制备骨传导性纤维制品的方法和包含此类骨传导性纤维制品的医用植入物技术

本公开涉及一种在用于医用植入物的纤维制品上制备生物陶瓷涂层的方法，所述方法包括以下步骤：提供制品，所述制品包含由生物相容的不可生物降解聚合物制成的纤维；用涂覆聚合物的溶液至少涂覆在用作植入物时将与骨接触的所述纤维，以产生具有涂覆聚合物层的经涂覆的纤维；在至少一个步骤中用0.01‑10μm的生物活性陶瓷颗粒在处理溶剂中的分散体处理所述经涂覆的纤维，所述处理溶剂包括用于所述涂覆聚合物的溶剂；以及基本上去除所述处理溶剂；以导致所述颗粒被部分地包埋在所述经涂覆的纤维的所述涂覆聚合物层中。所述公开的方法使得能够以相对简单的方式提供具有生物陶瓷涂层的复杂形状的制品，如纤维制品，以产生显示出生物活性的改性表面，从而施加生物相容性化合物和温和的条件。所述方法可用于制备具有涂层的聚酯纤维制品，所述涂层具有生物活性无机颗粒(如磷酸钙)以增强植入后所述制品上的骨生长。本公开还涉及一种显示出骨传导性的纤维制品，可通过所述方法获得或通过所述方法获得的，以及将这些制品用作医用植入物，尤其是永久性高强度骨科植入物的部件的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备骨传导性纤维制品的方法和包含此类骨传导性纤维制品的医用植入物
所公开的专利技术涉及制备用于医用植入物的显示出生物活性(如骨传导性)的纤维制品的方法，特别地涉及一种具有涂层的聚酯纤维制品，所述涂层具有生物活性无机颗粒(如磷酸钙)以增强植入后所述制品上的骨生长。本专利技术还涉及所制备的此类生物活性纤维制品，涉及它们在制备医用植入物中的用途，并且涉及所制备的此类医用植入物，如柔性组织锚定器、骨固定装置和用于骨再生的基于织物的支架。
技术介绍
纤维制品，如由合成聚合物纺成的纤维或长丝制成的编织缆索或针织和织造纺织品构造体，已被用于在各种应用中作为医疗装置的部件，例如在手术缝合线和缆索、人造韧带和肌腱、疝修补片和柔性组织锚定器中。骨科手术中使用的组织锚定器是一种可植入医疗装置，所述可植入医疗装置例如应用于将软组织(如肌腱)重新附着到骨头上或将人造肌腱附着到骨头上，如在肩不稳修复或膝韧带重建中。通常通过将锚定件插入骨中钻出的孔(也称为孔洞或隧道)中，并通过经由附接至锚定件的缝线连接至软组织来获得对骨的附接。组织锚定器可以是刚性且非柔性的，如由金属或生物相容性聚合物模制的实心螺钉或插塞。这些刚性锚定器的缺点在于需要在骨中制造相对较大的孔。可替代地，施加柔性锚定器，例如包含由生物相容性聚合物纺成的纤维的纤维制品，这通常需要明显更小的骨隧道，同时提供至少相似的强度。在US8562647B2中描述了一种柔性锚定器，所述柔性锚定器包括纤维体或套筒，所述纤维体或套筒限定了通道，缝线构造体穿过所述通道并与所述通道连接；至少一个自锁可调节环；以及腿部部分。在插入骨中的孔内后，通过经由拉动连接的缝合线的末端向可调节环施加张力来更改柔性锚定器的形状，从而形成锚定质量。缝线构造体和纤维套筒通常是通过编织多股不可吸收的生物相容性聚合物纤维制成的；所述不可吸收的生物相容性聚合物纤维为例如聚酯，更具体地聚对苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物或共聚物。此类基于纤维的柔性组织锚定器在本领域中通常被称为“全缝线锚定器”(ASA)。由PET或其他合成聚合物制成的植入物或其组分通常是生物惰性的，并且不会固有地与骨结合。因此，未改性的基于PET的骨科植入物(如ASA)由于孔洞中的异物反应而易于在植入后发生纤维组织包封。如果宿主骨与植入物之间没有强结合，则不断变化的负载和/或植入物的微运动可导致植入物不稳定和松弛、孔洞扩大和囊肿形成(参见例如Pfeiffer等人，DOI:10.1016/j.jse.2013.12.036)。从生物学的角度来看，由于生物相容性、骨传导性、骨诱导性和缺乏免疫原性应答，用于重建手术的理想材料是自体骨或组织。然而，收获足够量的组织或骨材料的限制和多次手术的弊端使得“理想”材料对于许多外科手术而言远非那么理想。一种替代方法是使用同种异体和异种异体骨来源的移植物，但此类材料可能会诱发疾病转移、高免疫原性应答或显示出不可靠的降解性能。因此，合成植入物材料或生物材料(如金属、陶瓷、聚合物和复合物)在临床应用中得到了越来越多的使用。几种生物活性材料被临床应用作为例如骨填料和骨移植替代物已有相当多年的历史，这是因为它们不是被宿主视为非法异物进行包封，而是由于其具有反应性的仿生表面而直接与骨结合。此类骨传导性材料允许天然骨组织在材料表面上结合并生长，从而导致骨整合；即植入物在骨中的机械锚定。此类生物材料的示例包括磷酸钙如羟磷灰石、混合无机氧化物如以及聚合物与此类生物活性无机材料的复合物。大多数合成聚合物本身不是生物活性的而是生物惰性的，因此不与骨结合而是被纤维组织包封。为了克服骨科应用中的该缺点，聚合物与生物活性材料的复合物已显示为潜在地将生物活性材料的所需生物效应与聚合物的固有优势相结合，包括通过改变组成和添加其他化合物，以及设计、加工和成型方面的自由度来调整特性的选项。可以通过以下方式来制备作为生物活性材料的聚合物-陶瓷复合物：机械混合聚合物和陶瓷颗粒，从而通常产生聚合物连续基质，该聚合物连续基质具有分散在其中的生物活性陶瓷(也称为生物陶瓷)颗粒。混合可以通过在熔融状态的聚合物中进行处理来进行，但也可以在溶液或分散液中进行处理以允许较低的处理温度。然而，纤维的纺丝常常受到微粒负载的阻碍，例如导致纺丝过程中的不稳定性和频繁断裂。此类复合物的其他缺点可能包括本体特性(bulkproperties)的不希望变化。将陶瓷颗粒掺入聚合物中可例如引起聚合物降解。Geary等人描述了(DOI：10.1007/s10856-008-3472-8)聚碳酸酯型聚氨酯，如商购可得的等级，是例如在替换患病或受损关节中用作体内生物医学装置的合适材料。该Geary出版物公开了经由混合将羟磷灰石(HA)颗粒掺入此类聚碳酸酯型聚氨酯中。这种本体改性促进降解，从而导致聚合物的摩尔质量显著降低，并影响聚合物材料的机械特性。另外，分散在整个聚合物中的颗粒可能导致陶瓷颗粒完全被聚合物覆盖，并且在植入后不能在表面处与组织或流体相互作用。Davison等人(DOI：10.1016/j.actbio.2012.04.007)研究了聚合物对分散在聚合物中的生物陶瓷颗粒的表面暴露和骨传导性的影响。在此表明，当将生物陶瓷颗粒包埋并完全包封在需要长时间在体内和体外溶解的聚合物粘合剂中时，所述颗粒在骨缺损模型中不是骨传导性的，而是通过纤维组织形成而被包封。相比之下，使用易于溶解或降解的聚合物组合物促进了骨形成和骨粘合；这是因为生物陶瓷颗粒变得暴露于生理环境。制造骨传导性植入物的替代方法是对聚合物制品或纤维进行表面改性，这在近几十年来已得到广泛研究。Dorozhkin(DOI：10.1016/j.msec.2015.05.033)在2015年审查了近1000篇有关在植入材料上施加磷酸钙(CaPO4)沉淀物的出版物，并得出结论，尽管人们普遍认为CaPO4修饰改善了骨传导，但是需要进行进一步研究以更好地了解骨对经涂覆的植入物表面的应答。Li等人(DOI：10.1007/s00264-010-1158-6和DOII：10.1007/s00264-011-1275-x)描述了当在等离子体处理之后提供羟磷灰石/明胶或生物玻璃/明胶涂层时，PET的骨整合改善。需要使涂层的明胶降解的后续表面处理以暴露陶瓷颗粒，使得可发生骨再生。此外，就法规要求而言，使用生物源明胶会带来一些附加障碍，并且可能会导致涂层变异性。