막대를 만들었고, 후속적으로 ISO 527 표준법에 따라 시험하였다. 표준법에 따라 탄성 계수의 결정을 위한 시험 속도는 0.2mm/min이었고, 탄성 계수의 계산은 0.05% 내지 0.25%의 변형 범위에 걸쳐 행하였다. 나머지 시험을 위한 시험 속도는 파괴될 때까지 5mm/min이었다.
실시예 12
75 wt% PLGA, 15 wt% PLLA-co-TMC, 및 10 wt% PLLA-co-PCL을 포함하는 중합체 블렌드에 D&C#2 염료를 약 0.01 wt%의 농도로 첨가하였다. 착색제의 블렌딩은 착색제의 분말화된 물질로서 물리적 블렌딩 및 후속 혼합을 통해 달성하였다. 생성된 착색된 중합체 블렌드를 자유 형상 조형 3D 프린팅에 적합한 1.75 mm 필라멘트로 이축 스크류 압출기를 사용하여 용융 가공하고, 뿐만 아니라 의료 장치 프로토타입으로의 사출 성형을 위해 3 mm 펠릿으로 펠릿화하였다.
항목 1은 생분해성 중합체 블렌드 조성물로서, 하기를 포함하는 조성물이다:
적어도 1종의 베이스 중합체 물질로서; 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 그의 이성질체 또는 공중합체인 베이스 중합체 물질; 및
적어도 1종의 첨가제 중합체 물질로서; 폴리 (락티드-co-카프로락톤), 폴리(락티드-co-트리메틸렌 카르보네이트), 폴리(락티드-co-디옥사논), 폴리 (글리콜리드-co-카프로락톤), 폴리(글리콜리드-co-트리메틸렌 카르보네이트), 폴리(글리콜리드-co-디옥사논), 그의 이성질체 또는 공중합체인 첨가제 중합체 물질.
항목 2는 제1항에 있어서, 베이스 중합체 물질이 1 wt% 내지 50 wt%로 존재하고, 첨가제 중합체 물질이 50 wt% 내지 99 wt%로 존재하는 것인 조성물이다.
항목 3은 제1항 또는 제2항에 있어서, 베이스 중합체 물질 및 첨가제 중합체 물질이 혼화성인 조성물이다.
항목 4는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 베이스 중합체보다 더 낮은 용융 온도를 갖는 것인 조성물이다.
항목 5는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 약 150℃ 내지 약 200℃의 용융 온도를 갖는 것인 조성물이다.
항목 6은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 약 1.5dL/g 내지 약 4.5dL/g의 고유 점도를 갖는 것인 조성물이다.
항목 7은 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 10% 내지 200% 범위의 파단 신율을 갖는 것인 조성물이다.
항목 8은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 중합체 물질 및 첨가제 중합체 물질이 용융 가공을 통해 다성분 물질로 함께 블렌딩되는 것인 조성물이다.
항목 9는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 실온에서 냉간-굽힘 특성을 갖는 것인 조성물이다.
항목 10은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 12주 동안의 노화 후에 초기 파단 신율 특성의 적어도 70%를 유지하는 것인 조성물이다.
항목 11은 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 가속 분해 동안 베이스 중합체와 비교 시 pH 변화 및 기계적 특성의 손실에 대해 보다 큰 저항성을 갖는 것인 조성물이다.
항목 12는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 블렌딩된 다성분 물질이 이축 스크류 압출 공정의 컴파운딩을 통해 균질화되는 것인 조성물이다.
항목 13은 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 인발된 모노필라멘트 및 멀티필라멘트 섬유로 가공될 수 있는 조성물이다.
항목 14는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 반제품 또는 완성품인 의료 장치 물품으로 형성되는 것인 조성물이다.
항목 15는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 펠릿, 필라멘트, 로드, 또는 시트로 가공되는 것인 조성물이다.
항목 16은 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 튜브 또는 필름으로 인발에 의해 가공되는 것인 조성물이다.
항목 17은 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 물품을 형성하는데 사용되고, 물품이 어닐링되는 것인 조성물이다.
