ES2326367T3 - Dispositivos medicos hechos a partir de mezclas de polimeros que contienen polimeros de cristal liquido de baja temperatura de fusion. - Google Patents
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Abstract
Un balón de catéter compuesto por un material polimérico, en el que el material polimérico comprende al menos dos polímeros termoplásticos diferentes, siendo uno de los polímeros termoplásticos un polímero de cristal líquido termoplástico (LCP) y siendo un segundo de los polímeros termoplásticos un polímero base no LCP, caracterizado porque el material polimérico es un sistema bifásico de fibras de LCP distribuidas en el polímero base no LCP.
Description
Dispositivos médicos hechos a partir de mezclas
de polímeros que contienen polímeros de cristal líquido de baja
temperatura de fusión.
En la patente estadounidense nº 6.242.063
(también publicada como W099/12586 presentada el 4 de septiembre de
1998) se describen balones médicos hechos a partir de mezclas con
polímeros de cristal líquido. Las mezclas comprenden un producto de
mezcla fundida de polímeros de
a) un polímero de cristal líquido (LCP) de
cadena principal termotrópica;
b) un polímero termoplástico cristalizable;
y
c) al menos un compatibilizador para a) y
b).
\vskip1.000000\baselineskip
Los balones de mezclas fundidas así fabricados
tienen una resistencia muy elevada, pero tienen una elasticidad y
una flexibilidad relativamente bajas.
La puesta en práctica de la invención del
documento US6.242.063, sin embargo, ha sido limitada porque el
polímero termoplástico era un material con una temperatura de
fusión relativamente elevada, tal como polímeros cristalizables de
poliéster o poliamida. Los LCP conocidos tenían puntos de fusión por
encima de los 275 grados C, siendo necesario, por tanto, que el
polímero termoplástico fuese estable a temperaturas próximas a o
superiores a la temperatura de fusión del LCP para procesar la
mezcla fundida.
Muchos polímeros termoplásticos tiene mayor
flexibilidad y elasticidad que los poliésteres o las poliamidas,
pero sus puntos de fusión son demasiado bajos para que se puedan
procesar en mezclas fundidas con LCPs.
Recientemente se han preparado y comercializado
LCPs con puntos de fusión inferiores a 250 grados C. Los inventores
de la presente invención han descubierto una mucha mayor variedad de
polímeros termoplásticos que se pueden mezclar con tales LCPs de
baja temperatura de fusión para producir materiales para mezclas
útiles para la fabricación de dispositivos médicos.
En el documento EP0934755A2, que es la técnica
anterior para los estados contratantes DE, FR y NL, según el
artículo 54(3) de la CEP, se da a conocer un balón y un
catéter reforzados con fibra. El balón de catéter reforzado con
fibra se fabrica a partir de un componente de polímero termoplástico
mezclado con una pluralidad de partículas de polímero de cristal
líquido. La mezcla se caliente y extruye para establecer el
componente de polímero termoplástico como una matriz y para forzar
la conversión de las partículas en fibras alargadas, embebidas en la
matriz.
La patente estadounidense nº 5.248.305 muestra
un catéter extrudido fabricado con mayor rigidez rotacional y/o
longitudinal. Se extruye un tubo de material que contiene un
plástico de polímero de cristal líquido de forma que el polímero de
cristal líquido forma fibrillas orientadas de forma helicoidal.
El documento WO92/08512 muestra un balón de
dilatación por inflado para uso médico. El balón está compuesto por
una mezcla de polímeros que incluye una cantidad mayor de un
polímero cristalino y una cantidad relativamente menor de un
polímero aditivo que interrumpe la estructura cristalina del
polímero cristalino, dando como resultado una mayor elasticidad. El
polímero aditivo puede ser un material de poliéster de cristal
líquido.
Según un aspecto, la invención comprende un
dispositivo médico, al menos una porción del cual está compuesta
por un material polimérico, en el que el material polimérico es un
producto de mezcla fundida de al menos dos polímeros termoplásticos
diferentes, siendo uno de los polímeros termoplásticos un polímero
de cristal líquido termoplástico que tiene un punto de fusión de
aproximadamente 275ºC o menos y, especialmente, de 250ºC o menos.
Los catéteres y los balones de catéteres son dispositivos médicos
específicos a los que se puede aplicar la invención.
El componente LCP de baja temperatura se puede
usar en cantidades relativamente pequeñas para conferir resistencia
mecánica y resistencia a la retracción mayores a los materiales
poliméricos base de mayor flexibilidad, blandura o elasticidad de
las que tenían los materiales que se podían usar anteriormente con
los LCPs disponibles.
la fig. 1 es una vista en perspectiva de un
fragmento de una realización del catéter con balón de la presente
invención.
Los productos de mezcla usados en la presente
invención incluye un polímero base no LCP termoplástico en una
cantidad desde aproximadamente el 50 a aproximadamente el 99,9% en
peso, preferiblemente de aproximadamente el 85 a aproximadamente el
99,5 por ciento. Los productos de mezcla también incluyen de
aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 20 por ciento en peso,
más preferiblemente de aproximadamente el 0,5 a aproximadamente el
15 por ciento, de un polímero de cristal líquido que tiene un punto
de fusión inferior a 275ºC, preferiblemente inferior a 250ºC.
También se puede emplear un compatibilizador de mezcla, tal como se
desvela en el documento US6.242.063, en una cantidad del 0 a
aproximadamente el 30 por ciento en peso.
El polímero base debería tener un punto de
fusión dentro de aproximadamente 70ºC, preferiblemente dentro de
aproximadamente 50ºC y, más preferiblemente, dentro de
aproximadamente 35ºC del componente de polímero de cristal
líquido.
Correspondientemente, el polímero base tiene un
punto de fusión en el intervalo de aproximadamente 140ºC a
aproximadamente 265ºC, preferiblemente de aproximadamente 220ºC o
menos y, más preferiblemente de aproximadamente 150ºC a
aproximadamente 210ºC. Dependiendo de la temperatura de fusión del
polímero de cristal líquido, el polímero base puede ser, por
ejemplo, un homopolímero o copolímero acetálico (pf. típico de
160-185ºC); polímeros celulósicos (pf.
140-190ºC); poli(clorotrifluoroetileno) (pf.
200-220); poli(fluoruro de vinilideno) (pf.
155-180ºC); nailon 6,6 (pf.
250-260); nailon 6 (pf. 215-225);
nailon 6,10 (pf. 210-220); nailon 12 (pf.
170-180); nailon 11 (pf. 180-190);
polioximetileno (pf. 165-185);
poli(metilmetacrilatos) de mayor punto de fusión (por
ejemplo, pf. 140-160ºC); homopolímeros y copolímeros
de polipropileno (pf. 160-175); polímeros y
copolímeros de policarbonato (pf. 220-230ºC);
poli(alcohol de etileno-vinilo) (pf.
140-180); tereftalato de polietileno; tereftalato
de polibutileno; tereftalato de politrimetileno; poliuretanos
termoplásticos (aromáticos y/o alifáticos); elastómeros
termoplásticos tales como elastómeros de poliésteres, vendidos con
los nombres comerciales de Hytrel TM y Arnitel TM, elastómeros de
poliamidas vendidos con el nombre comercial de Pebax TM y
elastómeros de poliuretano termoplástico vendidos con el nombre
comercial de Pellethane TM. Materiales de polímero base
especialmente preferidos incluyen Pebax TM 7033 (pf. 174ºC) y 7233
(pf. 175ºC), vendido por Atochem North America, y Arnitel EM 740
(pf. 221ºC), vendido por DSM Engineering Plastics.
El uso de algunos de estos polímeros base en
mezclas con LCPs se ha descrito en el documento 6.242.063, por
ejemplo, mezclas de PET/LCP. Sin embargo, el uso deLCPs de menor
temperatura de fusión, como se describe en el presente documento,
facilita el procesado. Por ejemplo, cuando hay una gran diferencia
de temperatura entre el polímero base y el componente LCP, se
tendría que usar un extrusora doble para permitir la fusión
independiente de los polímeros antes de que se puedan mezclar. Con
una menor diferencia en las temperaturas de fusión, la mezcla
fundida de LCP y polímero base se puede preparar mezclando una
mezcla en frío en los dos polímeros, o se puede añadir uno de los
dos polímeros en forma sólida a un fundido del otro, sin una
degradación polimérica sustancial. Aún así, se puede usar una
técnica de doble extrusión para obtener mezclas de polímeros base
cuya temperatura de fusión sea sustancialmente menor que la de los
LCPs usados en la presente invención. Por tanto, la variedad de
polímeros base que se pueden usar aumenta considerablemente en la
presente invención respecto a los del documento US6.242.063.
El LCP usado en la presente invención es uno
caracterizado por un punto de fusión inferior a 275 grados C,
preferiblemente inferior a 250 grados C, adecuadamente en el
intervalo de 150-249 grados C y, incluso más
preferiblemente, de aproximadamente de 230 grados C o menos. El LCP
es adecuadamente un polímero de cristal líquido termotrópico. Tales
LCPs específicos incluyen Vectra TM LKX 1107, un polímero de cristal
líquido tipo poliéster (pf. 220ºC) y Vectra TM LKX 1111, un
polímero de cristal líquido tipo poliésteramida (pf. 220ºC), ambos
vendidos por Ticona, una empresa de Hoechst.
También se pueden usar compatibilizadores en la
composición de mezcla fundida. El compatibilizador puede ser, por
ejemplo, un copolímero en bloque que comprenda un bloques que sea
estructuralmente similar o si no soluble en el polímero base y un
bloque que sea estructuralmente similar o si no soluble con el LCP.
Los compatibilizadores pueden ser necesarios si la separación de
fases de la mezcla en la fase fundida es un problema. Sin embargo,
la separación de fases del producto de mezcla fundida en fase sólida
no es necesariamente un motivo para emplear un compatibilizador. La
separación de la fase sólida puede mejorar el efecto de refuerzo del
componente LCP. La claridad óptica, sin embargo, se pierde con la
separación de fases en la fase sólida. El uso de un compatibilizador
puede ser útil si la claridad óptica es un objetivo deseado o
cuando se desee mejorar la adhesión entre las fibras de LCP y el
polímero base.
Los materiales de mezcla descritos en el
presente documento son especialmente adecuados para uso en la
formación de catéteres de colocación de stents y/o de dilatación o
balones. Tales catéteres se usan para angioplastia transluminal
percutánea y otros procedimientos mínimamente invasivos. El uso en
la formación de una porción proximal o intermedia del cuerpo del
catéter puede disminuir o eliminar la necesidad de una malla u otro
refuerzo físico, de forma que se puede proporcionar un perfil
reducido.
Un uso especialmente preferido de los materiales
de mezcla fundida descritos en el presente documento es como
material para un balón de catéter. El diámetro del balón puede ser
de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 30 mm, dependiendo de la
aplicación a la que se destine, y está adecuadamente formado para
proporcionar un doble espesor de pared, medido sobre el balón no
inflado plegado, de aproximadamente 0,005 mm - 0,05 mm
(0,0002''-0,0020'').
Los balones de la invención pueden ser balones
de una sola capa o balones multicapa.
En referencia al dibujo, en la figura 1 se
muestra un catéter 10 que comprende un tubo 12 flexible alargado
con un balón 14, hecho de una mezcla de polímeros reforzada con un
LCP según la presente invención, montado en el extremo distal del
mismo. También se puede formar una porción del tubo 12 a partir de
una mezcla de polímeros reforzada con un LCP, que puede ser una
mezcla igual o diferente a la usada para formar el balón.
La formación del balón puede comenzar extruyendo
un tubo a partir de una mezcla del material de mezcla de polímeros.
Se produce algo de orientación inicial del LCP cuando el material de
mezcla se estira durante el procedimiento de extrusión. Esto
procedimiento se conoce generalmente como orientación en máquina y
se produce en la dirección de la operación de extrusión. La
orientación que se produce durante el procedimiento de extrusión es
deseable e induce la formación de fibras a partir del LCP en el tubo
así formado. La orientación se puede mejorar aumentado la velocidad
del eyector del extrudido. Además, si se desea una morfología
angular de las fibras, se puede usar un sistema de matriz y husillo
de rotación inversa en la extrusión.
Después de la extrusión, el tubo extrudido,
opcionalmente, se puede acondicionar a 20-30ºC con
humedad controlada en el intervalo del 30-50%
durante un periodo de al menos 24 horas. Este acondicionamiento
proporciona un nivel de humedad bajo constante en el tubo que evita
la hidrólisis y ayuda a optimizar la orientación del polímero en las
posteriores etapas de soplado.
El soplado del balón puede realizarse mediante
técnicas de una sola etapa o multietapa conocidas en la técnica,
por ejemplo, soplado libre, soplado con molde o una combinación de
ambos, opcionalmente con una etapa de estiramiento axial anterior.
La proporción de estiramiento axial, si se usa, es adecuadamente de
aproximadamente 2 a aproximadamente 5. La conformación del balón se
realizará típicamente a una temperatura en el intervalo de 95ºC a
65ºC, dependiendo del material de polímero base y la cantidad de
LCP incorporada en la mezcla. La etapa de conformación del balón se
debería realizar por encima de la temperatura de transición vítrea
pero por debajo de la temperatura de fusión del material de
polímero base (para copolímeros en bloque la temperatura de soplado
debería ser superior a la mayor temperatura de transición vítrea).
La proporción de expansión radial es adecuadamente de
aproximadamente 3 a aproximadamente 12. Dependiendo de la técnica,
las presiones de expansión pueden variar de aproximadamente
200-500 psi (1379-3447 kPa).
En algunos casos, puede ser deseable someter el
balón formado a una etapa de termoestabilización. En esta etapa, el
balón presurizado se mantiene durante un breve periodo de tiempo,
adecuadamente de aproximadamente 5-60 segundos, a
una temperatura superior a la usada para formar el balón, tras lo
cual se templa rápidamente el molde hasta temperatura ambiente y el
balón se retira del molde.
En ausencia de un compatibilizador, o cuando el
compatibilizador es efectivo sólo para compatibilizar la mezcla,
los polímeros base y el LC típicamente se someterán a una fase de
separación por enfriamiento, de forma que se obtenga un artículo
opaco. La separación de fases, sin embargo, se produce a escala
microscópica, de forma que la fase discontinua del LC se distribuye
uniformemente en una fase de polímero base continua. La fase
discontinua de LC es fibrosa y las fibras se orientan durante las
etapas de estiramiento y soplado de la formación del balón, de
forma que se proporciona un alto nivel de refuerzo al polímero base.
Sin embargo, el refuerzo mediante la fase de LC fibrosa se puede
lograr sin una reducción importante de la flexibilidad y sin que se
produzcan grandes aumentos en la viscosidad de la mezcla, efectos
ambos que se pueden encontrar habitualmente cuando se añaden
rellenos de refuerzo a las composiciones de polímeros
termoplásticos. Además, el tamaño de las fibras en tan pequeño que,
incluso en las películas extremadamente finas de los balones de
angioplastia, no se crea porosidad en la película.
La invención se ilustra mediante los siguientes
ejemplos no limitativos.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
El polímero Pebax 7033 se mezcló fundido a una
temperatura de 225ºC con el polímero de cristal líquido Vectra LKX
1107 en una proporción del 95% al 5% en peso respectivamente y la
mezcla se extruyó hasta lograr un tubo de 0,018 x 0,037 pulgadas
(0,48 x 0,94 mm). Se formó un balón de 3,0 mm a partir del tubo a
92ºC y a una presión de conformación de 450 psi (4102 kPa) usando
un molde de 3,0 mm en una única etapa de soplado. El balón tenía un
espesor doble de pared de 0,00175 pulgadas (0,044 mm) y tenía un
aspecto opaco. El balón reventó a 265 psi (1827 kPa). Este balón de
compuesto reforzado tiene una mucha mayor resistencia a la
perforación y mayor durabilidad que un balón similar hecho 100% de
Pebax 7033.
La estabilidad de longitud mejorada con la
expansión es una propiedad deseable para los balones de alta
resistencia y relativamente elásticos usados para el despliegue de
un stent. Los siguientes ejemplos 2 y 3 demuestran que las mezclas
con LCP usadas en la invención proporciona mejoras en la estabilidad
de la longitud para tales
balones.
balones.
\newpage
Ejemplo
2
Se usó la misma composición mostrada en el
ejemplo 1 para extruir un tubo de 0,022 x 0,036 pulgadas (0,56 x
0,91 mm). El balón de 3,0 mm se realizó a 95ºC con una presión de
soplado de 400 psi (2758 kPa). El balón con doble espesor de pared
de 0,0014 pulgadas (0,036 mm) se infló de 4 atm (405 kPa) a 13 atm
(1317 kPa) con incrementos de 1 atm (101 kPa) y el cambio en la
longitud del balón fue del 2,5% en el intervalo de medida de
4-13 atm (405-1317 kPa).
Con fines comparativos, se usó un tubo 100% de
Pebax 7033 con dimensiones de 0,0l92 x 0,0344
(0,49-0,87 mm) para formar un balón de 3,0 mm a
95ºC y 400 psi (2758 kPa) de presión de soplado. El balón formado
con doble espesor de pared de 0,0014 pulgadas (0,036 mm) se infló
de 4 atm (405 kPa) a 13 atm (1317 kPa) con incrementos de 1 atm
(101 kPa) y el balón creció el 8,0% de su longitud original antes
del inflado.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
En este ejemplo se usaron las mismas condiciones
de moldeo que en los ejemplos anteriores. Se usó un molde de balón
de 40 mm de longitud y 3,0 mm de diámetro para hacer un balón 100%
de Pebax 7033. El balón formado tenía una longitud de cuerpo de
37,0 mm después de retirar el balón del molde. Se usaron las mismas
condiciones para el molde y la formación del balón para un balón de
Pebax 7033 reforzado con un LCP formado a partir del producto de
mezcla fundida descrito en el ejemplo 3. El balón formado tenía una
longitud de cuerpo de 38,5 mm, correspondiente a una mejora del 50%
en la estabilidad de la longitud del cuerpo del balón como resultado
de la inclusión del 5% de componente de LCP.
Claims (8)
1. Un balón de catéter compuesto por un material
polimérico, en el que el material polimérico comprende al menos dos
polímeros termoplásticos diferentes, siendo uno de los polímeros
termoplásticos un polímero de cristal líquido termoplástico (LCP) y
siendo un segundo de los polímeros termoplásticos un polímero base
no LCP, caracterizado porque el material polimérico es un
sistema bifásico de fibras de LCP distribuidas en el polímero base
no LCP.
2. Un balón de catéter según la reivindicación
1, en el que dicha porción del dispositivo médico es una estructura
alargada y las fibras están orientadas en la dirección longitudinal
de la estructura.
3. Un balón de catéter según la reivindicación
1, en el que dicha porción del dispositivo médico es una estructura
alargada y las fibras están orientadas con ángulo respecto a la
dirección longitudinal de la estructura.
4. Un balón de catéter según la reivindicación
1, en el que el LCP tiene un punto de fusión inferior a 275ºC y el
polímero base tiene un punto de fusión en el intervalo de
aproximadamente 140ºC a aproximadamente 265ºC.
5. Un balón de catéter según la reivindicación
1, en el que el polímero base es un elastómero termoplástico.
6. Un procedimiento de formación de un balón de
catéter mediante expansión radial de un parisón tubular extrudido
de un material polimérico que comprende un polímero base no LCP,
comprendiendo el procedimiento:
- \bullet
- mezclado fundido de dicho polímero base no LCP con del 0,1 al 20% en peso de un LCP antes de la formación de dicho parisón;
- \bullet
- extrusión del parisón de forma que la fase del LCP se separa durante la solidificación del producto de mezcla fundida y forma fibras longitudinalmente orientadas en una matriz de dicho polímero base; y, a continuación,
- \bullet
- expansión radial del parisón para formar dicho balón.
7. Un procedimiento según la reivindicación 6,
en el que el LCP tiene un punto de fusión inferior a 275ºC y el
polímero base tiene un punto de fusión en el intervalo de
aproximadamente 140ºC a aproximadamente 265ºC.
8. Un procedimiento según la reivindicación 6,
en el que el punto de fusión del LCP está en el intervalo de 150ºC a
249ºC.
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