Li等人(DOI:10.1002/jbm.a.35218)在2015年审查了关于PET人造韧带上的各种生物医学涂层的出版物，并且得出结论，PET上的几种涂层(例如包括羟磷灰石)可提高生物活性，但显示出一些限制，包括生物陶瓷颗粒附聚和与PET基材的附着力差。Li等人进一步得出的结论是，缺乏对关键因素的完整表征，并且需要进行进一步研究以增强经涂覆的移植物的骨整合和生物力学特性。文献JP6339521A2和JP6339522A2描述了通过以下方式对由生物惰性材料如UHMWPE制成的纤维的改性：首先施加熔点低于纤维本身的LDPE涂层，将该表面层热软化，然后用生物陶瓷颗粒进行喷涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在用于医用植入物的纤维制品上制备生物陶瓷涂层的方法，所述方法包括以下步骤：/n·提供制品，所述制品包含由生物相容的不可生物降解聚合物制成的纤维；/n·用涂覆聚合物的分散体或溶液至少涂覆在用作植入物时将与骨接触的所述纤维，以产生具有涂覆聚合物层的经涂覆的纤维；/n·在至少一个步骤中用粒径0.01-10μm的生物活性陶瓷颗粒在处理溶剂中的分散体处理所述经涂覆的纤维，所述处理溶剂包括用于所述涂覆聚合物的溶剂；以及/n·基本上去除所述处理溶剂；/n以导致所述颗粒被部分地包埋在所述经涂覆的纤维的所述涂覆聚合物层中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171006 EP 17195330.01.一种在用于医用植入物的纤维制品上制备生物陶瓷涂层的方法，所述方法包括以下步骤：
·提供制品，所述制品包含由生物相容的不可生物降解聚合物制成的纤维；
·用涂覆聚合物的分散体或溶液至少涂覆在用作植入物时将与骨接触的所述纤维，以产生具有涂覆聚合物层的经涂覆的纤维；
·在至少一个步骤中用粒径0.01-10μm的生物活性陶瓷颗粒在处理溶剂中的分散体处理所述经涂覆的纤维，所述处理溶剂包括用于所述涂覆聚合物的溶剂；以及
·基本上去除所述处理溶剂；
以导致所述颗粒被部分地包埋在所述经涂覆的纤维的所述涂覆聚合物层中。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维制品包括由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的纤维。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将涂覆聚合物的溶液用于涂覆所述纤维，优选地所述溶液包含0.1-10质量％的所述涂覆聚合物。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述涂覆聚合物是生物相容的并且不可生物降解的。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述涂覆聚合物是热塑性嵌段共聚物，优选地热塑性弹性体，更优选地聚氨酯嵌段共聚物。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述聚氨酯嵌段共聚物包含脂肪族聚醚或脂肪族聚酯作为软嵌段，优选地所述聚氨酯嵌段共聚物包含脂肪族聚碳酸酯作为软嵌段。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中生物活性陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：诺埃尔·L·戴维森，亨里克斯·约翰尼斯·阿尔斯，阿利文·乔格·安格洛·阿萨纳瑟斯·迪尔斯，安妮·玛丽亚·珀森，路德·约瑟夫·里贾纳·威廉默斯·彼得斯，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL