专利名称：基于聚乙烯醇的医疗装置的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及基于聚乙烯醇的医疗装置及其制备和使用方法。
背景技术：
大多数长期矫形外科植入物(orthopedic implants)包含合成的疏水聚合 物。例如，一些金属植入物具有由疏水聚合物例如超高分子量聚乙烯制成的关节面 (articulating surface)。这些疏水聚合物的磨损颗粒经常会引起不良的免疫反应例如骨 质溶解。此外，虽然这些聚合物是生物惰性的，但还是不能理想地适用作细胞支架或软组织 替代物。因此，本领域需要块状形式或多孔构造的更加生物友好的植入材料。
发明内容
在一些方面，本发明涉及包含聚乙烯醇(PVA)的植入物，其中所述聚乙烯醇具 有至少90%的水解度以及至少50，000的重均分子量。一些植入物进一步包含治疗成分 (therapeutic composition)。在某些实施方式中，水解度是至少95%或98%。一些优选 的PVA是交联的。一些实施方式涉及矫形外科植入物。本发明的矫形外科植入物包括具有关节面的 矫形外科植入物，所述关节面包含聚乙烯醇。一些植入物可以包含其它的材料例如水、增塑 剂例如丙三醇、或治疗成分。在一些方面，本发明涉及包含本文所述聚乙烯醇组合物的用于软组织修复和再生 的支架。本发明的其它方面涉及形成包含本文所述聚乙烯醇组合物的制品的方法。一种这 样的方法包括将具有至少50，000的重均分子量以及至少90%的水解度的聚乙烯醇与一定量的 一种或多种增塑剂接触，从而形成增塑材料，其中该增塑剂为聚乙烯醇的10-50%重量百分 比；和将所述增塑材料模塑以形成固结的制品。在一些实施方式中，所述方法涉及将固结的含丙三醇的PVA制品水合至完全水饱 和态。在某些实施方式中，所述方法进一步包括通过将所述制品置于等于或低于0°C 或-80°C的温度以及然后将所述制品置于低于大气压的压力来增加肖氏D硬度(Shore D hardness)。如果需要降低肖氏D硬度，包含交联PVA的制品可以在70°C至95°C的温度与 水溶液接触。
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在一些实施方式中，当聚乙烯醇与丙三醇接触时，聚乙烯醇是粒状的。合适的增塑 剂包括多元醇例如丙三醇。增塑剂应当具有合适的热学性质以适应加工条件。任何合适的固结方法均可用于形成制品。这样的方法包括压模和活塞式挤塑(ram extrusion)0所述方法还可以进一步包括交联聚乙烯醇以形成交联的制品。交联可通过本领域已知的任何方法进行。在一些实施方式中，交联是通过将聚乙 烯醇暴露在高能电离辐射下完成的。一些植入物和支架可以是多孔的。用于制备这些制品的某些方法使用可压模的材 料，其进一步包含氯化钠。在一些方法中，交联制品在有效去除至少一部分丙三醇和氯化钠 的条件下与水接触一段时间。在一些优选的实施方式中，通过将交联制品与水接触，至少 90%的丙三醇和至少90%的氯化钠被去除。本发明还涉及离子电渗疗装置，其包括室、在所述室中的治疗成分和与所述室相 连的电源，所述室包含聚乙烯醇，该聚乙烯醇具有至少90%的水解度和至少50，000道尔顿 的重均分子量。在一些实施方式中，治疗成分被透皮递送。在一些实施方式中，治疗剂具有 正电荷或负电荷。
图1显示了实施例3的多孔水饱和PVA的显微照片。图2显示了实施例3的多孔水饱和PVA的显微照片。图3表示关于PVA树脂的丙三醇增塑方法的示意图。图4表示关于制造各种非交联的PVA植入材料方法的示意图。图5表示关于制造各种交联的PVA植入材料方法的示意图。发明详述本发明一般涉及包含聚乙烯醇的植入物，其中所述聚乙烯醇具有至少90%的水解 度和至少50，000道尔顿的重均分子量。一些植入物还包含治疗成分。这种植入物可以置于 动物(例如人类)体内并随时间释放治疗成分。这些过程是本领域普通技术人员公知的。一方面，本发明涉及基于聚乙烯醇(PVA)的亲水矫形外科植入物。这些植入物不 同于由疏水聚合物制造的植入物，其还适合用作细胞支架或软组织替代物。聚乙烯醇比用 于制造传统植入物的聚合物更加生物友好。在一些实施方式中，本发明的制品含有10至50重量百分比的水。在其它实施方 式中，所述制品含有按重量计30%或更少的水。本发明的优势之一是本发明的PVA结构在结构上比常规PVA水凝胶更坚固。一些 结构具有至少35的肖氏D硬度。聚乙烯醇可以是完全水解的PVA，其所有的重复单元为--CH2-CH(OH)--,或者是 部分水解的PVA，其具有变化比例(1%-25%)的侧链酯基。具有侧链酯基的PVA具有结 构--CH2-CH(OR)--的重复基团，其中R是COCH3基团或更长的烷基，只要所需的性质被保 留。在一些实施方式中，PVA优选地具有至少98%的水解度。在某些实施方式中，PVA具有 至少100，000道尔顿的分子量(Mw)。PVA优选是交联的。PVA的交联可以通过例如高能电离辐射例如γ辐射来完成。一种这类的示意图在图5中显示。可选地，也可以使用化学交联。