ES2945213T3

ES2945213T3 - Método de fabricación de un biotextil compuesto y un implante médico que comprende dicho biotextil compuesto

Info

Publication number: ES2945213T3
Application number: ES20707272T
Authority: ES
Inventors: Bont Nicolaes Hubertus Maria De; Noel L Davison; Mandy Maria Jozefina Wiermans
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2040-03-02
Also published as: BR112021016216A2; EP3930774A1; IL285066B1; CN113490516B; JP2022522272A; WO2020178228A1; AU2020231005A1; US12171906B2; KR20210137078A; AU2020231005B2; CN113490516A; US20250065013A1; US20220072199A1; IL285066B2; CA3130172A1; EP3930774B1; JP7542541B2; IL285066A; KR102891189B1

Abstract

Comprendiendo el método las etapas de proporcionar un textil que comprenda al menos una hebra que tenga un título de 2-250 dtex y que comprenda fibras fabricadas a partir de un polímero sintético biocompatible y bioestable; determinar ubicaciones en el textil donde se va a hacer un corte para un uso previsto del textil; opcionalmente, pretratar el textil al menos en las ubicaciones determinadas en al menos un lado del textil con una fuente de alta energía para activar la superficie; recubrir en solución el textil al menos en un lugar determinado con una composición de recubrimiento que comprende un elastómero de poliuretano biocompatible y bioestable y un disolvente para el poliuretano; eliminar el disolvente del textil revestido; y cortar con láser el material textil revestido obtenido al menos en una ubicación revestida con un láser de pulso ultracorto; para dar como resultado un biotextil compuesto en el que el poliuretano es presente en una cantidad de 2,5-90% en masa basado en biotextil compuesto y poliuretano está presente al menos en un borde cortado con láser. Dicho biotextil compuesto, tal como se fabrica, muestra una combinación ventajosa de buena biocompatibilidad, especialmente hemocompatibilidad, alta resistencia y flexibilidad, y tiene bordes regulares bien definidos que tienen una alta resistencia de retención de la sutura. Realizaciones adicionales se refieren al uso de dicho biotextil compuesto en o como componente de implante médico para un dispositivo médico implantable; como en aplicaciones ortopédicas e implantes cardiovasculares. Otras realizaciones incluyen dichos dispositivos médicos o implantes que comprenden dicho biotextil compuesto o componente de implante médico. Dicho biotextil compuesto, tal como se fabrica, muestra una combinación ventajosa de buena biocompatibilidad, especialmente hemocompatibilidad, alta resistencia y flexibilidad, y tiene bordes regulares bien definidos que tienen una alta resistencia de retención de la sutura. Realizaciones adicionales se refieren al uso de dicho biotextil compuesto en o como componente de implante médico para un dispositivo médico implantable; como en aplicaciones ortopédicas e implantes cardiovasculares. Otras realizaciones incluyen dichos dispositivos médicos o implantes que comprenden dicho biotextil compuesto o componente de implante médico. Dicho biotextil compuesto, tal como se fabrica, muestra una combinación ventajosa de buena biocompatibilidad, especialmente hemocompatibilidad, alta resistencia y flexibilidad, y tiene bordes regulares bien definidos que tienen una alta resistencia de retención de la sutura. Realizaciones adicionales se refieren al uso de dicho biotextil compuesto en o como componente de implante médico para un dispositivo médico implantable; como en aplicaciones ortopédicas e implantes cardiovasculares. Otras realizaciones incluyen dichos dispositivos médicos o implantes que comprenden dicho biotextil compuesto o componente de implante médico. Realizaciones adicionales se refieren al uso de dicho biotextil compuesto en o como componente de implante médico para un dispositivo médico implantable; como en aplicaciones ortopédicas e implantes cardiovasculares. Otras realizaciones incluyen dichos dispositivos médicos o implantes que comprenden dicho biotextil compuesto o componente de implante médico. Realizaciones adicionales se refieren al uso de dicho biotextil compuesto en o como componente de implante médico para un dispositivo médico implantable; como en aplicaciones ortopédicas e implantes cardiovasculares. Otras realizaciones incluyen dichos dispositivos médicos o implantes que comprenden dicho biotextil compuesto o componente de implante médico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de fabricación de un biotextil compuesto y un implante médico que comprende dicho biotextil compuesto

Campo

La invención divulgada pertenece a métodos de fabricación de un biotextil, más específicamente un componente de implante médico basado en un textil polimérico como una tela tejida, a dicho componente según se obtiene y al uso de dicho componente en la fabricación de un implante médico.

Antecedentes

La expresión textil médico se usa en general para un material flexible hecho de una red de fibras, que se usa en el exterior del organismo y no en contacto con la sangre en circulación o heridas abiertas; como apósitos, vendajes, parches oculares, productos de incontinencia, férulas, paños quirúrgicos, mascarillas, etc. Biotextiles se refieren a construcciones fibrosas no viables, permanentes o temporales como textiles creados a partir de fibras sintéticas o naturales, que se usan un entorno biológico interno (dentro del organismo) o externo (fuera del organismo) como dispositivo médico para la prevención, tratamiento o diagnóstico de una lesión o enfermedad y, por tanto, sirve para mejorar la salud estado médico, comodidad y bienestar del paciente.

Ejemplos de implantes médicos en donde puede usarse un biotextil incluyen suturas quirúrgicas, mallas para hernias, ligamentos y tendones, y aplicaciones cardiovasculares como parches, injertos y válvulas cardiacas protésicas. Los requisitos para que las fibras y los textiles puedan usarse en implantes se refieren a la biocompatibilidad, biodegradabilidad frente a bioestabilidad, propiedades mecánicas como resistencia, y pureza (por ejemplo, libres de sustancias tóxicas, ausencia de contaminantes superficiales como lubricantes y agentes de encolado). Muchos procedimientos quirúrgicos que implican colocar un implante pueden realizarse usando técnicas quirúrgicas abiertas o percutáneas/endoscópicas. La última estrategia invasiva mínima se está adoptado cada vez más debido a los beneficios clínicos, tales como tiempo de recuperación más rápido del paciente. La creciente tasa de adopción de estos tipos de procedimientos crea la necesidad de un perfil inferior de los dispositivos usados, que requieren productos biotextiles que también cumplen los requisitos de maleabilidad; como compactación y compresión para adaptarse dentro de un sistema de suministro estrecho, sin afectar negativamente a las propiedades y rendimiento del textil o tela en uso. Una tela es un textil flexible hecho por entrelazamiento de una o más hebras de fibras, por ejemplo, por tricotado, zurcido o trenzado; y en general, el textil tiene un grosor mucho más pequeño que otras dimensiones como la longitud y la anchura.

Ejemplos de telas biocompatibles y bioestables incluyen las hechas de fibras hechas de poliésteres como tereftalato de polietileno (PET) y poli(ácido l-láctico) o de fibras basadas en poliolefina; especialmente de monofilamentos delgados, aunque muy fuertes o hilos multifilamento hechos de polietileno de peso molecular ultraelevado (UHMWPE). Dichas fibras de PET, PLLA y UHMWPE se aplican en o se han propuesto para su uso en implantes médicos como suturas, mallas, endoprótesis (cubiertas) y válvulas protésicas.

Para uso biomédico, un textil o tela a menudo tiene que cortarse en una pieza más pequeña de tamaño o forma deseada y/o conectarse a otro componente (implante u organismo), por ejemplo, mediante costura o sutura. En general, al menos los bordes cortados de dicha pieza de tela requieren alguna forma de estabilización para aumentar su resistencia a deshilachado o deshilado y su resistencia de retención de sutura. La retención de sutura representa la capacidad de la tela de resistir el desgarro o desmallado debido a las fuerzas de tracción que actúan sobre una sutura que pasa a través de la tela, habitualmente para fijar la tela a algún otro componente de un dispositivo médico tal como una endoprótesis metálica. Hay muchos problemas para estabilizar un borde cortado de un textil que se use como componente de un implante médico permanente, particularmente los implantes suministrados por vía percutánea y en contacto directo con la sangre. Específicamente, las desventajas de las técnicas de estabilización típicas pueden incluir (i) perfil adicional del componente y el dispositivo, requiriendo de ese modo un catéter más grande para implantarlo, (ii) material adicional que puede no tener propiedades óptimas de contacto con la sangre tales como trombogenicidad, (iii) distorsión de la morfología del borde cortado del biotextil, (iv) insuficiente resistencia de unión del material de estabilización, que aumenta el riesgo de embolización de material en partículas exógeno en el torrente sanguíneo, y (v) endurecimiento del biotextil o reducción de su maleabilidad.

Se sabe además que las propiedades físicas como la textura superficial, la rugosidad, la porosidad y el tamaño de poro de una tela tienen influencia sobre las interacciones con los líquidos corporales y los tejidos; y que dichas propiedades pueden tener que ajustarse para una aplicación dada para controlar, por ejemplo, la coagulación de la sangre, una respuesta inflamatoria innata o la penetración de los tejidos.

El documento US5178630 describe la fabricación de un injerto vascular sintético tejido resistente al deshilado, es decir, una tela tejida hecha de hilos de tereftalato de polietileno y que incorpora una hebra fundible de bajo punto de fusión en el entramado. Después de la fijación por calor de la tela, el componente fundible conecta con otros hilos adyacentes y, por tanto, aumenta la resistencia al deshilado. El hilo fundible puede ser un hilo formado de filamentos de bicomponente que tiene un núcleo de PET y una vaina de polímero de menor punto de fusión. El documento también describe una tela con una superficie interna fina tejida de perfil bajo para promover la formación de pseudoíntima y una superficie con textura externa con bucles del hilo, como una superficie de fieltro, cuya textura potenciaría la adhesión y penetración del tejido.

El documento US5741332 se refiere a prótesis suaves tubulares de tejidos, como injertos vasculares formados por zurcido o trenzado de fibras sintéticas. El documento aborda problemas tales como la resistencia al deshilachado de los bordes y el control de diferentes porosidades de las superficies interna y externa. Se describen estructuras trenzadas tridimensionales multicapa, con hilos de entretejido que conectan las capas o con capas formadas por separado que se laminan de forma adhesiva. Esta estrategia produciría una capa interna con superficie suave y baja porosidad para evitar la filtración y formación de trombos y una capa externa que tiene una superficie con textura para potenciar la penetración de los tejidos. La estructura trenzada puede comprender además un material fundible que se funde por calor para unirse a los hilos circundantes para potenciar la resistencia al deshilado y proporcionar un injerto más adecuado para suturar a una luz corporal. Las estructuras trenzadas típicamente se hacen de hilos multifilamento de PET de 20-1000 denier y un hilo fundible de menor punto de fusión.

El documento US4693720 describe una malla quirúrgica que comprende una tela tejida hecha de fibras de carbono, a la que, después de haber eliminado todo el encolado no biocompatible que estaba presente para posibilitar la producción de fibra, se aplica un primer recubrimiento delgado (o encolado) de un polímero biodegradable como policaprolactona (PCL) por recubrimiento en solución para (re-)estabilizar la tela. Se aplica una segunda capa de recubrimiento a los bordes de la tela usando una solución de polímero biodegradable (por ejemplo, PCL) con una concentración mayor. Se indica que la tira de borde formada de este modo es suficientemente fuerte para soportar puntadas o suturas cuando el dispositivo se implanta quirúrgicamente. Como alternativa, puede aplicarse una tira de película polimérica a los bordes y calentarse hasta recubrir por fusión los bordes de la tela.

En el documento US2014/0374002 se describe un método de fabricación de bordes fusionados no deshilachados en una tela tejida; que comprende dirigir calor a una sección de la tela, por ejemplo, con una boquilla que expulsa aire caliente, y después comprimir la sección calentada para fusionar al menos parcialmente las fibras fundidas (parcialmente). Posteriormente, la tela se corta en las secciones fusionadas, por ejemplo, con una cuchilla giratoria, formando bordes estabilizados.

El documento US2002/065552 A1 divulga injertos de PET tejidos o porosos que tienen recubrimientos de poliuretano únicos para mejorar la resistencia a la permeabilidad, útiles en aplicaciones tales como reparación endoluminal de aneurisma aórtica abdominal. El método de fabricación de un injerto comprende las etapas de pretratar el textil para potenciar la adhesión del poliuretano; aplicar el poliuretano, por ejemplo, desde solución y secar el recubrimiento. Los poliuretanos pueden acabarse en los extremos con grupos finales tensioactivos.