항목 18은 제17항에 있어서, 어닐링이 베이스 물질로 이루어진 물품의 특성과 비교하였을 때 물품의 탄성 계수, 인장 강도, 및 충격 강도를 증가시키는 것인 조성물이다.
항목 19는 제17항에 있어서, 어닐링이 물질의 하중 하에서의 소성 변형 거동을 변형 연화 거동을 나타내는 것에서 변형 경화로 변화시키는 것인 조성물이다.
항목 20은 제17항에 있어서, 어닐링이 파단 응력을 40% 초과만큼 증가시키는 것인 조성물이다.
항목 21은 제17항에 있어서, 어닐링이 인장 강도를 베이스 중합체의 항복 강도를 초과하여 증가시키는 것인 조성물이다.
항목 22는 제17항에 있어서, 베이스 중합체의 유리 전이 초과의 온도에서 어닐링되는 물품이다.
항목 23은 하기를 포함하는, 의료 장치 적용을 위한 생분해성 중합체 블렌드 복합체 조성물이다:
a. 제1항의 조성물; 및
b. 첨가제 물질로서, 입자, 섬유, 휘스커, 무기 첨가제, 방사선비투과성 물질, 바이오글래스 또는 그의 조합인 첨가제 물질.
항목 24는 제23항에 있어서, 제1항의 조성물이 50 wt% 내지 95 wt%로 존재하고, 첨가제 물질이 5 wt% 내지 50 wt%로 존재하는 것인 조성물이다.
항목 25는 제23항 또는 제24항에 있어서, 첨가제 물질이 무기 첨가제이며; 여기서 무기 첨가제는 아파타이트, 칼슘 포스페이트, 칼슘 술페이트, 무기 염, 또는 그의 임의의 조합인 조성물이다.
항목 26은 제25항에 있어서, 칼슘 포스페이트 염이 도펀트를 함유하며; 여기서 도펀트는 플루오린, 스트론튬, 마그네슘, 아연, 또는 그의 조합인 조성물이다.
항목 27은 제23항 또는 제24항에 있어서, 방사선비투과성 물질이 바륨 술페이트 또는 탄탈럼인 조성물이다.
항목 28은 제23항 또는 제24항에 있어서, 바이오글래스가 바이오글래스 45S인 조성물이다.
항목 29는 제23항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 모노필라멘트 및 멀티필라멘트 섬유로 인발될 수 있는 조성물이다.
항목 30은 제29항에 있어서, 상기 인발된 섬유가 베이스 중합체로 인발된 섬유보다 적어도 1.5배 더 큰 인장 강도를 갖는 것인 조성물이다.
항목 31은 제23항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 제1항의 조성물의 특성과 비교하였을 때 중합체 블렌드 복합체의 탄성 계수를 증가시키는 것인 조성물이다.
항목 32는 제23항 내지 제25항 및 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 무기 첨가제 물질이 조성물의 골전도성을 증가시키는 것인 조성물이다.
항목 33은 제23항 또는 제24항에 있어서, (a) 및 (b)가 용융 가공을 통해 함께 블렌딩되는 것인 조성물이다.
항목 34는 섬유 강화된 생분해성 중합체 블렌드 복합체 조성물로서, 하기를 포함하는 섬유 강화된 생분해성 중합체 블렌드 복합체 조성물이다:
a. 제1항 또는 제23항의 조성물;
b. 섬유로서; 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 폴리(락티드-co-글리콜리드), 폴리(카프로락톤), 폴리(비닐 알콜), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리에틸렌 (PE), 실크, 키틴, 콜라겐, 엘라스틴, 마그네슘 및 마그네슘 합금, 또는 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 섬유.
항목 35는 제34항에 있어서, 제1항의 조성물이 50 wt% 내지 99 wt%로 존재하고; 섬유가 1 wt% 내지 50 wt%로 존재하는 것인 조성물이다.
항목 36은 제34항 또는 제35항에 있어서, 섬유가 연속 섬유 또는 절단 섬유인 조성물이다.
