制,XLPE可用于醫(yī)療假體作為軸承構件形成關節(jié)的一部分。例如,假體關節(jié)(比如髖或膝 關節(jié))中的UHMffPE軸承構件可為接受杯(比如髖白杯)形狀,其提供一個表面,人造關節(jié) 的另一構件(比如金屬或陶瓷球)對著該表面在關節(jié)的運動中接合。UHMPE在醫(yī)療假體中 的其他用途明顯地在本發(fā)明的范圍內。
[0066] 本文使用的術語"化合物"是指能作為單一物質被定義、指定、定量等的任何事物, 并且不局限于任何更具體的含義,除非在使用該術語的具體上下文中清楚地如此限制。因 此,術語"化合物"包括但不限于化學化合物、實體、分子、絡合物、試劑、添加劑等。此外,例 如,除非被它們使用的具體上下文中另外限制,否則術語"抗氧化劑化合物"、"抗氧化劑添 加劑"、"抗氧化劑物質"和"抗氧化劑"是指相同的事物。
[0067] "組合(combining) "、"組合(combination) "、"混合"、"混合物"等具有它們在本領 域通常的含義,并且包括但不限于將兩種或更多種試劑放置為彼此物理鄰近,例如,通過混 合、共混、擴散、壓縮、混雜、共混雜等。此外,除非上下文明確說明,否則本文使用的術語"組 合(combining) "、"組合(combination) "、"混合"、"混合物"等包括將兩種或更多種試劑以 任何次序或順序并以任何量組合。
[0068] "福照(Irradiate) "、"福照(irradiating) "、"福照(Irradiated) " 等以及"福射 (radiate) "、"福射(radiating) "、"福射(radiated) "等具有相關領域已知的含義,并且通 常是指將物體(對象、制品等)暴露于電離"輻射",其中暴露于電離"輻射"的物體已經過 "輻照",并且包括但不限于γ輻射(或γ輻照)、電子束輻照(或電子束輻射),并且包括 任何劑量的這種輻照(或輻照),以及任何順序。此外,相關領域的普通技術人員理解,雖然 在術語輻照和輻射的含義之間存在微妙的差異,例如如上所示(例如,輻射從某一來源發(fā) 射,而接受輻射的物體被輻照),在相關領域中這些術語通??苫Q使用,指相同的事物,除 非另外指出,否則在本文中清楚地采用該含義。因此,對于一個非限制性實例,本文引用"已 經過輻照"的物體是指和引用"已經過輻射"的物體相同的事物,或者對于一個非限制性實 例,物體可被"輻照"或"輻射",其中二者是指相同的事物,等。
[0069] 關于交聯(lián)的UHMPE(也稱為"XLPE")的"交聯(lián)(crosslinked) "、"交聯(lián) (crosslink) "和"交聯(lián)(crosslinking) "等具有相關領域已知的含義,并且通常是指在兩 個或更多個聚合鏈之間形成化學共價鍵,以嚴生分子網絡[例如,1]。"交聯(lián)的UHMWPE"(或 "XLPE")可通過任何方式(包括但不限于通過輻射或通過化學方式)使UHMffPE交聯(lián)來制 備。UHMffPE的輻射交聯(lián)為本領域公知的,并且通常涉及將UHMffPE暴露于電離輻射,比如但 不限于γ輻射或電子束。以下實例為舉例說明性的而不是限制性的。在用2. 5-4. OMrad 范圍內的γ -輻射劑量的滅菌期間,通??僧a生輕微交聯(lián)的UHMffPE材料,這可作為該方法 的最后步驟對經整飾(finish)、清潔和包裝的植入物進行。通過暴露于劑量大于4. OMrad 的γ輻射或電子束,可產生高度交聯(lián)的材料。通常將已壓實的棒或桿暴露于輻射,以產生 高度交聯(lián)的UHMWPE。在本發(fā)明的范圍和精神內,可通過在壓實之前或在組合和壓實之前 使UHMffPE樹脂交聯(lián)而制備交聯(lián)的UHMffPE(并且在使已壓實的UHMffPE和/或由已壓實的 UHMffPE制備的成型的植入物交聯(lián)(比如通過輻射)時,可任選另外再次交聯(lián))?;瘜W交聯(lián) 為本領域公知的,并且通常包括將UHMffPE樹脂與過氧化物[例如參見2]或硅烷[例如參 見4]共混。
[0070] 在 UHMffPE 的上下文中,"壓實(Consolidate) " 和"壓實(consolidating) ",比如 "壓實UHMWPE",具有本領域已知的含義,并且通常是指加熱和壓縮UHMffPE (在本發(fā)明中,其 可含有一種或多種試劑),以及柱塞壓出或壓塑UHMffPE以形成"已壓實的UHMffPE",其通常 為棒或桿形式。關于UHMffPE的術語"壓實"和"壓實的"通常包括以下UHMWPE,所述UHMffPE 已經過加熱和壓縮以及已通過相關領域中實踐的常規(guī)步驟(并且為相關領域普通技術人 員公知)經過壓實(壓實)后退火處理,以減輕已壓實的UHMffPE的應力,所述退火通常涉 及將UHMffPE加熱確定的時間和溫度以釋放由壓縮引起的應力。因此,本文使用的術語"已 壓實的UHMWPE"包括已經過加熱和壓縮并通過柱塞壓出或壓塑成型且隨后退火以減輕壓實 應力的UHMffPE。
[0071 ] 術語"dl- α -生育酚"也稱為全-外消旋-α -生育酚,是指為大致等量的八種可 能的立體異構體(即,α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚、α-生育三烯酚、 β -生育三烯酚、γ -生育三烯酚和S -生育三烯酚)的全-外消旋混合物的合成的維生素 E[例如參見6]。添加劑dl-α -生育酸為市售可得的,例如,得自Sigma-Aldrich,St. Louis, MO(項目 T3251)。
[0072] 術語"姜黃素"是指其最純形式的化合物"1,7-雙(4-羥基-3-甲氧基苯基)_1, 6_庚二烯_3, 5-二酮",也稱為"二阿魏酰甲烷",其由姜黃(Curcuma longa)分離或化學合 成。
[0073] 術語"丁基化的羥基甲苯"可縮寫為"BHT"。
[0074] 術語"丁基化的羥基苯甲醚"可縮寫為"BHA"。
[0075] 合成的抗氧化劑是指人造的并且不天然發(fā)現(xiàn)的。
[0076] 術語"協(xié)同"具有在以下8個整段(包括本段)和以下方程式(1)-(4)所述的含 義。術語"協(xié)同"在本發(fā)明相關領域已知指兩種或更多種添加劑之間的合作相互作用,其 增強聚合物的穩(wěn)定多于它們的單獨作用的總和[例如參見9]。該含義在以下公式中陳述。 另外,為了清楚的目的,本領域還認識到對抗作用,它是兩種或更多種添加劑之間的相互作 用,其劣化聚合物的穩(wěn)定,使得它們的組合作用小于它們的單獨作用的總和。此外,本領域 認識到協(xié)同和對抗作用之間的平衡為累加效應,其中兩種添加劑的組合作用等于它們的單 獨作用的總和。這些定義經由以下非限制性公式顯示:
[0077] 如果:
[0078] ra=在已組合的UHMffPE中添加劑a的相對濃度,
[0079] rb =在已組合的UHMffPE中添加劑b的相對濃度,
[0080] rn =在已組合的UHMffPE中添加劑η的相對濃度,
[0081] 其中 ra+rb+· · · · +rn= 1
[0082] 011;=在UHMffPE中單獨的添加劑a的氧化-誘導時間(OIT),
[0083] OITb =在UHMffPE中單獨的添加劑b的氧化-誘導時間(OIT),
[0084] 011;=在UHMffPE中單獨的添加劑η的氧化-誘導時間(OIT),且
[0085] OITa,b,...n =在UHMffPE中添加劑a、b.....η的氧化-誘導時間(OIT)
[0086] 累加相互作用:0ITa,b,...n= ra(0ITa)+rb(OITb)+......+r n(OITn) (I)
[0087] 協(xié)同相互作用:0ITa,b,...n>r a(0ITa)+rb(OITb)+......+r n(OITn) (2)
[0088] 抵抗相互作用:0ITa,b,...n<r a(OITa)+rb(OITb)+......+r n(OITn) (3)
[0089] 相關領域普通技術人員容易地理解,用于定義協(xié)同的這些和其他具體的方程式適 用于具體的情況,并且修改方程式以產生用于在多種情況下定義協(xié)同的具體的方程式完全 在相關領域普通技術人員的技能范圍內。例如,當在已組合的UHMffPE中添加劑的濃度一起 的總和等于在UHMffPE中單獨的添加劑的濃度時,適用以上方程式(1)-(3)。當該情況不存 在時,本領域普通技術人員可容易地定義其他方程式來說明協(xié)同。
[0090] 作為一個實例,本發(fā)明的一個主要目標是允許降低主要添加劑的濃度,同時保持 或改進已組合、壓實和交聯(lián)的UHMffPE的抗氧化性。因此,相關領域普通技術人員知道,前述 方程式非常適用于說明在該具體情況下的協(xié)同。然而,確定用于該(或任何)情況的方程式 完全在本領域普通技術人員的技能范圍內。例如,為了在這些具體的情況下定義協(xié)同,本領 域技術人員將推導以下方程式為定義兩種或更多種添加劑之間的協(xié)同的非限制性實例:
[0091] 如果:
[0092] ra=在已組合的UHMffPE中添加劑a的相對濃度,
[0093] rb =在已組合的UHMffPE中添加劑b的相對濃度,
[0094] 其中:ra+rb= I
[0095] Ca=在UHMffPE中單獨的添加劑a的質量濃度,
[0096] Cb =在UHMffPE中單獨的添加劑b的質量濃度,
[0097] OIT (Ca)=在UHMffPE中在濃度Ca下單獨的添加劑a的氧化-誘導時間(OIT),
[0098] OIT (Cb)=在UHMffPE中在濃度Cb下單獨的添加劑b的氧化-誘導時間(OIT),
[0099] 0IT(Ca',Cb')=在UHMffPE中在質量濃度C a'下添加劑a和在質量濃度Cb'下添 加劑b的氧化-誘導時間(OIT),
[0100] 其中:Ca' < Ca,
[0101] cb'<cb,和
[0102] Ca,+Cb,=Ca=Cb
[0103] 0IT(Ca',Cb')[OIT(Ca) ]+rb[OIT(Cb)] (4)
[0104] 此外,在本領域已知,兩種或更多種穩(wěn)定添加劑或化合物(也稱為穩(wěn)定劑)之間的 協(xié)同相互作用可分類為通過以下機理之一起作用:
[0105] (1)兩種添加劑一起反應得到在穩(wěn)定方面更有效的新的物類;
[0106] (2) "次要"添加劑與"主要"添加劑或其副產物反應,使其再生或抑制有害作用; 和
[0107] (3)兩種添加劑以不同的自由基鏈氧化水平起作用,并且協(xié)同結果僅來自動力學 作用。
[0108] 雖然明確地不束縛于理論或以任何方式受限于理論,并且僅用于舉例說明的目 的,基于文獻中的研究,本發(fā)明發(fā)明人理論推定,向交聯(lián)的UHMffPE中加入多于一種添加劑 通過機理2或3之一或二者起作用,這取決于所選的具體添加劑。
[0109] 例如,先前的研究已說明,諸如維生素 C、兒茶素和多元醇的各種添加劑通過機理 2與酚類抗氧化劑(比如α-生育酚)組合起作用。這些化合物可使生育酚氧基基團再生 或再循環(huán)回到α-生育酚,因此,使分子回到初始狀態(tài)。這進而使得α-生育酚分子淬滅另 外的自由基并繼續(xù)保護材料免受氧化。
[0110] 或者,與硫化物或亞磷酸鹽組合的酚類抗氧化劑通常認為通過機理3起作用,其 中酚類添加劑淬滅過氧化物基團,而硫化物或亞磷酸鹽將氫過氧化物基團轉化為醇。
[0111] 最后,認為添加劑的一些組合通過機理2和3共同起作用。例如,在α-生育酚和 亞磷酸鹽Ultranox U626在聚丙烯中的共混物中,據(jù)報道亞磷酸鹽參與氫過氧化物的失活 (機理3)和α -生育酚的再生(機理2)二者。
[0112] 本文使用的術語"標稱"是指待與另一種物質組合的物質(例如,待與UHMffPE樹 脂組合的抗氧化劑添加劑)的濃度。其中待與另一種物質組合的物質的量為該物質在組合 前的量。例如,如果具體的抗氧化劑添加劑待與具體量的UHMffPE組合,則具體的抗氧化劑 的"標稱"濃度為在馬上組合之前的量(通常,但不總是或必要,表示為將要被組合的物質 的重量百分比)。當待加入到另一種物質中的物質可能被消耗、組合、改變、反應或變化,或 者一旦組合就變得難以定量時,該形式的測量是特別有用的。然而,術語"標稱"不必然要 求與另一種物質組合的"標稱"