El documento JP5111505 se refiere a la fabricación de vasos sanguíneos artificiales con buena manejabilidad y que muestran propiedades mejoradas como resistencia al cosido y deshilachado. El documento describe especialmente un vaso sanguíneo protésico hecho de fibras ultrafinas de 0,8 dtex o menos y un 3-45 % en masa (basada en las fibras) de un elastómero polimérico. Más específicamente, se forma una estructura tubular a partir de fibras ultrafinas por zurcido u otra técnica y se aplica elastómero como un líquido a la estructura por impregnación o recubrimiento, o preferiblemente por laminado térmico de una película delgada. El elastómero no cubre completamente las fibras de la estructura tubular y se enseña a aplicar el elastómero sobre el exterior en lugar de sobre el interior de la estructura tubular. Los elastómeros poliméricos adecuados incluyen poliuretanos, poliureas, acrílicos, copolímeros de estireno y caucho natural. En experimentos, se fabricó una estructura tricotada tubular a partir de islas de PET/poliestireno en un mar de fibras y la estructura entonces se trató con tricloroetileno para eliminar el componente de poliestireno. La construcción fibrosa tubular se recubrió posteriormente con un poliéter uretano. La estructura resultante mostró buena resistencia al deshilachado, capacidad de suturación y cicatrización tras su implante en la aorta de perros.

A pesar de las divulgaciones de los documentos anteriores, aún hay una necesidad de un método de fabricación de un textil adecuado para su uso en aplicaciones biomédicas, que es un biotextil que combina la bioestabilidad y biocompatibilidad con propiedades como alta maleabilidad, capacidad de corte, resistencia al deshilachado y resistencia de retención de sutura.

Sumario

Objetos de la presente divulgación incluyen proporcionar dicho método de fabricación de un biotextil, es decir, un textil para su uso en aplicaciones biomédicas, que es un biotextil que combina bioestabilidad y biocompatibilidad, alta maleabilidad y propiedades como resistencia al deshilachado adecuada y resistencia de retención de sutura, específicamente en un borde hecho cortando el biotextil; así como dicho biotextil según se obtiene y uso del mismo en o como un componente de implante médico.

Las realizaciones que se describen en este documento a continuación y que se caracterizan en las reivindicaciones proporcionan un método de fabricación de un biotextil que combina varias propiedades que lo hacen adecuado para su uso como un componente en la fabricación de dispositivos médicos, especialmente en implantes ortopédicos y cardiovasculares. De acuerdo con un aspecto de la invención, esta divulgación proporciona un método de fabricación de un textil compuesto para su uso en o como un componente de implante médico de acuerdo con la reivindicación 1, más específicamente un método de fabricación de un biotextil compuesto, comprendiendo el método las etapas de

a. Proporcionar un textil hecho de al menos una hebra que tiene una concentración de 2-250 dtex y que comprende fibras hechas de un polímero sintético biocompatible y bioestable;

b. Determinar ubicaciones en el textil donde probablemente tenga que hacerse un corte para un uso pretendido del textil;

c. Opcionalmente pretratar el textil al menos en las ubicaciones determinadas sobre al menos un lado del textil con una fuente de alta energía para activar la superficie;

d. Recubrir en solución el textil al menos en las ubicaciones determinadas y opcionalmente pretratadas sobre al menos un lado del textil con una composición de recubrimiento que comprende un elastómero de poliuretano biocompatible y bioestable y un disolvente para el poliuretano;

e. Eliminar el disolvente del textil recubierto; y

f. Cortar con láser el textil recubierto según se obtiene en una ubicación recubierta usando un láser de impulso ultracorto;

para producir un biotextil compuesto en donde el poliuretano está presente en una cantidad de un 2,5-90 % en masa basado en el biotextil compuesto y el poliuretano está al menos en el borde cortado con láser.

Se descubrió que dicho método de la invención produce una pieza de biotextil compuesto que se ha cortado con láser en una o más ubicaciones recubiertas a un tamaño y/o forma deseada, por ejemplo, para su uso pretendido como un componente para un implante médico, como un material de injerto o como una valva de válvula, que es un biotextil compuesto que tiene un borde cortado bien definido y estable que muestra resistencia de deshilachado y retención de sutura mejoradas en comparación con un textil no recubierto y cortado con láser correspondiente. Los autores de la invención sugieren, sin el deseo de limitarse a teoría alguna, que el recubrimiento de poliuretano cubre adecuadamente y se adhiere a las fibras y que tras el corte con láser del biotextil compuesto, la energía aplicada del láser por impulsos puede aumentar en poco tiempo y localmente la temperatura hasta por encima del punto de fusión del recubrimiento de poliuretano y del polímero; provocando posiblemente que el poliuretano, especialmente TPU, se funda localmente y fluya adicionalmente alrededor y conectando las fibras, mientras que el borde cortado no muestra engrosamiento local y/o irregularidades al fundirse y volver a solidificarse las fibras. Aplicar dicho recubrimiento de poliuretano al textil para su uso en un implante y que requiera resistencia al deshilachado mejorada no fue una elección obvia, porque un recubrimiento puede deteriorar otras propiedades de la tela, tal como maleabilidad, bioestabilidad y de forma importante hemocompatibilidad. Además, el documento US2014/0296962 que se refiere a válvulas cardiacas protésicas, describe una construcción trenzada hecha de hilo de poliéster y recubierta con, por ejemplo, un poliuretano para estabilizar y reducir la permeabilidad para su uso como material de injerto. Tras leer este documento, sin embargo, se muestra al experto en la materia que el corte con láser de un cordón no recubierto produce un borde cortado que se sella para evitar el deshilachado; y que cuando se aplica un láser para el corte, se reduce la necesidad de ningún recubrimiento para estabilizar la construcción fibrosa, o incluso se elimina.

Otra ventaja del presente método de fabricación de un biotextil compuesto es que, aplicando un recubrimiento en al menos ubicaciones seleccionadas, el textil modificado puede mostrar además interacción o biocompatibilidad mejorada cuando el biotextil compuesto resultante se usa como componente en un implante médico, como excelente hemocompatibilidad y reducciones en la calcificación y/o penetración de los tejidos, además de propiedades como resistencia y maleabilidad. Esto puede deberse a la naturaleza química del recubrimiento y/o al recubrimiento que cubre parcialmente y suaviza la superficie relativamente rugosa y porosa del textil compuesto de fibras (multifilamento).

Una ventaja adicional del biotextil compuesto según se obtiene por el presente método puede ser que el poliuretano también puede funcionar como adhesivo tras un uso adicional del biotextil. Por ejemplo, el biotextil compuesto puede formarse en una estructura plana o tubular multicapa por unión activada por disolvente o calor de dos o más capas juntas. Asimismo, puede laminarse una o más capas de textil recubierto por unión con disolvente o calor a otra construcción fibrosa como un cable, cinta o tela, por ejemplo, para optimizar localmente las propiedades; o a otro artículo, por ejemplo, puede fijarse a un armazón de endoprótesis para formar una endoprótesis cubierta (parcialmente), reduciendo, por tanto, la necesidad de medios de fijación como grapas o suturas. La unión térmica de textiles compuestos de fibras sintéticas altamente cristalinas, tales como PET o UHMWPE, sin dicho recubrimiento, por ejemplo, usando soldadura láser, en general distorsiona la morfología del textil y/o su maleabilidad.

Los resultados experimentales demuestran mejoras notables en la hemocompatibilidad, la resistencia a la abrasión y la retención de sutura del biotextil compuesto fabricado por el presente método.

De acuerdo con otro aspecto, la presente divulgación proporciona un biotextil compuesto para su uso en o como componente de implante médico, que es un biotextil que se puede obtener o se obtiene por los métodos de esta divulgación.

Aspectos adicionales se refieren al uso de dicho componente de implante médico como componente de un dispositivo médico implantable y el uso de dicho componente de implante médico en la fabricación de un dispositivo médico implantable; especialmente para dichas aplicaciones en donde dicho componente de un implante médico estará en contacto con tejido o líquidos corporales, tal como en aplicaciones ortopédicas, incluyendo procedimientos de refuerzo de tejidos o implantes cardiovasculares. Ejemplos de materiales para refuerzo de tejidos blandos incluyen mallas para reparación de hernias, reconstrucción de la pared abdominal o refuerzo de tejido degenerativo. Los implantes cardiovasculares incluyen dispositivos como un injerto vascular, una cubierta de endoprótesis, una malla o una válvula protésica como una válvula venosa o válvula cardiaca. En muchas de dichas aplicaciones, se usa sutura para conectar el componente de implante a otras partes de un dispositivo o a tejido blando u óseo circundante.

Otros aspectos incluyen dichos dispositivos médicos o implantes que comprenden dicho biotextil compuesto o componente de implante médico.

Un experto en la materia entenderá que, aunque los experimentos se refieren principalmente a telas basadas en fibras de UHMWPE y determinados poliuretanos termoplásticos como recubrimiento, las divulgaciones pueden aplicarse asimismo a textiles flexibles delgados hechos de fibras de otros polímeros, y que los textiles son sensibles al deshilachado de los bordes y al deshilado y desgarro inducido por sutura; y al uso de otros materiales de recubrimiento de poliuretano; como se indica adicionalmente en la descripción detallada.

Breve descripción de las figuras

La figura 1 muestra una microfotografía del borde cortado con láser de tela tejida de UHMWPE, fabricada con un láser de impulso ultracorto (USP).

Las figuras 2A y 2B representan microfotografías que muestran el borde cortado con láser de tela laminada de UHMWPE (CE2), hecha con láser USP (2A) y láser CM (2B).

Las figuras 3A y 3B muestran los bordes cortados con láser de tela de UHMWPE recubierta con poliuretano (Ej4), hecha con láser USP (3A) y láser CM (3B).

Las figuras 4A y 4B muestran los bordes cortados con láser de otras telas de UHMWPE recubiertas con poliuretano, hechas con láser USP de la muestra Ej5 (4A) y con láser CM de telas recubiertas de 1 capa y 2 capas Ej5 y Ej6 (4B).

Las figuras 5A-5D muestran microfotografías de la parte de borde cortado con láser de muestras que se han expuesto a ensayo de abrasión; para tela de UHMWPE sin recubrir (CE7; Fig. 5A) y telas de UHMWPE recubiertas con poliuretano (Ej8-10; Fig. 5B-D).

Descripción detallada

Dentro del contexto de las presente divulgaciones se usan las siguientes definiciones. Se entiende que una construcción fibrosa comprende una estructura hecha por interconexión de una o más hebras de fibras, por ejemplo, por entrelazamiento, usando un adhesivo o aglutinante, o por fusión parcial; como una cuerda, cable, cinta o textil. Las cuerdas, cables y cintas son construcciones alargadas basadas en hebras o fibras. Un textil es un material flexible que comprende una red de fibras, y típicamente tiene un grosor mucho más pequeño que su anchura y longitud, como una lámina plana que tiene dos lados o superficies, o una forma tubular hueca con superficies internas y externas. Los textiles incluyen no tejidos, como un fieltro de fibras orientadas aleatoriamente o una lámina unidireccional, y telas, como estructuras hechas de hebras de fibras mediante técnicas como tricotado, ganchillo, zurcido o trenzado. Un textil puede ser isotrópico, es decir, tiene propiedades físicas y mecánicas similares en diferentes direcciones; anisotrópico como resultado de diferencias en el tipo, número y/u orientación de las fibras; y puede tener un grosor sustancialmente constante o mostrar variaciones en el mismo. Una hebra se refiere a un haz de fibras. Fibra(s) es un término general que se refiere a una o más estructuras finas (delgadas y largas) similares a hilazas; y abarca fibras continuas (también denominadas filamentos) y/o fibras cortas (también denominadas fibranas) y puede referirse a una sola fibra o filamento y/o a un hilo. Se entiende que un filamento es una (sola) hilaza delgada con una sección transversal generalmente redonda u oblonga con un diámetro generalmente por debajo de 50 gm y típicamente fabricado mediante un proceso de hilado (en fusión o solución). Un hilo es un haz continuo de filamentos y/o fibranas, opcionalmente enroscados juntos para potenciar la coherencia del hilo. Un hilo multifilamento es un haz de filamentos, como al menos 5 filamentos opcionalmente enroscados juntos para potenciar la coherencia del haz de hilos. Un hilado es una hilaza hecha enroscando juntas fibranas.

