Reinforced biocomposites with unique treated surfaces, in which the surface may comprise multiple layers. According to at least some of the implementations, new structures, alignments, orientations and forms of medical implants incorporating such enhanced bioabsorbable materials, as well as their treatment methods, are provided.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面处理的生物复合材料、包含其的医疗植入物及其治疗方法专利
本专利技术是表面处理的生物复合材料,包含其的医疗植入物及其治疗方法,并且具体地涉及具有医疗应用的这样的材料、植入物和治疗方法。专利技术背景非增强的可再吸收聚合物的机械强度和模量(约3-5GPa)不足以支撑具有约15GPa-20GPa的范围内的弹性模量的断裂的骨密质(corticalbone)。例如,在一篇文章中,人胫骨的弯曲模量被测量为约17.5GPa(SnyderSMSchneiderE,JournalofOrthopedicResearch,第9卷,1991,第422-431页)。因此,由可再吸收聚合物构建的现有医疗植入物的适应症是有限的,并且它们的固定通常需要防止运动或大量负荷。当需要固定低应力区域(即,非承受负荷的应用)时,例如在儿科患者中或在成人的内踝骨折、韧带联合固定、颌面部骨折或骨软骨骨折中,这些装置目前仅是一个考虑。最近已经引入了一类新的增强的复合生物材料(生物复合材料),其中生物可吸收性且生物相容性聚合物通过生物可吸收的生物相容性玻璃纤维增强。这些材料可以实现改善的机械性质。这些材料还包括将聚合物粘合到增强纤维的增容剂(compatibilizer)。这样的材料的实例在以下两个专利申请中被描述,所述专利申请如同在本文中完全阐述地通过引用被完全包括在本文中:1.Biocompatiblecompositeanditsuse(WO2010122098)2.Resorbableandbiocompatiblefibreglasscompositionsandtheiruses(WO ...
【技术保护点】
1.一种植入物,所述植入物具有矿物质和聚合物的主体组合物,具有包含与所述植入物主体不同组合物的表面,其中所述主体组合物的10%‑70%w/w包含矿物质材料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.07 US 62/304,6891.一种植入物,所述植入物具有矿物质和聚合物的主体组合物,具有包含与所述植入物主体不同组合物的表面,其中所述主体组合物的10%-70%w/w包含矿物质材料。2.如权利要求1所述的植入物,其中所述主体组合物的30%-55%w/w包含矿物质材料。3.如权利要求2所述的植入物,其中所述主体组合物的45%-55%w/w包含矿物质材料。4.如权利要求1-3中任一项所述的植入物,其中所述聚合物包含PLDLA。5.如权利要求1-4中任一项所述的植入物,其中所述主体组合物的所述矿物质材料包含以下元素的范围,全部以mol%计:Na2O:11.0-19.0、CaO:9.0-14.0、MgO:1.5-8.0、B2O3:0.5-3.0、Al2O3:0-0.8、P2O3:0.1-0.8、SiO2:67-73。6.如权利要求1-4中任一项所述的植入物,其中所述主体组合物的所述矿物质材料包含以下元素的范围,全部以mol%计:Na2O:12.0-13.0、CaO:9.0-10.0、MgO:7.0-8.0、B2O3:1.4-2.0、P2O3:0.5-0.8、SiO2:68-70。7.如权利要求1-4中任一项所述的植入物,其中所述主体组合物的所述矿物质材料包含以下元素的范围,全部以mol%计:Na2O:11.0-19.0、CaO:8.0-14.0、MgO:2-8.0、B2O3:1-3.0、Al2O3:0-0.5、P2O3:1-2、SiO2:66-70。