항목 37은 제36항에 있어서, 섬유가 100μm 미만의 직경을 갖는 것인 조성물이다.
항목 38은 제36항에 있어서, 절단 섬유가 약 1mm 내지 30mm의 길이를 갖는 것인 조성물이다.
항목 39는 제34항 또는 제35항에 있어서, 섬유가 용융 가공을 통해 제1항 또는 제23항의 조성물과 블렌딩되는 것인 조성물이다.
항목 40은 제34항 또는 제35항에 있어서, 섬유가 제1항의 조성물과 비교 시 복합체 인장 강도 및 탄성 계수를 증가시키는 것인 조성물이다.
항목 41은 제34항 또는 제35항에 있어서, 조성물이 완성품 또는 반제품인 의료 장치 물품으로 제조되는 것인 조성물이다.
항목 42는 제34항 또는 제35항에 있어서, 조성물이 펠릿, 필라멘트, 로드, 또는 시트로 가공되는 것인 조성물이다.
항목 43은 제34항 또는 제35항에 있어서, 조성물이 튜브 또는 필름으로 인발에 의해 가공되는 것인 조성물이다.
항목 44는 제34항 또는 제35항에 있어서, 조성물이 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트 섬유로 인발되는 것인 조성물이다.
항목 45는 하기를 포함하는 생분해성 착색 중합체 블렌드 조성물이다:
a. 제1항, 제23항 및 제34항 중 어느 한 항의 조성물; 및
b. 착색제.
항목 46은 제45항에 있어서, 착색제가 0.001 wt% 이상으로 존재하는 것인 조성물이다.
항목 47은 제45항 또는 제46항에 있어서, 착색제가 2-[(9,10-디히드로-4-히드록시-9,10-디옥소-1-안트라세닐) 아미노]-5-메틸-벤젠술폰산의 일나트륨 염 (D&C 바이올렛 제2호), D&C 블루 제6호, 또는 D&C 그린 제6호인 조성물이다.
항목 48은 제45항 또는 제46항에 있어서, (a) 및 (b)가 용융 가공을 통해 다성분 물질로 함께 블렌딩되는 것인 조성물이다.
항목 49는 제45항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 착색제가 적용 동안 증가된 추적을 위해 첨가되는 것인 조성물이다.
항목 50은 제1항, 제23항, 제34항 및 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 적층 제조를 통해 가공되는 것인 조성물이다.
항목 51은 제50항에 있어서, 적층 제조가 바이오플로터, 융합 필라멘트 조형 (FFF), 또는 선택적 레이저 소결 (SLS)을 포함하는 것인 조성물이다.
항목 52는 하기 단계를 포함하는, 제1항, 제23항, 제34항 및 제45항 중 어느 한 항의 조성물을 함유하는 물품을 제조하는 방법이다:
a) 베이스 중합체 물질 및 첨가제 중합체 물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
b) 혼합물을 이축 스크류 압출기로 공급하는 단계;
c) 이축 스크류 압출기에서 혼합물을 용융시켜 압출물을 형성하는 단계;
d) 압출물로부터 펠릿을 형성하는 단계; 및
e) 압출된 펠릿을 물품으로 사출 성형하는 단계.
항목 53은 하기 단계를 포함하는, 제1항 내지 제51항 중 어느 한 항의 조성물을 함유하는 필라멘트를 제조하는 방법이다:
a) 개별 성분을 혼합하는 단계;
b) 혼합물을 이축 스크류 압출기로 공급하는 단계;
c) 이축 스크류 압출기에서 혼합물을 용융시켜 압출물을 형성하는 단계;
d) 압출물을 풀링하여 필라멘트를 형성하는 단계.
항목 54는 제53항에 있어서, 상기 필라멘트가 융합 필라멘트 조형을 사용하여 물품으로 프린팅될 수 있는 것인 조성물이다.