Una construcción fibrosa compuesta, como un textil compuesto, se refiere a una construcción que combina dos o más elementos estructurales; tales como una tela tejida y otra construcción fibrosa (como un cable, una cinta u otra tela) y/o una composición polimérica (por ejemplo, como una capa laminada o recubierta). Un textil laminado es un textil que tiene una capa de un polímero fijada a uno o ambos lados, que es una capa que puede aplicarse por unión con calor o adhesivo de una película o lámina polimérica, mientras que un textil recubierto tiene una capa de recubrimiento (por ejemplo, de un polímero) sobre uno o ambos lados o sobre parte del mismo, que es un recubrimiento que puede aplicarse como una solución, dispersión o fundente, y que puede haber penetrado parcialmente entre o cubierto las fibras del textil.

Una construcción fibrosa tricotada o tejida a ganchillo se fabrica a partir de al menos una hebra que se interconecta enlazándola sobre sí misma. Una construcción fibrosa tejida se fabrica a partir de al menos 2, con una hebra, urdimbre, que discurre a lo largo de la longitud de la construcción y otra hebra, trama o relleno, sustancialmente perpendicular a la misma; con entrelazamiento de las hebras de urdimbre y trama (cruzamiento de una sobre y por debajo de la otra) en un determinado patrón de entramado. Una construcción fibrosa trenzada se fabrica a partir de entrelazamiento de al menos 3 hebras entre ellas en un patrón de solapamiento diagonal; y es típicamente una construcción plana o tubular de anchura relativamente estrecha. Las construcciones fibrosas no tejidas pueden fabricarse a partir de fibranas o fibras continuas unidas juntas mediante uno o más tratamientos químicos, mecánicos, con disolvente y/o calor; como un fieltro, o una red de fibras unidas mediante hilado o punzonadas. Las fibras pueden orientarse aleatoriamente tal como en un fieltro, pero también pueden orientarse sustancialmente en una dirección (o más). En el último caso, y especialmente si se une conjuntamente por laminación, recubrimiento o impregnación con un polímero, dicha construcción también puede denominarse material compuesto unidireccional (UD).

Un material biocompatible es biológicamente compatible al no producir una respuesta tóxica, nociva o inmunológica cuando está en contacto con tejido vivo. Biodegradable significa que un material es susceptible a degradación o descomposición química en componentes más simples por medios biológicos, tal como por acción enzimática. Bioestable o bioinerte significa que el material es sustancialmente no biodegradable en las condiciones y el tiempo de uso pretendido.

De acuerdo con un aspecto, la invención proporciona un método de fabricación de un biotextil compuesto adecuado para su uso en o como componente de implante médico, comprendiendo el método las etapas de

a. Proporcionar un textil que comprende al menos una hebra que tiene una concentración de 2-250 dtex y que comprende fibras hechas de un polímero sintético biocompatible y bioestable;

e. Eliminar el disolvente del textil recubierto; y

f. Cortar con láser el textil recubierto según se obtiene en una ubicación recubierta usando un láser de impulso ultracorto; para producir un biotextil compuesto en donde el poliuretano está presente en una cantidad de un 2,5-90 % en masa basado en el biotextil compuesto y el poliuretano está al menos en el borde cortado con láser.

El biotextil compuesto fabricado puede formar parte de o formar un componente de implante médico, lo que significa que el biotextil forma una parte estructural o que proporciona resistencia de dicho componente, o el biotextil compuesto es un componente de implante médico. Ejemplos de otros artículos que pueden formar parte del componente de implante incluyen un armazón de endoprótesis metálico o polimérico como en el caso de algunos implantes cardiovasculares, o suturas de alta resistencia, anclajes de sutura, placas y tornillos, u otras estructuras de fijación en el caso de algunos implantes ortopédicos. Dichos componentes de implante pueden cubrirse con un compuesto protector temporal o película para envasado, o pueden comprimirse y plegarse en una cápsula, pudiendo retirarse todas estas partes antes del uso del componente de implante. Dichos implantes o componentes también pueden interactuar con una parte auxiliar del dispositivo médico, que es una parte que puede servir como herramienta en el uso del componente de implante para fabricar un dispositivo de implante médico real; tal como un sistema de suministro percutáneo, una vaina de introducción, dispositivos de paso de sutura, etc.

En realizaciones de la presente invención, el componente de implante médico es un biotextil de poliuretano/polímero compuesto, y no comprende componentes adicionales, lo que simplifica el uso del componente de implante en la fabricación de un implante o dispositivo y reduce el riesgo de introducir menos partes o compuestos o partes o compuestos no deseables.

En la etapa a) del método, se proporciona un textil que comprende al menos una hebra que tiene una concentración de 2-250 dtex y que comprende fibras hechas de un polímero sintético biocompatible y bioestable. En realizaciones, el textil es una construcción no tejida o una tela, que es una tela que puede haberse fabricado con diferentes técnicas de formación, como tricotado, zurcido o trenzado. La tela puede ser sustancialmente isotrópica o puede mostrar algo de anisotropía. Los expertos en la materia conocen dichos métodos de formación de textil y tela y las diferentes características de dichos textiles; y serán capaces de seleccionar un tipo adecuado dada una aplicación pretendida específica del textil y sus requisitos. Una tela tricotada, por ejemplo, típicamente tiene una estructura más abierta que una tela tejida y puede ser más fácil de deformar y extender. Una propiedad específica de una tela tricotada puede ser que, por ejemplo, la extensibilidad puede ser diferente en diferentes direcciones. Dicha propiedad anisotrópica puede ser útil, por ejemplo, en el diseño de un componente para un dispositivo vascular; como un injerto de una endoprótesis o valvas de una válvula protésica. Una estructura tejida tiene la ventaja de que pueden incorporarse propiedades deseadas de ausencia o bajo estiramiento o determinada conformación, forma o grosor, y variaciones en la misma aplicando diversas técnicas de zurcido, o usando diferentes hilos como hebras de urdimbre y trama. De esta manera puede fabricarse una tela que tenga, por ejemplo, patrones específicos o propiedades anisotrópicas. Los expertos en la materia serán capaces de seleccionar una técnica adecuada y patrón de entrelazamiento en combinación con hebras seleccionadas para obtener propiedades deseadas, opcionalmente con algunos experimentos rutinarios.

En realizaciones de la invención, el textil en el biotextil compuesto es una tela tejida o tricotada, preferiblemente una tela tejida. Típicamente, se encuentra que telas tejidas con patrones habitualmente usados como patrones de entramado liso, cruzado, de gasa o de esterilla proporcionan buen rendimiento. Usando diferentes hebras como urdimbre frente a trama, puede formarse un tejido con propiedades anisotrópicas, que refleja, por ejemplo, propiedades típicas de alguno material de tejido natural, como en las valvas de una válvula cardiaca. Una tela tejida típicamente tiene una orilla (u orillo) en sus bordes longitudinales, donde las hebras de trama que discurren perpendiculares al borde de la estructura no se extienden desde la estructura como extremos libres, sino que son continuos en el borde volviendo a la estructura tejida. Dependerá, sin embargo, del uso real en y el diseño de un implante si dicha orilla estable puede permanecer y funcionar como un borde, o si una pieza de textil de forma específica tiene que cortarse de un textil más grande. Para dichas últimas situaciones, resulta que la presente divulgación proporciona un método para fabricar una pieza de textil como una tela que tiene un borde cortado estabilizado; es decir, usando un determinado láser para el corte a través de una parte recubierta con poliuretano de la tela, como se analiza adicionalmente a continuación en este documento.

El biotextil compuesto comprende un textil que comprende, o se ha fabricado a partir de al menos una hebra con una concentración de 2-250 dtex. La unidad dtex o decitex se usa típicamente en la industria de fibras, como la unidad relacionada denier, e indica la densidad lineal de una hebra, fibra o hilo; siendo 1 dtex 1 gramo por 10000 metros de hebra. Cuanto menor sea la concentración, menor será el grosor de una hebra. Una tela hecha de hebras delgadas en general será más delgada y más flexible o dúctil que un textil hecho de hebras gruesas, aunque el tipo de hebra y el tipo de polímero en una fibra, así como el tipo de textil puede tener también alguna influencia. En realizaciones de la invención, las hebras tienen una concentración de como mucho 225, 200, 180, 160, 140, 120, 100, 80, 60 o 50 dtex; y de al menos 4, 5, 6, 8, 10, 15 o 20 dtex. En realizaciones, la al menos una hebra tiene una concentración de 4-140, 6-100 u 8-60 dtex para un buen equilibrio entre la manejabilidad, la maleabilidad, el perfil bajo y la resistencia de la tela. El textil puede comprender dos o más hebras, que pueden ser de la misma o de diferente densidad lineal. Usando hebras de diferente concentración, el grosor de la tela puede variarse en la dirección de la longitud y/o la anchura para crear diferencias locales de grosor o dureza, o una determinada textura, por ejemplo, con un determinado patrón que depende del tipo de tela. Los expertos en la materia serán capaces de seleccionar hebras de concentración adecuada, dependiendo del grosor y la textura deseados del textil.

El biotextil compuesto comprende un textil que comprende al menos una hebra con una concentración de 2-250 dtex y que comprende fibras hechas de un polímero sintético biocompatible y bioestable. En realizaciones, el textil contiene al menos un 50 % en masa de dichas hebras, y las otras hebras pueden tener diferentes características siempre que el textil se ajuste a los otros rasgos característicos como se describe en este documento. En realizaciones preferidas, el textil contiene al menos un 60, 70, 80, 90 o 95 % en masa de dichas hebras, o se fabrica a partir de dichas hebras.

En una realización, el textil proporcionado tiene un grosor de aproximadamente 15-300 μm. El grosor del textil está relacionado con el tipo de hebras, el tipo de técnica de formación usada en la fabricación del textil y la densidad del textil; que es la distancia entre las hebras en la tela. Preferiblemente, el textil tiene un grosor de como mucho 275, 250, 225, 200, 175, 150, 125, 100, 90 o 80 μm para una flexibilidad y maleabilidad mejoradas, y un grosor de al menos 20, 25, 30, 35, 40, 45 o 50 μm para determinadas propiedades de resistencia y durabilidad. Estos valores representan el grosor máximo y mínimo en caso de que el textil no tenga un grosor uniforme.

Una hebra en el textil puede ser de diversas estructuras diferentes y estar hecha de diversos polímeros sintéticos biocompatibles y bioestables. En realizaciones, la al menos una hebra del textil comprende al menos un hilo monofilamento o multifilamento. En caso de un monofilamento, una hebra se forma preferiblemente por un monofilamento, típicamente con una concentración de 2-50 dtex. Si el monofilamento es más grueso, la dureza del textil puede ser demasiado alta para la aplicación pretendida. Preferiblemente, un monofilamento tiene una concentración de como mucho 45, 40, 35 o 30 dtex para un textil con buena maleabilidad.

En otras realizaciones, la al menos una hebra del textil consiste en uno o más hilos multifilamento. Dado el dimensionado analizado anteriormente de las hebras, un hilo multifilamento en el textil puede tener también una concentración de aproximadamente 2-250 dtex. El hilo preferiblemente tiene una concentración de como mucho 225, 200, 180, 160, 140, 120, 100, 80, 60 o 50 dtex; y de al menos 4, 5, 6, 8, 10, 15 o 20 dtex. En algunas realizaciones, el al menos un hilo tiene una concentración de 4-120, 5-80 o 6-60 dtex. En caso de que la hebra comprenda más de un hilo, las concentraciones se eligen para cumplir los intervalos indicados para una hebra. El hilo multifilamento puede estar enroscado o no enroscado. Los hilos enroscados en general son más fáciles de manipular y convertir en un textil, mientras que los hilos no enroscados pueden producir un textil más dúctil, ya que los filamentos pueden moverse y desplazarse más fácil unos con respecto a otros y la sección transversal de un hilo puede haber quedado más oblongo o aplanado en el textil. En algunas realizaciones, el textil se fabrica de hebras que comprenden hilo multifilamento no enroscado. Esto es ventajoso, por ejemplo, en el caso de fabricar construcciones UD en donde los filamentos preferiblemente se orientan en paralelo. Típicamente, los filamentos individuales contenidos en un hilo multifilamento pueden tener una concentración por filamento que varía ampliamente; como de 0,2 a 5 dtex o preferiblemente de 0,3 3 o 0,4-2 dtex por filamento, y los filamentos pueden tener una sección transversal que es sustancialmente redonda, pero también oblonga o de cualquier otra forma.