本发明制品的硬度可通过将制品置于一个或多个冷冻干燥循环来调节。例如，制 品可以在冷冻循环中被置于低于0°C、或-200C、或-50°c、或-800C的温度。制品可以置于 冷冻温度几分钟到若干小时。例如，5分钟到24小时。干燥循环可以在小于大气压的压力 下完成。例如，压力可以等于或小于10_2、10_4或10_6托。干燥循环可以在不同的温度下进 行——在一些实施方式中低于0°C。一个或多个冷冻/干燥循环可以增加肖氏D硬度。在 一些实施方式中，肖氏D硬度增加至少2或5或10个单位。硬度还可以通过在高于70°C的温度将制品在水中浸泡来调节。在一些实施方式 中，制品在高于80°C或90°C的温度浸泡。制品可进行浸泡几分钟到若干小时。例如，5分钟 到M小时。在一些实施方式中，肖氏D硬度降低至少2或5、10或20个单位。如本文所用，术语“硬度”指的是用硬度计测量的厚平板或钮扣形式的非金属材料 的压痕硬度。硬度计具有弹簧加载压头，其向厚平板施加压入载荷，因而感应它的硬度。硬 度可以间接反映其它材料性质，例如拉伸模量、回弹性、可塑性、耐压性和弹性。材料硬度的 标准测试包括ASTM D2240。除非另有说明，本文所述的材料硬度是以肖氏D的形式。本发明的制品(植入物和支架)可以是真空箔包装的。这些技术是本领域普通技 术人员公知的。这些技术包括已知为Y真空铝箔(Gamma Vaccum Foil, GVF)的方法，如 Hamilton等人在美国专利号5，577，368中所公开。聚乙烯醇具有高熔点，并且通常认为其在熔融之前降解。一方面，本发明提供新的 压模方法，其在压模以前允许通过用丙三醇增塑PVA树脂来制备PVA组分。增塑过程可以 例如通过将PVA树脂浸泡在丙三醇中进行。在一些实施方式中，浸泡是这样进行的首先 将PVA在室温浸泡，随后在高于70°C (在一些实施方式中高于80°C)的温度热浸泡四小时 或更长的时间来得到增塑的PVA树脂。然后，增塑的PVA树脂可以在350° F(176.7°C)和 420° F(215°C )之间的温度用适当的压力进行固结。如本文所用，增塑剂是一种成分，当其被添加到PVA时，提高PVA的柔韧性、加工性 或模塑性。—些实施方式包括使用压模来形成制品例如植入物。压模技术对本领域普通技术 人员是公知的。在一些优选的实施方式中，低氧环境对增塑和/或压模是优选的。合适的 低氧环境包括减压、氮气或氩气环境或其组合。丙三醇是一种生物相容的润滑剂，可以用作矫形外科植入物的一部分。或者，PVA 组分中的丙三醇可以通过在水中或盐水中的延长浸泡与水进行交换。这一后续步骤允许在 PVA树脂中产生包含水或盐水而不是丙三醇的PVA组分。一些实施方式可以使用不同于丙 三醇的增塑剂。在某些实施方式，使用了其它的多元醇。
权利要求
1.一种医疗装置，其包含聚乙烯醇，其中所述聚乙烯醇具有至少90%的水解度和至少50，000道尔顿的重均分 子量，和治疗成分；所述装置具有水和增塑剂中的至少一种，其含量为10-50重量百分比。
2.权利要求1所述的医疗装置，其中所述聚乙烯醇是交联的。
3.权利要求1所述的医疗装置，其中所述聚乙烯醇是至少98%水解的。
4.权利要求1所述的医疗装置，其进一步包含增塑剂。
5.权利要求4所述的医疗装置，其中所述增塑剂包括丙三醇。
6.权利要求1所述的医疗装置，其进一步包含水。
7.权利要求1所述的医疗装置，其中所述医疗装置是矫形外科植入物。
8.权利要求1所述的医疗装置，其具有包含所述聚乙烯醇的关节面。
9.权利要求1所述的医疗装置，其中所述医疗装置是用于软组织修复和再生的支架。
10.一种形成制品的方法，其包括将具有至少50，000道尔顿的重均分子量和至少90%的水解度的聚乙烯醇与一定量的 一种或多种增塑剂接触，从而形成增塑材料，其中所述增塑剂为聚乙烯醇的10-50%重量百 分比；和将所述增塑材料模塑以形成固结的制品。
11.权利要求10所述的方法，其中所述增塑剂包含丙三醇。
12.权利要求11所述的方法，其进一步包括交联所述聚乙烯醇以形成交联的制品。
13.权利要求12所述的方法，其进一步包括将所述交联的制品在有效去除至少一部分 丙三醇的条件下与水接触一段时间。
14.权利要求10所述的方法，其进一步包括通过以下步骤改变所述制品的硬度(a)将所述制品置于低于0°C的温度，然后将所述制品置于小于大气压的压力，或(b)将所述包含交联PVA的制品在高于70°C的温度置于水溶液。
15.一种离子电渗疗装置，其包括包含聚乙烯醇的室，其中所述聚乙烯醇具有至少90%的水解度和至少50，000道尔顿 的重均分子量；在所述室中的治疗成分；和 与所述室相连的电源。
全文摘要
本发明提供包含聚乙烯醇的矫形外科植入物和支架，所述聚乙烯醇具有至少90％的水解度和至少50,000的重均分子量。本发明还提供所述矫形外科植入物和支架的制造方法。
文档编号C08L29/04GK102066484SQ200880121832
公开日2011年5月18日 申请日期2008年12月18日 优先权日2007年12月21日
发明者M·哈尼斯, R·金 申请人:德普伊产品公司