NO332315B1 - Bionedbrytbar biomedisinsk polyuretan med faseseparert morfologi, fremgangsmate for fremstilling derav og anvendelse derav i menisk rekonstruksjon - Google Patents

Bionedbrytbar biomedisinsk polyuretan med faseseparert morfologi, fremgangsmate for fremstilling derav og anvendelse derav i menisk rekonstruksjon Download PDF

Info

Publication number
NO332315B1
NO332315B1 NO20006180A NO20006180A NO332315B1 NO 332315 B1 NO332315 B1 NO 332315B1 NO 20006180 A NO20006180 A NO 20006180A NO 20006180 A NO20006180 A NO 20006180A NO 332315 B1 NO332315 B1 NO 332315B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
polyester
polyurethane
polyurethane according
diisocyanate
diol
Prior art date
Application number
NO20006180A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20006180L (no
NO20006180D0 (no
Inventor
Coenraad Jan Spaans
Jacqueline Hermina De Groot
Folkert Gerhardus Dekens
Albert Johan Pennings
Original Assignee
Polyganics Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polyganics Bv filed Critical Polyganics Bv
Publication of NO20006180D0 publication Critical patent/NO20006180D0/no
Publication of NO20006180L publication Critical patent/NO20006180L/no
Publication of NO332315B1 publication Critical patent/NO332315B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/80Masked polyisocyanates
    • C08G18/8003Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen
    • C08G18/8006Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen with compounds of C08G18/32
    • C08G18/8009Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen with compounds of C08G18/32 with compounds of C08G18/3203
    • C08G18/8012Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen with compounds of C08G18/32 with compounds of C08G18/3203 with diols
    • C08G18/8016Masked aliphatic or cycloaliphatic polyisocyanates
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/18Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/507Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials for artificial blood vessels
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56Porous materials, e.g. foams or sponges
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/60Materials for use in artificial skin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3206Polyhydroxy compounds aliphatic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4266Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain prepared from hydroxycarboxylic acids and/or lactones
    • C08G18/4269Lactones
    • C08G18/4277Caprolactone and/or substituted caprolactone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4266Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain prepared from hydroxycarboxylic acids and/or lactones
    • C08G18/428Lactides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/73Polyisocyanates or polyisothiocyanates acyclic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2230/00Compositions for preparing biodegradable polymers

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

Foreliggende oppfinnelse omhandler en ny biomedisinsk polyuretan basert på diisocyanat bundet polyester polymer og diolkomponenter, diolkomponenten har en ensartet blokklengde.