El textil comprende al menos una hebra que está hecha de (o comprende) un polímero sintético biocompatible y bioestable. Las fibras adecuadas en general se han fabricado a partir de un polímero termoplástico, cuya composición química puede variar ampliamente. Las propiedades mecánicas del textil, especialmente la resistencia y el coeficiente, están preferiblemente en intervalos compatibles con, o que coinciden con los de tejidos corporales como ligamentos, vasos sanguíneos o válvulas. Los polímeros sintéticos termoplásticos biocompatibles que se usan en la fabricación de fibras incluyen materiales como poli(met)acrilatos, poliolefinas, polímeros de vinilo, fluoropolímeros, poliésteres, poliamidas, polisulfonas, poliacrílicos, poliacetales, poliimidas, policarbonatos y poliuretanos, incluyendo copolímeros, compuestos y mezclas de los mismos. Dichos polímeros sintéticos pueden basarse en compuestos naturales como aminoácidos y/o en monómeros sintéticos.

En realizaciones, el polímero sintético biocompatible, bioestable se selecciona de poliolefinas, policetonas, poliamidas y poliésteres. Las poliolefinas adecuadas incluyen polietilenos y polipropilenos, especialmente polímeros de alta masa molar tales como polietileno de masa molar ultraelevada (UHMWPE). Las poliamidas adecuadas incluyen poliamidas alifáticas, semiaromáticas y aromáticas, como poliamida 6, poliamida 66 y sus copolímeros, y poli(tereftalamida de pfenileno). Los poliésteres adecuados incluyen poliésteres alifáticos, semiaromáticos y aromáticos, como poli(ácido lláctico), tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de politrimetileno (PTT), naftalato de polietileno (PEN), furanoato de polietileno (PEF) y copoliésteres aromáticos cristalinos líquidos. En una realización, el textil comprende hebras de fibras hechas de PET o sus copolímeros. Las fibras poliméricas pueden fabricarse usando diferentes procesos de hilado de fibras como se conocen en la técnica; como hilado en solución e hilado en fusión, incluyendo técnicas especiales como hilado en gel o electrohilado.

En realizaciones, las hebras en el textil tienen una resistencia de tracción de al menos 8 cN/dtex. La resistencia de una hebra depende entre otros de las propiedades de las fibras en la hebra. Por lo tanto, las fibras poliméricas preferiblemente tienen una resistencia de tracción de al menos 8 cN/dtex, o de al menos 9 o 10 cN/dtex.

En realizaciones adicionales, las fibras de las hebras se han fabricado a partir de una o más poliolefinas seleccionadas de homopolímeros y copolímeros, incluyendo, por ejemplo, bipolímeros, terpolímeros, etc., que contienen una o más olefinas tales como etileno y propileno como unidades monoméricas. Dichas poliolefinas preferiblemente tienen una alta masa molar y pueden haberse formado mediante cualquier método conocido por los expertos en la materia. En este documento se entiende que una alta masa molar significa un peso molecular (o masa molar) promedio en peso de al menos 350 kDa, determinado por GPC o derivado de mediciones de viscosidad en solución. Ejemplos adecuados de poliolefinas incluyen polipropilenos, polietilenos, y sus copolímeros o mezclas; como homopolímero de polipropileno, polietileno de densidad media, polietileno lineal o de densidad alta, copolímeros de etileno y cantidades relativamente pequeñas de una o más alfaolefinas tales como buteno-1, hexeno-1 y octeno-1, polietileno lineal de baja densidad, copolímeros de etileno/propileno, copolímeros de propileno/etileno, poliisopreno y similares. Se prefieren polímeros de polipropileno y polietileno. Una ventaja de dichas fibras de poliolefina de alta masa molar, además de su buena biocompatibilidad y bioestabilidad, es la resistencia de tracción relativamente alta que puede tener dichas fibras; que es una resistencia de tracción de al menos 10 cN/dtex, lo que permite fabricar textiles delgados, aunque fuertes y duraderos.

En realizaciones adicionales, las hebras en el textil comprenden fibras hechas de un polietileno lineal, tal como un polietileno de alto peso molecular (HMWPE) o un polietileno de peso molecular ultraelevado (UHMWPE). La expresión antigua peso molecular aún se usa indistintamente en la técnica con masa molar; también reflejada en la abreviatura usada habitualmente para polietileno de masa molar (ultra-)elevada.

El UHMWPE es un polímero sintético que muestra buena biocompatibilidad en combinación con alta bioestabilidad o bioinactividad, y que se usa en diversos dispositivos biomédicos e implantes desde hace ya algún tiempo. En este documento se entiende que el UHMWPE es un polietileno que tiene una viscosidad intrínseca (IV) de al menos 4 dl/g, como entre 4 y 40 dl/g. La viscosidad intrínseca es una medida para la masa molar, que puede determinarse más fácilmente que los parámetros de masa molar real, como Mn y Mw. La IV se determina de acuerdo con el método ASTM D1601 (2004) a 135 °C en solución en decalina, siendo el tiempo de disolución 16 horas, con butilhidroxitolueno como antioxidante en una cantidad de 2 g/l de solución, extrapolando la viscosidad medida a diferentes concentraciones a la concentración cero. Hay diversas relaciones empíricas entre IV y Mw, dependiendo típicamente dichas relaciones de factores como distribución de masa molar. En función de la ecuación Mw = 5,37 * 104 [IV]137, una IV de 8 dl/g correspondería a Mw de aproximadamente 930 kDa, véase el documento EP0504954A1. En realizaciones, la IV del UHMWPE en la película de poliolefina es al menos 5, 6, 7 o 8 dl/g y la IV es como mucho 30, 25, 20, 18, 16 o incluso como mucho 14 dl/g; para llegar a un equilibrio entre altas propiedades mecánicas y facilidad de procesamiento. En general, la IV medida en el polímero de UHMWPE en una fibra o tela puede ser algo inferior a la IV del polímero usado en la fabricación de las fibras. Durante un proceso de fabricación de fibras, como el método de extrusión de gel descrito adicionalmente, la poliolefina puede someterse a degradación térmica, mecánica y/o química, lo que pude producir descomposición de la cadena, reducción de la masa molar y/o diferente distribución de masa molar.

En realizaciones adicionales de la invención, el UHMWPE en las fibras puede ser un polímero lineal o ligeramente ramificado, siendo preferido el polietileno lineal. En este documento se entiende que polietileno lineal significa polietileno con menos de 1 cadena lateral por 100 átomos de carbono, y preferiblemente con menos de 1 cadena lateral por 300 átomos de carbono; conteniendo una cadena lateral o ramificación al menos 10 átomos de carbono. El polietileno lineal puede contener además hasta un 5 % molar de uno o más alquenos diferentes que son copolimerizables con etileno, por ejemplo, alquenos C³-C¹²como propeno, 1-buteno, 1-penteno, 4-metilpenteno, 1-hexeno y/o 1-octeno. Las cadenas laterales o comonómeros en UHMWPE pueden medirse adecuadamente por FTIR; por ejemplo, en una película moldeada por compresión de 2 mm de grosor, cuantificando la absorción a 1375 cm usando una curva de calibrado basada en mediciones de RMN (como en, por ejemplo, el documento EP0269151).

El UHMWPE en las fibras puede ser una sola calidad de polímero, pero también una mezcla de calidades de polietileno que difieren en, por ejemplo, la masa molar (distribución), y/o el tipo y cantidad de cadenas laterales o comonómero(s). El UHMWPE en las fibras también puede ser una mezcla con hasta un 25 % en masa de otra poliolefina como se describe anteriormente. En general, las fibras de UHMWPE son adecuadas para aplicaciones médicas, que contienen solamente bajas cantidades de aditivos convencionales y biocompatibles y disolvente de hilado residual. En realizaciones, las fibras contienen como mucho un 5, 4, 3, 2 o 1 % en masa de aditivos. En realizaciones adicionales, las fibras contienen como mucho 1000 ppm de disolvente de hilado, preferiblemente como mucho 500, 300, 200, 100 o 60 ppm.

En realizaciones, las fibras de UHMWPE comprendidas en hebras del textil tienen una resistencia de tracción o tenacidad de al menos 15, 20, 25, 28, 30 cN/dtex y típicamente de como mucho aproximadamente 40 cN/dtex, o como mucho 37 o 35 cN/dtex; y preferiblemente un coeficiente de tracción de al menos 300 y hasta 1500 cN/dtex. La resistencia de tracción (o resistencia o tenacidad) y el coeficiente de tracción (o coeficiente) de las fibras de UHMWPE se definen y determinan a temperatura ambiente, es decir, aproximadamente 20 °C, por ejemplo, en hilo multifilamento como se especifica en ASTM D885M, usando una longitud de calibre nominal de la fibra de 500 mm, una velocidad cruceta de un 50 %/min y pinzas Instron 2714, de tipo "Fibre Grip D5618C". En función de la curva medida de tensióndeformación se determina el coeficiente como el gradiente entre un 0,3 y un 1 % de deformación. Para el cálculo del coeficiente y la resistencia, las fuerzas de tracción medidas se dividen por la concentración, que se determina pesando 10 metros de hilos; se calculan valores en cN/dtex suponiendo una densidad de 0,97 g/cm3.

En realizaciones, las hebras del textil comprenden al menos un 80 o 90 % en masa de fibras o filamentos de UHMWPE con una tenacidad de al menos 15 cN/dtex. En otras realizaciones, las hebras del textil, por ejemplo, las hilazas de la urdimbre y/o la trama de una estructura tejida, consisten sustancialmente o consisten en fibras de UHMWPE o hilo multifilamento. En otra realización, las hebras de urdimbre consisten (sustancialmente) en UHMWPE y las hebras de trama consisten (sustancialmente) en otro polímero sintético como un poliéster tal como PET; como alternativa las hebras de trama consisten en UHMWPE y las hebras de urdimbre en otro polímero como PET. Dichas telas muestran típicamente propiedades anisotrópicas, como diferente resistencia y/o elongación en la dirección de la urdimbre frente a la trama.

En realizaciones, las fibras de poliolefina de alta masa molar comprendidas en el textil se han fabricado mediante el denominado procesos de hilado en gel. En un proceso típico de hilado en gel, una solución del polímero en un disolvente de hilado adecuado, que contiene opcionalmente componentes adicionales disueltos y/o dispersados, se hila y se enfría en fibras de gel que posteriormente se extraen antes, durante y/o después de retirar parcial o sustancialmente el disolvente de hilado. El hilado en gel de una solución de UHMWPE es bien conocido por los expertos en la materia; y se describe en numerosas publicaciones, incluyendo los documentos EP0205960A, EP0213208 A1, US4413110, GB2042414 A, EP0200547B1, EP 0472114 B1, WO2001 /73173 A1, WO2015/066401A1, en Advanced Fiber Spinning Technology, Ed. T. Nakajima, Woodhead Publ. Ltd (1994), ISBN 1-855-73182-7, y en referencias citadas en ese documento. Ejemplos de hilos multifilamento de UHMWPE adecuados incluyen los disponibles como calidades Dyneema Purity® (por ejemplo, de DSM Biomedical BV, Sittard-Geleen NL).

La etapa b) del presente método se refiere a determinar una o más ubicaciones en el textil donde probablemente tiene que hacerse un corte para dar unas dimensiones o forma al textil para un uso pretendido; por lo que el corte típicamente produciría un borde no estabilizado cuando se haga en un textil no modificado tal como una tela tejida, y cuyo borde cortado probablemente mostraría deshilachado o deshilado durante el uso, por ejemplo, cuando se colocara una sutura a través de la tela cerca de un borde y después se tensionara. El experto en la materia puede identificar dichas ubicaciones en el textil, por ejemplo, como parte de un proceso de desarrollo del textil para su uso pretendido en o como un componente de un dispositivo médico; cuyas ubicaciones dependerán del diseño del componente y/o del dispositivo, como una malla, globo de catéter, injerto vascular, endoprótesis cubierta, dispositivo de oclusión o valva o faldón de válvula cardiaca protésica.

