适用于植入物的耐用多层高强度聚合物复合材料及其制品制造技术

公开了一种薄的、生物相容的、高强度的复合材料，所述复合材料适用于各种植入构件。所述复合材料在高循环弯曲应用中能维持柔性，使得它特别适用于高弯曲植入物如心脏起搏导线或心脏瓣膜瓣叶。所述复合材料包括至少一层多孔膨胀含氟聚合物膜和基本上填充所述多孔膨胀含氟聚合物的基本上所有孔的弹性体。

【技术实现步骤摘要】
本申请是国际申请号为PCT//US2012/040529，国际申请日为2012年6月1日的PCT国际专利申请进入中国阶段后的国家申请号为201280036405.X，专利技术名称为“适用于植入物的耐用多层高强度聚合物复合材料及其制品”的中国专利申请的分案申请。相关申请的交叉参考本申请是2011年4月1日提交的共同待审的美国专利申请登记号No.13/078,774的部分继续申请，且要求2011年6月1日提交的临时申请登记号No.61/492,324的优先权。背景领域本专利技术涉及用于医学植入物的材料。更具体的，本专利技术涉及生物相容材料，所述生物相容材料适用于包括人工心脏瓣膜的高循环弯曲应用。背景人工心脏瓣膜优选的应在体内坚持至少十年。为了坚持那么久，人工心脏瓣膜应展现足够的耐久性，至少能循环4亿次或以上。所述瓣膜，更具体的为心脏瓣膜瓣叶，必须抵御结构退化和不良生物学结果，前者包括形成孔、裂缝等，后者包括钙化和血栓症。含氟聚合物，如膨胀和非膨胀形式的聚四氟乙烯(PTFE)、改性PTFE和PTFE的共聚物，提供了许多所需的性能，包括优异的化学惰性和优越的生物相容性，并且，因此成为理想的候选材料。PTFE和膨胀PTFE(ePTFE)已用于制造心脏瓣膜瓣叶。但是已证明，PTFE反复弯曲后会硬化， 这会导致不可接受的流动性能。还观察到因在材料中形成孔和裂缝而导致的失效。此前已有多种聚合物材料用作人工心脏瓣膜瓣叶。但这些瓣叶在植入后两年内就因发生硬化或形成孔而失效。人们尝试通过加厚瓣叶以提高瓣叶耐用性，却导致了瓣膜的不可接受的血流动力学性能，即，穿过张开瓣膜的压力降过高。因此，仍需要提供一种生物相容的人工心脏瓣膜设计，所述人工心脏瓣膜能在体内坚持至少十年并且有足够的耐久性，能循环弯曲至少4亿次或更多。概述根据实施方式，提供了一种用于调节人类患者中血流方向的可植入制品。这种制品包括，但不限于：心脏瓣膜或静脉瓣膜在一实施方式中，所述可植入制品包括一种瓣叶，所述瓣叶包括复合材料，该复合材料包括至少一层具有多个孔的含氟聚合物、存在于所述至少一层含氟聚合物基本上所有孔中的弹性体，其中所述复合材料包括以重量计小于约80％的含氟聚合物。在其他示例性实施方式中，所述可植入制品包括具有一定厚度且形成于复合材料的一种瓣叶，所述复合材料包括多于一层具有多个孔的含氟聚合物、存在于所述多于一层含氟聚合物基本上所有孔中的弹性体，其中所述瓣叶的瓣叶厚度(微米)和含氟聚合物的层数之比小于约5。在其他示例性实施方式中，所述可植入制品包括支撑结构；支撑在所述支撑结构上的瓣叶，所述瓣叶具有一定厚度且形成于复合材料，所述复合材料包括多于一层具有多个孔的含氟聚合物、存在于所述多于一层含氟聚合物基本上所有孔中的弹性体，其中所述瓣叶的瓣叶厚度(微米)和含氟聚合物的层数之比小于约5。在其他示例性实施方式中，所述可植入制品包括瓣叶，所述瓣叶可在基本上阻止血流经过可植入制品的闭合构造和允许血流经过可植入制品的张开构造之间循环。所述瓣叶由多层含氟聚合物形成，且瓣叶厚度(微米)和含氟聚合物的层数之比小于约5。在启动所述瓣叶循环至少4千万 次后，所述瓣叶的性能基本上维持不变。在其他示例性实施方式中，所述可植入制品包括瓣叶，所述瓣叶可在基本上阻止血流经过可植入制品的闭合构造和允许血流经过可植入制品的张开构造之间循环。所述可植入制品还包括位于支撑结构的至少一部分以及瓣叶的至少一部分之间的缓冲元件，其中，所述缓冲元件由多层含氟聚合物形成，且瓣叶厚度(微米)和含氟聚合物的层数之比小于约5。在启动所述瓣叶循环至少4千万次后，所述瓣叶的性能基本上维持不变。在示例性实施方式中，提供了一种用于形成用于调节人类患者中血流方向的可植入制品的瓣叶的方法，所述方法包括以下步骤：提供一种复合材料，所述复合材料包括多于一层具有多个孔的含氟聚合物、存在于所述多于一层含氟聚合物基本上所有孔中的弹性体；以及通过包卷所述复合材料片材，使形成轴线缝的起点和终点(a starting and ending point)与其自身相粘附，使复合材料的多于一层与复合材料的额外层接触。在示例性实施方式中，提供一种用于调节人类患者中血流方向的可植入制品，所述可植入制品包括厚度小于约100微米的聚合物瓣叶。在另一实施方式中，所述可植入制品包括基本为环形的支撑结构，所述环形支撑结构具有第一端部和相反的第二端部。所述支撑结构的第一端部有纵向延伸杆。瓣叶片材，其沿着支撑结构的外围延伸，形成第一和第二瓣叶，它们各自沿着与杆的相对面延伸。杆上连接了缓冲元件，所述缓冲元件为杆和瓣叶之间提供缓冲，从而将瓣叶的应力、瓣叶在张开和闭合位置循环时对自身的磨损最小化。附图简要说明附图用来帮助进一步理解本专利技术，纳入说明书中，构成说明书的一部分，附图显示了本专利技术的示例性实施方式，与说明书一起用来解释本专利技术的原理。根据一种实施方式，图1A、1B、1C和1D分别为形成心脏瓣膜瓣叶的工具的前视图、侧视图、俯视图和透视图；根据一种实施方式，图2A是缓冲垫的透视图，所述缓冲垫正处 于在瓣叶工具上伸展的状态；根据一种实施方式，图2B为释放层的透视图，所述释放层正处于在如图2A所示的覆盖了缓冲垫的瓣叶工具上伸展的状态；根据一种实施方式，图3A、3B和3C分别为说明形成瓣膜瓣叶步骤时的俯视图、侧视图和前视图，其中，覆盖了缓冲垫和释放层(分别如图2A和2B所示)的瓣叶工具置于复合材料上，以便切割和进一步装配；根据一种实施方式，图4为切割过量瓣叶材料前三瓣叶组件的俯视图；根据一种实施方式，图5A为三瓣叶组件和基底工具的透视图；根据一种实施方式，图5B为三瓣叶组件和基底工具对齐并装配形成基底工具组件的俯视图；根据一种实施方式，图6A为支承框架或支撑结构的平面展开图；根据一种实施方式，图6B为覆盖了聚合物涂层的支撑结构的平面视图；根据一种实施方式，图7A、7B和7C是用于形成瓣膜瓣叶的膨胀含氟聚合物膜的扫描电镜图片；根据一种实施方式，图8是瓣膜组件的透视图；根据一种实施方式，图9A和9B分别为如图8所示的心脏瓣膜组件示例性的处于闭合和张开位置的俯视图；根据一种实施方式，图10为从心脏流动脉冲复制器系统所测输出数据的图谱，所述心脏流动脉冲复制器系统用于测量瓣膜组件的性能；根据一种实施方式，图11A和11B分别为从高速疲劳试验机所测输出的图谱和数据表，所述高速疲劳试验机用于测量瓣膜组件的性能；根据一种实施方式，图12A和12B分别为根据一种实施方式测试瓣膜组件时，所述瓣膜组件循环0次和2.07亿次后从心脏流动脉冲复制器系统所测输出的图谱；根据一种实施方式，图13A和13B分别为根据实施方式测试瓣膜组件时，所述瓣膜组件循环0.79亿次和1.98亿次后从心脏流动脉冲复 制器系统所测输出的图谱；根据一种实施方式，图14为用于制造心脏瓣膜组件的心轴的透视图；根据一种实施方式，图15为用于制造心脏瓣膜的瓣膜支架的透视图；根据一种实施方式，图16为如图15所示的瓣膜框架与如图14所示的心轴嵌入在一起后的透视图；根据一种实施方式，图17是模制瓣膜的透视图；根据一种实施方式，图18为模制瓣膜的透视图，所述模制瓣膜具有附件用以增强相邻瓣膜瓣叶和瓣膜框架上杆之间的连接；根据一种实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成用于调节人类患者中血流方向的可植入制品的瓣叶的方法，所述方法包括：提供一种复合材料，所述复合材料包括多于一层的具有多个孔的含氟聚合物、存在于多于一层的所述含氟聚合物基本上所有孔中的弹性体；以及通过包卷所述复合材料片材，使形成轴线缝的起点和终点与其自身相粘附，使复合材料的多于一层与复合材料的额外层接触。

【技术特征摘要】
2011.06.01 US 61/492,324;2012.05.31 US 13/485,8231.一种形成用于调节人类患者中血流方向的可植入制品的瓣叶的方法，所述方法包括：提供一种复合材料，所述复合材料包括多于一层的具有多个孔的含氟聚合物、存在于多于一层的所述含氟聚合物基本上所有孔中的弹性体；以及通过包卷所述复合材料片材，使形成轴线缝的起点和终点与其自身相粘附，使复合材料的多于一层与复合材料的额外层接触。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一般径向的包卷所述复合材料片材，使起点和终点通过与其自身相粘附，形成为轴向缝。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合材料片材是基本上连续的。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合材料片材的瓣叶厚度，以微米计，与含氟聚合物层数的比例小于约5。5.一种用于调节人类患者中血流方向的可植入制品，所述制品包括厚度小于约100微米的聚合物瓣叶。6.如权利要求5所述的可植入制品，其特征在于，所述瓣叶由复合材料形成，该复合材料包括具有多个孔的多于一层的含氟聚合物、存在于所述多于一层含氟聚合物基本上所有孔中的弹性体。7.如权利要求6所述的可植入制品，其特征在于，所述瓣叶包括至少10层复合材料。8.一种用于调节人类患者中血流方向的可植入制品，包括：瓣叶，所述瓣叶包括复合材料，该复合材料包括至少一层具有多个孔的含氟聚合物层以及存在于所述至少一层含氟聚合物层基本上所有孔中的弹性体，所述复合材料包括以重量计小于约80％的含氟聚合物。9.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述复合材料包括以重量计小于约70％的含氟聚合物。10.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述复合材料包括以重量计小于约60％的含氟聚合物。11.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述复合材料包括以重量计小于约50％的含氟聚合物。12.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述复合材料还包括弹性体层。13.如权利要求12所述的可植入制品，其特征在于，所述弹性体为含氟弹性体。14.如权利要求13所述的可植入制品，其特征在于，所述弹性体为TFE/PMVE共聚物。15.如权利要求14所述的可植入制品，其特征在于，所述共聚物主要包括约40至80重量百分数的全氟甲基乙烯基醚和互补的约60至20重量百分数的四氟乙烯。16.如权利要求12所述的可植入制品，其特征在于，所述含氟聚合物为PTFE。17.如权利要求12所述的可植入制品，其特征在于，所述PTFE为ePTFE。18.如权利要求17所述的可植入制品，其特征在于，所述至少一层含氟聚合物的基质抗张强度至少在一个方向上大于约96Mpa。19.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述弹性体为含氟弹性体。20.如权利要求19所述的可植入制品，其特征在于，所述弹性体为TFE/PMVE共聚物。21.如权利要求20所述的可植入制品，其特征在于，所述共聚物主要包含约40至80重量百分数的全氟甲基乙烯基醚和互补的约60至20重量百分数的四氟乙烯。22.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述含氟聚合物为PTFE。23.如权利要求21所述的可植入制品，其特征在于，所述PTFE为ePTFE。24.如权利要求22所述的可植入制品，其特征在于，所述至少一层含氟聚合物的基质抗张强度至少在一个方向上大于约96Mpa。25.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于约350微米。26.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于约300微米。27.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于约200微米。28.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于约100微米。29.如权利要求8所述的可植入制品，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于约50微米。30.如权利要求8所述的可植入制...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·C·布鲁奇曼，C·L·哈特曼，
申请(专利权)人：WL戈尔及同仁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US