8.如权利要求1-7中任一项所述的植入物,其中大于10%的所述表面的区域与所述主体是不同的组成。9.如权利要求8所述的植入物,其中大于30%的所述表面区域与所述主体是不同的组成。10.如权利要求9所述的植入物,其中大于50%的所述表区域与所述主体是不同的组成。11.如权利要求1-10中任一项所述的植入物,其中所述主体包括散布的矿物质和聚合物的组合物和被定义为高达100微米厚的外层的表面层。12.如权利要求11所述的植入物,其中所述外层高达50微米厚。13.如权利要求12所述的植入物,其中所述外层高达20微米厚。14.如权利要求13所述的植入物,其中所述外层高达5微米厚。15.如权利要求1-14中任一项所述的植入物,其中所述表面层是均匀的聚合物或不同于内部组合物的生物复合材料组合物。16.如权利要求1-15中任一项所述的植入物,其中高达5微米的所述表面层包含增加的磷酸盐浓度。17.如权利要求1-16中任一项所述的植入物,其中所述表面层包括多个单独区分的层,每个层包含不同的组合物。18.如权利要求17所述的植入物,其中所述表面层包括至少内层和外层,其中所述外层高达3微米并且以磷酸盐增加至大于5%w/w为特征,其中所述内层高达20微米并且不以磷酸盐为特征。19.如权利要求18所述的植入物,其中所述外层以所述磷酸盐增加至大于10%w/w为特征。20.如权利要求18或19所述的植入物,其中所述外层包含增加至大于所述主体组合物的五倍的钙。21.如权利要求20所述的植入物,其中所述钙的增加大于所述主体组合物的十倍。22.如权利要求21所述的植入物,其中所述钙的增加大于所述主体组合物的十五倍。23.如权利要求1-22中任一项所述的植入物,其中所述表面层的被处理部分具有大于未被处理的表面的五倍的粗糙度增加。24.如权利要求23所述的植入物,其中所述表面层的被处理部分具有大于未被处理的表面的十倍的粗糙度增加。25.如权利要求1-24中任一项所述的植入物,其中所述被处理的表面区域使所述表面积增加大于15%。26.如权利要求25所述的植入物,其中所述被处理的表面区域使所述表面积增加大于50%。27.如权利要求1-26中任一项所述的植入物,其中所述表面具有减少的矿物质组成。28.如权利要求1-27中任一项所述的植入物,其中所述主体组合物包含小于20%w/w的矿物质。29.如权利要求28所述的植入物,其中所述主体组合物包含少于10%w/w的矿物质。30.如权利要求1-29中任一项所述的植入物,其中所述植入物是具插管的,所述表面层包括内表面层和外表面层,并且内表面层组成不同于外表面层组成。31.如权利要求1-30中任一项所述的植入物,其中所述植入物是具插管的,所述表面层包括内表面层和外表面层,并且内表面层组成与外表面层组成相同。32.如权利要求1-31中任一项所述的植入物,其中所述植入物的表面被处理以部分地暴露内部组合物。33.如权利要求1-32中任一项所述的植入物,其中所述表面最大粗糙度大于2微米。34.如权利要求33所述的植入物,其中所述表面最大粗糙度大于3微米。35.如权利要求1-34中任一项所述的植入物,其中所述主体组合物包含大于8%w/w的硅,但所述表面组合物包含小于4%w/w的硅。36.如上述权利要求中任一项所述的植入物,包括多个孔。37.如权利要求36所述的植入物,其中所述孔包括与所述植入物的所述表面不同的内表面。38.如权利要求37所述的植入物,其中所述内表面包含不同的组合物。39.如权利要求36所述的植入物,其中所述孔包括内表面,所述内表面包含所述植入物的所述表面的组合物。40.如上述权利要求中任一项所述的植入物,所述植入物包含可吸收结构材料、包含可再吸收的增强填料,其特征在于,强度和刚度性质是至少10%、至少20%、至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或100%或之间的任何数目的各向异性的。41.如权利要求40所述的植入物,其中与不由所述可吸收结构材料构建的等效植入物相比,所述植入物在体积上减小。42.如权利要求40或41所述的植入物,其中所述植入物可以以最小轮廓实现骨固定。43.如权利要求40-42中任一项所述的植入物,所述植入物包括承受负荷的可吸收骨植入物。44.如权利要求43所述的植入物,其中所述负荷是至少200MPa、高于300MPa、高于400MPa。45.如权利要求44所述的植入物,其中所述植入物具有与骨密度类似的刚度。46.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其特征在于与来自高模量(例如金属)植入物的应力梯级或应力屏蔽的创伤相比,所述植入物对包括软组织和骨组织两者在内的周围组织引起减少的损伤。47.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中所述生物可降解的复合材料具有在6GPa至30GPa范围内的最大挠曲模量和在100MPa至1000MPa范围内的挠曲强度。48.如权利要求47所述的植入物,其中挠曲模量在10GPa至28GPa的范围内。49.如权利要求48所述的植入物,其中所述挠曲模量在15GPa至25GPa的范围内。50.如权利要求47-49中任一项所述的植入物,其中挠曲强度在200MPa-800MPa的范围内。51.如权利要求50所述的植入物,其中挠曲强度在400MPa-800MPa的范围内。52.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中所述复合材料的平均密度在1.3g/cm3-3.0g/cm3的范围内。53.如权利要求52所述的植入物,其中所述复合材料的平均密度在1.4g/cm3-2.0g/cm3的范围内。54.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中在植入一个月后至少80%的挠曲强度被保留。55.如权利要求54所述的植入物,其中在植入三个月后至少80%的挠曲强度被保留。56.如权利要求55所述的植入物,其中在植入三个月后至少90%的挠曲强度被保留。57.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中具有2mm外径的销针或引线具有大于400N的剪切负荷承载能力。58.如权利要求57所述的植入物,其中所述剪切负荷承载能力大于600N。59.如权利要求58所述的植入物,其中所述剪切负荷承载能力大于800N。60.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中所述植入物的挠曲/弯曲刚度相对大于其拉伸刚度或压缩刚度,并且所述植入物的挠曲/抗弯强度相对大于其拉伸强度或压缩强度。61.如权利要求60所述的植入物,其中所述差异大于5%。62.如权利要求61所述的植入物,其中所述差异大于10%、20%、30%、40%、50%或60%或之间的任何整数。63.如上述权利要求中任一项所述的植入物,所述植入物在至少一个机械轴线或机械参数中具有与同一植入物内的至少一个其他机械轴线或机械参数相比,改善的机械性质,使得所述植入物是各向异性的。64.如权利要求63所述的植入物,其中所述机械参数包括以下参数中的一种或更多种:抗弯强度和刚度(抗弯曲力性)、拉伸强度和刚度(抗拉力性)、压缩强度和刚度(抗压缩力性)、剪切强度和刚度(抗剪切力性)、或扭转强度和刚度(抗扭转力性)。65.如权利要求63或64所述的植入物,其中在一个轴线或参数中的所述改善的机械性质是与另一个轴线或参数相比,增加至少50%,并且增加至少100%,增加至少200%、300%、400%,并且增加至少500%或之间的任何整数值。66.如权利要求63-65中任一项所述的植入物,其中所述植入物在一个轴线或参数中的所述改善的机械性质是与具有相同组成但具有无定形或非对齐内部结构的植入物相比,增加至少50%,并且增加至少100%,增加至少200%、300%、400%,并且增加至少500%或之间的任何整数值。67.如权利要求63-66中任一项所述的植入物,其中所述改善的机械性质是强度,并且在一个轴线或参数中的所述强度与另一个轴线或参数相比,增加至少50MPa,增加至少100MPa,增加至少200MPa、300MPa、400MPa,并且增加至少500MPa或之间的任何整数值。68.如权利要求63-67中任一项所述的植入物,其中所述改善的机械性质是强度,并且所述植入物在一个轴线或参数中的所述强度与具有相同组成但具有无定形或非对齐内部结构的植入物相比,与另一个轴线或参数相比,增加至少50MPa,增加至少100MPa,增加至少200MPa、300MPa、400MPa,并且增加至少500MPa或之间的任何整数值。69.如权利要求63-68中任一项所述的植入物,其中所述改善的机械性质是弹性模量,并且在一个轴线或参数中的所述模量与另一个轴线或参数相比,增加至少3GPa,增加至少5GPa,增加至少8GPa、12GPa、16GPa,并且增加至少20GPa或之间的任何整数值。70.如权利要求63-69中任一项所述的植入物,其中所述改善的机械性质是弹性模量,并且所述植入物在一个轴线或参数中的所述模量可选地或另外地与具有相同组成但具有无定形或非对齐内部结构的植入物相比,增加至少3GPa,增加至少5GPa,增加至少8GPa、12GPa、16GPa,并且增加至少20GPa或之间的任何整数值。71.如上述权利要求中任一项所述的植入物,植入物的一个或更多个片段在一个机械轴线中的各向异性与无定形(非对齐)材料相比,大于10%、50%、100%、200%、300%、500%或之间的任何整数值。72.如上述权利要求中任一项所述的植入物,植入物的一个或更多个片段在一个机械轴线中的各向异性与另一个轴线相比,大于10%、50%、100%、200%、500%、1000%或之间的任何整数值。73.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其特征在于在一个机械轴线中具有与另一个机械轴线相比(即,抗弯相对于拉伸)10%、50%、100%、200%、300%或之间的任何整数值的相对较高的强度。74.如上述权利要求中任一项所述的植入物,具有在一个机械轴线中测量的与另一个机械轴线相比10%、30%、50%、100%、200%或之间的任何整数值的相对更高的弹性模量。75.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中承受负荷的性质包括高于200MPa、高于300MPa、高于400MPa、500MPa、以及高于600MPa或之间的任何整数值的挠曲强度。76.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中所述复合材料的所述平均密度在1.1g/cm3-3.0g/cm3的范围内。77.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中所述复合材料的平均密度在1.2g/cm3-2.0g/cm3的范围内。78.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中所述复合材料的平均密度在1.3g/cm3-1.6g/cm3的范围内。79.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中挠曲模量在10GPa至28GPa的范围内。80.如权利要求79所述的植入物,其中挠曲模量在15GPa至25GPa的范围内。81.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中挠曲强度在200MPa-800MPa的范围内。82.如权利要求81所述的植入物,其中挠曲强度在400MPa-800MPa的范围内。83.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中所述生物可降解的复合材料包括生物可降解的聚合物。84.如权利要求83所述的植入物,其中所述生物可降解的聚合物包括均聚物或共聚物。85.如权利要求84所述的植入物,其中所述共聚物包括无规共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物。86.如权利要求84或85所述的植入物,其中所述聚合物包括天然来源或合成来源的线性聚合物、支化聚合物或树枝状聚合物。87.如权利要求86所述的植入物,其中所述聚合物包括丙交酯、乙交酯、己内酯、戊内酯、碳酸酯(例如,三亚甲基碳酸酯、四亚甲基碳酸酯等)、二氧杂环己酮(例如,1,4-二氧杂环己酮)、δ-戊内酯、1,二氧杂环庚酮(例如1,4-二氧杂环庚-2-酮和1,5-二氧杂环庚-2-酮)、乙二醇、环氧乙烷、酯酰胺、γ-羟基戊酸酯、β-羟基丙酸酯、α-羟基酸、羟基丁酸酯、聚(原酸酯)、羟基链烷酸酯、酪氨酸碳酸酯、聚酰亚胺碳酸酯、聚亚氨基碳酸酯诸如聚(双酚A-亚氨基碳酸酯)和聚(氢醌-亚氨基碳酸酯)、聚氨酯、聚酸酐、聚合物药物(例如聚二氟尼柳、聚阿司匹林和蛋白质治疗剂)、糖;淀粉、纤维素和纤维素衍生物、多糖、胶原、壳聚糖、纤维蛋白、透明质酸、多肽、蛋白质、聚(氨基酸)、聚丙交酯(PLA)、聚-L-丙交酯(PLLA)、聚-DL-丙交酯(PDLLA);聚乙交酯(PGA);乙交酯的共聚物、乙交酯/三亚甲基碳酸酯共聚物(PGA/TMC);PLA的其他共聚物,诸如丙交酯/四甲基乙交酯共聚物、丙交酯/三亚甲基碳酸酯共聚物、丙交酯/d-戊内酯共聚物、丙交酯/ε-己内酯共聚物、L-丙交酯/DL-丙交酯共聚物、乙交酯/L-丙交酯共聚物(PGA/PLLA)、聚丙交酯-共-乙交酯;PLA的三聚物,诸如丙交酯/乙交酯/三亚甲基碳酸酯三聚物、丙交酯/乙交酯/ε-己内酯三聚物、PLA/聚环氧乙烷共聚物;聚缩酚肽;非对称-3,6-取代的聚-1,4-二噁烷-2,5-二酮;聚羟基链烷酸酯;诸如聚羟基丁酸酯(PHB);PHB/b-羟基戊酸酯共聚物(PHB/PHV);聚-b-羟基丙酸酯(PHPA);聚-对-二氧环己酮(PDS);聚-d-戊内酯-聚-ε-己内酯、聚(ε-己内酯-DL-丙交酯)共聚物;甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮共聚物;聚酯酰胺;草酸的聚酯;聚二氢吡喃;聚烷基-2-氰基丙烯酸酯;聚氨酯(PU);聚乙烯醇(PVA);多肽;聚-b-苹果酸(PMLA);聚-b-链烷酸(alkanbicacid);聚碳酸酯;聚原酸酯;聚磷酸酯;聚(酯酸酐);及其混合物;及其衍生物、其共聚物和其混合物。88.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中所述聚合物是聚合物基质的形式。89.如权利要求88所述的植入物,其中所述聚合物基质包括选自由以下组成的组的聚合物:PLLA(聚-L-丙交酯)、PDLLA(聚-DL-丙交酯)、PLDLA、PGA(聚乙醇酸)、PLGA(聚丙交酯-乙醇酸)、PCL(聚己内酯)、PLLA-PCL及其组合。90.如权利要求89所述的植入物,其中如果使用PLLA,则所述基质包含至少30%、50%或至少70%PLLA。91.如权利要求89或90所述的植入物,其中如果使用PDLA,则所述基质包含至少5%、至少10%或至少20%PDLA。92.如权利要求88-91中任一项所述的植入物,其中单独的所述聚合物基质的固有粘度(IV)在0.2dl/g-6dl/g、1.0dl/g至3.0dl/g、1.5dl/g至2.4dl/g或1.6dl/g至2.0dl/g的范围内,其中IV根据聚合物溶液通过窄毛细管的流动时间相对于纯溶剂通过该毛细管的流动时间来测量。93.如上述权利要求中任一项所述的植入物,其中所述增强填料包括多种增强纤维。94.如权利要求93所述的植入物,其中增强纤维与生物聚合物的重量比在1:1至3:1的范围内。95.如权利要求94所述的植入物,其中所述重量比在1.5:1至2.5:1的范围内。96.如权利要求93-95中任一项所述的植入物,其中平均纤维直径在5μm和50μm之间。97.如权利要求96所述的植入物,其中所述直径在10μm-30μm之间。98.如权利要求93-97中任一项所述的植入物,其中所述纤维平行对齐。99.如权利要求93-9...
【专利技术属性】
技术研发人员:O·普赖斯布鲁姆,T·P·林德纳,
申请(专利权)人:奥西西奥有限公司,
类型:发明
国别省市:以色列,IL
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