Claims (54)
- 생분해성 중합체 블렌드 조성물로서, 하기를 포함하는 조성물:
적어도 1종의 베이스 중합체 물질로서; 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 그의 이성질체 또는 공중합체인 베이스 중합체 물질; 및
적어도 1종의 첨가제 중합체 물질로서; 폴리 (락티드-co-카프로락톤), 폴리(락티드-co-트리메틸렌 카르보네이트), 폴리(락티드-co-디옥사논), 폴리 (글리콜리드-co-카프로락톤), 폴리(글리콜리드-co-트리메틸렌 카르보네이트), 폴리(글리콜리드-co-디옥사논), 그의 이성질체 또는 공중합체인 첨가제 중합체 물질. - 제1항에 있어서, 베이스 중합체 물질이 1 wt% 내지 50 wt%로 존재하고, 첨가제 중합체 물질이 50 wt% 내지 99 wt%로 존재하는 것인 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 베이스 중합체 물질 및 첨가제 중합체 물질이 혼화성인 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 베이스 중합체보다 더 낮은 용융 온도를 갖는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 약 150℃ 내지 약 200℃의 용융 온도를 갖는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 약 1.5dL/g 내지 약 4.5dL/g의 고유 점도를 갖는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 10% 내지 200% 범위의 파단 신율을 갖는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 중합체 물질 및 첨가제 중합체 물질이 용융 가공을 통해 다성분 물질로 함께 블렌딩되는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 실온에서 냉간-굽힘 특성을 갖는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 12주 동안의 노화 후에 초기 파단 신율 특성의 적어도 70%를 유지하는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 가속 분해 동안 베이스 중합체와 비교 시 pH 변화 및 기계적 특성의 손실에 대해 보다 큰 저항성을 갖는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 블렌딩된 다성분 물질이 이축 스크류 압출 공정의 컴파운딩을 통해 균질화되는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 인발된 모노필라멘트 및 멀티필라멘트 섬유로 가공될 수 있는 조성물.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 반제품 또는 완성품인 의료 장치 물품으로 형성되는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 펠릿, 필라멘트, 로드, 또는 시트로 가공되는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 튜브 또는 필름으로 인발에 의해 가공되는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 물품을 형성하는데 사용되고, 물품이 어닐링되는 것인 조성물.
- 제17항에 있어서, 어닐링이 베이스 물질로 이루어진 물품의 특성과 비교하였을 때 물품의 탄성 계수, 인장 강도, 및 충격 강도를 증가시키는 것인 조성물.
- 제17항에 있어서, 어닐링이 물질의 하중 하에서의 소성 변형 거동을 변형 연화 거동을 나타내는 것에서 변형 경화로 변화시키는 것인 조성물.
- 제17항에 있어서, 어닐링이 파단 응력을 40% 초과만큼 증가시키는 것인 조성물.
- 제17항에 있어서, 어닐링이 인장 강도를 베이스 중합체의 항복 강도를 초과하여 증가시키는 것인 조성물.
- 제17항에 있어서, 베이스 중합체의 유리 전이 초과의 온도에서 어닐링되는 물품.
- 하기를 포함하는, 의료 장치 적용을 위한 생분해성 중합체 블렌드 복합체 조성물:
a. 제1항의 조성물; 및
b. 첨가제 물질로서, 입자, 섬유, 휘스커, 무기 첨가제, 방사선비투과성 물질, 바이오글래스 또는 그의 조합인 첨가제 물질. - 제23항에 있어서, 제1항의 조성물이 50 wt% 내지 95 wt%로 존재하고, 첨가제 물질이 5 wt% 내지 50 wt%로 존재하는 것인 조성물.
- 제23항 또는 제24항에 있어서, 첨가제 물질이 무기 첨가제이며; 여기서 무기 첨가제는 아파타이트, 칼슘 포스페이트, 칼슘 술페이트, 무기 염, 또는 그의 임의의 조합인 조성물.
- 제25항에 있어서, 칼슘 포스페이트 염이 도펀트를 함유하며; 여기서 도펀트는 플루오린, 스트론튬, 마그네슘, 아연, 또는 그의 조합인 조성물.
- 제23항 또는 제24항에 있어서, 방사선비투과성 물질이 바륨 술페이트 또는 탄탈럼인 조성물.
- 제23항 또는 제24항에 있어서, 바이오글래스가 바이오글래스 45S인 조성물.
- 제23항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 모노필라멘트 및 멀티필라멘트 섬유로 인발될 수 있는 조성물.
- 제29항에 있어서, 상기 인발된 섬유가 베이스 중합체로 인발된 섬유보다 적어도 1.5배 더 큰 인장 강도를 갖는 것인 조성물.
- 제23항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 제1항의 조성물의 특성과 비교하였을 때 중합체 블렌드 복합체의 탄성 계수를 증가시키는 것인 조성물.
- 제23항 내지 제25항 및 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 무기 첨가제 물질이 조성물의 골전도성을 증가시키는 것인 조성물.
- 제23항 또는 제24항에 있어서, (a) 및 (b)가 용융 가공을 통해 함께 블렌딩되는 것인 조성물.
- 섬유 강화된 생분해성 중합체 블렌드 복합체 조성물로서, 하기를 포함하는 섬유 강화된 생분해성 중합체 블렌드 복합체 조성물:
a. 제1항 또는 제23항의 조성물;
b. 섬유로서; 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 폴리(락티드-co-글리콜리드), 폴리(카프로락톤), 폴리(비닐 알콜), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리에틸렌 (PE), 실크, 키틴, 콜라겐, 엘라스틴, 마그네슘 및 마그네슘 합금, 또는 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 섬유. - 제34항에 있어서, 제1항의 조성물이 50 wt% 내지 99 wt%로 존재하고; 섬유가 1 wt% 내지 50 wt%로 존재하는 것인 조성물.
- 제34항 또는 제35항에 있어서, 섬유가 연속 섬유 또는 절단 섬유인 조성물.
- 제36항에 있어서, 섬유가 100μm 미만의 직경을 갖는 것인 조성물.
- 제36항에 있어서, 절단 섬유가 약 1mm 내지 30mm의 길이를 갖는 것인 조성물.
- 제34항 또는 제35항에 있어서, 섬유가 용융 가공을 통해 제1항 또는 제23항의 조성물과 블렌딩되는 것인 조성물.
- 제34항 또는 제35항에 있어서, 섬유가 제1항의 조성물과 비교 시 복합체 인장 강도 및 탄성 계수를 증가시키는 것인 조성물.
- 제34항 또는 제35항에 있어서, 조성물이 완성품 또는 반제품인 의료 장치 물품으로 제조되는 것인 조성물.
- 제34항 또는 제35항에 있어서, 조성물이 펠릿, 필라멘트, 로드, 또는 시트로 가공되는 것인 조성물.
- 제34항 또는 제35항에 있어서, 조성물이 튜브 또는 필름으로 인발에 의해 가공되는 것인 조성물.
- 제34항 또는 제35항에 있어서, 조성물이 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트 섬유로 인발되는 것인 조성물.
- 하기를 포함하는 생분해성 착색 중합체 블렌드 조성물:
a. 제1항, 제23항 및 제34항 중 어느 한 항의 조성물; 및
b. 착색제. - 제45항에 있어서, 착색제가 0.001 wt% 이상으로 존재하는 것인 조성물.
- 제45항 또는 제46항에 있어서, 착색제가 2-[(9,10-디히드로-4-히드록시-9,10-디옥소-1-안트라세닐) 아미노]-5-메틸-벤젠술폰산의 일나트륨 염 (D&C 바이올렛 제2호), D&C 블루 제6호, 또는 D&C 그린 제6호인 조성물.
- 제45항 또는 제46항에 있어서, (a) 및 (b)가 용융 가공을 통해 다성분 물질로 함께 블렌딩되는 것인 조성물.
- 제45항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 착색제가 적용 동안 증가된 추적을 위해 첨가되는 것인 조성물.
- 제1항, 제23항, 제34항 및 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 적층 제조를 통해 가공되는 것인 조성물.
- 제50항에 있어서, 적층 제조가 바이오플로터, 융합 필라멘트 조형 (FFF), 또는 선택적 레이저 소결 (SLS)을 포함하는 것인 조성물.
- 하기 단계를 포함하는, 제1항, 제23항, 제34항 및 제45항 중 어느 한 항의 조성물을 함유하는 물품을 제조하는 방법:
a) 베이스 중합체 물질 및 첨가제 중합체 물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
b) 혼합물을 이축 스크류 압출기로 공급하는 단계;
c) 이축 스크류 압출기에서 혼합물을 용융시켜 압출물을 형성하는 단계;
d) 압출물로부터 펠릿을 형성하는 단계; 및
e) 압출된 펠릿을 물품으로 사출 성형하는 단계. - 하기 단계를 포함하는, 제1항 내지 제51항 중 어느 한 항의 조성물을 함유하는 필라멘트를 제조하는 방법:
a) 개별 성분을 혼합하는 단계;
b) 혼합물을 이축 스크류 압출기로 공급하는 단계;
c) 이축 스크류 압출기에서 혼합물을 용융시켜 압출물을 형성하는 단계;
d) 압출물을 풀링하여 필라멘트를 형성하는 단계. - 제53항에 있어서, 상기 필라멘트가 융합 필라멘트 조형을 사용하여 물품으로 프린팅될 수 있는 것인 조성물.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862692188P | 2018-06-29 | 2018-06-29 | |
| US62/692,188 | 2018-06-29 | ||
| PCT/EP2019/067325 WO2020002600A1 (en) | 2018-06-29 | 2019-06-28 | Biodegradable polymer blends for manufacturing medical devices |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210024109A true KR20210024109A (ko) | 2021-03-04 |
Family
ID=67139737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020217002510A KR20210024109A (ko) | 2018-06-29 | 2019-06-28 | 의료 장치를 제조하기 위한 생분해성 중합체 블렌드 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210122916A1 (ko) |
| EP (1) | EP3814424A1 (ko) |
| JP (1) | JP7387655B2 (ko) |
| KR (1) | KR20210024109A (ko) |
| CN (1) | CN112368333B (ko) |
| CA (1) | CA3104950A1 (ko) |
| IL (1) | IL279772B2 (ko) |
| SG (1) | SG11202012881VA (ko) |
| WO (1) | WO2020002600A1 (ko) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023520919A (ja) * | 2020-04-10 | 2023-05-22 | ポリ－メッド インコーポレイテッド | 分解性ポリ乳酸ポリマーブレンドを含む方法及び組成物 |
| CN113185823B (zh) * | 2021-05-27 | 2022-12-20 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种聚己内酯复合材料及其制备方法 |
| CN114106491A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-03-01 | 深圳市梓健生物科技有限公司 | 一种可降解的病毒采样管及其制备方法 |
| CN114571693B (zh) * | 2022-03-16 | 2024-02-23 | 北京纳通医学研究院有限公司 | 一种复合3d打印丝材及其制备方法 |
| CN114788900A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-07-26 | 西安卓恰新材料科技有限公司 | 人体植入材料及制备方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4844854A (en) | 1987-09-22 | 1989-07-04 | United States Surgical Corporation | Process for making a surgical device using two-phase compositions |
| US5320624A (en) | 1991-02-12 | 1994-06-14 | United States Surgical Corporation | Blends of glycolide and/or lactide polymers and caprolactone and/or trimethylene carbonate polymers and absorbable surgical devices made therefrom |
| GB9814609D0 (en) | 1998-07-07 | 1998-09-02 | Smith & Nephew | Polymers |
| US6607548B2 (en) | 2001-05-17 | 2003-08-19 | Inion Ltd. | Resorbable polymer compositions |
| US7012106B2 (en) * | 2003-03-28 | 2006-03-14 | Ethicon, Inc. | Reinforced implantable medical devices |
| US7842737B2 (en) * | 2006-09-29 | 2010-11-30 | Abbott Cardiovascular Systems Inc. | Polymer blend-bioceramic composite implantable medical devices |
| US8486135B2 (en) | 2006-06-01 | 2013-07-16 | Abbott Cardiovascular Systems Inc. | Implantable medical devices fabricated from branched polymers |
| WO2010042952A1 (en) | 2008-10-11 | 2010-04-15 | Orbusneich Medical, Inc. | Bioabsorbable polymeric compositions and medical devices |
| CN103249770A (zh) * | 2010-10-13 | 2013-08-14 | 道达尔研究技术弗吕公司 | 聚碳酸酯作为用于聚丙交酯的成核剂 |
| US9259514B2 (en) | 2013-12-18 | 2016-02-16 | Ethicon, Inc. | Absorbable polymeric blend compositions based on copolymers prepared from mono- and di-functional polymerization initiators, processing methods, and medical devices therefrom |
| JP6616724B2 (ja) | 2016-03-31 | 2019-12-04 | 株式会社カネカ | 樹脂組成物および医療用管状体 |
-
2019
- 2019-06-28 IL IL279772A patent/IL279772B2/en unknown
- 2019-06-28 WO PCT/EP2019/067325 patent/WO2020002600A1/en active Application Filing
- 2019-06-28 SG SG11202012881VA patent/SG11202012881VA/en unknown
- 2019-06-28 US US17/256,957 patent/US20210122916A1/en active Pending
- 2019-06-28 CN CN201980043718.XA patent/CN112368333B/zh active Active
- 2019-06-28 CA CA3104950A patent/CA3104950A1/en active Pending
- 2019-06-28 EP EP19735286.7A patent/EP3814424A1/en active Pending
- 2019-06-28 KR KR1020217002510A patent/KR20210024109A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-06-28 JP JP2020573166A patent/JP7387655B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG11202012881VA (en) | 2021-01-28 |
| EP3814424A1 (en) | 2021-05-05 |
| JP2021528552A (ja) | 2021-10-21 |
| JP7387655B2 (ja) | 2023-11-28 |
| IL279772A (en) | 2021-03-01 |
| CA3104950A1 (en) | 2020-01-02 |
| CN112368333B (zh) | 2023-10-10 |
| WO2020002600A1 (en) | 2020-01-02 |
| IL279772B1 (en) | 2024-03-01 |
| US20210122916A1 (en) | 2021-04-29 |
| CN112368333A (zh) | 2021-02-12 |
| IL279772B2 (en) | 2024-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7387655B2 (ja) | 医療機器を製造するための生分解性ポリマーブレンド | |
| Cheung et al. | A potential material for tissue engineering: Silkworm silk/PLA biocomposite | |
| EP2619269B1 (en) | Bioabsorbable polymeric compositions, processing methods, and medical devices therefrom | |
| US8722783B2 (en) | Fiber reinforced composite material | |
| EP1094850B1 (en) | Blend of bioresorbable polymers comprising a pga-comprising block copolymer and a second macrophase separated polymer | |
| Cui et al. | Adjusting shape-memory properties of amorphous polyether urethanes and radio-opaque composites thereof by variation of physical parameters during programming | |
| US20220257830A1 (en) | Rigid resorbable materials with polymer and organic fillers | |
| EP3074056B1 (en) | Absorbable polymeric blend compositions with precisely controllable absorption rates, processing methods, and dimensionally stable medical devices therefrom | |
| US9149561B2 (en) | Injection molding of poly-4-hydroxybutyrate | |
| JP2002524152A (ja) | 生体吸収性外科用複合材料および装置 | |
| JP6616724B2 (ja) | 樹脂組成物および医療用管状体 | |
| EP3079735B1 (en) | Absorbable bimodal polymeric blend compositions, processing methods, and medical devices therefrom | |
| EP3062995B1 (en) | Pultrusion of poly-4-hydroxybutyrate and copolymers thereof and profile | |
| CN115772317A (zh) | 一种聚乙醇酸树脂共混物及其制备方法和应用 | |
| US20220409778A1 (en) | Fiber reinforced compositions and methods of manufacture for medical device applications | |
| JP2014108296A (ja) | 生体内分解吸収性繊維強化複合材料およびその製造方法 | |
| JP2008038054A (ja) | ポリ乳酸の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |