製備pva水凝膠植入體的方法和相關器械的製作方法

2023-05-23 01:02:31 2

專利名稱：製備pva水凝膠植入體的方法和相關器械的製作方法
技術領域：
本發明涉及製備植入體的方法，可以尤其涉及製備脊推植入體的方法。
背景技術：
脊推動物的脊推骨是由稱作推體的骨結構製成的，所述推體通過稱 作推間盤的較軟組織結構分開。推間盤通常稱作脊推盤。脊推盤(spinal disc)主要用作脊推骨之間的機械緩衝，允許在該軸向骨架的脊稚段 (vertebral segment)之間發生受控運動。脊推盤充當關節，允許發生生 理程度的彎曲、伸展、側向彎曲和軸向旋轉。脊推盤必須具有足以允許 這些運動的柔性，並具有足以抵抗外力和脊推骨引起的扭矩的力學性 質。
正常的脊推盤是具有兩個脊推端板("端板")、環纖維組織("環") 和髓核("核，，)的混合無血管結構。典型的，脊推盤的大約30-50% 橫截面積對應於所述核。 一般而言，端板由覆蓋薄層硬皮質骨的薄軟骨 組成，所述皮質骨連接到脊推體的海綿狀松質骨上。端板起到將相鄰推 骨連接到脊推盤的作用。
脊推盤的環是相對堅韌的外部纖維環。對於一些脊推盤而言，尤其 是對於腰部較低位置的脊推盤而言，所述環高度可以是大約10-15毫 米，厚度是大約10-15毫米，要認識到頸盤(cervical disc )更小。
在所述環內是水含量高的凝膠狀核。該核充當液體以使環內的壓力 相等，將盤上的壓力轉換成在環的纖維上的拉力。環和核一起通過在彎 曲、上舉等過程由於相鄰脊推體產生的力而彎曲從而對脊推骨進行支撐。
脊推盤上的壓力隨著身體姿勢的變化而變化。當人體仰臥時，第三
腰推盤上的壓力可以是例如大約200牛頓(N),當假定處於直立姿勢 時，所述壓力可以急劇增加(例如，增加到大約800N)。所提到的載 荷值在不同的醫療文獻中可能不同，典型的變化大約+MOO-200N。當 身體僅僅彎曲20度時，壓力可以再次增加到例如大約1200N。
脊推盤可能由於外傷或者退化過程而偏移或受損。當環纖維弱化或 者撕裂並且核的內部材料變得永久性凸出、擴張或者突出到其正常的內 部環邊界以外時，形成推間盤脫出(disc herniation)。大量的脫出或"滑 出，，的核組織會壓制脊推神經，從而導致腿部疼痛、肌肉強度和控制力 損失，甚至出現癱瘓。或者，由於脊推盤退化，核喪失了水結合能力並 縮小，隨後推盤的高度受損。隨後，核體積下降，導致環在其中層疊的 片層疏鬆結合的區域中變彎曲。隨著環的這些重疊片層彎曲和分離，可 能發生周向或徑向環撕裂，有可能導致持久性的、使人殘廢的背疼。相 鄰的輔助性的關節小面(facet joint)也4支迫位於重疊位置(overriding position)，這可能導致額外的背疼。脊推盤脫出最常發生的部位是在下 腰區。頸部脊推盤通常也受到影響。
目前有數種療法用於治療脊推盤脫出或退化保守性治療、切除 (discectomy)、核替換、融合和假體全推盤替換(TDR)。相信採用 保守性的臥床休息治療會使許多下背部疼痛的病人變好。對於其它病 人，更積極的治療可能是合意的。
切除術可以提供良好的短期效果。但是，從長期生物力學觀點來看， 切除術通常不是合意的。當脊推盤通過外科手術脫出或去除時，脊推盤 空間將變窄，並可能喪失許多它的正常穩定性。脊推盤高度損失可能導 致關節小面中骨關節炎變化，和/或神經根隨著時間變化而受壓。關節的 正常靈活性喪失，導致在相鄰脊推盤中出現較高的應力。有時，可能需 要在受損脊推盤塌陷後恢復正常的脊推盤高度。
融合是一種治療方法，通過該治療兩個脊推體通過支架彼此固定。 支架可以是剛性的金屬片，通常包括螺釘和板，或者是同種異源移植體 或者自體移植體。目前的治療是通過設置將兩個脊推體融合在一起的剛 性金屬器械和骨片(bone chip)而保持脊推盤空間。所述器械和修補板 類似，具有螺釘將一個脊推體固定到另一個上。或者，填充有骨片的中
空金屬圓筒可以放置在推間空間中，以將脊推體融合在一起(例如，來
自Sofamor-Danek的LT-Cage頂或者來自DePuy的Lumbar I/F CAGETM )。 這些器械對病人的缺點在於骨融合到剛性體上，柔性運動或沖擊吸收能 力有限(如果有)，而柔性運動或衝擊吸收對於天然脊推盤而言會是正 常存在的。融合一般可以消除疼痛症狀並穩定關節。但是，由於融合的 片段得以固定，所以移動範圍和在相鄰脊推盤上的力可能增加，從而可 能增強它們的退化過程。
一些最近的TDR器械試圖通過關節連接的植入體允許在脊推體之 間發生移動，所述植入體允許部分之間有一些相對滑動(例如，ProDisc 、 ChariteTM),參見例如美國專利5314477、 4759766、 5401269和5556431。 作為該金屬板多部件TDR (全推盤替換)設計的替換物，在Ku的美國 專利申請公開No.2005/0055099中描述了柔性固體彈性體推盤才直入體， 其經配置以模仿天然推盤動作(即，可以提供沖擊吸收、彈性的拉伸和 壓縮變形)，該專利的內容在此通過引用結合進來，就像它在本文中完 全記載的那樣。
本發明實施方案綜述
本發明的實施方案涉及製備柔性植入體的方法和/或用於其的模具。 一些實施方案涉及醫用(典型的是植入體)製造模具。所述模具包 括(a)具有三維成型模具腔室的模具，其具有直立側壁、可拆卸性 連接的底板和頂板；(b)至少一個設置在模具腔室內的網格層(mesh layer);和(c)設置在模具腔室內位於所述至少一個網格層上方的一 定量的聚乙烯醇材料和沖洗流體(irrigationfluid),以形成水凝膠植入 體，從而在暴露於熱量中時所述至少一個網格層一體式連接到所述水凝 膠植入體上以限定模塑的醫用器械(比如，例如但不限於可植入的TDR 脊推盤假體)。
本發明的一些實施方案涉及製備醫用植入體(其可以是2維或3維 體)的方法。該方法包括(a)將一定量的PVA材料引入到模具腔室 中；(b)將一定量的鹽水插入到PVA上方；(c)將蓋子放置在模具 上方以使具有PVA和鹽水的腔室處於壓力下；(d)加熱所述模具所需 的時間和溫度以使所述PVA和鹽水達到希望的溫度並形成模塑體；(e) 在所述加熱步驟之後冷卻所述沖莫具和才莫塑體；和(f)形成醫用PVA水
凝膠植入體.
一些實施方案涉及製備可植入的假體的方法。所述方法包括(a) 將低位網格層(inferior mesh layer)放置在三維模具的底板上；(b)將 可模塑的材料引入到所述模具中；(c)將高位網格層(superior mesh layer)置於模具內的可模塑材料的上表面上；(d)關閉所述模具；(e) 響應所述關閉步驟將任何多餘的可模塑材料推出到所述沖莫具之外；和(f) 將具有所述可模塑材料的模具加熱到所需的溫度以使所述衝莫具被加熱 到至少大約80。C至少大約5分鐘；然後(g)由所述加熱過的可模塑材 料形成模塑的植入體，其中所述網格層被一體式連接到由可^t塑材料形 成的模塑體上。
其它製備醫用植入體的方法包括(a)將一定量的PVA材料引入 到模具的模具腔室中；(b)將一定量的鹽水插入到模具腔室中，所述 插入和PVA的引入相互獨立；(c)將蓋子置於模具上以關閉所述具有 PVA和鹽水的模具腔室；(d )將所述模具加熱所需時間和溫度以使PVA 和鹽水到達所需的溫度並形成模塑體；(e)在所述加熱步驟後冷卻所 述模具和模塑體；和(f)形成醫用PVA水凝膠植入體。
另外其它製備醫用植入體的方法包括(a)將蓋子放置模具上以 基本關閉模具腔室；(b)在所述放置步驟之前或之後將一定量的PVA 材料引入到模具腔室中；(c)在將所述蓋子放置在模具上之後，將一 定量的鹽水通過延伸通過模具蓋子的排出通道插入到模具腔室中；(d) 然後密封所述排出通道；(e)然後將所述模具加熱所需時間和溫度以 使PVA和鹽水到達所需的溫度並形成模塑體；(f)在所述加熱步驟後 冷卻所述才莫具和才莫塑體；和(g)形成醫用PVA水凝膠植入體。
通過閱讀附圖和後續實施方案詳述，本領域普通技術人員將認識到 本發明的進一步特徵、優點和細節，其中所述描述僅僅是本發明的示例 性描述。


圖1是根據本發明實施方案的具有柔性龍骨(flexible keel)的可植 入脊推盤假體的頂透視圖。
圖2是根據本發明實施方案的具有柔性龍骨的另 一可植入脊推盤假體的頂透視圖。
圖3是根據本發明實施方案的圖2中所示脊推盤假體的正視圖，其 位置是柔性龍骨位於在相鄰推骨中形成的各個接收榫眼(receiving mortise )中。
圖4A是根據本發明實施方案的脊推盤植入體另一實施方案的正示意圖。
圖4B是根據本發明實施方案的脊推盤植入體另一實施方案的正示意圖。
圖5A-5C是根據本發明實施方案的具有增強材料的龍骨的剖面圖。 圖6A-6C是根據本發明實施方案的用於脊推盤植入體的不同構造
柔性龍骨的其它實施方案的正或側示意圖。
圖7是根據本發明實施方案的脊推盤植入體的另 一 實施方案的正或
側示意圖。
圖8是根據本發明實施方案的脊推盤植入體的另一實施方案的正或 側示意圖。
圖9是根據本發明實施方案的脊推盤植入體的另一實施方案的示意 頂視圖。
圖10A是根據本發明實施方案的脊推盤植入體的另一實施方案的 示意性正或側-魄圖。
圖10B是根據本發明實施方案的另 一脊推盤植入體的側透^L圖。
圖11A和11B是根據本發明實施方案的具有龍骨和亞表面連接片段 (subsurface attachment segment)的植入體的剖面示意圖。
圖12是可用於製備根據本發明實施方案的柔性龍骨脊推盤植入體 的操作流程圖。
圖13A是經構造以接收可模塑的植入體材料從而形成根據本發明 實施方案的脊推盤植入體的脊推盤植入體模具的示意圖。 圖13B是圖13A所示模具的示意圖，其中有蓋子。 圖14是可以一體式連接到根據本發明實施方案的模塑彈性體的三 "f牛式夕卜罩(three-piece outer covering)的示意圖。
圖15是可用於製備根據本發明實施方案的脊推盤植入體的半自動 組裝生產線的示意圖。
圖16A是根據本發明實施方案的脊推盤植入體模具的剖面圖。 圖16B是根據本發明實施方案的脊推盤植入體模具的底視圖。
圖16C是根據本發明實施方案的脊推盤植入體模具的底視圖。
圖17A是和17B是根據本發明實施方案的多部件模具的示意性正視圖。
圖18是根據本發明實施方案的模具的中間體的端視圖。
圖19是根據本發明實施方案可以連接到圖18所示中間體上的低板
的端—見圖。
圖20A是根據本發明實施方案可以連接到圖18中的中間體的頂部 衝莫具構件的頂視圖。
圖20B是沿著線20B-20B截取的圖20A所示頂部才莫具構件的剖面圖。
圖21A是根據本發明實施方案可以容納在圖18中所示中間構件中 的底部模具構件的底視圖。
圖21B是沿著線21B-21B截取的在圖21A中所示底部^t具構件的 剖面圖。
圖22是根據本發明實施方案的可用於製備外科手術用植入體的操 作流程圖。
具體實施例方式
現在參考其中描述了本發明實施方案的附圖更詳細地描述本發明。 但是，本發明可以以許多不同的形式實施，不應該理解成限制於本文所 給出的實施方案；相反，提供這些實施方案使得本公開是完整的和全面 的，將向本領域技術人員充分地傳達本發明的範圍。
相似的附圖標記在本文中是指相同的要素。在圖中， 一些線條、層、 部件、要素或特徵的厚度可以為了清楚而放大。虛線表示任選的特徵或 操作，除非另有說明。
本文所用的術語僅僅是為了描述具體的實施方案，並不旨在限制本 發明。本文所用的單數形式"a" 、 "an"或"該、所述(the)"也旨 在包括複數形式，除非上下文另有清楚說明。進一步理解的是術語"包 括"和/或"包含"當在本說明書中使用時，指定了所述特徵、整數、步 驟、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一個或多個其它特徵、整數、 步驟、操作、要素、部件和/或其組的存在或添加。本文中所用的術語"和 /或"包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組合。如本文中所用
的短句比如"在X和Y之間，，和"在大約X和Y之間，，應該理解成包 括X和Y。如本文所用的短句比如"在大約X和Y之間"是指"在大 約X和大約Y之間"。如本文中所用的短句比如"從大約X到Y"表 示"從大約X到大約Y"。
除非另有定義，本文中所用的所述術語(包括技術術語和科學術語) 的意思和本發明所述領域的普通技術人員普遍理解的意思相同。應該進 一步理解的是術語，比如在普遍使用的字典中定義的那些，應該理解成 具有和它們在說明書和相關領域上下文中的意思相 一致的意思，不應理 解成理想化的或者過分正式的含義，除非有明確定義。為了簡單和/或清 楚，已知的功能或構造可以不描述。
應該理解的是，當要素被稱作"位於另一要素上"、"連接"到另 一要素、"附連"到另一要素、和"偶聯"到另一要素、"接觸"另一 要素等時，它可以直接地位於該另一要素上、連接到該另一要素、附連 到該另一要素、偶聯到該另一要素或者接觸該另一要素等等，或者也可 以存在插入要素。相反，當要素被稱作例如"直接位於另一要素上"、 "直接連接到"另一要素、"直接附連到"另一要素、"直接偶聯到'， 另一要素、或者"直接接觸"另一要素時，沒有插入要素存在。本領域 技術人員應該認識到，談到和另一特徵"相鄰，，設置的結構或特徵時， 該特徵或結構可以具有與所述相鄰特徵重疊或位於其下的部分。
應該理解的是，雖然在本文中可以採用術語第一、第二等來描述各 種要素、部件、區域、層和/或部分，但是這些要素、部件、區域、層和 /或部分不應限於這些術語。這些術語僅僅用於將一個要素、部件、區域、 層或部分和另一區域、層或部分區分。因此，可以在不偏離本發明的教 導情況下將下面討論的第一要素、部件、區域、層或部分可以稱作第二 要素、部件、區域、層或部分。操作(或步驟)的順序並不限於權利要 求或圖中給出的次序，除非另有特別指明。
術語"脊推盤植入體，，和"脊推盤假體，，在本文中互換使用，以表 示採用可植入全脊推盤替換假體(而不僅僅是核)的全推盤替換，其經 構造以替換哺乳動物受試者的天然脊稚盤(用於獸醫或醫療(人類)應 用)。相反，術語"脊推植入體"是指TDR推盤植入體和可替換的脊 推植入體兩者，比如例如脊推環或者脊推核植入體。
術語"柔性的，，是指可以彎曲或者折曲的構件。在一些實施方案中，
龍骨是柔性的，但是剛性足以基本上自我支撐從而能夠在體外基本保持 所需構造。龍骨可以包括強化機構以增加其剛性。
術語"龍骨"是指經構造以容納在相鄰骨中的凹槽或榫眼中的植入 體部件、特徵或構件，用於促進短期和/或長期固定和/或提供原位抗扭 曲或扭轉性。術語"龍骨"也包括不連續的龍骨構造和/或並不延伸到植 入體全部長度的龍骨構造，比如如圖10A中所示的一個或多個周向排列 或偏置的龍骨。
術語"網格，，是指任何形式，包括例如打結、編織、擠出、沖壓、 編結、織造或其它，的任何生物相容性柔性材料，可以包括具有基本規 則的孔或者帶孔圖案和/或不規則的孔或帶孔圖案的材料，所述孔或帶孔
圖案可以包括任何尺寸的孔，典型的是在大約0.01到3mm之間，更典 型的在大約O.lmm和大約lmm之間。
術語"大孔"是指直徑或寬度尺寸為至少大約0.5mm的孔隙，典型 地直徑或寬度為大約lmm-大約3mm,更典型的直徑或寬度為大約 lmm-大約1.5mm (寬度尺度是指非圓形的孔隙)。在使用網格龍骨的 情況下，大孔比該網格村底的開孔或孔大。大孔可以促進骨長入，用於 隨時間增強固定和/或穩定性。
術語"圈"是指具有閉合的或近乎閉合的轉圈(turn)或輪廓的受 影響材料中的形狀。例如，圈可以是其最上面部分併入到兩個相接觸的 下面部分或兩個相鄰分開的下面部分中。術語"褶(fold)"是指折轉 過來，摺疊的褶可以具有銳邊或者圓邊。術語"打褶，，或"摺疊，，是指 材料自身摺疊(具有或不具有銳邊)。
圖1示出了脊推盤植入體10的一個實施方案。植入體10可以包括 在至少一個主平面(primary surface )上的至少一個龍骨15。如圖所示， 植入體10包括至少一個柔性龍骨15。在本實施方案中，柔性龍骨15是 前面的/背面的龍骨。在圖1和2所示的實施方案中，植入體10包括在 各自的高位主表面和低位主表面上的上龍骨和下龍骨15u、 15b。在圖2 所示的實施方案中，龍骨15可以經取向以基本橫向延伸。
也可以使用其它龍骨取向和構造。例如，圖4A示出了上龍骨15u 可以沿著第一方向延伸(比如前面地/後面地)，下龍骨15b可以沿著另 一方向延伸(比如一黃向地)。圖4B示出了一個主表面(所示為^氐位表 面12)可以具有更小數目的龍骨15。圖9示出了龍骨15可以是傾斜的
或者有角度的。龍骨15可以從植入體向外延伸大約2 -大約15mm,典 型地為大約5 - 10mm。柔性龍骨15可以為植入體IO才是供抗扭曲或扭轉 性，和/或便於短期和長期固定。
圖5A-5C舉例說明了柔性龍骨15可以包括結構增強物15r。增強物 15r可以包括例如為龍骨15增加剛性的塗料、材料或者部件。增強物可 以施加到龍骨15的外部和/或內部。如圖5A所示，剛性增強的構件15m 可以是聚合物或金屬網格或實心構件，位於龍骨15的內部。圖5B示出 了增強物15r可以包括位於龍骨15上部分處的離散構件15m。在龍骨中 可以形成凹穴以在其中保持所需的位置(頂到底和/或端到端)。也可以
使用另外的離散的或連接的縱向分開的構件(未示出)。圖5C示出了 增強物15r可以是模塑到植入體內以延伸到龍骨內部的構件15m。
如圖2和3所示，龍骨15經構造以進入在相鄰推骨中形成的各個 通道或榫眼25中。通道'25可以具有比龍骨15的高度大的相對淺的深 度25d。在一些實施方案中，通道25可以具有為大約5-12mm之間的 深度25^
植入體10可以包括至少一個從至少一個表面延伸的柔性龍骨15。 在一些實施方案中，植入體可以包括多個從一個或多個表面延伸的龍骨 (參見例如圖4B),植入體IO可以包括從每個主表面延伸的相同數量 的龍骨15或者從每個主表面(primary surface )延伸的不同數量的龍骨 15。柔性龍骨15可以是多孔的，在特定實施方案中可以包括生物相容 性彈性體的(典型為聚合物)網格材料。在圖l和2所示的實施方案中， 龍骨15通過在整體式多孔的(典型是網格的)材料層中形成的基本向 外延伸(通常從上龍骨15u向上延伸)的褶15f形成。龍骨15的一個實 施方案由厚度為大約0.7mm的、可購自Fablok Mills Mesh #9464, Fablok Mills, Inc., Murray Hill, NJ的DACRON網格形成。
但是，柔性龍骨15可以包括其它材料，並可以以其它方式形成或 提供。例如，如圖6A所示，龍骨15，可以包括兩個向外延伸的柔性構件 18、 19 (其可以由向上彎曲的網格材料的兩個離散的端部部分形成，或 者可以通過沿著摺疊線的分割來形成)。圖6C示出了三褶15f可以用 於形成龍骨15"，圖6B示出了雙褶15f可以用於形成龍骨15"，。
雖然在圖1-3中是由在植入體外表面上的材料層限定，但是龍骨 15可以由才莫塑在表面下的和/或嵌入到植入體中一定距離並且在其中錨定以延伸到植入體邊界上方或下方所需距離的材料層限定。所述材料層
( 一層或多層)可以是織物單層或者疊層物，包括例如DACRON網格 或者氈或者其它生物相容性材料。
在其它實施方案中，植入體10可以是具有金屬性的或者非模塑的 構件的連接型植入體(articulating implant)。柔性龍骨15可以經超聲 焊接、用鍵固定、釺焊、粘合性附連、螺紋連接、釘子連接或者以其它 方式固定、附連和/或安裝到所需部件上以提供柔性龍骨15。在一些實 施方案中，柔性龍骨15可以採用非彈性體或非聚合物生物相容性材料
(包括可鍛的金屬、金屬網格和/或非多孔材料)形成。對於非多孔材料 而言，可以設置大孔以提供充分的固定。
在一些實施方案中，植入體10的形狀可以描述成提供解剖學形狀、 沖擊吸收性和機械支撐的三維結構。解剖學形狀可以具有不規則的實心 體積以填充目標推間盤空間。身體的坐標可以採用上面的(朝向頭部)、 下面的(朝向腳部)、橫的(朝向體側)、中間的(朝向中線)、後面
的(朝向背部)和前面的(朝向前面)的解剖學方向來描述。從上面來 看，植入的器械具有腎形狀，其中門臍朝向後面方向。該器械在矢狀剖 面中的邊緣通常被容納在脊柱維度之內。術語"主平面"是指上表面或 下表面之一。
脊推盤假體10的尺寸可能針對不同的個體而變。成人腰部脊推盤 的典型尺寸沿著短軸是3-5cm,沿著長軸是5cm,厚度是1.5cm,但是 這些尺寸的每一個都可以變化。預期植入體10可以以一定範圍的預定 尺寸提供，以允許臨床醫生為病人選擇合適的尺寸。也就是說，植入體 10可以以至少兩種不同尺寸但形狀基本相同的形式提供。在一些實施方 案中，植入體10可以以小型、中型和大型尺寸提供。進而，尺寸可以 根據植入體的位置來設置——也即，L3-L4植入體的尺寸可以和L4-L5 植入體的不同。在一些實施方案中，植入體10可以針對每個個別病人 進行定製(設置尺寸)。
植入體10可以構造成形狀和推間盤尺寸通常相似的柔性彈性體 MRI相容性(能夠置於MRI系統中並且可以是可成像的)植入體。植 入體IO可以具有固體彈性體，所述彈性體的機械壓縮和/或拉伸彈性通 常小於大約100MPa(通常大於lMPa)，最終拉伸強度通常大於大約 100kPa,可以顯示出允許頂表面和底表面之間的旋轉度為至少2度、扭矩大於大約O.OlN-m而不失效的柔性。植入體10可以經構造以承受大 於大約lMPa的壓力。
植入體10可以由任何能夠提供所需的形狀、彈性、生物相容性和 強度參數的彈性體來製備。植入體10可以用單一均勻的平均硬度材料 來構造，和/或可以具有非線性的彈性(即，不是常數)。植入體10可 以任選地構造成具有多個硬度，比如雙硬度植入體(dual durometer implant)。植入體10可以經構造以在中部剛性更大，或者在外周剛性 更大。在一些實施方案中，植入體10可以經構造以具有連續的剛度變 化，而不是具有兩個截然不同的硬度。較低硬度對應著和較高硬度區域 相比剛性更低。例如， 一個區域的抗壓一莫量可以是大約11-100MPa, 而另一區域的抗壓沖莫量可以是1 - 10MPa。
植入體10的正切彈性才莫量(a tangent modulus of elasticity)可以是 大約1 - 10MPa (在正常脊推負載下)，典型的是大約3-5MPa,水含 量可以是大約30 - 60%,典型的是大約50%。
可植入的脊推盤10的一些實施方案可以包含聚氨酯、矽酮、水凝: 膠、膠原、透明質酸、蛋白質和其它經構造以具有所需範圍的彈性機械 性質比如合適的抗壓彈性剛性和/或彈性模量的合成聚合物。聚合物比如 矽酮和聚氨酯通常已知具有小於100MPa的(抗壓強度)彈性才莫量值。 水凝膠和膠原也可以製成抗壓才莫量值小於20MPa並大於l.OMPa。矽酮、 聚氨酯和一些晶膠(cryogel)通常的最終拉伸強度大於100或200kPa。 這種類型的材料通常可以承受大於0.01N-m的扭矩而不失效。
如圖1所示，脊推盤體10可以具有圓周表面11、上表面12和下表 面13。上下表面11、 12可以基本上是凸形的以和凹形的推骨相配。脊 推盤體10的圓周表面11和天然盤的纖維環("環")相應，可以描述 成環表面11。推盤體10的上表面12和下表面13和天然盤的推端板("端 板")相應。推盤體10的內中部和天然盤的髓核(nucleus pulposus ) ("核")相應。
植入體10可以包括分別位於上下主表面12、 13每一上的多孔覆蓋 層，典型的是網^f各材料層12c、 13c。如圖所示，植入體10也可以包括 位於環表面11上的多孔(典型是網格的)材料層llc。環覆蓋層llc可 以形成連續的或有接縫的環，以一致橫向膨脹。在其它實施方案中，環 覆蓋層llc可以是不連續的。同樣如圖所示，這三個覆蓋層llc、 12c、
13c可以在其各個的邊緣處相會，以包住植入體10。在其它實施方案中， 覆蓋層llc、 12c、 13c可以不相會，或者可以僅僅覆蓋其各自表面11、 12和13的一部分。
圖2示出了環覆蓋層llc和上覆蓋層12c尺寸可以偏大以延伸超過 植入體的邊界並在植入體10的彎曲的前上方部分20處相會。骨螺釘50
病人身體中就位。類似地，下覆蓋層13c可以在植入體的彎曲的前下方 部分21處和環覆蓋層llc相會。如圖3所示，覆蓋層llc的這種構造使 得可以採用四個骨螺釘50。可以採用另外的連接機構比如另外的彎曲片 段，或者替換性的連接機構，例如一體式懸垂物(integral tab)等，以 允許骨連接構造。懸垂物21的每個彎曲片段或者其它構造可以高度為 大約2mm-15mm,長度(側到側的寬度)典型的是大約10mm。懸垂物 21位於植入體周邊周圍(懸垂物設置在頂部和底部周圍)。懸垂物21 可以通過單一連續的裙部來提供，或者以離散的懸垂物片段形式提供。
可替換地，環覆蓋層llc可以在環表面邊界附近終止或者在環表面 邊界之內終止，或者上覆蓋層或下覆蓋層12c、 13c可以在各個上表面 或下表面的邊界鄰近處或者以內終止，並且不延伸超過植入體的邊界。 在此類實施方案中，上覆蓋層或下覆蓋層12c、 13c的外部分單獨，或 者環覆蓋層llc的上部分或者下部分單獨，可以用來接收和連接骨螺釘 (一個或多個)和/或其它連接結構50。覆蓋層可以在各自周界周圍連 續連接或者間隙連接，或者可以分開並且完全不相會。
如圖1和2所示，植入體10可以經構造以基本包封在同一多孔(典 型的為網格)材料覆蓋層中，所述覆蓋層的厚度和形成龍骨15的厚度 相同。可替換地，可以在不同表面上使用不同材料層或者不同厚度的材 料層。例如，環材料層llc可以相對於植入體上表面或下表面12、 13 上的覆蓋層12c、 13c具有額外的厚度。
雖然所示的是基本共形地覆蓋基本上整個各個表面，但是覆蓋層 llc、 12c、 13c可以佔據各個表面11、 12、 13的4交小部分，比如4支少部 分(未示出)。覆蓋層llc、 12c、 13c可以經構造以允許由於體液的存 在而在植入體10吸收或攝入液體時原位基本垂直被動膨脹或長大大約 1-40%,典型的是大約20- 30%。被動長大可以通過如下方式在體外 測量將植入體在室溫和壓力下放置在鹽水中5-7天，同時保持在模
擬脊柱中在兩個才莫擬推骨之間的推間空間中。應該注意到;故動膨B長可以
根據例如採用的覆蓋層或網格的類型和植入體材料而變。例如，在一些
實施方案中，網格覆蓋層llc、 12c、 13c以及用於形成植入體的一定重 量百分比的PVA經配置以具有大約1 - 5%的原位膨脹。
在圖1-3所示的實施方案中，龍骨15具有褶或圈15f,所述褶或 圈經成形以使褶15t的尖端閉合併且兩個腿部15^ 152分開以在其間限 定細長型的間隙空間15g(圖2)。圖8示出了所述間隙空間可以使得 龍骨15具有帳篷型的剖面形狀或者端視圖形狀，所述形狀具有頂部稜 角(而不是圓角)。圖1示出了所述間隙空間可以使得龍骨腿部15!、 152經由它們的內表面在其大部分長度上接觸。
在端視圖中，比如如圖3所示，龍骨15可以包括閉合的尖端或者 冠15t以及間距緊湊的褶15!、 152的腿部。腿15i、 152可以匯合到共形 覆蓋層材料12c、 13c中。腿15!、 152可以在靠近植入體10時接觸，或 者可以分開一定距離，比如大約0.01mm-大約10mm,典型的是大約 0.1mm-大約lmm。
在一些實施方案中，腿部15^ 152可以沿著長度方向在上、中或下 部分的一個或多個處連接(連續的或者不連續的)，或者可以具有其它 結構強化機構(未示出)。龍骨15的部分可以經由任何合適的生物相 容性連接機制進行連接，比如熱密封、超聲連接、模塑、粘合性結合或 者縫合。可替換的或者另外的，褶15！、 152的腿部可以具有水平的、垂 直的或者成稜角的剛性物或者其它增強機構。另外，在一些實施方案中， 龍骨15可以包含位於外和/或內表面(或者在間隙空間中)上的可以增 加龍骨15的剛性的生物相容性塗層或者另外的材料。也參見圖5A-5C。 剛化塗層或者材料可以包括PVA晶膠。環覆蓋層11C (也稱為"裙狀 物")也可以包括剛化機構或者強化機構，比如在本文中針對龍骨15 所述的那些。
如圖7所示，龍骨15可以包括多個分開的空隙40。空隙40可以是 形成通過龍骨15的壁(一個或多個)的大孔，其可以促進骨或組織長 入。空隙40可以在至少龍骨15的大部分長度上對齊或者不對齊。
圖10A示出了一個或多個龍骨15可以佔據或者橫跨各個主表面的 亞部分(小於整個距離)。如圖10所示，上表面12可以包括兩個分開 的、軸向對齊的龍骨15a。龍骨15a可以具有在本文其它地方描述的構
造。在所示的實施方案中，龍骨15a從同一表面上延伸出來時可以具有 不同形狀，並且在從不同主表面上(即，各個下表面和上表面)延伸出 來時可以具有不同的構造。圖10B示出了龍骨15a可以包括空隙40。
圖IIA和11B示出了龍骨15可以構造成具有表面下連接片段15s。 如圖11A所示，植入體10具有主體10b (典型的是模塑的彈性體)， 龍骨15具有延伸到植入體10b內小距離(比如，例如，橫截面距離的 大約5-30% )的表面下連接片段15s。如圖11A所示，外部襯裡層12c 可以位於植入體10b的外側上，在其下面設置有表面下連接片段15s。 片段15s可以在固定到主植入體10b之前一體式連4妻到襯裡層llc上， 或者可以在製備過程中連接。圖11B示出了柔性龍骨15可以通過將它 的層錨定到植入體10b中而限定。任選的外部襯裡12c可以放置在龍骨 15周圍。可以採用不同的材料來形成龍骨15和表面下片段15s和襯裡 llc(如果使用的話)。另外，雖然所示的是從討論的一個主表面延伸 出來，但是植入體10可以經構造以具有一個或多個從另一表面或兩個 表面延伸出來的龍骨15 (這可以應用到本文所示或討論的其它實施方 案)。
推盤植入體10的一些實施方案經構造使得它們可以在機械方面充 當基本正常的(天然的)推盤，並可以連接到相鄰推體的端板上。植入 體IO可以原位膨脹以恢復推間空間的正常高度。植入體IO可以經構造 以在植入後相對於植入時的構造膨脹例如大約1-40%、典型的是大約 20%。可以預期推盤植入體10可以通過外科手術插入到目標推間空間 中。它可用於將脊柱內的兩個骨表面分開。在其它實施方案中，植入體 可以經構造以相對於身體的其它骨使用。
如所示，例如，在圖4和5中，推盤植入體10當從至少一側看時 可以基本是矩形的。如圖1和2所示，上表面12和下表面13可以成形 為基本凸形的，以提供分別和上推體和下推體16和17 (圖2和3)的 良好界面。
如圖1所示，推盤體10當從上或頂視圖觀察時通常是腎形狀，具 有延伸的卯形表面和凹陷的部分。如圖2所示，推盤10的前面部分10a 在矢狀平面內可以具有大於推盤10的後面部分10p的高度。植入體10 可以經構造以具有大約l.OMPa的機械抗壓彈性模量、大於15%的最終 拉伸、和大約5MPa的最終強度。該器械可以支持超過1200N力。在共
同未決的美國專利申請公開No.20050055099中進一步描述了示例性的 柔性植入體，該文獻的內容在此通過引用結合進來就像它在本文中全文 記載了一樣。
用於實施本發明的彈性體包括矽酮橡膠、聚氨酯、聚乙烯醇(PVA) 水凝膠、聚乙烯基吡咯烷酮、聚HEMA、 HYPANTM和3^111)1^@生物材 料。製備這些聚合物和共聚物的方法是本領域技術人員公知的。製備彈 性體cyrogel材料的已知方法示例描述在專利No.5981826和6231605中， 其內容在此通過引用結合進來。還可參見Peppas,通過凝固-解凍循 環處理製備的聚(乙烯醇)水凝膠；和Polymers,v33,pp3932-3936( 1992); Shauna R.Stauffer禾口 Nikolaos A.Peppas。
圖12是可以進行以形成根據本發明實施方案的具有至少一個柔性 龍骨的植入體的示例性操作。雖然在本文中描述成特別適於推盤植入
的彈性主體可以模塑成所需的植入體形狀(框175)。至少一個柔性龍 骨可以連接到所述模塑的植入體上，以使該至少一個柔性龍骨從所述模 塑的植入體的上表面或下表面的至少之一向外延伸(框180)。
在一些實施方案中，植入體是具有形狀和天然推盤相應的單一主體 的固體PVA水凝膠(框177 )。適於形成脊推植入體的示例性水凝膠是 (高度)水解的晶體聚(乙烯醇)(PVA) 。 PVA晶膠可以由市售PVA 材料(典型的包括粉末、晶體或者丸粒)通過任何本領域公知的合適方 法製備。也可以採用其它材料，取決於例如使用和所需的功能。另外的 強化材料或者覆蓋層、輻射不透過性標記物、硫酸鈣或其它材料或組分 可以模塑到模塑體上和/或中。或者，植入體可以基本上由僅僅所述模塑 的PVA體組成。
在一些實施方案中，柔性龍骨可以通過將帶有至少一個向上或向下 延伸的褶的網格覆蓋層模塑到至少一個主表面上而得以連接(框181 )。 任選的，兩個網格層可以連接到植入體上，上下表面的每個上連接一個， 第三網格層可以連接到環表面上以基本包封植入體(框182)。
參見圖13A，在一些實施方案中，可模塑的材料被置於模具200中。 所述可才莫塑的材料包含衝洗劑和/或溶劑250和大約25-60重量％的PVA 粉末晶體240。 PVA粉末晶體的MW可以是大約124000-大約165000, 水解度為大約99.3-100% 。衝洗劑或溶劑250可以是大約0.9%氯化鈉的
溶液。PVA晶體240可以在衝洗劑之前放入模具200中(無需預混)。 模具200具有所需的3維植入體形狀。如圖所示，模具200包括底板201, 底板具有溝道或空隙202,所述溝道或空隙202經設置尺寸和構造以容 納各自的覆蓋層13c的龍骨15 (所示為層13c,但是底板201可以容納 層12c,具體取決於模具取向)。
如圖13B所示，蓋子205可用於關閉;f莫具200。關閉的;^莫具200可 以抽空或者以其它方式進行加工以從內部腔室中除去氣泡。例如，可以 過量填充衝洗劑以使當蓋子置於(夾到或固定到)模具200上時，所述 過量液體被擠出，由此去除氣泡。在其它實施方案中，真空可以和模具 腔室流體連通，以降低腔室內的壓力和去除氣泡。PVA晶體和衝洗劑可 以在位於模具中時、在蓋子關閉之前和/或之後混合。可替換地，所述混 合可以自然發生，無需在加熱過程中的主動機械動作。
同樣如圖13B所示，龍骨15可以停靠在底板201下方的底板溝道 或者空隙202中。在兩個主表面上都希望有龍骨的情況下，蓋子205可 以類似構造。加熱模具200中的衝洗劑250和PVA晶體240。典型地， 將具有可模塑材料的模具加熱到大約80 -大約200。C的溫度足以形成固 體模塑體的時間。模具溫度可以在外表面上測量。模具可以加熱到至少 大約80-20(TC至少大約5分鐘但小於大約8小時，典型的為大約IO分 鍾至大約4小時，(平均或者最大和最小)溫度可以在數個外部模具位 置測量。模具也可以置於烘箱中並保持在烘箱中在足以將模具和可模塑 材料帶到合適溫度的溫度所需的時間。在一些實施方案中，模具可以保 持在烘箱中在大約50 -200°C,典型的是大約100 -200°C，大約2-6 小時，當放入數個模具時可以使用較高的範圍，但是可以使用不同的時 間和溫度，具體取決於熱源比如烘箱、烘箱溫度、模具構造、和被加熱 的物品數量。
圖14示出了三個覆蓋層llc、 12c、 13c可以在PVA晶體和衝洗劑 之前置於模具中作為預先切割的或者成形的可拆卸襯裡。襯裡llc、 12c、 13c在模塑過程中一體式附連到模塑的植入體上。在一些實施方案中， 骨傳導材料(osteoconductive material)比如例如4弓鹽可以置於覆蓋層 llc、 12c、 13c的內表面或者外表面和/或模具內表面(壁、頂板、底板) 上，以塗覆和/或浸漬網格材料，從而提供骨傳導的促組織生長塗層。
才莫具200、 201和襯裡llc、 12c、 13c可以經構造以提供骨連接延伸
片段20、 21、如上所述。
在加熱後，植入體可以主動或^L動冷卻，和/或多次冷凍-解凍，直 到形成具有所需力學性質的固體晶態植入體為止。模塑的植入體可以在 所述冷凍-解凍之前從才莫具中取出，或者所述冷凍-解凍可以在植入體位 於^f莫具中時進行。可替換的， 一些冷凍-解凍步驟(比如但不限於大約0 -IO循環)可以在植入體處於^t具中時進行，而另外的步驟(比如但不 限於大約5-20循環)可以在植入體位於模具之外時進行。
在冷凍-解凍之前、之中和/或之後(但典型地在脫模之後)，模塑
的植入體10可以置於水或鹽水中(或者兩者中，或者在一些實施方案 不放在兩者任一中)。器械10可以部分或完全脫水以供植入。得到的 假體可以具有至少大約2MPa的彈性才莫量，和至少lMPa，優選大約 lOMPa,但低於大約lOOMPa的拉伸和壓縮的力學極限強度。該假體可 以允許在頂表面和底表面之間具有大約1 - 10的旋轉度，扭矩為至少大 約1N-m,卻不失效。植入體可以是通過ISO(ISO10993-51999: Biological evaluation of medical devices-Part 5: Tests for in vitro cytotoxicity和ISO 10993-102002: Biological Evaluation of medical devices-Part 10: Tests for irritation and delayed-type hypersensitivity )*見定的細月包毒性和壽丈感性煩'H式 為生物相容性的單 一 固體彈性體材料。
用來評價材料試樣的壓縮切向模量的測試參數可以包括
測試類型無側卩艮壓縮(unconfined compression)
夾具平^1,直徑至少30mm
速度25.4mm/秒直到應變為40%
溫度室溫(~22°C )
浴試樣存儲在鹽水或水中直到測試前即刻
試樣圓柱狀，高度9.8士0.1mm,直徑9.05士0.03mm
在15、 20和35%應變處計算壓縮切向才莫量。
圖15是可用於製備根據本發明實施方案的脊推植入體的示例性制 備系統500的示意圖。如圖所示， 一 系列夾持多個模具200的模具殼225 可以沿著工藝線系列前行。才莫具殼225可以經由帶式驅動或傳輸系統 510前行。在第一站A(515)處，可以將所需的襯裡llc、 13c置於才莫 具200中。在採用襯裡材料(12c或13c)在植入體上形成柔性龍骨15 的情況下，模具底板201可以包括接收溝道或空隙202 (圖16A-16C)。
在下一個站B (518)處，才莫具材料245可以加入到;^莫具200中。如 所示，模具材料包括首先加入的PVA240以及隨後加入的液體250。但 是，應該注意到，在其它實施方案中，才莫具材3牛可以以可流動的液體 (PVA和液體或其它彈性體組分可以預混，並可以預先加熱以形成粘性 的可流動的漿料或混合物)形式加入。模具殼225可以任選地振動或者 振蕩以在模具殼沿著工藝流程移動時混合模具材料。
在站C ( 520)處，頂層12c可以置於模具200中的材料上。蓋子 205可用於關閉模具200。在其中採用頂層12c形成柔性龍骨15的實施 方案中，蓋子205c中的頂板可以包括龍骨接收空隙或溝道206,和本文 討論的底板空隙或溝道202相似。關閉的坤莫具可以前行到站D ( 522), 在該處才莫具200暴露到熱源299並加熱到所需時間和溫度以足以為一莫具 200中保持的可模塑材料賦予所需熱量達所需時間。熱源299可以是固 定烘箱，^t具200可以放置在其中的欄架上。可替換地，驅動系統可以 經構造以使其中的模具自動前行，並保持模具在烘箱中所需的時間。可 以在;^莫具上和/或中放置溫度傳感器，以確認達到了所需入口溫度所需的 時間。
植入體10可以在數個冷凍-解凍循環中處理，如上所述。才直入體10 可以用無菌熱液體或者輻射或者其它滅菌方法進行滅菌，典型地在包裝 在醫用袋子或者其它合適容器中之後，從而提供無菌醫用製品。
圖16A示出了模具200,其經由把持模具底板201的模具底部200b。 如圖所示，覆蓋層13c包括停靠在底板201中的溝道202ch (圖16B) 或空隙202a(圖16C)中的龍骨15。同樣如圖所示，覆蓋層llc置於模 具200中鄰近才莫具的側壁203。在其它實施方案中，龍骨15可以在才莫塑 過程中在覆蓋層13c的底部下方摺疊，底板可以經構造以容納這個超厚 的區域。模具的頂板可以類似構造。
圖17A示出了可用於形成根據本發明實施方案的植入體的多件式 模具(multi-piece mold) 200。如圖所示，模具200包括中間體208、具 有底板202的底構件201、具有頂板206的頂構件205、和底板209。頂 構件205和底構件201經構造以進入中間體208的相對的端部分。定位 梢211或者其它設備可以容納在可配合的空隙211m中，以幫助將部件 引導到和/或固定在一起。頂構件205可以包括液體和/或空氣排放口 216。排放口 216可以允許過量的沖洗劑(比如鹽水)在連接蓋子時/人 模具腔室中排出。排放口 216可以用於在加熱步驟之前的才莫具腔室除氣
(抽真空)。也就是說，基本上關閉的模具可以放置在真空室中(通常
為20-30英寸Hg (英寸汞))短時間，比如小於5分鐘。然後，可以關 閉排放口 216以密封模具，然後將密封后的模具置於烘箱中或暴露到另 一熱源的熱量中。
如圖17B所示，當連接時，頂構件205、底構件201和中間體208 限定植入體10的形狀。底構件具有限定底板202的內部腔室，所述底 板202形成植入體的前面部分的形狀(並且，合適時，針對龍骨的空隙 或溝道的形狀)。類似地，頂構件205形成限定植入體頂部(上表面) 形狀的頂板。中間體208限定植入體的縱向(環形)周邊的形狀。如圖 所示，頂構件205可以包括側向法蘭205f,所述法蘭可以夾持或者以其 它方式固定到板209上以將模具200緊緊地保持在一起。在一些實施方 案中，如所示，可以在用於將蓋子205連接到模具體的一個或多個螺釘 頭217的下方插入回彈性構件比如彈簧215(片簧或者盤簧)。彈簧215 也可以在底板端部209 (未示出)處插入。彈簧215可以允許才莫具腔室 有限的或者受控的膨脹，並同時保持模具關閉(保持腔室處於壓力下) 以在模具和其中的模塑材料冷卻時補償體積變化(模具和模具材料的熱
係數通常是不同的)。其它熱補償機制和構造也可以使用。
圖18是中間體208的端視圖，示出了可以特別適用於TDR推植入 體的示例性內部形狀208i。如圖所示，中間體208的側壁限定了植入體 10的周壁形狀。中間體208可以包括沿著圓周方向分開的空隙208a， 所述空隙可以和其它相配衝莫具部件中的空隙對齊。應該注意的是，雖然 所示模具200的外部是基本管狀的，但也可以採用其它形狀。圖19示 出了可以牢固地連接到中間體208的底板209的端視圖。板209包括空 隙209a以及插入到底構件200b (圖17A)中的定位梢211。
圖20A和20B示出了示例性的頂衝莫具構件205。頂才莫具構件205可 以包括空隙205a。如所示，頂構件205和板209可以包括相同數量的空 隙，而中間體208可以包括較少數量的空隙。該額外的孔/空隙可以用於 脫模目的(例如，將模具和模塑的植入體脫開或分離)。頂模具構件205 可以具有進入中間體208內的下部分，其具有和中間體周界形狀208p 基本相同的周界形狀206p。頂構件205的最下面部分2051經成形以在 植入體中限定所需的可模塑(上)形狀。如上所示，排出口216可用於
在加熱循環之前的如下一種或多種插入鹽水、排出過量鹽水、和/或模
具腔室的除氣(模具在真空室中排空)。在操作中，在將蓋子置於模具
腔室上之後，鹽水可以置於儲器222中。才莫具200可以放入真空室中所 需的時間。鹽水被抽入到模具腔室中，空氣經由排出口 216排除。典型 地，少量鹽水，比如小於儲器體積的大約10%,在該排除步驟之後停留 在儲器222中。模具200可以通過連接閉合構件，比如在排出口 216p 中的螺釘或插銷，而密封，其中所示的所述排出口設置在儲器222的底 部。隨後，將密封的模具置於加熱器/烘箱中。
圖21A和21B示出了示例性底沖莫具構件200b。如圖所示，外周界 形狀201p基本上和中間體208的周界形狀208p相同。底構件200b限 定底一反201的形狀並包括溝道202。
圖22示出了和上面結合圖13描述的類似的示例性製備方法，可用 於製備任何合適的植入體，並不限於脊推植入體。由於植入體可以製備 成具有力學強度、或者在其它物理性能中具有各種水平的強度，所以該 方法可以適用於許多應用。晶膠也具有高的含水量，這在許多應用中提 供了所需的性質。例如，晶膠組織替換構造體特別適用於外科和其它醫 療應用，作為人工材料在人類和其它哺乳動物中用於替換和重構軟組織 或者作為矯形植入體。
製備方法可以包括將一定量PVA晶體引入模具腔室(框400)中。 一定量的液體，典型的是水溶液或水，可以加入到PVA晶體中以形成 PVA混合物(框405 )。所述液體可以任選的包含鹽水(框406)。模 具蓋子經連接以基本關閉模具腔室(框408 )。液體和/或晶體或粉末PVA 材料可以在連接蓋子後採用具有和模具腔室流體連通的排出通道的排 出口獨立添加(框407)。排出口可以用於在加熱之前，典型地在才莫具 腔室排空的過程中，從模具腔室中排出空氣。排出口可以在加熱步驟之 前密封。典型地，在蓋子連接之前加入PVA和任何所需的襯裡材料(框 409),而在蓋子連接之後引入液體。可替換地，PVA和液體可以都在 連接蓋子之前引入(所有的或者部分)。模具腔室可以由於在密封腔室 中加熱該混合物而變得具有壓力(預期有較高的壓力，但是沒有測量 過)。具有PVA混合物的沖莫具可以加熱到所需溫度所需時間，以將PVA 混合物形成具有所需形狀的模塑體(框410)。模具和其中的模塑體可 以在加熱之後冷卻(框412)。冷卻可以是一皮動的(在室溫空冷)或主
動的比如強迫空氣流動、流體流動、致冷，並可以包括溫度調節或者不
調節溫度，或者所述冷卻可以包括主動類型冷卻和#:動類型冷卻兩者。
在一些實施方案中，模具腔室可以允許在冷卻循環中冷卻模具和才莫 塑的PVA體(其可以保持密封在其中)時有體積變化，(典型的是收
縮)，同時抑制空氣引入到模具腔室中(框415) 。 PVA模塑體可以經 過至少一次，典型的是多次的冷凍-解凍循環(在模具中和/或外)(框 416)。如上所述，可^t塑材料可以包括大約20-大約70% (重量)的 PVA粉末晶體。PVA粉末晶體可以具有大約124000-大約165000的MW, 大約99.3-100%的水解。鹽水(沖洗劑、溶液和/或溶劑)可以是大約0.9 %氯化鈉溶液。PVA晶體可以放置(幹的)在模具中，和沖洗劑無關(無 需預混)，但典型的是在衝洗劑之前放置；和/或以其它方式引入到模具 中，從而無需注射。衝洗劑和PVA,或者4又僅衝洗劑，可以在蓋子連4妻 之後採用液體排出通道插入到^^莫具中，所述液體排出通道在加熱所述材 料和模具之前可以被堵塞或密封。在冷卻後，水凝膠-才莫塑體可以進一步
處理，無需在後續加工中置於水或鹽水中。水凝膠體在包裝到醫用試劑 盒並準備好進行插入之前和/或在植入之前可以至少部分水合(和，在一 些實施方案中，可以基本完全水合)。植入體製備的其它特徵、特性、 材料或加工步驟可以如上描述其它圖時所述的那樣使用。
可以由晶膠替換或重構的軟組織體部件，包括但不限於人造血管、 心臟瓣膜、食道組織、皮膚、角膜組織、軟骨、半月板和腱。進而，cryogel 也可以用作解剖學結構包括但不限於耳朵或鼻子的軟骨替換。矯形植入 體包括但不限於膝、臂和髖關節置換、負重表面植入體和假肢。
晶膠也可以用作組織膨脹劑(tissue expander)。另外，本發明的晶 膠可以適於可植入的藥物遞送器械。在該應用中，藥物遞送到組織的速 度取決於晶膠孔大小和源自冷凍/解凍設備的分子間咬合度 (intermolecular meshing)。藥物遞送的速率隨著孔悽t量增加而增加， 隨著分子間咬合度的增加而減小，而分子間咬合度的增加是源自冷凍/ 解凍循環的次數增加。晶膠也可以適用於人造血管和心臟瓣膜替換，這 是因為晶膠是抗血栓的，並且由於人造血管當植入到體內時在力學和生 理學方面的特殊需求。晶膠也可以用於隱形眼鏡、作為傷口比如燒傷和 擦傷的覆蓋物，以及用於其中所需具有力學強度的材料的其它應用。
上面的描述對本發明進行了舉例說明，不應理解成對本發明的限
制。雖然已經描述了本發明的一些示例性實施方案，但是本領域技術人 員很容易認識到這些示例性實施方案可能有許多變化，而實質上不偏離
本發明的所述新型教導和優點。相應的，所有這些變化旨在包括在如同 權利要求所限定的本發明範圍之內。本發明由所附權利要求限定，其中 將包括權利要求的等同物。
權利要求
1.醫療器械製備模具，包括模具，所述模具具有目標形狀的三維模具腔室，所述模具腔室具有直立的側壁和可拆卸連接的底板和頂板；設置在所述模具腔室中的至少一個網格層；和一定量的聚乙烯醇(PVA)材料和衝洗流體，其設置在所述模具腔室中在所述至少一個網格層上方以形成水凝膠體，以使在熱暴露過程中所述PVA滲透過所述至少一個網格層，以將所述網格層整體式連接到所述水凝膠植入體上以限定模塑的醫療器械。
2、 權利要求1的模具，其中所述至少一個網格層包括位於模具腔 室中的三個網格襯裡層， 一個經構造以至少部分覆蓋所述底板， 一個經 構造以至少部分覆蓋所述直立側壁， 一個經構造以至少部分位於所述才莫 具腔室中所述頂板的下方且在所述一定量的聚乙烯醇材料和衝洗流體 之上。
3、 權利要求1的模具，其中所述模具腔室三維形狀基本和天然脊 推盤的形狀相對應，和其中所述才莫具經構造以製備可植入的TDR脊稚 盤假體。
4、 權利要求1的模具，其中所述可拆卸連接的頂板包括儲器和排 出通道，所述排出通道和模具腔室流體連通，所述模具進一步包括和所 述排出通道可密封性連接的可拆卸排出口插塞。
5、 醫用植入體^t具，包括 模具體，具有三維形狀和模具腔室；連接到所述模具體的可拆卸蓋子，所述蓋子包括液體儲器； 排出通道，其延伸通過所述蓋子並和模具腔室以及液體儲器流體連 通^ 和可拆卸連接的排出口插塞，其可密封性的連接到所述排出通道。
6、 權利要求5的植入體，進一步包括多個具有頭部的細長型模具 連接構件，所述細長型構件延伸通過所述蓋子以將所述蓋子可拆卸可密 封地連接到所述模具體；和多個彈簧， 一個彈簧位於各個細長型構件頭部和蓋子之間，以允許 在熱加工過程中在腔室內的體積變化，同時保持模具體和蓋子連接。
7、 權利要求5的醫用植入體模具，進一步包括保持在所述密封模 具中的PVA材料。
8、 權利要求7的醫用植入體模具，其中所述模具限定全推盤替換 植入體。
9、 權利要求7的醫用植入體模具，進一步包括設置在所述^t具中 的硫酸4丐、網格材料和增強材料的至少一種。
10、 權利要求8的醫用植入體模具，進一步包括設置在所述密封模 具中的至少一種不透輻射的標記物。
11、 製備可植入的假體的方法，包括 將下網格層置於三維模具的底板上；將可模塑的材料引入到所述模具中在所述下網格層上；將上網格層置於所述模具中的所述可模塑材料的頂表面上；然後關閉所述模具；響應所述關閉步驟，將任何過量的可模塑材料推出所述模具；和 將具有所述可模塑材料的所述模具加熱到所需溫度，以使所述模具被加熱到至少大約8(TC至少大約5分鐘；然後由所述^L加熱的可^^莫塑材料形成才莫塑的植入體，由此所迷網才各層整體式連接到由所述可模塑材料形成的所述模塑體上。
12、 權利要求11的方法，進一步包括在所述引入步驟之前，將環 形網格層放置緊靠在所述模具的直立側壁上。
13、 權利要求ll的方法，其中所述可才莫塑材料包括限定PVA水凝 膠的PVA晶體、顆粒或粉末和液體衝洗溶液，其中進行所述加熱以將 具有所述可模塑材料的所述模具加熱到大約80-200。C至少大約5分鐘但 小於大約8小時，所述方法進一步包括在所述加熱之後，使PVA水凝膠模塑體冷凍-解凍數次，以提供具 有所需壓縮彈性模量的柔性晶體植入體。
14、 製備醫用片直入體的方法，包括 將一定量的PVA材料引入到模具的模具腔室中； 將一定量的鹽水插入到所述模具腔室中，這獨立於所述PVA材料的引入；將蓋子放置在所述模具上以關閉具有PVA材料和鹽水的所述才莫具 腔室；加熱所述模具所需時間和溫度，以使所述PVA材料和鹽水達到所 需溫度並形成模塑體；在所述加熱步驟之後冷卻所述模具和模塑體；和 形成醫用PVA水凝月交才直入體。
15、 權利要求14的方法，進一步包括在所述放置步驟之前將不透 輻射的標記物插入到所述模具中。
16、 權利要求14的方法，進一步包括在所述放置步驟之前將硫酸 4丐插入所述模具中。
17、 權利要求14的方法，進一步包括在所述放置步驟之前將增強 材料插入所述模具中。
18、 權利要求14的方法，進一步包括在所述冷卻步驟的至少一部 分過程中，允許所述模具空腔體積變化同時抑制空氣引入到所述模具腔 室中。
19、 權利要求14的方法，其中所述模具具有延伸通過所述模具蓋 子的排出通道，所述方法進一步包括在所述排出通道敞開的狀態下在真空室中排空所述關閉的才莫具；和 在所述加熱步驟之前密封所述排出通道。
20、 權利要求19的方法，其中所述蓋子包括儲器，所述方法進一 步包括在所述排空步驟之前在所述排出通道處於敞開的狀態下將鹽水 放置到所述儲器中，然後在所述加熱步驟之前將排出口關閉構件插入通 過所述儲器中的液體以密封所述模具。
21、 通過權利要求14的方法形成的醫用植入體。
22、 權利要求21的醫用植入體，其中所述植入體基本由模塑的聚 乙烯醇(PVA)晶膠組成，並具有通過所述PVA熔合到所述植入體上 的整體式外部覆蓋層。
23、 製備醫用植入體的方法，包括 將蓋子放置在模具上以基本關閉模具腔室；在所述放置步驟之前或之後將一定量的PVA材料引入到所述模具 腔室中；在所述蓋子放置在所述模具上之後，將一定量的液體插入通過延伸 通過所述模具蓋子的排出通道，由此所述液體進入所述模具並和所述 PVA材料接觸；然後密封所述排出通道；然後加熱所述才莫具所需時間和溫度，以使所述PVA和液體達到所需溫度並形成模塑體；在所述加熱步驟之後冷卻具有所述模塑體的所述衝莫具；和 形成醫用PVA水凝膠植入體。
24、 權利要求23的方法，進一步包括在所述加熱和至少部分所述 冷卻步驟中保持所述模具的密封條件。
25、 權利要求23的方法，所述方法進一步包括 在所述密封步驟之前，在所述排出通道處於敞開的狀態下，在真空室中排空所述關閉的模具；和在所述加熱步驟之前密封所述排出通道。
26、 權利要求25的方法，其中所述蓋子包括液體儲器，所述方法 進一步包括在所述排空步驟之前在所述排出通道處於敞開的狀態下將 液體放置在所述儲器中。
27、 權利要求26的方法，所述方法進一步包括在所述加熱步驟之 前將排出口關閉構件插入通過所述儲器中的液體以密封所述才莫具。
28、 權利要求26的方法，其中所述液體是鹽水。
29、 通過權利要求23的方法形成的醫用才直入體。
全文摘要
製備彈性體植入體的方法，採用了模具和彼此無關地加入到模具中的PVA晶體和衝洗劑。也描述了相關的模具。
文檔編號A61L27/52GK101370446SQ200780002941
公開日2009年2月18日 申請日期2007年1月25日 優先權日2006年1月25日
發明者D·N·庫, G·德諾齊爾 申請人:薩魯美蒂卡有限責任公司