可吸收材料和不可吸收材料的随机均匀的三维组织支架的制作方法_2

文档序号:9437333阅读:来源:国知局
乙烧)共聚物、聚憐酸醋、聚氨基酸、聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、 聚己酸内醋(P化)、聚二氧六环酬(PDO)、S亚甲基碳酸醋灯MC)、聚乙締醇(PVA)、它们的 共聚物或共混物。另外可用的可为聚憐腊、由k丙交醋、化k丙交醋、乳酸、乙交醋、乙醇 酸、对二氧六环酬、=亚甲基碳酸醋和e-己内醋制得的基于共、=和更高级混合单体的聚 合物。聚酸酢包括衍生自具有册OC-CsHa-O-畑2)m-O-CeHA-COOH(其中m是在2至8范围内 的整数)形式的二元酸的那些,W及该二元酸与具有最多至12个碳的脂族a-O二元酸的 共聚物。可用的聚氧杂醋、聚氧杂酷胺W及包含胺和/或酷氨基的聚氧杂醋在W下美国专 利中的一个或多个中有所描述:美国专利5, 464, 929 ;5, 595, 751成597, 579 ;5, 607, 687 ; 5, 618, 552 ;5, 620, 698 ;5, 645, 850 成 648, 088 ;5, 698, 213 ;5, 700, 583,运些专利均W引 用方式并入本文。其他可用的材料可包括聚a-丙交醋)(叩LA")、聚化^丙交醋) ("PDLA")、聚(乙交醋)(叩GA")、聚已内醋、共聚物、;元共聚物、它们的更高级聚单体聚 合物,或它们的组合或混合物。
[0034] 纤维或长丝可被着色(诸如通过生物学稳定的染料)或可不着色。在一些实施例 中,用于所得的植入式装置的至少一种材料提供有颜色(诸如通过使用染料),W便允许使 用者在视觉上看见装置中的不同纤维。另外,着色剂的使用可提供制造和/或储存益处,因 为材料中着色剂的添加可使材料对紫外光不那么敏感。例如,装置中的一种材料可用蓝色 或紫色着色剂染色。
[0035] 更理想地,可吸收的一种或多种纤维包括选自由W下项组成的组的一种或 多种聚合物:由乙交醋和/或丙交醋、径乙酸乳酸聚醋910(polyglactin10)(由 化hicon,Inc.,Somerville,NJW商品名VICR化缝合线出售)制成的聚合物,和由聚乙醇 酸、聚(对二氧六环酬)(诸如由化hicon,Inc. ,Somerville,NJW商品名PDS缝合线出售 的那种)、己内醋、S亚甲基碳酸醋制成的聚合物,W及它们的组合。如果使用合成可吸收 聚合物,那么期望的聚合物应当具有生物相容性并且具有为进入正常代谢途径的低分子量 化合物的降解产物,诸如乳酸和乙醇酸。本发明中的可生物吸收的纤维可用于制备长丝,运 些长丝具有的尺寸为约10旦尼尔至约100旦尼尔,且更具体地为约28旦尼尔至约56旦尼 尔。本发明中可存在一种或多于一种可生物吸收的纤维,并且如果使用多种可吸收纤维,它 们可由相同材料制备或可由不同材料制备。另外,每根纤维可具有与本发明中其他纤维不 同的烙点。
[0036] 在一个实施例中,本发明包括至少一种不可吸收纤维和至少一种可吸收纤维,其 中运些纤维具有彼此不同的烙点。在另一个实施例中,本发明包括至少一种不可吸收纤维 和至少两种可吸收纤维,其中运些纤维各自具有彼此不同的烙点。在装置中,可吸收纤维或 不可吸收纤维中任一者均可具有最低烙点。在包括至少一种不可吸收纤维和至少一种可 吸收纤维的实施例中,不可吸收纤维占总纤维重量的重量百分比按重量计介于约5%至约 50%之间,且更理想地按重量计为约10%至约25%。优选地,在装置中相比不可吸收纤维, 存在更高含量(按重量计)的可吸收纤维。
[0037] 装置具有随机均匀的非结构性阵列,该阵列描述装置中长丝的取向,尤其是在所 有=个维度上的取向。装置可通过任何期望的手段来形成,并且在一个实施例中,装置是通 过W下方法来形成。初始地,选择一根或多根纤维W形成装置,并且纤维可包括可吸收纤维 和不可吸收纤维的组合。运些纤维用于形成单独长丝,长丝可仅包括一根纤维(单纤维)或 可包括多根纤维(多纤维)。如从图1中可W看出的那样,长丝10包括多根单独纤维12、 14、16。图1的长丝示出包括=种类型的纤维的长丝:第一可吸收纤维(12)、第一不可吸收 纤维(14)和第二可吸收纤维(16)。如下文将更详细地论述,在长丝中可W存在不同比例的 任何数量的不同类型的纤维。在此图中,例如,图1左侧的长丝10展示具有一根第一可吸 收纤维(12)、一根第一不可吸收纤维(14)和五根第二可吸收纤维(16)的长丝,但是根据需 要可使用任何类型和数量的纤维。图1左侧的长丝10示出四根第二可吸收纤维16、一根第 一可吸收纤维12和一根第一不可吸收纤维14。可使用其他不同量的材料,该量可按纤维股 线的重量或数量来测量。
[0038] 纱线是由各种长丝形成的,运些长丝可包括上文论述的所选择的不可吸收纤维和 可吸收纤维。纱线可通过任何期望的纱线形成手段来形成,并且在一些实施例中,纱线是通 过形成初始紧密针织的结构诸如套或薄片来形成。初始紧密针织的结构的实施例可参见图 2和图2A。图2呈现包括一种长丝10的针织结构100。针织结构100根据需要可包括任何 数量的不同长丝10。所选择的长丝10可为紧密针织的,W便形成初始紧密针织的结构100, 该结构100可为任何期望的尺寸和形状。所得的结构100可成型为连续套或薄片,该套或 薄片可具有任何期望的长度和直径。例如,套可具有约0. 5英寸至约10英寸,且更理想地 约1. 5英寸至约5英寸的直径。薄片可为基本上平坦的结构,其具有任何期望的长度和宽 度。宽度可为,例如0. 5英寸至约36英寸,并且长度可被限定(例如,至少约12英寸)或 可被延长至多于5英尺、多于10英尺、多于20英尺或甚至更长,从而实现连续的薄片。如 果首先形成套或薄片,那么随后可退绕该套或薄片W便提供材料的扭结纱线。可形成任何 数量的纱线,并且用于形成植入式装置。应当形成足够的纱线,W便将装置编织成它期望的 尺寸和形状。
[0039] 在一些实施例中,初始纤维可作为起始纤维线轴被包含在内,该起始线轴可从均 质材料挤出并且被卷绕。当然,一根纤维根据需要可为均质的或可由多种材料制成。在一 些实施例中,可存在很小的纤维束,其产生小的纤维束股线。纤维线轴用于制备长丝,该长 丝随后可用于制备纱线。如果需要,可W采用相同或不同纤维的多个线轴,运些线轴可成型 为长丝或一束纤维束。纱线可由任何数量的长丝(并且因此由任何数量的纤维)形成,并 且纱线可能由单根纤维形成。例如,纱线可由长丝形成,运些长丝可由W下多根(例如,约 3至约7根)纤维制成:第一可吸收材料纤维(诸如径乙酸乳酸聚醋910)、任选的第二可吸 收纤维(诸如PD巧和至少一根不可吸收纤维(诸如聚丙締)。下文将描述各种组合。纤维 的组合可用于形成初始针织的套或薄片,或该组合可通过任何期望的手段来成束和/或扭 结和/或卷曲。如果首先形成套或薄片,当将多根纤维从针织的套或薄片一起拉出时,所得 的纱线类似于扭结的纤维束。任选地,可采用来自两个不同扭结套或薄片的一根或多根纱 线来形成松散的初始编织结构。如本文所述,初始编织结构中的每根纱线可包含各种比例 的长丝,运些长丝具有各种比例的可吸收单独纤维和不可吸收单独纤维,并且优选的是,至 少一根纱线包含不可吸收纤维束股线并且至少一根纱线包含可吸收纤维束股线。
[0040] 一旦获得一根或多根纱线,就借助任何已知方法通过松散地编织纱线来由一根或 多根纱线初始形成编织结构。初始松散编织结构的描绘可参见图3和图3A。运种初始松散 编织结构本文称为"初始编织结构"。如图3中所呈现,初始编织结构200由至少一根纱线 210的编织物制成,该纱线210可由多根单独纤维212、214、216制成。初始编织结构200可 由一种类型的纱线210制成或可由多根纱线210制成,其中每根可为相同的或不同的。图 3示出多纤维纱线210,但应当理解,纱线210可为单纤维纱线。如从图3中可W看出的那 样,纱线210具有扭结结构。
[0041] 初始编织结构200可为任何期望的形状,包括例如矩形、楠圆形,或甚至形状可为 管状或锥形。初始编织结构200可具有任何期望的厚度,并且优选地厚度介于约0.Imm和 约5mm厚之间,更理想地厚度为约2mm。当然,可根据预期用途和植入部位来改变厚度。初 始编织结构200可具有任何期望的长度或宽度,并且可被制成大的材料薄片。如果初始编 织结构200被制成大的薄片,那么由其制成的所得植入式装置可具有期望的较大长度和宽 度,并且使用者可将装置修剪成待植入的尺寸和形状。在一些实施例中,初始编织结构200 本身能够被植入。初始编织结构200将不可吸收纤维和可吸收纤维分散在整个结构中,从 而理想地提供结构的具有存在的一些可吸收材料和一些不可吸收材料的各可测量部分。初 始编织结构200在所有=个维度上具有基本上均匀的外观。如本文所用,"松散编织"旨在 指代运样的编织结构,其中缔圈与经圈的比例为约8比1至与约1. 5比1,还更优选地为约 5比1至约2比1。然而,在一些实施例中,经圈与缔圈的比例可为约5比1至约1. 5比1, 还更优选地为约5比1至约2比1。 阳042] 初始编织结构随后经受能量的增加,诸如通过增加的热量、福射、振动、电流、射频 或其他类型的能量,旨在使结构收缩并且使结构热定型。在一些实施例中,初始编织结构 200可经受第一加热,该第一加热可与其他能量变化诸如振动或福射暴露一起执行。首先诸 如通过将初始编织结构放置到限定的加热空间(诸如加热设备或其他空间)中来加热初始 编织结构,W便向初始编织结构200提供热量。在一些实施例中,将初始编织结构200放置 在加热烘箱内,或在其他实施例中,可将它放置在第一加热表面或板和第二加热表面或板 之间。理想地,将整个初始编织结构200容纳在一个或多个加热表面界限内,不管是插入到 烘箱中还是放置在加热表面之间,但如果仅加热初始编织结构200的某一区域,那么可将 该区域放置在加热界限内。另外,在一些实施例中,初始编织结构200可(诸如通过在纵向 或非纵向上社制)成型为管状形状并且放置在管状加热空间内。
[0043] 如果将初始编织结构200放置在具有限定表面的加热源中,那么期望那些表面之 间的间隙至少略微大于初始编织结构200的厚度,W便确保整个初始编织结构200中的适 当加热。理想地,表面之间的间隙为约0. 5mm至约5mm,且更理想地为约1. 5mm和约3. 0mm。 当然,加热元件之间的间隙尺寸可取决于初始编织结构200的厚度和密度,或取决于初始 编织结构200中所使用的材料的类型。如果初始编织结构200具有约0.Imm至约1.Omm的 厚度,那么例如间隙应当为约1. 5mm至约3. 0mm。如果初始编织结构200具有更小的厚度, 那么可使用更小的间隙,且反之亦然。间隙尺寸可比初始编织结构200的厚度大约0.Imm 至约2. 0mm。
[0044] 在运种形成植入式装置的方法中,初始松散编织结构200经受至少一个溫度,其 中该溫度与结构中具有最低烙点的材料的烙点相关。具有最低烙点的材料可为可吸收材料 或可为不可吸收材料。下文描述提到具有最低烙点的材料为可吸收材料,但应当理解,具有 最低烙点的运种材料可为不可吸收材料。
[0045] 对于初始编织结构200的此第一加热,将加热设备的溫度设定至W下水平:(1)在 初始编织结构中具有最低烙点的材料(运种材料在装置中被称为"第一纤维")的初始烙融 溫度下,(2)略微高于该初始烙融溫度,或(3)略微低于该初始烙融溫度。溫度的此初始增 大为"第一加热"。如本文所用,术语"略微高于"为比初始烙融溫度大约0.rc至约io°c, 或比初始烙融溫度大约0.rc至约5°c,且更理想地大约0.rc至约2°c。类似地,如本文所 用,术语"略微低于"为比初始烙融溫度小约0.rc至约io°c,或比初始烙融溫度小约0.rc 至约5°c,且更理想地小约0.rc至约2°C。
[0046] W举例的方式,初始编织结构可包括两种纤维:具有100°C初始烙点的第一纤维 和具有150°c初始烙点的第二纤维。在该实施例中,初始编织结构可被放置到加热设备中 并且暴露于第一溫度下,该第一溫度为约l〇〇°C(例如,处于具有最低烙点的纤维的烙点)。 另选地,第一溫度可为约99. 9°C至约95°C,更理想地为约99. 9°C至约98°C(例如,略微低 于具有最低烙点的纤维的烙点)。或者另选地,第一溫度可为约100.rc至约105°C,且更理 想地为约100.rc至约i〇2°c(例如,略微高于具有最低烙点的纤维的烙点)。运个第一溫 度旨在引起收缩。在运个步骤中不旨在对初始编织结构中具有最低烙点的纤维(例如,"第 一纤维",或者如果该纤维是可吸收纤维,那么它可被称为"第一可吸收纤维")进行烙融,而 是旨在使第一材料收缩。
[0047] 在一些实施例中,第一纤维是具有约105°C初始烙点的可吸收纤维,并且第一加热 段在约100°C至约103°C下进行。
[0048] 另外,希望第一纤维的最低烙点比初始编织结构中具有第二低烙点的材料的溫度 低至少l〇°C。目P,第二纤维应当具有比第一纤维高至少10°C的烙点。 W例出于本公开的目的,第一纤维(例如,装置中具有最低烙点的纤维)将被描述为可 吸收的,并且可被称为第一可吸收纤维。第一加热持续足W引起第一可吸收纤维(在装置 中具有最低烙点)的收缩的时间段。如本文所用,材料的收缩是指该材料中分子的重构,但 不足W使该材料烙融。收缩可通过例如在材料的玻璃化转变溫度下对该材料进行加热来实 现。不旨在使第一可吸收纤维烙融,但可能发生轻微烙融。相反,第一加热段旨在引起第一 可吸收纤维的初始收缩。收缩但不烙融是优选的,因为收缩允许第一可吸收纤维保持它的 一些强度并且牵拉装置中的另一纤维,然而材料的烙融降低了该材料的牵拉强度。通常,此 第一加热段应当持续约10秒至约60秒,且更具体地持续约20秒至约45秒,但可根据初始 编织结构中所使用的一种或多种材料而改变。第一可吸收纤维的收缩致使初始编织装置中 所得纤维皱缩。
[0050] 在第一加热段之后所得的结构是具有至少一种纱线的编织图案的装置,该纱线具 有由于具有较低烙点的一根或多根纤维的收缩而皱缩的纤维。然而,由于皱缩,该结构看起 来具有不均匀的阵列,因为收缩的程度是随机的。该所得的材料被称为"初始皱缩结构"或 "初始加热结构"。
[0051] 如果需要,初始皱缩结构随后可经受任选的其他能量增加或加热步骤("第二加 热"),W便对装置进行热定型。第二加热步骤是优选的但不是必需的。该第二加热可在上 述相同加热设备中进行或可在独立的加热设备中进行,并且可包括另外的增加能量源(诸 如振动或福射)或上述其他能量源。第二加热理想地在第一加热的溫度下或高于第一加热 的溫度的溫度下进行,并且优选地高于第一纤维(在装置中具有最低烙点)的烙点。第二 加热可在比第一加热的溫度大约2°C至约25°C的溫度下进行。
[0052] 第二加热步骤旨在使结构中具有最低烙点的第一纤维烙融,从而使初始皱缩结构 的结构和尺寸稳定。该第二加热步骤基本上应当是快速的,但可略微比第一加热长例如约 60秒至约120秒,且更具体地长约60秒至约90秒。例如,如果期望更厚的装置,那么可能需 要更长的第二加热时间。任选地,第二加热步骤可包括另外的步骤,诸如压缩步骤,由此初 始皱缩结构在加热段期间于加热元件之间被压缩。例如,如果要改变初始皱缩结构的形状 W便形成最终所得的植入式装置,那么可期望压缩。可能希望例如使初始皱缩装置压扁其 厚度的约25%至约75%,且更理想地压扁其厚度的约50%(例如,约2mm厚至约Imm厚)。 如果需要,可将加热元件之间的间隙的尺寸调节至期望厚度,并且可另外施加压力。
[0053] 在经受第一加热步骤和任选的第二加热步骤之后,从加热设备移除初始皱缩结构 并且允许其冷却,冷却可在室溫下或溫度控制环境中(例如,高于室溫或低于室溫)发生。 在一些实施例中,可使用具有冷却能力的加热装置,从而允许在完成加热之后进行快速冷 却。所得的结构是硬化的=维编织植入式装置,其中至少一些长丝由于某些长丝的收缩而 随机地皱缩。运被称为"所得的植入式装置"。所得的植入式装置由于一些纤维的烙融和后 续硬化从而形成粘结点而维持它的最终形状。所得的植入式结构因此看起来在所有=个维 度上具有随机取向,但未烙融的长丝事实上的确具有初始均匀的编织。所得的植入式装置 处于编织/非编织状态,并且看起来和感觉起来类似拉型材料。所得的植入式装置因此在 厚度、长度和宽度所有=
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