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler bionedbrytbare biomedisinske polyuretaner med en faseseparert morfologi som angitt i krav 1, en fremgangsmåte for fremstilling derav som angitt i krav 10, samt anvendelsen derav i menisk rekonstruksjon, som angitt i krav 13.
Biomedisinske polyuretaner (PUer) har blitt brukt i et bredt område av anvendelser. Eksempler inkluderer nervebaner, menisk rekonstruksjonsmaterialer, kunstig hud og kunstige vener.
For disse anvendelsene, blir vanligvis kommersielt tilgjengelige polyuretaner anvendt. Disse materialene viser ofte gode mekaniske egenskaper men en viktig ulempe er at de inneholder aromatisk difenylmetan diisocyanat (MDI). MDI baserte polyuretaner er kjent for å frigi karsinogene og mutagene degraderingsprodukter. Videre viser de ofte lav rivstyrke. En høy rivstyrke er viktig for å forhindre suturer fra å rives ut av et biomateriale. Utviklingen av nye medisinsk-kvalitets polyuretaner med gode mekaniske egenskaper er derfor svært ønskelig.
Videre er et viktig aspekt for de biomedisinske polyuretanene kravet at de kan bearbeides til porøse formede legemer, f.eks. som implantater.
I utviklingen av de nye materialene ifølge oppfinnelsen, ble først porøse 50/50 kopoly(e-kaprolakton/L-laktid) materialer anvendt for rekonstruksjonen av menisk lesjoner. De viste en svært god adhesjon til meniskvevet og, derfor, en god helbredelse av menisklesjonene. De mekaniske egenskapene av denne kopolymeren ligner de mekaniske egenskapene av polyuretaner på grunn av den høye molekylvekten og nærværet av krystalliserbare L-laktidsekvenser. Polymeren hadde, imidlertid, visse ulemper. Først, var nedbrytningshastigheten noe for høy. Nytt meniskvev, den såkalte fibrokartilagen blir dannet etter en induksjonstid på 10 til 20 uker.
Dernest, på grunn av den svært høye molekylvekten til polymeren kunne en maksimal konsentrasjon på 5% nås. Dette resulterte i svært lave kompresjonsmoduler for porøse materialer. For innveksten av fibrokartilage var høyere moduler nødvendig. Til slutt, kan L-laktidkrystallene, som fremdeles er tilstede etter 8 års in vitro degradering, indusere en inflammatorisk reaksjon siden celler ikke kan bryte dem ned i motsetning til poly(e-kaprolakton) og polyglykolid krystaller.
For å unngå laktid krystallinitet, ble en amorf 50/50 kopoly(e-kaprolakton/85,15 L,D-laktid) anvendt for produksjonen av nervebaner. På grunn av fraværet av krystaller, viste imidlertid denne polymeren svelling ved degradering. Derfor, ble fokus satt på syntesen av e-kaprolakton og L-laktid baserte polyuretaner. De harde uretansegment krystallene er sannsynligvis små og følsomme for enzymatisk degradering. I tillegg, ved å lage e-kaprolakton og L-laktid baserte PU kan biokompatibiliteten forbedres.
Når kopolymeren ble enkeltkjedeforlenget med diisocyanater, ble de medisinske egenskapene til den resulterende polymeren dårlige på grunn av fraværet av en faseseparert morfologi. Faseseparerte morfologier kan nås når en isocyanatterminert polyol blir kjedeforlenget med et diamin eller en diol resulterende i henholdsvis en polyuretan-urea og polyuretan. Imidlertid, viste den L-laktid- og e-kaprolaktonbaserte prepolymeren en avvikende oppførsel med hensyn til kjedeforlengelse ved anvendelse av et diamin og en diol. Det forekom at prepolymeren var mottagelig for aminolyse og transforestring ulikt e-kaprolakton og glykolid/trimetylenkarbonat prepolymerene.
Oppfinnelsen omhandler nye bionedbrytbare biomedisinske polyuretaner av den type som er angitt i krav 1, passende for implantater, og som ikke har ulempene diskutert over.
Videre er det et aspekt med oppfinnelsen å gi en fremgangsmåte å fremstille polyuretanen, som angitt i krav 10.
I en første utførelse omhandler oppfinnelsen nye biomedisinske polyuretaner, basert på diisocyanat bundne polyester (ko)polymer og diolkomponenter, diolkomponenten har en ensartet blokklengde.
I henhold til en foretrukket utførelse, kan polyuretanen representeres ved den følgende formelen:
-(A-B-C-B)n-
Hvori B betegner diisocyanatgrupper, A betegner et mykt segment så som en polyestergruppe, C betegner en diolgruppe og n er antallet gjentatte enheter.
I en mest foretrukket utførelse består polyuretanen av repeterende enheter med følgende formel:
{CCOJ-N-Ri-N-CCOJ-O-D-O-CCOJ-N-Ri-N-CCOJ-O-E-O},,
hvori Ri er en n-butylen gruppe, D er en polyestergruppe, E er en n-butylendiol, en n-heksylendiol eller en dietylenglykol basert gruppe og n indikerer antallet repeterende enheter.
Med hensyn til formlene over skal det bemerkes at de representerer de gjentatte enhetene i polyuretanen. Endegruppene er ikke representert derved. Naturen til endegruppene vil variere i henhold til typen (ko)polyester og diol, i tillegg til fremstillingsprosessen.
Videre er de foretrukne utførelser av oppfinnelsen indikert i de avhengige kravene.
Produktene ifølge foreliggende oppfinnelse viser en god balanse mellom egenskapene nødvendige for anvendelse derav i biomedisinske anvendelser, slik som god modul, strekkstyrke og kompresjonsmodul. Det har blitt funnet mulig å bearbeide disse materialene til porøse implantater ved saltutluting og frysetørking, resulterende i et materiale som har makroporer i området på 150 (im til 300 (im. Materialet kan også produseres in situ i en ekstruder, også i kombinasjon med å generere makroporer in situ.
Som det har blitt indikert over, kan de konvensjonelle fremgangsmåtene for å fremstille polyuretaner resultere i transforestring og aminolyse, med den konsekvens at materialet har utilstrekkelig balanserte egenskaper. Mer spesielt tapes blokklengdeensartetheten, hvilket resulterer i tapt faseseparasjon. Konsekvensen derav er at de mekaniske egenskapene svekkes til et nivå under det som er akseptabelt for tallrike biomedisinske anvendelser.
Et viktig trekk for disse polyuretanene er at de har sine gode mekaniske egenskaper på grunn av den faseseparerte morfologien. Fordi de myke segmentene (f.eks. polyestere, polykarbonater eller polyetere) er kjemisk inkompatible med de harde segmentene (uretan, urea eller amidgrupper), forekommer fasesepa rasjon. De harde segmentene krystalliserer og danner sterke hydrogenbindinger med andre harde segmenter resulterende i fysiske kryssbindinger.
Oppførselen til disse polyuretanene er i sterk kontrast med andre ofte anvendte polyuretaner. Et velkjent eksempel er polyuretan i hvilke 2 ulike kjemisk inkompatible, myke segmenter (f.eks. polyestere og polyetere) er koplet med et diisocyanat. Et eksempel derav er fremlagt i US-A-4,2844,506. I dette tilfelle, vil også en viss grad av fasesepa rasjon forekomme, men disse materialene har ikke sine mekaniske egenskaper fra uretanfunksjonalitetens evne til å danne hydrogenbindinger men fra bidraget av sammenfiltringer og fasesepa rasjon mellom de ulike myke segmentene. Årsaken til at uretanfunksjonalitetene ikke kan bidra til de mekaniske egenskapene til materialet er at uretangruppene er for små til å krystallisere og danne hydrogenbindinger.
Polyuretaner med en mikro-fase-separert morfologi viser ofte gode mekaniske egenskaper og er generelt enkle å bearbeide på grunn av det relativt lave smeltepunktet.
Mekaniske egenskaper til polyuretan-ureaer er vanligvis enda bedre resulterende fra den økte krystaliserbarheten og hydrogenbindingsevnen til ureagruppene. Polymerene har imidlertid ofte smeltepunkt som er nær degraderingstemperaturen, hvilket fører til et lite bearbeidelsesvindu.
Polymerene ifølge foreliggende oppfinnelse, inneholder lange uretan-baserte harde segmenter av enhetlig størrelse. Dette resulterer i et system hvori de harde
segmentene har en øket krystalliserbarhet og hydrogenbindingsevne sammenlignet med "klassiske" polyuretaner. De mekaniske egenskapene er sammenlignbare med de til polyuretan-ureaer. Imidlertid er smeltepunktet fremdeles ganske lavt, hvilket gjør bearbeidelse relativt enkelt.
Det skal bemerkes at ensartetheten til de uretanbaserte harde segmentene er den avgjørende faktoren for de mekaniske egenskapene til materialene. Den foretrukne fremgangsmåten for syntesene av disse polyuretanene skulle derfor være reaksjonen av diolkomponenten med et overskudd av diisocyanat fulgt av reaksjon med makro-diolen (f.eks. polykaprolakton eller kopolymere av L-laktid og kaprolakton). I denne fremgangsmåten blir transforestring av de myke segmentene med kjedeforlengeren unngått, resulterende i harde segmenter av ensartet størrelse.
Som har blitt indikert over, omfatter polyuretanen ifølge oppfinnelsen i den mest generelle formen diisocyanat-bundet diol og polyester-, mer spesielt lineær random kopolyester-komponenter. Naturen til diolkomponentene er svært viktig, spesielt med hensyn til blokklengdens ensartethet. Diolen og den (lineære randome ko)polyesteren er forbundet med hverandre med diisocyanat, mer spesielt 1,4-butandiisocyanat.
Polyuretanen ifølge foreliggende oppfinnelse kan fremstilles ved ulike prosesser. I en første prosess blir diolkomponenten, dvs. butandiolen, heksandiolen eller dietylendiolen, eller reaksjonsproduktet av de to molekylene av diolen med 1,4-butandiisocyanat (BDO-BDI-BDO), reagert med en isocyanat-terminert polyester, dvs. reaksjonsproduktet av den randome polyesteren med et overskudd av BDI (BDI-polyester-BDI). Ved valg av reaksjonsbetingelsene (temperatur, tid, katalysator og lignende) kan molekylvekten til polyuretanen velges.
Alternativt blir diolkomponenten endeblokkert med BDI'en og reagert med den randome kopolyesteren.
I henhold til en ytterligere fremgangsmåte er det mulig å endeblokkere polyesteren med den isocyanat-endeblokkerte diolkomponenten resulterende (i tilfelle av en dihydroksy-terminert polyester) i en prepolymer med følgende sammensetning:
OCN-E-NH-C(0)-D-C(0)-NH-E-NCO
Denne prepolymeren kan deretter reageres med vann for å gi en polyuretan-urea i henhold til oppfinnelsen. Denne prosessen gir muligheten for å danne porøse
materialer in situ, for eksempel ved å blande prepolymeren med salt og vann, og la materialet reagere over en tid ved en passende temperatur. Etter utluting av saltet fra materialet har en porøs polyuretan-urea blitt oppnådd, hvorved deler av porene blir oppnådd av saltet og deler av C02dannet i reaksjonen av prepolymeren med vannet.
Reaksjonene mellom de ulike komponentene blir utført under betingelsene kjent for å være passende for fremstillingen av polyuretaner.
Disse prosessene resulterer alle i anvendbar biomedisinsk polyuretan, som har de fordelaktige egenskapene anført over. Det skal bemerkes at anvendelsen av en isocyanat-endeblokkert diol er foretrukket, spesielt i tilfelle polyesteren har tendens til å transforestre.
Etter fremstillingen av basismaterialet er det mulig å bearbeide det videre, f.eks. fra en løsning i et organisk løsningsmiddel slik som dioksan, til formede materialer. For noen anvendelser er det nyttig å ha en porøs struktur. Dette kan oppnås ved fremgangsmåten som beskrevet i De Groot et al, Use of biodegradeable polymer implants in meniscus reconstruction, Kolloid Polym. Sei., 1990, 268, 1073-1081. I tilfelle anvendelse av polyuretanen i oppfinnelsen i meniskrekonstruksjon, er det nyttig å ha porøsiteter på 50 til 99 vol%.
Diolkomponenten som skal anvendes i foreliggende oppfinnelse, må møte kravet om ensartet blokklengde. I praksis vil dette bety at minst 90%, foretrukket minst 98%, av diolkomponentmolekylene vil ha samme blokklengde. Passende delkom-ponenter kan være basert på 1,4-butandiol, 1,6-heksandiol eller dietylenglykol. Det er mulig å anvende diolen i seg selv, men det er også mulig å anvende reaksjonsproduktet av et diisocyanat (f.eks. 1,4-butandiisocyanat) og to molekyler av diolen (BDO-BDI-BDO). Valgfritt, kan man endeblokkere dette reaksjonsproduktet med to BDI molekyler, resulterende i en fem-blokk, som kan anvendes i reaksjonen med den lineære randome ko po lyeste ren.
Polyesteren som skal anvendes i henhold til oppfinnelsen vil foretrukket være lineær, mer spesielt være en random kopolyester, og vil ha reaktive endegrupper. Disse endegruppene kan være hydroksyl eller karboksyl. Det er foretrukket å ha en dihydroksyterminert kopolyester, men hydroksy-karboksyl eller dikarboksyl-terminerte kopolyestere kan også anvendes. Naturen til endegruppene er bestemt av typen av komonomere, mengder derav, typen starter materiale (hvis anvendt), og reaksjonsbetingelsene. Det skal bemerkes, at molekylvekten til polyuretanen i foreliggende oppfinnelse ikke er så avgjørende for å oppnå de nødvendige mekaniske egenskapene, som er tilfellet i tidligere teknikk. Følgelig, er lavere molekylvekter ofte tilstrekkelig.
Passende monomere for polyesteren er de cykliske monomerene som kan polymeriseres under ringåpnings polymeriseringsbetingelser. Eksempler er laktider, glykolider, trimetylenkarbonat og/eller e-kaprolakton. Foretrukket er laktid (D, L, D-L, meso) og e-kaprolakton. Mer spesielt er en lineær random kopolyester som har omkring ekvimolare mengder av e-kaprolakton og L-laktid foretrukket. Andre muligheter inkluderer polyestere basert på ravsyre og etylenglykol eller 1,4-butandiol, eller på (ko)polyestere av melkesyre. I tilfelle polyesteren må være lineær, kan den fremstilles ved anvendelse av en difunksjonell komponent (diol) som starter, men i tilfelle en tre eller høyerefunksjonell polyol anvendes, kan stjerneformede polyestere oppnås.
Betingelsene for å fremstille polyesterne er de kjent innen faget.
Oppfinnelsen blir nå forklart med basis i eksemplene.
Eksperimentelt
Materialer
L-laktid og e-kaprolakton ble kjøpt inn fra Hycail bv. (Noordhorn, Nederland) og
anvendt etter standard rensing. Katalysatoren tinnoktoat (SnOct2) ble kjøpt inn fra Sigma Korp. USA og anvendt direkte fra leverandøren. 1,4-Butan diisocyanat (DSM, Geleen, Nederland) ble destillert under redusert nitrogentrykk; 1,4-butandiol (BDO, Acros Organics) fra 4Å molekylsiler, dimetylsulfoksid (DMSO, Acros Organics) fra CaH2.
Prepolymer syntese
For 50/50 L-laktid og e-kaprolakton, ble 20 gram L-laktid (0,14 mol) blandet med 16 gram e-kaprolakton (0,14 mol) under nitrogenatmosfære. 1,70 gram butandiol (18,87 mol) og 40 mg tinnoktoat ble tilsatt som henholdsvis initiator og katalysator. Blandingen ble polymerisert i 24 timer ved 130°C.<1>H NMR viste fullstendig omdannelse.
Den isocyanat-terminerte uretanblokken (BDI/BDO/BDI) ble fremstilt ved reaksjon av butandiol med et seks gangers overskudd av butandiisocyanat ved 80°C uten katalysator i 5 timer. Overskuddet av diisocyanat ble fjernet ved vasking med tørr heksan.
Den hydroksyl-terminerte uretanblokken (BDO/BDI/BDO) ble fremstilt ved å blande butandiisocyanat med et seks gangers overskudd av butandiol ved 80°C uten katalysator, i fem timer. Overskuddet av butandiol ble fjernet ved vasking med tørr aceton.
Polymerisering
Prepolymeren (50/50 e-kaprolakton/L-laktid) eller den diisocyanat endeblokkerede prepolymeren ble oppløst i DMSO. kjedeforlenger butandiolen eller blokken ble oppløst i DMSO. Kjedeforlengerløsningen ble tilsatt dråpevis til prepolymerløsningen under mekanisk røring. Den totale polymerkonsentrasjonen etter kjedeforlengelse var 5 vekt% i tilfellet av butandiamin, 30 vekt% i tilfellet av den isycyanat-terminerte blokken og 50 vekt% for butandiol og den hydroksylterminerte blokken.
Karakterisering
Intrinsike viskositeter ble målt ved anvendelse av et Ubbelohde viskosimeter,
Kalorimetriske studier ble utført med et Perkin Eimer DSC 7 kalorimeter. Skanninghastigheten var 10°C per minutt.
<1>H-NMR (200 MHz) ble anvendt for å karakterisere blokkene.
Rivstyrke og hysterese ble bestemt.
Når den butandiisocyanat-terminerte prepolymeren ble kjedeforlenget med en BDI-BDO-BDI blokk (tabell 1, b), kunne en polymer med en intrinsik viskositet på 1,0 dl/g lages. DSC termogrammet til polymeren er vist i Figur 1. De mekaniske egenskapene til produktene basert på a-c (tabell 1) er fremstilt i tabell 2.
Disse eksperimentene viser at fremgangsmåte b ifølge tabell 1 gir produkter med bedre mekaniske egenskaper, enn fremgangsmåte a.
Rollen av ensartetheten av de harde segmentene har også blitt demonstrert ved det følgende eksempel: Polykaprolakton (M=2000) ble endeblokkert med et overskudd av 1,4-butandiisocyanat. Overskuddet av diisocyanat ble fjernet ved destillasjon. Det resulterende makro-diisocyanat ble kjedeforlenget med BDO.BDI.BDO blokken. Den resulterende polyuretanen hadde en intrinsik viskositet på 2,00 dL/g og en modul på 70 MPa.
Når polykaprolakton (M=2000) ble kjedeforlenget med en BDI.BDO.BDI.BDO.BDI blokk, ble en polyuretan med identisk sammensetning oppnådd. Imidlertid, i dette tilfelle blir transforestringsreaksjoner av kjedeforlengeren med det myke polykaprolaktonsegmentet unngått. Dette resulterte i en polymer med en intrinsik viskositet på 1,00 dL/g og en modul på 105 MPa. Den lavere viskositeten til polymeren kan forklares ved den lavere reaktiviteten til BDI.BDO.BDI.BDO.BDI blokken sammenlignet med BDO.BDI.BDO blokken. Imidlertid, har modulen øket signifikant. Dette er et resultat av de ensartete harde segmentene, Harde segmenter av ensartet størrelse er mer krystalline og derfor vanskeligere å få til å bryte sammen.
Fraværet av en smeltende endoterm ved 60°C gir ytterligere bevis for at transforestringsreaksjoner ble unngått ved denne fremgangsmåten.

Claims (13)

1. Bionedbrytbar biomedisinsk polyuretan med en faseseparert morfologi,karakterisert vedat den omfatter myke segmenter av polyester-, polykarbonat- og/eller polyeterkomponenter og polyuretanbaserte harde segmenter, hvor nevnte harde segmenter som inneholder en diolkomponent, har en uniform blokklengde hvor nevnte blokklengde er den samme for minst 90% av diolkomponentmolekylene og hvor diolkomponenten på den ene side og polyester-, polykarbonat- og/eller polyeterkomponentene på den annen side, har blitt sammenkoblet av et diisocyanat, fortrinnsvis et alifatisk diisocyanat, hvilket biomedisinske polyuretan har den følgende formel
hvor A betegner nevnte myke segment, B betegner nevnte diisocyanat, C betegner nevnte diolkomponent og n er tallet av gjentakende enheter.
2. Bionedbrytbar biomedisinsk polyuretan ifølge krav 1,karakterisert vedat den består av repeterte enheter med følgende formel {CCOJ-NH-Ri-NH-CCOJ-O-D-O-CCOJ-NH-Ri-NH-CCOJ-O-E-On, hvori Ri er en n-butylengruppe, D er en polyester gruppe, E er en n-butylendiol, en n-heksylendiol eller en dietylenglykolbasert gruppe og n indikerer antallet repeterende enheter.
3. Polyuretan ifølge krav 2, karakterisert vedat E er en diol eller et XYX reaksjonsprodukt av to molekyler av diolen (X) og 1,4-butandiisocyanat (Y).
4. Polyuretan ifølge krav 1-3, karakterisert vedat blokklengden er den samme for minst 90%, mer spesielt minst 98% av diolenhetene.
5. Polyuretan ifølge krav 1-4, karakterisert vedat polyesteren er basert på en polyester fremstilt ved ringåpningspolymerisasjon, foretrukket en random kopolyester.
6. Polyuretan ifølge krav 5, karakterisert vedat den randome kopolyesteren er en kopolyester av laktid, glykolid, trimetylenkarbonat og/eller e-kaprolakton.
7. Polyuretan ifølge krav 1-5, kjarakterisert ved at polyesteren er basert på melkesyre, ravsyre, dietylenglykol, 1,4-butandiol, 1,6-heksandiol og/eller dietylenglykol.
8. Polyuretan ifølge krav 1-7, karakterisert vedat den er oppnåelig ved en prosess omfattende å reagere polyesteren og en isocyanat endeblokkert diolkomponent, forholdet mellom polyester endegrupper og isocyanatgrupper er minst to, fulgt av å reagere den resulterende prepolymeren med vann.
9. Polyuretan ifølge krav 6, karakterisert vedat den er basert på en kopolyester av laktid og e-kaprolakton inneholdende 5 til 95, foretrukket 40-60% laktidenheter og 5 til 95, foretrukket 40-60% e-kaprolaktonenheter, basert på antall.
10. Fremgangsmåte for fremstilling av en biomedisinsk polyuretan ifølge krav 1-8, karakterisert vedat diolkomponenten blir reagert med en isocyanatterminert ester som er reaksjonsproduktet av minst to mol diisocyanat og polyesteren.
11. Fremgangsmåte for fremstilling av en biomedisinsk polyuretan ifølge krav 1-8, karakterisert vedat den randome kopolymeren blir reagert med reaksjonsproduktet av minst to mol diisocyanat og diolkomponenten.
12. Implantater basert på de biomedisinske polyuretanene ifølge krav 1-9,karakterisert vedat den har en porøsitet på 50 til 99 vol%.
13. Anvendelse av en polyuretan ifølge krav 1-9, som biodegraderbar polymer implant i menisk rekonstruksjon.
NO20006180A 1998-06-05 2000-12-05 Bionedbrytbar biomedisinsk polyuretan med faseseparert morfologi, fremgangsmate for fremstilling derav og anvendelse derav i menisk rekonstruksjon NO332315B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98201868 1998-06-05
PCT/NL1999/000352 WO1999064491A1 (en) 1998-06-05 1999-06-04 Biomedical polyurethane, its preparation and use

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20006180D0 NO20006180D0 (no) 2000-12-05
NO20006180L NO20006180L (no) 2001-01-22
NO332315B1 true NO332315B1 (no) 2012-08-27

Family

ID=8233784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20006180A NO332315B1 (no) 1998-06-05 2000-12-05 Bionedbrytbar biomedisinsk polyuretan med faseseparert morfologi, fremgangsmate for fremstilling derav og anvendelse derav i menisk rekonstruksjon

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6784273B1 (no)
EP (2) EP1308473A1 (no)
JP (1) JP4335448B2 (no)
AT (1) ATE254636T1 (no)
AU (1) AU756740B2 (no)
BR (1) BR9910968B1 (no)
CA (1) CA2334110C (no)
DE (1) DE69912956T2 (no)
ES (1) ES2212602T3 (no)
ID (1) ID28196A (no)
IL (2) IL140049A0 (no)
NO (1) NO332315B1 (no)
NZ (1) NZ508907A (no)
WO (1) WO1999064491A1 (no)
ZA (1) ZA200007439B (no)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE526106C2 (sv) * 2002-06-20 2005-07-05 Artimplant Ab Linjär blockpolymer samt fiber, film, poröst material och implantat innefattande polymeren
EP1382628A1 (en) * 2002-07-16 2004-01-21 Polyganics B.V. Biodegradable phase separated segmented/block co-polyesters
US20060216267A1 (en) * 2002-08-20 2006-09-28 Kovacs Stephen G Hydrophobic elastomeric polymer chemistry device for inhibiting the growth of onychomycosis and urushiol-induced allergic contact dermatitis
CA2502781A1 (en) * 2002-10-23 2004-09-16 The Biomerix Corporation Aneurysm treatment devices and methods
ES2365709T3 (es) 2003-01-09 2011-10-10 Polyganics B.V. Espumas biomédicas.
EP2570440A3 (en) 2003-02-19 2014-06-11 Orteq B.V. Method for the preparation of new segmented polyurethanes with high tear and tensile strengths and method for making porous scaffolds
EP1633275B1 (en) 2003-05-15 2017-11-29 Biomerix Corporation Reticulated elastomeric matrices, their manufacture and use in implantable devices
US7763077B2 (en) 2003-12-24 2010-07-27 Biomerix Corporation Repair of spinal annular defects and annulo-nucleoplasty regeneration
WO2006009443A1 (en) * 2004-07-21 2006-01-26 Stichting Voor De Technische Wetenschappen Polyacylurethanes based on diisocyanates and polyesterpolyols
US20060135725A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-22 Scimed Life Systems, Inc. New balloon materials
WO2006100844A1 (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Mitsui Chemicals, Inc. 生分解性を有する水環境応答型ポリマー、その製造方法および水崩壊性材料
US20100113734A1 (en) * 2006-09-29 2010-05-06 Total Petrochemicals Research Feluy Process for producing polylactide-urethane copolymers
US20100211172A1 (en) * 2007-04-02 2010-08-19 Georgia Tech Research Corporation Implantable Device For Communicating With Biological Tissue
US8182647B2 (en) 2007-07-23 2012-05-22 Cohera Medical, Inc. Hydrophilic biodegradable adhesives
US20090035350A1 (en) * 2007-08-03 2009-02-05 John Stankus Polymers for implantable devices exhibiting shape-memory effects
US8771725B2 (en) * 2007-10-12 2014-07-08 Chesson Laboratory Associates, Inc. Poly(urea-urethane) compositions useful as topical medicaments and methods of using the same
US20090123519A1 (en) * 2007-11-12 2009-05-14 Surmodics, Inc. Swellable hydrogel matrix and methods
US20090226531A1 (en) * 2008-03-07 2009-09-10 Allergan, Inc. Methods and composition for intraocular delivery of therapeutic sirna
US9259515B2 (en) * 2008-04-10 2016-02-16 Abbott Cardiovascular Systems Inc. Implantable medical devices fabricated from polyurethanes with grafted radiopaque groups
EP2291206A2 (en) * 2008-05-19 2011-03-09 Orteq B.V. Polyurethane foam for use in medical implants
EP2413838A4 (en) * 2009-04-03 2012-09-19 Biomerix Corp AT LEAST PARTIALLY RESORBIBLE RETICULATED ELASTOMER MATRIX PARTICLES AND PRODUCTION METHOD
US8992601B2 (en) 2009-05-20 2015-03-31 480 Biomedical, Inc. Medical implants
US20110319987A1 (en) 2009-05-20 2011-12-29 Arsenal Medical Medical implant
WO2010135433A1 (en) 2009-05-20 2010-11-25 Arsenal Medical, Inc. Medical implant
US9309347B2 (en) 2009-05-20 2016-04-12 Biomedical, Inc. Bioresorbable thermoset polyester/urethane elastomers
GB2475778B (en) * 2009-05-20 2013-03-13 Arsenal Medical Inc Medical implant
NL2002931C2 (en) 2009-05-27 2010-11-30 Polyganics Bv HEMOSTATIC FOAMS.
WO2012097381A1 (en) 2011-01-14 2012-07-19 Biomerix Corporation At least partially resorbable reticulated elastomeric matrix elements and methods of making same
GB201110601D0 (en) * 2011-06-23 2011-08-03 Controlled Therapeutics Scotland Ltd Improved bioresorbable
US8956682B2 (en) 2012-04-02 2015-02-17 Surmodics, Inc. Hydrophilic polymeric coatings for medical articles with visualization moiety
US20160032239A1 (en) * 2013-03-12 2016-02-04 Northeastern University Deterministic Manufacturing Process For Creating 3D Living Tissues Based on 2D Directed Assembly And Origami Techniques
EP2842583A1 (en) 2013-08-29 2015-03-04 Ella-CS, s.r.o. Biodegradable and bioerodible polyurethanes, method of preparation thereof and use thereof
WO2015087741A1 (ja) * 2013-12-09 2015-06-18 株式会社ダイセル ラクトン重合体の製造方法
JP2018507765A (ja) 2015-02-27 2018-03-22 ポリガニクス アイピー ベーフェー 薬物溶出発泡体及びその製造
NL2016526B1 (en) * 2016-03-31 2017-11-02 Polyganics Ip B V Improved biomedical polyurethanes
NL2016524B1 (en) 2016-03-31 2017-10-17 Polyganics Ip B V Tissue-adhesive material
NL2016527B1 (en) * 2016-03-31 2017-11-02 Polyganics Ip B V Tissue-adhesive biomedical materials.
JP7298153B2 (ja) * 2017-08-17 2023-06-27 東レ株式会社 ポリエステルコポリマーおよびその製造方法
NL2019652B1 (en) 2017-09-29 2019-04-08 Polyganics Ip B V Tissue-adhesive sealant device
US11890385B2 (en) 2017-12-20 2024-02-06 Stryker European Operations Holdings Llc Biomedical foam
CA3123851A1 (en) 2018-12-20 2020-06-25 Stryker European Holdings I, Llc Skull base closure systems and methods
NL2022710B1 (en) 2019-03-11 2020-09-18 Polyganics Ip B V Tissue-adhesive hydrogels
AU2020258066A1 (en) 2019-04-16 2021-12-09 Stryker European Operations Limited Sinus stent and systems and methods of deploying a stent within the sinus of a patient
NL2023358B1 (en) 2019-06-21 2021-02-01 Polyganics Ip B V Dopamine-functionalized polymers
CN112220968B (zh) * 2020-12-09 2021-03-26 中国科学院化学研究所 一种长期替代型组织工程半月板支架的光固化3d打印制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE553746A (no) * 1955-12-27
JPS5113879A (en) * 1974-07-26 1976-02-03 Idemitsu Kosan Co Kaishitsutanpakuno seizohoho
US4284506A (en) * 1979-12-26 1981-08-18 Nl Industries, Inc. Biomedical devices
NL8202894A (nl) * 1982-07-16 1984-02-16 Rijksuniversiteit Polyesterhoudend filamentmateriaal.
US4543405A (en) * 1984-10-01 1985-09-24 Ppg Industries, Inc. High solids polyurethane polyols and coating compositions thereof
IL82834A (en) * 1987-06-09 1990-11-05 Yissum Res Dev Co Biodegradable polymeric materials based on polyether glycols,processes for the preparation thereof and surgical artiicles made therefrom
NL8703115A (nl) * 1987-12-23 1989-07-17 Groningen Science Park Biodegradeerbare polyurethanen, daarop gebaseerde voortbrengselen, en polyesterpolyol prepolymeren.
US4892920A (en) * 1988-11-21 1990-01-09 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the preparation of cyclohexanediisocyanate containing polyisocyanate prepolymers and polyurethanes having high temperature performance
IL90193A (en) * 1989-05-04 1993-02-21 Biomedical Polymers Int Polurethane-based polymeric materials and biomedical articles and pharmaceutical compositions utilizing the same
US5703193A (en) * 1996-06-03 1997-12-30 Uniroyal Chemical Company, Inc. Removal of unreacted diisocyanate monomer from polyurethane prepolymers
SE510868C2 (sv) * 1997-11-03 1999-07-05 Artimplant Dev Artdev Ab Formkroppar för användning som implantat i humanmedicin samt förfarande för framställning av sådana formkroppar

Also Published As

Publication number Publication date
ID28196A (id) 2001-05-10
DE69912956T2 (de) 2004-11-11
WO1999064491A1 (en) 1999-12-16
EP1093483A1 (en) 2001-04-25
CA2334110C (en) 2011-09-20
AU756740B2 (en) 2003-01-23
ZA200007439B (en) 2001-08-08
BR9910968A (pt) 2001-02-13
DE69912956D1 (de) 2003-12-24
US6784273B1 (en) 2004-08-31
ES2212602T3 (es) 2004-07-16
JP2002517577A (ja) 2002-06-18
AU4293299A (en) 1999-12-30
CA2334110A1 (en) 1999-12-16
NO20006180L (no) 2001-01-22
EP1093483B1 (en) 2003-11-19
ATE254636T1 (de) 2003-12-15
EP1308473A1 (en) 2003-05-07
IL140049A (en) 2008-03-20
BR9910968B1 (pt) 2009-05-05
NZ508907A (en) 2004-12-24
IL140049A0 (en) 2002-02-10
JP4335448B2 (ja) 2009-09-30
NO20006180D0 (no) 2000-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO332315B1 (no) Bionedbrytbar biomedisinsk polyuretan med faseseparert morfologi, fremgangsmate for fremstilling derav og anvendelse derav i menisk rekonstruksjon
EP1138336B1 (en) Biomedical polyurethane-amide, its preparation and use
Ng et al. Preparation and modification of water-blown porous biodegradable polyurethane foams with palm oil-based polyester polyol
AU2008307139B2 (en) High modulus polyurethane and polyurethane/urea compositions
Marcos-Fernández et al. Synthesis and characterization of biodegradable non-toxic poly (ester-urethane-urea) s based on poly (ε-caprolactone) and amino acid derivatives
Spaans et al. High molecular weight polyurethanes and a polyurethane urea based on 1, 4-butanediisocyanate
Caracciolo et al. Effect of the hard segment chemistry and structure on the thermal and mechanical properties of novel biomedical segmented poly (esterurethanes)
US6087465A (en) Melt-processible poly (ester urethane) and a process for the preparation thereof
JP2002517577A5 (no)
CN101397361B (zh) 一种多嵌段聚氨酯形状记忆高分子材料及其制备方法
EP2027173A1 (en) Biodegradable polyurethanes
De Groot et al. On the role of aminolysis and transesterification in the synthesis of ɛ-caprolactone and L-lactide based polyurethanes
EP1594908B1 (en) Method for the preparation of new segmented polyurethanes with high tear and tensile strengths and method for making porous scaffolds
WO2016135349A1 (en) Phase segregated block copolymers with tunable properties
CN109310802B (zh) 改进的生物医学聚氨基甲酸酯
Maafi et al. Synthesis and characterization of new polyurethanes: influence of monomer composition
CN112194781A (zh) 一种由乙醇酸制备聚酯多元醇的方法
JP2008120888A (ja) 生分解性共重合体及びその製造方法
WO2014004334A1 (en) Process for making biodegradable and/or bioabsorbable polymers
AU2005223917A1 (en) Biodegradable polyurethane and polyurethane ureas

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: POLYGANICS IP BV, NL

MK1K Patent expired