RU2657420C2 - Способ изготовления биодеградируемого имплантата - Google Patents

Способ изготовления биодеградируемого имплантата Download PDF

Info

Publication number
RU2657420C2
RU2657420C2 RU2016144200A RU2016144200A RU2657420C2 RU 2657420 C2 RU2657420 C2 RU 2657420C2 RU 2016144200 A RU2016144200 A RU 2016144200A RU 2016144200 A RU2016144200 A RU 2016144200A RU 2657420 C2 RU2657420 C2 RU 2657420C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
implant
extrusion
polymer
biodegradable
Prior art date
Application number
RU2016144200A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016144200A3 (ru
RU2016144200A (ru
Inventor
Михаил Анатольевич Садовой
Екатерина Владимировна Мамонова
Инна Казимировна Шундрина
Елена Григорьевна Багрянская
Игорь Анатольевич Пахомов
Анатолий Маркович Аронов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский аптекарь" (ООО "Сибирский аптекарь")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский аптекарь" (ООО "Сибирский аптекарь") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский аптекарь" (ООО "Сибирский аптекарь")
Priority to RU2016144200A priority Critical patent/RU2657420C2/ru
Publication of RU2016144200A3 publication Critical patent/RU2016144200A3/ru
Publication of RU2016144200A publication Critical patent/RU2016144200A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2657420C2 publication Critical patent/RU2657420C2/ru

Links

Classifications

    • 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
    • A61L17/00Materials for surgical sutures or for ligaturing blood vessels ; Materials for prostheses or catheters
    • A61L17/06At least partially resorbable materials
    • A61L17/10At least partially resorbable materials containing macromolecular materials
    • 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

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ изготовления биодеградируемого имплантата, включающий синтез биодеградируемого полимерного материала, такого как сополимер L-лактид/гликолид, и его формование путем экструзии, при этом экструзию проводят при температуре 220-230°C, с выдержкой в экструдере 10-20 минут, а после экструзии дополнительно проводят одноосную ориентационную вытяжку при температуре, находящейся в интервале между температурой плавления и температурой стеклования полимерного материала. Изобретение позволяет обеспечить получение высокопрочного самоусиленного имплантата на основе биодеградируемых полимеров без использования наполнителей и увеличение прочности имплантата при сдвиговых и изгибающих нагрузках. 3 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к медицине и медицинской технике, а именно к материалам для остеосинтеза на основе синтетических рассасывающихся полимеров.
В настоящее время разработанные системы биодеградируемых имплантатов обладают приблизительно 50% жесткости титановых имплантатов того же размера. Для того чтобы биодеградируемые имплантаты могли нести требуемые нагрузки в процессе сращения перелома, их приходится делать толще, чем имплантаты из традиционных металлических материалов, и наиболее широко они используются для проведения операций в черепно-лицевой зоне, в которой требования к прочности фиксации не столь уж высоки, так как отсутствуют значительные нагрузки. Другим недостатком биодеградируемых материалов является их высокая стоимость, что, с учетом большого удельного расхода материала на изготовление имплантатов, делает последние по стоимости не доступными для большей части населения Российской Федерации.
Известен способ получения медицинского имплантата из гомополимера на основе эпсилон-капролактона (заявка на изобретение РФ №2009134037, МПК A61L 27/18, опубл. 10.05.2011). Эпсилон-капролактонные мономеры подвергают полимеризации в присутствии катализатора при температуре, превышающей 100°C, предпочтительно составляющей от 120 до 160°C, в реакционном сосуде, имеющем сообщение с воздухом.
Недостатком данного способа является низкая прочность полученного с его помощью медицинского имплантата.
Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления сетчатых эндопротезов из хирургического волокна (патент РФ №2436595, МПК A61L 17/10, опубл. 20.12.2011), полученного гранулированием и плавлением сополимера 3-гидроксибутирата и 3-гидроксивалериата, экструдированием при температуре 145-168°C, при скорости приемки 30-38 м/мин и температуре приемной ванны 40-80°C и ориентированием моножильного волокона при температуре 60-140°C сразу же после экструдирования или после предварительного охлаждения и последующего нагревания до температуры ниже температуры плавления сополимера.
Недостатком данного способа является невозможность использования его для изготовления имплантатов в форме, например, пластин, брусков, стержней, штифтов, винтов, шпилек, скобок и др. для замещения дефектов костной ткани.
Задача (технический результат) предлагаемого изобретения заключается в создании способа изготовления биодеградируемого имплантата, свободного от вышеуказанных недостатков.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления биодеградируемого имплантата, включающем синтез биодеградируемого полимерного материала и его формование путем экструзии, экструзию проводят при температуре 220-230°C, с выдержкой в экструдере 10-20 минут, а после экструзии дополнительно проводят одноосную ориентационную вытяжку при температуре, находящейся в интервале между температурой плавления и температурой стеклования полимерного материала.
Одноосная ориентационная вытяжка при температуре в заявляемом интервале обеспечивает повышение прочности полученного имплантата в поперечном направлении. А соблюдение заявляемых температурных режимов экструзии и ориентационной вытяжки исключает вероятность деградации полимера, что также существенно увеличивает прочность имплантата. Увеличение температуры экструзии более 230°C приводит в деградации полимерного материала и существенному уменьшению молекулярного веса. Накопление низкомолекулярных продуктов деструкции делает полимер непригодным для медицинских применений.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Синтезируют биодеградируемый полимерный материал. Загружают полученный полимерный материал в экструдер и нагревают до температуры 210-230°C. Формуют имплантат путем продавливания расплава полимерного материала через формующее отверстие. Поскольку процесс экструзии осуществляется непрерывно, он позволяет производить изделия с небольшими трудовыми и энергетическими затратами при незначительных потерях материала. При заданном температурном режиме модуль упругости полимерного материала снижается, что позволяет достигнуть высокой плотности. Выдерживают полимерный материал в экструдере не более 20 минут, что обеспечивает сохранение свойств полученной заготовки и исключает вероятность деградации полимерного материала. После выдержки в экструдере проводят одноосную ориентационную вытяжку при температуре, находящейся в интервале между температурой плавления и температурой стеклования полимерного материала. В результате чего увеличиваются модуль упругости и модуль прочности имплантата при сдвиговых и изгибающих нагрузках.
Использование предлагаемого способа обеспечивает получение высокопрочного самоусиленного имплантата на основе биодеградируемых полимеров без использования наполнителей, обеспечит увеличение прочности имплантата при сдвиговых и изгибающих нагрузках.
ПРИМЕР 1
Синтезируют сополимер L-лактид/гликолид с мольным соотношением звеньев 85/15 и значением приведенной вязкости
Figure 00000001
. Сополимер имел температуру стеклования 65°C и температуру плавления кристаллической фазы 166°C. Сополимер очищают от остаточных мономеров многократным переосаждением. Содержание остаточных мономеров не должно превышать 0.01%. Очищенный сополимер сушат от влаги при комнатной температуре и остаточном давлении 0.1 мм рт. ст. в течение как минимум 24 ч. Экструзию подготовленного сополимера проводили с применением двухшнекового лабораторного мини-экструдера HAAKE MiniCTW. Мини-экструдер обладает двумя независимыми зонами нагрева в разных частях рабочей камеры. Диапазон рабочих температур - от комнатной температуры до 300°C, скорость вращения шнеков - 10-360 об/мин, крутящий момент шнеков - 0-5 Н⋅м, объем смешиваемого материала - ~7 мл, максимальный объем однократно экструдируемого материала - около 2.5 мл, что позволяет получить 3 прутка однородного диаметра 3 мм и длиной около 10 см или 1 пруток однородного диаметра 6 мм и длиной 8-9 см. Навеска полимера массой 5.7-6 г (эквивалентный объем около 5 мл) засыпалась в загрузочный бункер и постепенно (по мере размягчения полимера) вводилась в смесительную камеру с помощью ручного толкателя при вращающихся шнеках. После завершения загрузки полимера скорость вращения шнеков составляла, как правило, 150 об/мин. Полимер выдерживался в течение 10 минут при температуре в смесительной камере 210°C и затем выгружался (экструдировался) в пустотелую цилиндрическую тефлоновую форму с внутренним диаметром цилиндрической части 3 мм (для контрольных измерений) или 6 мм (для наработки партии прутков с ориентационной вытяжкой). На протяжении всех манипуляций с полимером в смесительную камеру через загрузочный бункер осуществлялся поддув инертного газа (аргон). Остывшие стержнеобразные заготовки диаметром 6 мм вставляли в нагревательную камеру устройства для ориентационной вытяжки. Конец заготовки фиксировали в зажиме. Стержень нагревали до температуры 155°C и вытягивали со скоростью 10 мм/мин через профилирующее и калибрующее устройство. Получали ориентированный стержень для имплантата с кратностью вытяжки 9 и диаметром 3 мм.
Figure 00000002
ПРИМЕР 2
Синтезируют сополимер L-лактид/гликолид с мольным соотношением звеньев 80/20 и значением приведенной вязкости
Figure 00000003
. Сополимер имел температуру стеклования 57°C и температуру плавления кристаллической фазы 161°C. Сополимер очищают от остаточных мономеров многократным переосаждением. Содержание остаточных мономеров не должно превышать 0.01%. Очищенный сополимер сушат от влаги при комнатной температуре и остаточном давлении 0.1 мм рт. ст. в течение как минимум 24 ч. Экструзию подготовленного сополимера проводили с применением двухшнекового лабораторного мини-экструдера HAAKE MiniCTW. Мини-экструдер обладает двумя независимыми зонами нагрева в разных частях рабочей камеры. Диапазон рабочих температур - от комнатной температуры до 300°C, скорость вращения шнеков - 10-360 об/мин, крутящий момент шнеков - 0-5 Н⋅м, объем смешиваемого материала - ~7 мл, максимальный объем однократно экструдируемого материала - около 2.5 мл, что позволяет получить 3 прутка однородного диаметра 3 мм и длиной около 10 см или 1 пруток однородного диаметра 6 мм и длиной 8-9 см. Навеска полимера массой 5.7-6 г (эквивалентный объем около 5 мл) засыпалась в загрузочный бункер и постепенно (по мере размягчения полимера) вводилась в смесительную камеру с помощью ручного толкателя при вращающихся шнеках. После завершения загрузки полимера скорость вращения шнеков составляла, как правило, 150 об/мин. Полимер выдерживался в течение 10 минут при температуре в смесительной камере 210°C и затем выгружался (экструдировался) в пустотелую цилиндрическую тефлоновую форму с внутренним диаметром цилиндрической части 3 мм (для контрольных измерений) или 6 мм (для наработки партии прутков с ориентационной вытяжкой). На протяжении всех манипуляций с полимером в смесительную камеру через загрузочный бункер осуществлялся поддув инертного газа (аргон). Остывшие стержнеобразные заготовки диаметром 6 мм вставляли в нагревательную камеру устройства для ориентационной вытяжки. Конец заготовки фиксировали в зажиме. Стержень нагревали до температуры 140°C и вытягивали со скоростью 10 мм/мин через профилирующее и калибрующее устройство. Получали ориентированный стержень для имплантата с кратностью вытяжки 9 и диаметром 3 мм.
Figure 00000004
ПРИМЕР 3
Синтезируют сополимер L-лактид/гликолид с мольным соотношением звеньев 85/15 и значением приведенной вязкости
Figure 00000005
. Сополимер имел температуру стеклования 65 °С и температуру плавления кристаллической фазы 166 °С. Сополимер очищают от остаточных мономеров многократным переосаждением. Содержание остаточных мономеров не должно превышать 0.01%. Очищенный сополимер сушат от влаги при комнатной температуре и остаточном давлении 0.1 мм рт. ст. в течение как минимум 24 ч. Экструзию подготовленного сополимера проводили с применением двухшнекового лабораторного мини-экструдера HAAKE MiniCTW. Мини-экструдер обладает двумя независимыми зонами нагрева в разных частях рабочей камеры. Диапазон рабочих температур - от комнатной температуры до 300°C, скорость вращения шнеков - 10-360 об/мин, крутящий момент шнеков - 0-5 Н⋅м, объем смешиваемого материала - ~7 мл, максимальный объем однократно экструдируемого материала - около 2.5 мл, что позволяет получить 3 прутка однородного диаметра 3 мм и длиной около 10 см или 1 пруток однородного диаметра 6 мм и длиной 8-9 см. Навеска полимера массой 5.7-6 г (эквивалентный объем около 5 мл) засыпалась в загрузочный бункер и постепенно (по мере размягчения полимера) вводилась в смесительную камеру с помощью ручного толкателя при вращающихся шнеках. После завершения загрузки полимера скорость вращения шнеков составляла (как правило, 150 об/мин). Полимер выдерживался в течение 10 минут при температуре в смесительной камере 230°C и затем выгружался (экструдировался) в пустотелую цилиндрическую тефлоновую форму с внутренним диаметром цилиндрической части 3 мм (для контрольных измерений) или 6 мм (для наработки партии прутков с ориентационной вытяжкой). На протяжении всех манипуляций с полимером в смесительную камеру через загрузочный бункер осуществлялся поддув инертного газа (аргон). Остывшие стержнеобразные заготовки диаметром 6 мм вставляли в нагревательную камеру устройства для ориентационной вытяжки. Конец заготовки фиксировали в зажиме. Стержень нагревали до температуры 140°C и вытягивали со скоростью 10 мм/мин через профилирующее и калибрующее устройство. Получали ориентированный стержень для имплантата с кратностью вытяжки 9 и диаметром 3 мм.
Figure 00000006
Имплантат, полученный по предлагаемому способу, характеризуется улучшенными физико-механическими свойствами (модуль, прочность при изгибе). При этом химическая структура и чистота полученного имплантата соответствует исходному сополимеру. Повышение механических характеристик имплантата достигается за счет укладки макромолекул полимера вдоль оси прилагаемой нагрузки и фиксации их ориентации при охлаждении ниже температуры стеклования. Предложенная технология получения имплантата не приводит к уменьшению молекулярной массы полимера и изменению скорости резорбции в организме.

Claims (1)

  1. Способ изготовления биодеградируемого имплантата, включающий синтез биодеградируемого полимерного материала, такого как сополимер L-лактид/гликолид, и его формование путем экструзии, при этом экструзию проводят при температуре 220-230°C, с выдержкой в экструдере 10-20 минут, а после экструзии дополнительно проводят одноосную ориентационную вытяжку при температуре, находящейся в интервале между температурой плавления и температурой стеклования полимерного материала.
RU2016144200A 2016-11-10 2016-11-10 Способ изготовления биодеградируемого имплантата RU2657420C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144200A RU2657420C2 (ru) 2016-11-10 2016-11-10 Способ изготовления биодеградируемого имплантата

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144200A RU2657420C2 (ru) 2016-11-10 2016-11-10 Способ изготовления биодеградируемого имплантата

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016144200A3 RU2016144200A3 (ru) 2018-05-11
RU2016144200A RU2016144200A (ru) 2018-05-11
RU2657420C2 true RU2657420C2 (ru) 2018-06-13

Family

ID=62151989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016144200A RU2657420C2 (ru) 2016-11-10 2016-11-10 Способ изготовления биодеградируемого имплантата

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2657420C2 (ru)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2059405C1 (ru) * 1987-07-10 1996-05-10 Биокон Ой Материал для остеосинтеза

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2059405C1 (ru) * 1987-07-10 1996-05-10 Биокон Ой Материал для остеосинтеза

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US2004137059 (A1) (NIVAGGIOLI THIERRY) 15.07.2004. US2008145403 (A1) (ALLERGAN INC) 19.06.2008. RU2059405 (C1) ( BIOKON OJ) 10.05.1996. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016144200A3 (ru) 2018-05-11
RU2016144200A (ru) 2018-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109982728B (zh) 具有增强的成核速率的吸收性聚合物共混组合物
US7455674B2 (en) High strength bioresorbables containing poly-glycolic acid
US5227412A (en) Biodegradable and resorbable surgical material and process for preparation of the same
Cheung et al. A potential material for tissue engineering: Silkworm silk/PLA biocomposite
Mahdieh et al. Thermoplastic starch/ethylene vinyl alcohol/forsterite nanocomposite as a candidate material for bone tissue engineering
AU2003239428A1 (en) High strength bioresorbables containing poly-glycolic acid
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
Paakinaho et al. Effects of lactide monomer on the hydrolytic degradation of poly (lactide-co-glycolide) 85L/15G
WO1989006143A1 (en) Surgical material which is degradable and absorbable in vivo and process for its preparation
RU2657420C2 (ru) Способ изготовления биодеградируемого имплантата
Hyon et al. Biodegradable ultra high strength poly (L‐lactide) rods for bone fixation
KR100772966B1 (ko) 유연성을 갖는 뼈 고정용 고강도 생분해성 고분자 소재 및그의 제조방법
KR101258086B1 (ko) 생분해성 고분자 소재의 제조방법, 생분해성 고분자 소재 및 이를 이용하여 제조한 뼈 조직 고정용 제품
KR101568146B1 (ko) 초고분자량 생분해성 폴리글리콜산의 제조방법 및 이로부터 제조되는 고강성 생분해성 임플란트
US8729212B2 (en) Polymer compositions and devices
JP5188857B2 (ja) 骨接合材料の製造方法
KR100369209B1 (ko) 뼈 고정용 고강도 생분해성 고분자 소재 및 그의 제조 방법
JP2912923B2 (ja) 生体内分解吸収性の外科用材料及びその製造法
JP3141088B2 (ja) 生体内分解吸収性の外科用材料の製造法
JP2850775B2 (ja) ポリ乳酸の製造法
JP2864113B2 (ja) 生体内分解吸収性肋骨固定ピン
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
Kenny et al. Melt processed polymer blends for potential regenerative medicine applications
JPH05237177A (ja) 貫通孔を有する骨接合材料の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201111