适用于植入物的耐用高强度聚合物复合材料及其制品制造技术

本发明专利技术公开了一种薄的、生物相容的、高强度复合材料，所述复合材料适用于各种植入构件。一方面，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。所述复合材料包括多孔膨胀含氟聚合物膜和弹性体，其中，弹性体存在于多孔膨胀含氟聚合物的基本上所有孔中，且所述复合材料包括以重量计小于约80%的含氟聚合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适用于植入物的耐用高强度聚合物复合材料及其制品专利技术背景专利
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高循环弯曲应用包括人工心脏瓣膜。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)已用于产生心脏瓣膜瓣叶。然而，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超过十年并且有足够的耐久性，能循环至少4亿次或更多。专利技术概述根据本专利技术的一个方面，提供了一种可植入制品，所述可植入制品用于调节人类患者中的血流方向。在某实施方式中，所述可植入制品包括瓣叶，所述瓣叶包括复合材料，该复合材料包括具有多个孔的至少一层含氟聚合物、存在于所述至少一层含氟聚合物基本所有孔中的弹性体，其中，所述复合材料包括以重量计小于约80%的含氟聚合物。在另一实施方式中，所述可植入制品包括支撑结构；瓣叶，其支撑在支撑结构上，且能在张开和闭合位置之间运动，从而调节通过所述可植入制品的血流；以及缓冲元件，所述缓冲元件位于支撑结构的至少一部分以及瓣叶的至少一部分之间，其中，所述缓冲元件形成由复合材料形成，所述复合材料包括具有多个孔的至少一层含氟聚合物、存在于基本上所有孔中的弹性体。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实施方式，与说明书一起用来解释本专利技术的原理。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；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；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；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；图4为切割过量瓣叶材料前三瓣叶组件的俯视图；图5A为三瓣叶组件和基底工具的透视图；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；图6A为支架框架或支撑结构的平面展开图；图6B为覆盖了聚合物涂层的支撑结构的平面视图；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；图8是瓣膜组件的透视图；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；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；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；图12A和12B分别为根据本专利技术测试瓣膜组件时，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；图13A和13B分别为测试瓣膜组件时，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；图14为用于制造心脏瓣膜组件的心轴的透视图；图15为用于心脏瓣膜的瓣膜框架的透视图；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；图17是模制瓣膜的透视图；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；图19是瓣膜框架的透视图；图20为如图19所示的瓣膜支架的透视图，所述瓣膜框架的杆都已包覆了缓冲元件；图21是立体光刻技术形成的心轴的透视图。图22为如图20所示的将缓冲元件包覆的瓣膜框架组件安装至如图21所示的心轴的透视图：以及图23为瓣膜的透视图，所述瓣膜的瓣膜瓣叶连接在如图20所示的包覆了缓冲元件的瓣膜框架上并被其支撑。具体实施方式详述本文所用术语的定义在下文的附录中列出。本专利技术解决了业界长期以来的需求，开发了能满足高循环弯曲植入物应用如心脏瓣膜瓣叶中的耐用性和生物相容性要求的材料。现已证明，心脏瓣膜瓣叶形成于多孔含氟聚合物或者，更具体的，不含弹性体的ePTFE时，其缺陷是在高循环弯曲测试和动物体内植入时会硬化。在某实施方式中，下文将进一步详细描述，通过在孔中加入相对高百分比却具有相对低强度的弹性体可以显著提高多孔含氟聚合物心脏瓣膜瓣叶的弯曲耐用性。任选的，在复合材料层之间可以加入额外的弹性体层。令人惊讶的是，在某些实施方式中，多孔含氟聚合物膜吸收了弹性体，该弹性体的存在增加了瓣叶的总厚度，但因添加所述弹性体而使含氟聚合物膜变厚的厚度并没有妨害或降低弯曲耐用性。此外，当弹性体以重量计达到最低百分数后，我们发现含氟聚合物膜的性能一般随着弹性体百分比的升高而变好，结果是显著提高了循环寿命，可在体外循环超过4千万次，且在某些可控的实验室条件下没有显示钙化的迹象。根据某实施方式的材料包括复合材料，所述复合材料包括膨胀含氟聚合物膜和弹性体材料。本领域的技术人员应理解，在本专利技术的精神范围内，多种类型的含氟聚合物和多种类型的弹性材料皆可组合。本领域的技术人员也应理解，在本专利技术的精神范围内，所述弹性材料可包括多种弹性体、多种类型的非弹性组分如无机填料、治疗剂、辐射不透明标记物等等。在某实施方式中，所述复合材料包括多孔ePTFE膜制成的膨胀含氟聚合物材料，如美国专利No.7,306,729所一般描述的。用于形成所述膨胀含氟聚合物材料的可膨胀含氟聚合物，可包括PTFE均聚物。在另一实施方式中，也可使用PTFE混合物、可膨胀的改性PTFE和/或膨胀PTFE的共聚物。合适的含氟聚合物材料的非限制例子如以下专利文件所描述，例如，布莱克（Branca）的美国专利No.5,708,044、百利（Baillie）的美国专利No.6,541,589、沙波拉（Sabol）等的美国专利No.7,531,611、福特（Ford）的美国专利申请No.11/906,877和徐（Xu）等的美国专利申请No.12/410,050。本专利技术所述的膨胀含氟聚合物包括任何合适的微结构以获得所需的瓣叶性能。在某实施方式中，所述膨胀含氟聚合物的微结构为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.01 US 13/078,7741.一种人工心脏瓣膜，其包括：瓣叶，所述瓣叶包括复合材料，该复合材料包括具有多个孔的至少两层含氟聚合物以及存在于所述至少两层含氟聚合物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80％的含氟聚合物；所述含氟聚合物是PTFE；和其中所述弹性体是含氟弹性体。2.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述复合材料包括以重量计小于70％的含氟聚合物。3.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述复合材料包括以重量计小于60％的含氟聚合物。4.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述复合材料包括以重量计小于50％的含氟聚合物。5.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述复合材料还包括弹性体层。6.如权利要求5所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述弹性体层的弹性体为含氟弹性体。7.如权利要求6所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述弹性体层的弹性体为TFE/PMVE共聚物。8.如权利要求7所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述共聚物主要包括40至80重量百分数的全氟甲基乙烯基醚和余下的60至20重量百分数的四氟乙烯。9.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述PTFE为ePTFE。10.如权利要求9所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述至少两层含氟聚合物的基质抗张强度至少在一个方向上大于96Mpa。11.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述弹性体为TFE/PMVE共聚物。12.如权利要求11所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述共聚物主要包括40至80重量百分数的全氟甲基乙烯基醚和余下的60至20重量百分数的四氟乙烯。13.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于350μm。14.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于300μm。15.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于200μm。16.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于100μm。17.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于50μm。18.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其特征在于，所述瓣叶厚度为小于25μm。19.一种形成权利要求1所述人工心脏瓣膜的复合材料的方法，所述方法包括：用溶剂溶解弹性体，所述溶剂适于形成基本填充所述至少两层含氟聚合物的孔的溶液；基本填充所述至少两层含氟聚合物的孔；以及使溶剂蒸发，从而使该弹性体残留在所述至少两层含氟聚合物的基本上所有的孔中。20.一种形成权利要求1所述人工心脏瓣膜的复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：通过分散来递送弹性体，以基本填充所述至少两层含氟聚合物的基本上所有的孔。21.一种形成权利要求1所述人工心脏瓣膜的复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在使弹性体基本填充所述至少两层含氟聚合物的基本上所有的孔的热或压力条件下，使所述至少两层含氟聚合物与弹性体片材相接触。22.一种形成权利要求1所述人工心脏瓣膜的复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·C·布鲁奇曼，P·D·加斯乐，C·L·哈特曼，P·J·沃尔什，C·F·怀特，
申请(专利权)人：WL戈尔及同仁股份有限公司，
类型：
国别省市：