熔融稳定的超高分子量聚乙烯制造技术

本发明专利技术公开的多个实施方案涉及熔融稳定的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，其制备方法以及由其制得的医疗植入体。在多个实施方案中，本发明专利技术提供了一种熔融稳定的UHMWPE的方法。所述方法可以包括用抗氧剂涂覆包含UHMWPE的固体材料，以提供抗氧剂涂覆的固体材料。该方法可以包括照射前加热抗氧剂涂覆的固体材料，以扩散其中的抗氧剂，以提供抗氧剂扩散的固体材料。该方法可以包括照射抗氧剂扩散的固体材料，以提供照射的固体材料。该方法可以包括照射后加热照射的固体材料，加热足以熔融至少一部分UHMWPE，以提供加热的材料。该方法还可以包括固结加热的材料，以提供熔融稳定的材料。

Melt stable ultra high molecular weight polyethylene

A plurality of implementation schemes disclosed in the present invention relate to the fused and stable ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), a preparation method and a medical implant obtained by it. In a plurality of implementation schemes, the invention provides a method of melting and stable UHMWPE. The method may include coating solid materials containing UHMWPE with antioxidants to provide solid materials coated with antioxidants. The method can include solid materials coated with antioxidants before irradiation to diffuse the antioxidant in order to provide solid materials for the diffusion of antioxidants. The method can include solid materials that irradiate the diffusion of antioxidants to provide irradiated solid materials. The method can include a solid material heated after irradiation, which is heated enough to melt at least a part of the UHMWPE to provide heating material. The method can also include consolidation and heating of materials to provide molten and stable materials.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】熔融稳定的超高分子量聚乙烯相关申请的交叉引用本申请要求2015年3月25日递交的第62/138,081号美国临时专利申请的优先权，其公开内容通过整体援引并入本文。
技术介绍
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是独特形式的非常高分子量的聚乙烯，其商业级材料的分子量通常是2-7百万。日用品聚乙烯的分子量通常为50,000-100,000，为其25分之一或更低。UHMWPE是例如矫形植入体最广泛使用的材料，该矫形植入体关节连接(articulate)例如用于由于骨关节炎导致的髋关节、膝关节、脚踝、肘关节和肩关节的置换。在1960年代初第一次实施，对该材料的主要的担心在于关节连接多年后的高磨损率，其中会产生微观磨损颗粒。高聚乙烯颗粒负荷的已知结果是称为骨质溶解的病症，其导致植入体松动随后需要修复手术。随着高度交联的UHMWPE的引入，这一问题在1990年代后期得以解决，其中通过使用高能射线例如伽马或电子束交联UHMWPE。交联显著显小UHMWPE的磨损速率，但也在该聚乙烯中留下了高自由基的负担，其若不减小，可导致基体内的氧化，随后减弱机械性能，增加磨损速率以及潜在的植入失败。为了解决自由基负担，高度交联的UHMWPE最通常是通过将材料温度升高到材料的熔点以上来热稳定。这使得不参与交联的捕获的自由基促进材料中的进一步交联或重排，使其处于不会促进过早氧化降解的惰性状态。但是，若熔融过程在含氧环境例如空气中进行，其中存在足够的氧气在熔融状态扩散进入材料，则熔融过程可导致在材料的外部形成显著的氧化层。该氧化层在植入体的制备中被去除，以避免植入体被氧化降解的UHMWPE污染。专利技术内容在多个实施方案中，本专利技术提供一种熔融稳定超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的方法。该方法包括用抗氧剂涂覆包含UHMWPE的固体材料，以提供抗氧剂涂覆的固体材料。该方法包括照射前加热抗氧剂涂覆的固体材料以扩散其中的抗氧剂，以提供抗氧剂扩散的固体材料。该方法包括照射(irradiating)抗氧剂扩散的固体材料，以提供照射的固体材料。该方法包括照射后加热照射的固体材料，加热足以熔融至少一部分UHMWPE，以提供加热的材料。该方法包括固结加热的材料，以提供熔融稳定的材料。在多个实施方案中，本专利技术提供一种熔融稳定超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的方法。该方法包括使用受保护的维生素E抗氧剂涂覆包含UHMWPE的固体材料，以提供抗氧剂涂覆的固体材料。受保护的维生素E抗氧剂是(a)和(b)中至少一种的至少一种。受保护的维生素E抗氧剂(a)是具有以下结构的受保护的生育酚或生育三烯酚：或其盐，或者或其盐。在每次出现时，Ra独立地选自-H、-E和取代的或未取代的(C1-C10)烃基。变量E具有以下结构：变量R7、R8、和R9各自独立地选自-H、取代的或未取代的(C1-C10)烷基、和取代的或未取代的(C1-C10)烯基。受保护的维生素E抗氧剂(b)是化学式(I)的受阻胺稳定剂保护的生育酚或生育三烯酚：或其盐。变量R1、R2、R3和R4各自独立地为氢或(C1-C10)烷基。变量R5选自氢、(C1-C10)烷基、-O和-OR11，其中R11是氢或(C1-C10)烷基。变量Y代表以下基团：变量R6是氢、(C1-C10)烷基、-E，或以下化学式的自由基：该方法包括照射前加热抗氧剂涂覆的固体材料，以扩散其中的抗氧剂，提供抗氧剂扩散的固体材料。该方法包括照射抗氧剂扩散的固体材料，以提供照射的固体材料。该方法包括照射后加热照射的固体材料，加热足以熔融至少一部分UHMWPE，以提供加热的材料。该方法还包括固结加热的材料，以提供熔融稳定的材料。在多个实施方案中，本专利技术提供熔融稳定的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料，其通过包括用抗氧剂涂覆的包含UHMWPE的固体材料的方法制备，以提供抗氧剂涂覆的固体材料。该方法包括照射前加热抗氧剂涂覆的固体材料，以扩散其中的抗氧剂，提供抗氧剂扩散的固体材料。该方法包括照射抗氧剂扩散的固体材料，以提供照射的固体材料。该方法包括照射后加热照射的固体材料，加热足以熔融至少一部分UHMWPE，以提供加热的材料。该方法还包括固结加热的材料，以提供熔融稳定的材料。本专利技术的多个实施方案提供相比于其他熔融稳定的超高分子量聚乙烯的一定的优势及其制备方法。在一些实施方案中，本方法包括形成UHMWPE材料，在该UHMWPE的表面上具有较少的氧化层或不形成氧化层。医用级UHMWPE可代表在生产包括UHMWPE的医疗植入体时的主要成本。在多个步骤例如在熔融稳定(例如照射后熔融)中UHMWPE的表面氧化，导致要移除和丢弃氧化层，因其不适合用于医疗植入体制备。在一些实施方案中，如相比于其他用于制备UHMWPE材料的技术，本方法所形成的UHMWPE材料可即用于形成医疗植入体，其具有较少的或没有表面层移除。在多个实施方案中，通过避免或减少UHMWPE的氧化表面层的移除，所述方法通过减少UHMWPE的浪费量提供相比于其他方法的成本节省。在一些实施方案中，本方法即使在含氧的气氛(如空气)下进行熔融稳定也可避免表面氧化层的形成。在多个实施方案中，相比于使用无氧或贫氧(oxygen-depleted)环境用于熔融稳定的技术，本方法通过避免对生成无氧或贫氧环境所必须的设备、供应和费时的技术提供成本的节省。在多个实施方案中，相比其他照射前添加抗氧剂的UHMWPE，使用受保护的抗氧剂进行该方法提供具有更高交联密度的熔融稳定的交联UHMWPE，但是对于氧化和相应的降解具有相似或更高的照射后抗性。在多个实施方案中，抗氧剂的添加和扩散可以更方便并且可以降低加工成本以及降低与氧化有关的成本。例如，在多个实施方案中，抗氧剂的扩散可以在固结过程中原位进行，例如用于半连续工艺如活塞挤压或连续工艺如挤出。在多个实施方案中，抗氧剂可以在外层的粉末固结之后施加到材料上。在多个实施方案中，除了为植入体提供抗氧化性之外，抗氧剂在材料的外层中的扩散可以延缓或降低可以促进UHMWPE氧化的脂质的体内注入。在多个实施方案中，所述方法可以包括将能够阻止交联的抗氧剂靶向到需要更高机械性能保持并且可以不需要由更高交联密度提供的较高耐磨性的植入体的区域。在不需要高耐磨性的区域，关节连接可以更低或最小；例如，髋关节植入体衬垫的边缘可以经受低磨损率，但经受氧化应力并且可能需要高机械性能保持。具体实施方式下面将详细地参考本专利技术的某些实施方案。虽然将参照列举的权利要求来描述所公开的主题，但应理解示例性的主题并不旨在将权利要求限于所公开的主题。在整个文件中，以范围形式表述的值应以灵活的方式进行解释，不仅包括明确列举的数值作为范围的限制，而且还包括在该范围内包含的所有单独的数值或子范围，如同每个数值和子范围被明确地叙述一样。例如，范围“约0.1-约5”或“约0.1％-5％”应理解为包括但不仅仅是约0.1％至约5％，而且包括个值(例如，1％、2％、3％、4％)和在指示的范围内的子范围(例如，0.1％-0.5％、1.1％-2.2％、3.3％-4.4％)。除非另外说明，陈述“约X-Y”具有与“约X-约Y”相同的含义。同样地，除非另外说明，陈述“约X、Y或约Z”与“约X、约Y或约Z”具有同样的含义。在本文中，除非文中另外清楚地说明，使用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔融稳定超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的方法，所述方法包括：用抗氧剂涂覆包含UHMWPE的固体材料，以提供抗氧剂涂覆的固体材料；照射前加热所述抗氧剂涂覆的固体材料以扩散其中的抗氧剂，以提供抗氧剂扩散的固体材料；照射所述抗氧剂扩散的固体材料，以提供照射的固体材料；照射后加热所述照射的固体材料，所述加热足以熔融至少一部分UHMWPE，以提供加热的材料；和固结所述加热的材料，以提供熔融稳定的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.25 US 62/138,0811.一种熔融稳定超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的方法，所述方法包括：用抗氧剂涂覆包含UHMWPE的固体材料，以提供抗氧剂涂覆的固体材料；照射前加热所述抗氧剂涂覆的固体材料以扩散其中的抗氧剂，以提供抗氧剂扩散的固体材料；照射所述抗氧剂扩散的固体材料，以提供照射的固体材料；照射后加热所述照射的固体材料，所述加热足以熔融至少一部分UHMWPE，以提供加热的材料；和固结所述加热的材料，以提供熔融稳定的材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述抗氧剂在所述抗氧剂涂覆的固体材料中的扩散足以使所述抗氧剂渗透至距离所述抗氧剂扩散的固体材料的表面至少约1mm的深度。3.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括在所述照射之前冷却所述抗氧剂扩散的固体材料。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射前加热包括充分加热以熔融至少一部分UHMWPE。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射前加热包括预热至预热温度或高于预热温度，以提供预热的抗氧剂扩散的固体材料，其中照射所述抗氧剂扩散的固体材料包括照射所述预热的抗氧剂扩散的固体材料。6.根据权利要求1所述的方法，其中在照射前加热之后，所述方法还包括在预热温度或高于预热温度下将所述抗氧剂扩散的固体材料预热，以提供预热的抗氧剂扩散的固体材料，其中照射所述抗氧剂扩散的固体材料包括照射所述预热的抗氧剂扩散的固体材料。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射包括电子束照射和γ照射中的至少一种。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射包括用约1kGy-约100,000kGy的剂量照射。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射包括以约0.001mGy/h-约500MGy/h的剂量率照射。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射后加热包括加热至约50℃-约300℃。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射后加热包括加热约1分钟-约7天。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射后加热在包含氧的环境中进行。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述抗氧剂是以下中的至少一种：生育酚、生育酚亚磷酸酯、生育三烯酚、维生素E、维生素E醋酸酯、受保护的维生素E、迷迭香油、季戊四醇四(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)、丁二酸二甲基酯/4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇共聚物、单宁酸、覆盆子提取物、维生素C、胡萝卜素、类黄酮、异黄酮、新黄酮、木质素、奎宁、泛醌、维生素K1、金属、谷胱甘肽、没食子酸丙酯、没食子酸辛酯、没食子酸月桂酯、白藜芦醇、迷迭香酸、芦丁、5-氨基水杨酸、丁基化羟基苯甲醚、丁基化羟基甲苯、酚类化合物以及单体或聚合的受阻胺稳定剂。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述抗氧剂是受阻胺稳定剂或受阻酚稳定剂。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述受阻胺稳定剂为以下中的至少一种：HOC(O)-(C1-C50)烃基-C(O)OH的2,2,6,6-四((C1-C50)烃基)-4-哌啶基二酯、HOC(O)-(C1-C50)烃基-C(O)OH的2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基二酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·普莱彻，
申请(专利权)人：捷迈有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US