El método de la presente divulgación también comprende la etapa opcional c) de pretratar el textil al menos en las ubicaciones determinadas sobre al menos un lado del textil con una fuente de alta energía para activar la superficie. Dicho tratamiento tiene como objetivo especialmente mejorar la unión de las fibras a un recubrimiento de poliuretano, pero simultáneamente también puede limpiar la superficie. Muchas fibras poliméricas sintéticas, especialmente fibras de poliolefina, tienen una superficie no polar o no reactiva, por la que polímeros más polares como poliuretanos pueden mostrar poca adhesión. La activación superficial, por ejemplo, mediante tratamiento con plasma o corona, es conocida, y puede introducir grupos funcionales, por ejemplo, grupos que contienen oxígeno. Ejemplos adecuados de tratamientos superficiales con plasma incluyen tratamientos con plasma frío, que pueden realizarse a presión atmosférica o reducida y a una temperatura que no afecta negativamente a las fibras poliméricas del textil, por ejemplo, estando presente oxígeno. En una realización, la etapa de pretratamiento comprende activación con plasma atmosférico. En una realización, la etapa de pretratamiento se realiza para activar toda la superficie del textil, para permitir que se proporcione la superficie completa del textil, opcionalmente impregnando la estructura interna del textil, con un recubrimiento adherente. La etapa de pretratamiento puede no ser necesaria, si la fibra polimérica ya muestra interacción suficientemente fuerte con el poliuretano a usar; los expertos en la materia serán capaces de evaluar esta posibilidad con la ayuda de algunos experimentos. Los autores de la invención observaron que, por ejemplo, en el caso de un textil hecho de un polímero no polar como una poliolefina, la combinación de pretratamiento superficial y aplicación de un poliuretano que tenga segmentos hidrófobos o grupos finales como recubrimiento contribuye al rendimiento favorable del biotextil compuesto fabricado.

El método de la presente divulgación también comprende una etapa d) de recubrimiento en solución del textil al menos en ubicaciones determinadas y opcionalmente pretratadas con una composición de recubrimiento que comprende un elastómero de poliuretano biocompatible y bioestable, un disolvente para el poliuretano, y opcionalmente compuestos auxiliares. Un elastómero es un material polimérico que muestra un coeficiente de Young relativamente bajo y mejor recuperación elástica después de elongación o deformación, en comparación con otros polímeros sintéticos, por ejemplo, de los que están hechos las fibras.

Un elastómero termoplástico puede fundirse repetidamente por calentamiento y volver a solidificarse por enfriamiento; y obtiene su elasticidad de la reticulación física reversible en lugar de las reticulaciones químicas como en los elastómeros termoestables. El componente de elastómero de poliuretano usado para fabricar un biotextil compuesto puede ser termoplástico o formar un termoestable durante o después de la etapa de recubrimiento; pero el poliuretano es soluble en un disolvente adecuado. Una ventaja de eso frente al recubrimiento en estado fundido es que puede usarse una solución de poliuretano de viscosidad relativamente baja para recubrir, dentro del presente contexto esto incluye impregnar opcionalmente, el textil a una temperatura muy por debajo de la temperatura de relajación, reblandecimiento o fusión del polímero de las fibras. El recubrimiento a baja temperatura evita el deterioro de las propiedades de la fibra y el textil por fusión parcial; considerando que el punto de fusión de un polímero como una poliolefina puede estar por debajo del punto de fusión de un elastómero de poliuretano termoplástico (TPU). El uso de una solución de un elastómero de poliuretano o un TPU para recubrir el textil también tiene la ventaja de que, eligiendo las condiciones y la viscosidad de la solución, puede formarse una capa de recubrimiento predominantemente sobre la superficie del textil, pero también puede prepararse la solución que penetre entre las hebras y fibras y cubra parcial o incluso completamente las fibras e impregne la tela. Un textil recubierto en donde las hebras o fibras están cubiertas completamente local o sustancialmente o incluidas por poliuretano también puede denominarse tela impregnada. Dicho textil recubierto (o impregnado) puede tener varias propiedades distintas del textil de partida, como permeabilidades reducidas a gases y/o líquidos, y las propiedades superficiales serán mucho más parecidas a las del poliuretano. En caso de que solamente un lado del textil se recubra con poliuretano con penetración ausente o limitada entre las fibras, las propiedades superficiales de solamente un lado del textil cambiarán, y el lado no recubierto puede permanecer sustancialmente inalterado; excepto por, por ejemplo, la permeabilidad del textil. Los lados de dicho biotextil compuesto puede mostrar, por ejemplo, diferentes interacciones con materia biológica; por ejemplo, el lado recubierto puede mostrar buena compatibilidad con la sangre sin provocar coagulación, mientras que en el lado no recubierto que tiene más textura superficial y/o porosidad, puede producirse penetración del tejido cuando se usa como material de injerto. Un recubrimiento de poliuretano puede aplicarse en toda el área superficial del textil, pero también solo localmente en partes seleccionadas de la superficie, y en uno o ambos lados del textil.

Los elastómeros de poliuretano típicamente son copolímeros de bloque (también denominados copolímeros segmentados). Los copolímeros de bloque son polímeros que comprenden bloques (también denominados segmentos) de polímeros (incluyendo oligómeros) que son químicamente distintos, y que muestran diferentes propiedades térmicas y mecánicas, y diferentes solubilidades. A menudo, los bloques de un copolímero de bloque que comprende dos (o más) tipos de bloques se denominan bloques poliméricos "duros" y "blandos", provocando dichos diferentes bloques la separación de microfases de los bloques duros y blandos. El bloque duro en un copolímero de bloque típicamente comprende un polímero rígido o de alto coeficiente, con una temperatura de fusión (Tm) o una temperatura de transición vitrea (Tg) mayor que la temperatura de uso, de, por ejemplo, aproximadamente 35 °C. El bloque blando en el copolímero de bloque a menudo comprende un polímero amorfo flexible, de bajo coeficiente con una Tg menor de 25 °C, preferiblemente menor de 0 °C. Como para la mayoría de propiedades mecánicas, los parámetros térmicos como Tm y Tg en general se determinan sobre muestras secas; usando técnicas bien conocidas como DSC o DMA. En dichos copolímeros de bloque separados en fases, los segmentos duros funcionan como reticulaciones físicas para los segmentos blandos flexibles, produciendo materiales que tienen propiedades que varían de bastante rígidos a flexibles y elásticos, dependiendo de la relación de bloques duros a blandos. Dependiendo del tipo y cantidad de bloques duros, el poliuretano puede mostrar buena estabilidad y elasticidad sobre un intervalo de temperatura deseado sin la necesidad de reticulación química; y en general puede procesarse como un termoplástico. La expresión elastómero de poliuretano termoplástico básicamente indica una familia de polímeros con una cadena principal sustancialmente lineal que comprende el producto de reacción de al menos tres componentes principales; que son un diisocianato, un prolongador de cadena de diol y un diol o macroglicol polimérico. Opcionalmente, puede usarse un compuesto monofuncional como componente adicional que funciona como tope de cadena y que forma grupos finales, como grupos finales no polares o hidrófobos. En realizaciones, la cadena principal del elastómero de poliuretano o el TPU aplicado en la presente invención es lineal y tiene uno o un promedio de dos grupos finales hidrófobos.

En realizaciones, el elastómero de poliuretano comprende bloques duros que incluyen grupos uretano y opcionalmente grupos urea en unidades repetitivas, que se han producido por la reacción de un diisocianato con un diol y opcionalmente una diamina como prolongador de cadena.

Los diisocianatos adecuados incluyen compuestos aromáticos, alifáticos y cicloalifáticos, que tienen un promedio de 1,9-2,1 grupos isocianato por molécula. En una realización, el diisocianato comprende diisocianato de 4,4'-difenilmetano (MDI), diisocianato de 2,4-tolueno, diisocianato de 2,6-tolueno (TDI), diisocianato de 1,4-fenileno, diisocianato de hexametileno (HDI), tetrametileno-1,4-diisocianato, ciclohexano-1,4-diisocianato, diciclohexilmetano-4,4'-diisocianato (HMDI), diisocianato de isoforona (IPDI), o una mezcla de los mismos. En una realización, el diisocianato comprende diisocianato de hexametileno, 4,4'-diisocianato de diciclohexilmetano, diisocianato de isoforona, o una mezcla de los mismos. En una realización, el diisocianato consiste en diisocianato de hexametileno, 4,4'-diisocianato de diciclohexilmetano, diisocianato de isoforona, o una mezcla de los mismos. En una realización, el diisocianato comprende diisocianato de 4,4'-difenilmetano, diisocianato de 2,4-tolueno, diisocianato de 2,6-tolueno, o diisocianato de 1,4-fenileno. En una realización, el diisocianato consiste en diisocianato de 4,4'-difenilmetano, diisocianato de 2,4-tolueno, diisocianato de 2,6-tolueno, diisocianato de 1,4-fenileno, o una mezcla de los mismos. En una realización, la masa molar del diisocianato es de 100 a 500 g/mol. En una realización, la masa molar del diisocianato es de 150 a 260 g/mol.

Los prolongadores de cadena típicamente son compuestos alifáticos de baja masa molar, que tienen dos o más grupos hidroxilo o amina. Los prolongadores de cadena bifuncionales producen polímeros lineales, generalmente termoplásticos, mientras que los isocianatos y/o prolongadores de cadena multifuncionales darían lugar a productos ramificados o reticulados. En una realización, el prolongador de cadena bifuncional tiene una masa molar de al menos 60 g/mol, al menos 70 g/mol, al menos 80 g/mol, al menos 90 g/mol o al menos 100 g/mol. En una realización, el prolongador de cadena tiene una masa molar de como mucho 500 g/mol, como mucho 400 g/mol, como mucho 300 g/mol, como mucho 200 g/mol o como mucho 150 g/mol. En una realización, el prolongador de cadena comprende etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol o 1,8-octanodiol; y/o dichas diaminas correspondientes. En realizaciones, el elastómero de poliuretano comprende solamente prolongadores de cadena de diol y muestra comportamiento termoplástico; es decir, el elastómero de poliuretano es un elastómero de poliuretano termoplástico o TPU.

En otras realizaciones, el elastómero de poliuretano comprende bloques duros que tienen enlaces tanto uretano como urea. La ventaja de los mismos es interacción potenciada entre los bloques duros, lo que permite un mayor contenido de bloques blandos, que produce copolímeros de bloque que muestran flexibilidad y elasticidad potenciadas, y excelente vida útil en flexión o resistencia a la fatiga. Dependiendo de la relación de diol/diamina, el elastómero de poliuretano puede mostrar tal interacción fuerte que a una temperatura de procesamiento en fusión la degradación térmica pueda ser tal que se prefiera el procesamiento en solución para un rendimiento óptimo. Ejemplos disponibles en el mercado de dichos elastómeros de poliuretano que comprenden dichos enlaces uretano y urea incluyen productos Biospan® (disponibles de, por ejemplo, DSM Biomedical BV, Sittard-Geleen NL).

En realizaciones adicionales, el elastómero de poliuretano comprende bloques blandos derivados de al menos un diol o poliol polimérico alifático, que se elige del grupo que consiste en poliéteres, poliésteres, poliacrilatos, poliolefinas y polisiloxanos (también denominados siliconas); que son polímeros que son bifuncionales con grupos hidroxilo (o amina) terminales. Se entiende en este documento que dichos dioles poliméricos para los bloques blandos incluyen oligómeros, homopolímeros y copolímeros, y se considera que los poliésteres incluyen policarbonatos. En general, los copolímeros de bloque de poliuretano conocidos y los métodos para preparar estos copolímeros se describen en entre otros US4739013, US4810749, US5133742 y US5229431.

En realizaciones de la presente divulgación, el elastómero de poliuretano comprende como bloque blando al menos un diol polimérico elegido de un diol de poliéster alifático, un diol de poliéter alifático, un diol de poli(isobutileno) y un diol de polisiloxano. Como para determinados prolongadores de cadena, también pueden usarse bloques blandos con funcionalidad amina, que producen enlaces urea adicionales. Se ha demostrado la biocompatibilidad y bioestabilidad de dichos copolímeros de bloque de poliuretano en el organismo humano.

Las propiedades mecánicas y otras propiedades de un copolímero de bloque de poliuretano pueden adaptarse variando las composiciones químicas y/o la masa molar de los bloques. Los bloques duros de un elastómero de poliuretano para su uso en la invención pueden tener una masa molar de aproximadamente 160 a 10000 Da, y más preferiblemente de aproximadamente 200 a 2000 Da. La masa molar de los segmentos blandos puede ser típicamente de aproximadamente 200 a 100000 Da, y preferiblemente de al menos aproximadamente 400, 600, 800 o 1000 Da y como mucho aproximadamente 10000, 7500, 5000, 4000, 3000 o 2500 Da. Dentro del contexto de la presente divulgación, la masa molar de los polímeros y oligómeros analizados se refiere a la masa molar promedio en número (Mn), obtenida, por ejemplo, de mediciones de GPC. La relación de bloques blandos a duros puede elegirse para que produzca determinada rigidez o dureza del polímero. Típicamente, la dureza del poliuretano medida con el ensayo de dureza de durómetro Shore usando una escala A o D, puede ser de 40 ShA, o de al menos 50 o 60 ShA y hasta 80, 75, 70, 65 o 60 ShD o hasta 100, 90 u 85 ShA, que representa en general un intervalo de coeficiente de flexión de aproximadamente 10 a 2000 MPa. En realizaciones, el elastómero de poliuretano tiene una dureza de 40 ShA a 60 ShD, preferiblemente de 40-100 ShA o 40-90 ShA.

En realizaciones adicionales de la presente invención, el elastómero de poliuretano comprende un poliéter alifático o un poliéster alifático como bloque blando, más específicamente un policarbonato alifático. Poliéteres alifáticos adecuados incluyen dioles de poli(óxido de propileno), dioles de poli(óxido de tetrametileno) y sus copolímeros. Los poliésteres alifáticos adecuados en general se fabrican de al menos un ácido dicarboxílico alifático y al menos un diol alifático, cuyos componentes se eligen preferiblemente de modo que se forme un oligómero o polímero esencialmente amorfo que tenga una Tg por debajo de 10, 0 o -10 °C. Los dioles de policarbonato alifáticos se basan en dioles alifáticos similares que se usan para dioles de poliéster, y pueden sintetizarse mediante diferentes vías conocidas en la técnica. Ejemplos adecuados incluyen dioles de poli(carbonato de hexametileno) y dioles de poli(carbonato de politetrahidrofurano). En una realización, el bloque blando se basa en un diol de poli(carbonato de hexametileno), un diol de poli(carbonato de politetrahidrofurano), o una mezcla de los mismos.

En una realización adicional, el bloque blando comprende un diol de polisiloxano tal como un diol de poli(dimetilsiloxano), un diol de policarbonato o un diol de poli(óxido de tetrametileno). En una realización, el bloque blando se basa en un diol de polisiloxano, un diol de policarbonato, un diol de poli(óxido de tetrametileno), o una mezcla de los mismos. En una realización, el bloque blando comprende una mezcla de dos o más de un diol de polisiloxano, un diol de policarbonato o un diol de poli(óxido de tetrametileno). En una realización, el bloque blando se basa en una mezcla de dos o más de un diol de polisiloxano, un diol de policarbonato o un diol de poli(óxido de tetrametileno). En una realización, el bloque blando comprende un diol de polisiloxano y uno o más de un diol de policarbonato y un diol de poli(óxido de tetrametileno). En una realización, el bloque blando se basa en un diol de polisiloxano y uno o más de un diol de policarbonato y un dio de poli(óxido de tetrametileno).

En una realización, los bloques blandos pueden comprender además un diol de fluoroalquilo C²-C¹⁶o un diol de éter de fluoroalquilo C²-C¹⁶. En una realización, el bloque blando en la cadena principal de poliuretano comprende el residuo de 1 H,1 H,4H,4H-perfluoro-1,4-butanodiol, 1 H,1H,5H,5H-perfluoro-1,5-pentanodiol, 1 H,1H,6H,6H-perfluoro-1,6-hexanodiol, 1H,1 H,8H,8H-perfluoro-1,8-octanodiol, 1H,1 H,9H,9H-perfluoro-1,9-nonanodiol, 1H,1 H,10H,10H-perfluoro-1,10-decanodiol, 1 H,1 H,12H,12H-perfluoro-1,12-dodecanodiol, 1 H,1H,8H,8H-perfluoro-3,6-dioxaoctan-1,8-diol, 1 H,1 H,11 H,11 H-perfluoro-3,6,9-trioxaundecan-1,11-diol, trietilenglicol fluorado o tetraetilenglicol fluorado.

En una realización, el diol de fluoroalquilo C²-C¹⁶o el diol de éter de fluoroalquilo C²-C¹⁶tiene un Mn de al menos 150 g/mol, al menos 250 g/mol o al menos 500 g/mol. En una realización, el diol de fluoroalquilo o diol de éter de fluoroalquilo tiene una masa molar de como mucho 1500 g/mol, como mucho 1000 g/mol o como mucho 850 g/mol. En una realización, el diol de fluoroalquilo C²-C¹⁶o diol de éter de fluoroalquilo C²-C¹⁶está presente en una cantidad de al menos un 1 % en masa, al menos un 2 % en masa o al menos un 5 % en masa, basada en la masa total del poliuretano. En una realización, el diol de fluoroalquilo C²-C¹⁶o diol de éter de fluoroalquilo C²-C¹⁶está presente en una cantidad de como mucho un 15 % en masa, como mucho un 10 % en masa o como mucho un 8 % en masa, basada en la masa total del poliuretano.

En realizaciones, el elastómero de poliuretano puede comprender uno o más grupos finales hidrófobos. Un grupo final es, en general, un resto no reactivo presente en un extremo terminal de una molécula. En una realización, el elastómero de poliuretano es lineal y comprende un grupo final hidrófobo en un extremo o final, preferiblemente en cada final de la cadena principal; es decir, tiene un promedio de aproximadamente 2 grupos finales. En una realización, el grupo final hidrófobo es un compuesto lineal. En otra realización, el grupo final hidrófobo está ramificado. Un grupo final puede haberse formado haciendo reaccionar un grupo isocianato terminal presente durante o después de la formación de la cadena principal polimérica con un grupo correactivo en un compuesto monofuncional, también denominado tope de cadena. Por ejemplo, una formulación para formar un poliuretano puede comprender un diisocianato, un diol alifático polimérico, un prolongador de cadena y un alcohol o amina monofuncional; como 1-octanol u octilamina para formar un grupo final alquilo Cs.

En una realización, el grupo final hidrófobo comprende un alquilo C²-C²⁰, un fluoroalquilo C²-C¹⁶, un éter de fluoroalquilo C²-C¹⁶, un poli(óxido de alquileno) hidrófobo o un polisiloxano, incluyendo copolímeros de los mismos. En una realización, el poli(óxido de alquileno) hidrófobo es poli(óxido de propileno), poli(óxido de tetrametileno) o un copolímero de los mismos. En una realización, el grupo final hidrófobo es un polisiloxano, como un poli(dimetilsiloxano). En una realización, el grupo final comprende alquilo C²-C²⁰, fluoroalquilo C²-C¹⁶, éter de fluoroalquilo C²-C¹⁶o un poli(óxido de alquileno) hidrófobo. Dichos grupos finales pueden formarse con alcoholes monofuncionales, incluyendo carbinoles, o aminas de los anteriores. Dichos elastómeros de poliuretano que tienen grupos finales hidrófobos se encuentra que afectan positivamente a las propiedades del poliuretano y su interacción con otros materiales, incluyendo otros polímeros como poliolefinas y tejido y líquido corporal como sangre.

En una realización, el grupo final hidrófobo comprende fluoroalquilo C²-C¹⁶o éter de fluoroalquilo C²-C¹⁶. Dichos grupos finales pueden formarse con alcoholes monofuncionales o aminas que comprenden fluoroalquilo C²-C¹⁶o éter de fluoroalquilo C²-C¹⁶. En una realización, el grupo final se forma a partir de 1H,1H-perfluoro-3,6-dioxaheptan-1-ol, 1H,1H-nonafluoro-1-pentanol, alcohol 1H,1H-perfluoro-1-hexílico, 1H,1H-perfluoro-3,6,9-trioxadecan-1-ol, alcohol 1H,1H-perfluoro-1-heptílico, 1H,1H-perfluoro-3,6-dioxadecan-1-ol, alcohol 1H,1H-perfluoro-1-octílico, alcohol 1H,1H-perfluoro-1-nonílico, 1H,1H-perfluoro-3,6,9-trioxatridecan-1-ol, alcohol 1H,1H-perfluoro-1-decílico, alcohol 1H,1H-perfluoro-1-undecílico, alcohol 1H,1H-perfluoro-1-laurílico, alcohol 1H,1 H-perfluoro-1 -miristílico o alcohol 1H,1H-perfluoro-1 -palmitílico.

En una realización, el grupo final hidrófobo es monomérico y tiene una masa molar de 200 g/mol o más, 300 g/mol o más, o 500 g/mol o más; y de 1000 g/mol o menos u 800 g/mol o menos. En una realización, el grupo final es polimérico y tiene una masa molar de 10000 g/mol o menos, 8000 g/mol o menos, 6000 g/mol o menos o 4000 g/mol o menos. En una realización, el grupo final es polimérico y tiene una masa molar de 500 g/mol o más, 1000 g/mol o más o 2000 g/mol o más.

En una realización, el grupo final hidrófobo está presente en una cantidad de al menos un 0,1 % en masa, al menos un 0,2 % en masa, al menos un 0,3 % en masa, o al menos un 0,5 % en masa, basada en la masa total del poliuretano. En una realización, el grupo final hidrófobo está presente en una cantidad de como mucho un 3 % en masa, como mucho un 2 % en masa o como mucho un 1 % en masa, basada en la masa total del poliuretano. En una realización, el grupo final hidrófobo está presente en una cantidad de al menos un 0,1 % en masa, al menos un 0,2 % en masa, al menos un 0,3 % en masa o al menos un 0,5 % en masa; y en una cantidad de como mucho un 3 % en masa, como mucho un 2 % en masa o como mucho un 1 % en masa, basada en la masa total del poliuretano.

Los bloques duros en dicho poliuretano o TPU típicamente se basan en un diisocianato aromático como diisocianato de tolueno (TDI) o diisocianato de metilendifenilo (MDI), y un diol alifático de baja masa molar como 1,4-butanodiol. Los poliuretanos de poliéter y policarbonato pueden usarse adecuadamente para aplicaciones biomédicas, en vista de su flexibilidad, resistencia, bioestabilidad, biocompatibilidad y resistencia al desgaste. Un TPU que contiene una combinación de un poliéter y un polisiloxano o un policarbonato y un polisiloxano, por ejemplo, en los bloques blandos, muestra una combinación única de propiedades y puede usarse ventajosamente como el poliuretano en la composición de recubrimiento. Ejemplos disponibles en el mercado de dichos polímeros incluyen productos Carbosil® TSPCU (disponibles de DSM Biomedical BV, Sittard-Geleen NL).

En una realización adicional, el poliuretano o TPU puede ser una mezcla de dos o más polímeros. En otras realizaciones, el poliuretano o TPU puede comprender uno o más aditivos convencionales que están permitidos para uso dirigido del biotextil compuesto; además de, por ejemplo, residuos de catalizador. Ejemplos de aditivos incluyen estabilizantes, antioxidantes, auxiliares de procesamiento, lubricantes, tensioactivos, agentes antiestáticos, colorantes y rellenos. Los aditivos pueden estar presentes en las cantidades típicamente eficaces conocidas en la técnica, tales como un 0,01-5 % en masa basada en la cantidad del poliuretano, preferiblemente un 0,01-1 % en masa. En otra realización, el poliuretano o TPU consiste sustancialmente en polímero, y está sustancialmente libre de aditivos.

En realizaciones, el biotextil compuesto comprende un textil que comprende fibras poliméricas y un recubrimiento que comprende un TPU biocompatible y bioestable, en donde el TPU puede mostrar, a una temperatura por encima de su punto de fusión, un flujo fundido que es al menos 10 veces mayor que el flujo fundido del polímero. Un TPU puede tener un punto de fusión que es mayor que el punto de fusión del polímero, por ejemplo, una poliolefina que puede fundirse en un intervalo de 130-190 °C (entre otros dependiendo de de la cantidad de cristales orientados presentes; por ejemplo, en fibras de UHMWPE de alta resistencia, que muestran fusión múltiple en un intervalo de 130-155 °C). Básicamente, este rasgo característico de flujo fundido especifica que la viscosidad en estado fundido del polímero, por ejemplo, poliolefina, a una determinada temperatura por encima de los puntos de fusión del polímero y de TPU, por ejemplo, a una temperatura que puede estar alcanzarse localmente durante el corte con láser, es significativamente mayor que la viscosidad en estado fundido del TPU, de modo que el polímero fundido no muestra sustancialmente flujo fundido mientras que el TPU fundido puede fluir en el textil o alrededor de las fibras del textil. El flujo fundido típicamente se mide como caudal fundido (MFR; también denominado índice de flujo fundido, MFI) siguiendo la norma ASTM D1238 y se presenta como la cantidad de polímero extruido durante un periodo fijo (es decir, en g/10 min) desde una determinada abertura bajo un determinado peso y a una determinada temperatura como se especifica para diferentes polímeros en la norma. Las poliolefinas de alta masa molar, como HMWPE, típicamente tienen tal alta viscosidad en estado fundido que se usa masa elevada en el ensayo (21,6 kg frente a 2,16 kg para la mayoría de polímeros) para tener un resultado medible (por ejemplo, 0,2-1 g/10 min a 190 °C y 21,6 kg). Las calidades de UHMWPE típicamente tienen tal viscosidad elevada que no hay flujo fundido medible en dichas condiciones. En realizaciones, el TPU tiene, a dicha temperatura por encima de su punto de fusión, por ejemplo, a 210-240 °C, un caudal fundido que es al menos 10, 20, 40, 60 o incluso 100 veces el caudal fundido del polímero, por ejemplo, una poliolefina, como un UHMWPE. En el caso de fibras hechas de un polímero que no se funde hasta una temperatura de 250 °C o mayor, el TPU puede fluir asimismo alrededor de las fibras en el borde durante el corte con láser. El propio corte con láser probablemente resulta del calentamiento muy local de las fibras del textil y el recubrimiento a tal temperatura que el material se degrada y evapora por la energía láser centrada.

Los poliuretanos típicamente pueden absorber la humedad del entorno como hasta varios % en masa, y se secan preferiblemente antes de disolverse en disolvente, opcionalmente a temperatura elevada, en un flujo de gas inerte o a presión reducida, por ejemplo, hasta un nivel de menos de un 0,05 % en masa. Dicho proceso de secado es conocido por los expertos en la materia.

La composición de recubrimiento aplicada en el presente método comprende además un disolvente para el poliuretano. Un disolvente adecuado para poliuretano puede disolver sustancialmente o, preferiblemente, homogéneamente el poliuretano; pero el polímero de las fibras no se disuelve en el disolvente, al menos no en las condiciones de realización del presente método. Los expertos en la materia serán capaces de seleccionar un disolvente adecuado para una combinación dada de poliuretano y polímero en función de su conocimiento general, opcionalmente respaldado por algo de la bibliografía; por ejemplo, en función de los parámetros de solubilidad de los disolventes y polímeros, como se da en "Polymer Handbook" de Brandrup e Immergut, Eds. Los expertos en la materia también serán conscientes de los efectos de la masa molar del polímero sobre la solubilidad. Para un denominado buen disolvente para un poliuretano, incluyendo un TPU, las interacciones entre la cadena polimérica y las moléculas de disolvente son energéticamente favorables, y la diferencia entre los parámetros de solubilidad del polímero y el disolvente es pequeña. En el presente caso de encontrar un disolvente para el poliuretano que no sea disolvente para el polímero, los expertos en la materia también pueden realizar algunos experimentos de disolución, incluyendo agitación o sonicación y opcionalmente aplicando algo de calor.

En realizaciones del método, el disolvente puede ser tetrahidrofurano (THF), metiltetrahidrofurano (m-THF), dimetilformamida (DMF), dimetilacetamida (DMAc), dimetilsulfóxido (DMSO), diclorometano, cloroformo, hexafluoroisopropanol, dioxano, dioxolano, mezclas de los mismos, o mezclas de los mismos con otros disolventes (o codisolventes) menos buenos, con la condición de que dichas mezclas puedan disolver el poliuretano. En vista de la eliminación del disolvente de la película después de la aplicación, se prefiere un disolvente que tenga tal volatilidad que el disolvente puede eliminarse sustancialmente por evaporación, opcionalmente por calentamiento hasta una temperatura al menos 10 °C por debajo del punto de fusión del polímero y poliuretano. En una realización, el disolvente es THF o m-THF, preferiblemente el disolvente es THF.

La concentración de poliuretano en la solución aplicada en la etapa de recubrimiento en solución no es crucial y en general estará en el intervalo de un 0,1-20 % en masa del poliuretano en solución. Se observó en los experimentos, sin embargo, que si se desea penetración de la solución en los huecos o poros entre las hebras o fibras del textil, es decir, impregnación del textil, se usa preferiblemente una solución de viscosidad relativamente baja. Por otro lado, cuanto mayor sea la concentración de poliuretano, menos solución tendrá que aplicarse para un recubrimiento eficaz mientras se limita la impregnación. En realizaciones, la solución de elastómero puede tener una viscosidad Brookfield de aproximadamente 1 -5000 mPa.s, o una viscosidad de al menos 5, 10, 25 o 50 mPa.s y como mucho 3000, 2000, 1000 o 500 mPa.s. Por tanto, la optimización de las interacciones biológicas del biotextil puede hacerse variando las condiciones de recubrimiento y recubriendo local o parcialmente frente a recubriendo completamente e impregnando opcionalmente el textil.

La composición de recubrimiento puede contener además uno o más compuestos auxiliares, como antibióticos, agentes farmacológicos para inhibir la (re-)estenosis de los injertos (por ejemplo, Paclitaxel), u otros productos biológicos y micromoléculas para provocar una respuesta biológica deseada, o agentes radiopacificantes. Dichos compuestos auxiliares opcionales preferiblemente se han aprobado para la aplicación dirigida por organismos reguladores como la FDA; y típicamente pueden estar presente en cantidades eficaces relativamente pequeñas, de modo que su concentración en el biotextil compuesto sea eficaz para su propósito y dentro de intervalos aprobados, aunque sin deterioro inaceptable de otras propiedades de rendimiento del biotextil compuesto.

En otras realizaciones, la composición de recubrimiento comprende además un radiopacificante como aditivo, típicamente una cantidad relativamente alta como un 15-80 % en masa basado en poliuretano para la visualización eficaz del textil compuesto con técnicas de imágenes médicas usando rayos x u otra radiación. En una realización, el radiopacificante comprende tantalio, oro, platino, tungsteno, iridio, platino-tungsteno, platino-iridio, paladio, rodio, sulfato de bario, subcarbonato de bismuto, oxicloruro de bismuto, trióxido de bismuto, agentes de contraste iónicos o no iónicos tales como diatrizoatos, yodipamida, yohexilo, yopamidol, yotalamato, yoversol, yoxaglato y metrizamida, o una combinación de los mismos. En una realización, el radiopacificante comprende tantalio, oro, platino, tungsteno, o una mezcla o aleación de los mismos. En una realización, el radiopacificante está presente como partículas dispersadas en la composición de recubrimiento, por ejemplo, realizado al dispersar partículas en una solución de poliuretano. En una realización, las partículas de radiopacificante tienen un diámetro promedio de partícula de al menos 1 nm, preferiblemente al menos 5, 10, 25, 50, 100 o 200 nm. En una realización, las partículas de radiopacificante tienen un diámetro promedio de partícula de como mucho 3 μm, preferiblemente como mucho 2, 1, 0,5 o 0,2 μm. El diámetro promedio de partícula se mide usando espectroscopia de correlación de fotones (PCS) de acuerdo con ISO13321:1996. En una realización, el radiopacificante se trata superficialmente con un promotor de adhesión para potenciar la adhesión al poliuretano; como con copolímero de etileno/acrilato aleatorio modificado con metacrilato de glicidilo (GMA), o un copolímero de etileno/acrilato aleatorio modificado con GMA y anhídrido maleico (MA). En una realización, el radiopacificante está presente en la composición de recubrimiento en una cantidad de al menos un 20, 30, 40 o 50 % en masa; y de como mucho un 75, 70, 65, 60 o 55 % en masa basado en poliuretano.

El recubrimiento en solución como tal es bien conocido por los expertos en la materia, y puede realizarse usando diversas técnicas de aplicación, como usando una pipeta o una jeringa, recubrimiento por inmersión, recubrimiento por pulverización, aplicación de chorro de tinta y similares; de los que los expertos en la materia pueden seleccionar el método más adecuado para una situación real en función del conocimiento común y algún ensayo rutinario. El textil puede recubrirse parcialmente, para formar una o más tiras o cualquier otro patrón, o recubrirse e impregnarse completamente; como se describe adicionalmente a continuación para el biotextil compuesto según se obtiene. La composición de recubrimiento puede aplicarse en una etapa, pero también en múltiples etapas aplicando, por ejemplo, cantidades más pequeñas, por ejemplo, con un determinado tiempo entre las etapas para permitir que la solución se seque al menos parcialmente.

El método de la presente divulgación también comprende una etapa d) de eliminar el disolvente del textil recubierto, preferiblemente el disolvente se elimina sustancialmente. Una manera simple y preferida es evaporar el disolvente (o mezcla de disolventes). Esto puede realizarse a condiciones ambientales, pero también aplicando una presión reducida y/o una temperatura elevada para potenciar la eficacia. Si se usa una temperatura aumentada, debe tenerse cuidado de evitar el deterioro de las propiedades del biotextil compuesto, por ejemplo, provocado por la fusión parcial y/o relajaciones de la tensión de las fibras poliméricas en el textil. Preferiblemente, la temperatura aplicada permanece muy por debajo, por ejemplo, al menos 10 °C, de la temperatura de fusión del poliuretano o TPU y del polímero. Opcionalmente, o como alternativa, se aplica una etapa de lavado para eliminar sustancialmente el disolvente. El lavado puede hacerse con un líquido que comprende o consiste en un disolvente de lavado que no es un disolvente tanto para el poliuretano como el polímero, pero es miscible con el disolvente para el poliuretano. Dicha etapa de lavado puede realizarse a temperatura ambiente, pero también a temperatura elevada con restricciones similares como se indica anteriormente. La eliminación del disolvente se realiza típicamente para producir un nivel de disolvente residual del biotextil compuesto que esté de acuerdo con las especificaciones o regulaciones para su uso en un implante médico. En una realización, el biotextil compuesto tiene un contenido de disolvente residual de menos de 50 ppm; por ejemplo, después de secado en nitrógeno durante 24 horas, seguido de secado en un horno de convección a 50 °C durante una hora.

En realizaciones del método, el textil puede montarse en un portador o armazón para mantener el textil en su forma, por ejemplo, uniforme y plana, sin tensar de forma notable las hebras del textil, y después puede someterse a una o más de las etapas de pretratamiento, recubrimiento en solución y eliminación del disolvente. Las ventajas de esto pueden incluir pretratamiento y recubrimiento más uniformes del textil, así como prevenir el encogimiento, o deformación como arrugas durante, por ejemplo, las etapas de recubrimiento y eliminación del disolvente. Los expertos en la materia serán capaces de seleccionar un armazón adecuado o método alternativo para prevenir que el textil se deforme sin obstruir, por ejemplo, el recubrimiento eficaz en ubicaciones deseadas.

Estas etapas anteriores del método producen un biotextil compuesto en donde el poliuretano está presente en una cantidad de un 2,5-90 % en masa basado en el biotextil compuesto, como se describe adicionalmente a continuación.

El método de la presente divulgación comprende además una etapa f) de cortar el biotextil compuesto según se obtiene en una o más ubicaciones recubiertas con un láser de impulso ultracorto, que evitar el sobrecalentamiento y la deformación del borde cortado, pero puede inducir una temperatura local por encima del punto de fusión del poliuretano, para formar una pieza de biotextil compuesto de un tamaño y/o forma deseada, y que tiene al menos un borde cortado con láser donde está presente el recubrimiento de poliuretano; es decir, que tiene al menos un borde cortado estabilizado. Los expertos en la materia serán capaces de seleccionar un láser adecuado y los ajustes para cortar el biotextil recubierto o compuesto, para hacer un corte neto bien definido en el textil mientras se evitar daños u otras irregularidades provocadas por el sobrecalentamiento local. Los láseres de impulso ultracorto (USP) son conocidos en la técnica e incluyen láseres de impulso de nano-, pico- o femtosegundos. En realizaciones, se hace un corte con un láser USP aplicando un ajuste de nivel de energía de aproximadamente 10-26 W, preferiblemente 12-24, 14-22 o 16-20 W. En realizaciones, se hace un corte aplicando una velocidad de corte de 1-12 mm/s, preferiblemente 2-10 o 3-8 mm/s. Puede necesitarse más de una pasada con el láser USP para cortar completamente a través del biotextil compuesto, o.a. dependiendo de su grosor. Para evitar los daños al biotextil, puede preferirse un corte de múltiples etapas sobre el uso de ajustes de mayor energía.

Otros aspectos de la invención se refieren a un biotextil compuesto para su uso en o como componente de implante médico, y a un componente de implante médico que comprende un biotextil compuesto según se obtiene con o por el método como se describe anteriormente, incluyendo los diversos rasgos característicos y realizaciones descritas anteriormente en este documento, y cuyos rasgos característicos pueden estar presentes en cualquier combinación, salvo que los expertos en la materia encuentren que dicha combinación no sea técnicamente factible.

Básicamente, la invención proporciona una pieza de biotextil compuesto como se describe anteriormente para el método de fabricación, cuyo biotextil tiene al menos un borde cortado que está recubierto (y/o impregnado) con elastómero de poliuretano, es decir, el biotextil tiene un borde cortado estable o estabilizado que no es un orillo (tejido). Dicho borde cortado típicamente es el resultado de cortar un textil recubierto con un láser de impulsos en una ubicación donde se aplicó el recubrimiento de poliuretano como se describe anteriormente.

En una realización preferida, el biotextil compuesto comprende un textil hecho de al menos una hebra que tiene una concentración de 2-250 dtex y que comprende fibras hechas de UHMWPE y un recubrimiento que comprende un elastómero de poliuretano biocompatible y bioestable, en donde el poliuretano está presente en una cantidad de un 2,5-90 % en masa basado en el biotextil compuesto y al menos en un borde cortado, en donde el biotextil compuesto tiene una resistencia de retención de sutura en el borde cortado de al menos 15 N, medida con el método descrito en los experimentos. En realizaciones adicionales, el biotextil compuesto muestra una resistencia de retención de sutura de al menos 20, 22 o 24 N; mientras que dicha resistencia puede ser como mucho de aproximadamente 50, 45 o 40 N.

El biotextil compuesto comprende un textil y un recubrimiento que comprende un elastómero de poliuretano biocompatible y bioestable en una cantidad de un 2,5-90 % en masa basado en el biotextil compuesto, en donde el recubrimiento de poliuretano está presente en al menos parte de la superficie de al menos un lado del biotextil. En realizaciones, el recubrimiento de poliuretano está presente en sustancialmente toda el área superficial de ambos lados del textil. Dicho biotextil compuesto, por ejemplo, puede haberse fabricado por recubrimiento por inmersión del textil sumergiendo en una solución del poliuretano y posteriormente eliminando el disolvente. El grosor de la capa de recubrimiento puede ajustarse variando la concentración de poliuretano en la solución o variando la velocidad de recogida al retirar el textil de la solución. Dependiendo de dichas condiciones y del grosor y densidad de empaquetado de las hebras en el textil, es decir, la cantidad de espacio que hay disponible como, por ejemplo, los poros entre las hebras y las fibras individuales en el textil, el poliuretano puede estar presente en el biotextil compuesto simplemente como un recubrimiento superficial, pero el poliuretano también puede haber impregnado o haberse incluido las hebras y fibras en el textil. En dicho último caso, el biotextil compuesto también podría denominarse poliuretano reforzado con textil o reforzado con fibras. En cualquier caso, dicho biotextil compuesto completamente recubierto mostrará varias propiedades diferentes en comparación con el textil no recubierto, dependiendo del tipo y cantidad de recubrimiento de poliuretano. Una ventaja de dicho biotextil compuesto es que puede cortarse usando un láser en cualquier ubicación en el biotextil compuesto, para fabricar una pieza de textil de forma deseada y que tenga un borde cortado estabilizado que muestre resistencia al deshilachado y resistencia de retención de sutura mejoradas frente al textil no recubierto. Se selecciona un láser adecuado para dicho propósito y se aplica con tales ajustes que se proporcione suficiente energía en la ubicación para hacer un corte a través del textil compuesto, de ese modo opcionalmente puede alcanzarse una temperatura local adyacente al corte que se está haciendo que esté por encima del punto de fusión del poliuretano, especialmente un TPU; de modo que el TPU localmente pueda formar un fundente que fluya para conectar los extremos de las fibras cortadas entre sí y/o con otras fibras en el textil. Por otro lado, los ajustes del láser se seleccionan de modo que no se produzca excesivo calentamiento, porque en dicho caso pude producirse un borde irregular y deformado o alterado en el textil. Dicho borde sobrecalentado también puede mostrar endurecimiento indeseable en la zona de borde, que deteriora la maleabilidad del textil. Los expertos en la materia serán capaces de seleccionar un láser adecuado para dicho propósito, como un láser de CO², Nd o Nd-YAG, y de seleccionar los ajustes apropiados, que incluyen controlar la energía del haz, por ejemplo, mediante la frecuencia de impulsos y velocidad de corte. En general, puede usarse adecuadamente un láser de CO²para cortar el biotextil compuesto. Se ha descubierto, sin embargo, que cuando se usa un láser de modo (u onda) continuo, puede producirse excesiva transferencia de calor al biotextil compuesto, distorsionando de ese modo el borde cortado o provocando fusión parcial o encogimiento del textil polimérico (como UHMWPE) debido a, por ejemplo, efectos de relajación térmica de los cristales orientados en las fibras. Por lo tanto, se aplica un láser de impulsos; es decir, un láser que emite luz no en un modo continuo, sino más bien en forma de impulsos ópticos. Más específicamente, se aplican láseres de impulso corto o impulso ultracorto, como láseres de impulso de nano-, pico- o femtosegundos, en el presente método, ya que no calientan excesivamente el biotextil compuesto para provocar distorsión morfológica adyacente al corte, mientras el poliuretano aún puede estar fundido para fijar el borde cortado.

En otras realizaciones, el recubrimiento de elastómero de poliuretano está presente en parte del área superficial de ambos lados del textil. El poliuretano puede estar presente, por ejemplo, como una o más tiras, es decir, como un área o sección recubierta y/o impregnada alargada del textil con una anchura de como mucho 10 mm. Dicha tira puede haberse formado, por ejemplo, a partir de una matriz de gotas de solución de poliuretano aplicadas adyacentemente o de forma parcialmente solapada, tal como usando una (micro-) pipeta, recubrimiento por pulverización o un dispositivo de impresión por chorro de tinta. La composición de recubrimiento que comprende poliuretano puede haberse aplicado a ambos lados del textil en sitios opuestos y correspondientes, o en un lado únicamente; para básicamente recubrir superficialmente el textil, o para impregnar parcialmente el textil como en el caso de un textil en el que la solución aplicada penetrará a través de su grosor. Una tira también puede resultar de un proceso de recubrimiento por inmersión, en donde el textil únicamente se sumerge parcialmente en solución de poliuretano en uno o más de sus bordes, especialmente si se desea simplemente un recubrimiento en una zona de borde del textil.

En realizaciones, las tiras de recubrimiento de poliuretano tienen una anchura de como mucho 8, 6, 5 o 4 mm. La anchura mínima de la tira puede ser tan pequeña como 1 mm, o al menos 2 o 3 mm para aumentar de forma eficaz la resistencia de retención de sutura y/o de deshilachado. Las tiras al menos están colocadas en esos sitios o áreas del textil donde, para un uso pretendido del textil, se vaya a hacer un corte con láser para dimensionar y conformar adicionalmente el textil. El recubrimiento de poliuretano también puede haberse aplicado en otras ubicaciones del textil para cambiar otras propiedades del textil. Los expertos en la materia serán capaces de identificar dichas ubicaciones, por ejemplo, mientras revisan los requisitos de rendimiento de un uso pretendido del textil; revisando la bibliografía, diseñando y modelando con ordenador, o realizando ensayos incluyendo análisis de fallos en dispositivos existentes y/o sobre prototipos.

En realizaciones adicionales, el recubrimiento de poliuretano está presente en parte de la superficie de un lado del textil. Las tiras de poliuretano pueden haberse aplicado usando recubrimiento por pulverización o recubrimiento por chorro de tinta, de forma similar a como se describe anteriormente. En otras realizaciones, el recubrimiento de poliuretano está presente en sustancialmente toda el área superficial de un lado del textil. Un biotextil compuesto recubierto con poliuretano en un lado, por ejemplo, un textil relativamente denso como una tela tejida que se recubrió usando colada en disolvente, pulverización o recubrimiento por chorro de tinta, puede usarse ventajosamente en aplicaciones biomédicas en donde una superficie recubierta relativamente suave del textil está en contacto con la sangre y el textil no recubierto está mirando al tejido; por ejemplo, como en una endoprótesis cubierta en donde el material de injerto combina una buena compatibilidad en el interior con la sangre en el interior con una buena penetración de tejidos en el exterior, y que muestra resistencia de retención de sutura adecuada para su fijación a un armazón de endoprótesis.

En otras realizaciones adicionales, el recubrimiento de poliuretano está presente en parte del área superficial de un lado y en sustancialmente toda el área superficial del otro lado del textil.

El biotextil compuesto comprende un textil y un recubrimiento que comprende un elastómero de poliuretano biocompatible y bioestable, en donde el poliuretano está presente en una cantidad de un 2,5-90 % en masa del biotextil compuesto. Dicha cantidad dependerá entre otros del área superficial relativa del textil que está recubierta (y opcionalmente impregnada) y de la porosidad del textil. En realizaciones, el poliuretano está presente en una cantidad de al menos un 5, 10, 15, 20 o 25 % en masa, y como mucho un 80, 70, 60, 50, 40 o 30 % en masa. Cantidades inferiores de recubrimiento de poliuretano están relacionadas típicamente con un biotextil compuesto que está parcialmente recubierto en un lado, mientras que intervalos mayores pueden estar relacionados con biotextiles compuestos sustancialmente recubiertos completamente y por los dos lados, que también podrían denominarse poliuretanos reforzados con textil.

En otras realizaciones, la cantidad de poliuretano en el biotextil compuesto puede expresarse en la cantidad por área superficial o densidad de área; tal como una cantidad de 0,2-10 mg/cm2 basada en el textil compuesto, o al menos 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 o 2,5 mg/cm2 y como mucho 9, 8, 7, 6 o 5 mg/cm2, dependiendo de factores que se analizan anteriormente.

En una realización, el biotextil compuesto tiene un grosor de aproximadamente 15-350 μm. El grosor del biotextil compuesto está relacionado con el tipo de hebras, el tipo de técnica de formación usada en la fabricación del textil y la densidad del textil; y está relacionado con la cantidad de poliuretano, y con si el poliuretano está sobre la superficie del textil y/o entre las hebras en el textil. En realizaciones, el biotextil compuesto tiene un grosor de como mucho 325, 300, 275, 250, 225, 200, 175, 150, 125, 100, 90 o 80 μm para una flexibilidad y maleabilidad mejoradas, y un grosor de al menos 20, 25, 30, 35, 40, 45 o 50 μm para determinadas propiedades de resistencia y durabilidad.

En otros aspectos adicionales, la invención se refiere al uso de dicho biotextil compuesto que tiene un borde cortado con láser estabilizado, en un componente de implante médico o como un componente de implante médico, especialmente para aplicaciones en donde el textil estará en contacto con el tejidos o líquidos corporales, tal como en aplicaciones ortopédicas o cardiovasculares; como una malla, un injerto vascular, un dispositivo de oclusión, una cubierta de endoprótesis o parte de una válvula protésica como un faldón o valva de una válvula cardiaca.

La invención también se refiere a un componente de implante médico que comprende una pieza de biotextil compuesto como se describe anteriormente, que es un textil que tiene un borde cortado que está recubierto (y/o impregnado) con elastómero de poliuretano, es decir, el textil tiene un borde cortado estable o estabilizado que no es un orillo (tejido).

Otros aspectos incluyen implantes médicos o dispositivos médicos, por ejemplo, dichos dispositivos ortopédicos o cardiovasculares, que son dispositivos que comprenden dicho componente de implante médico o dicho textil compuesto como se describe en este documento.

El uso de los términos "un/o" y "una" y "el/la" y referentes similares en el contexto de describir la invención (especialmente en el contexto de las siguientes realizaciones ejemplares y reivindicaciones) tiene que interpretarse que cubre tanto el singular como el plural, salvo que se indique de otro modo en este documento o el contexto lo contradiga claramente. Las expresiones "que comprende", "que tiene", "que incluye" y "que contiene" tienen que interpretarse como términos abiertos (es decir, que significan "que incluye, aunque sin limitación") salvo que se indique de otro modo. La enumeración de intervalos de valores en este documento pretende servir simplemente como un método breve de referirse individualmente a cada valor separado que está dentro del intervalo, y cada valor separado se incorpora en la memoria descriptiva como si estuviera enumerado individualmente en este documento. El uso de todas y cada una de las expresiones de ejemplos, o ejemplares (por ejemplo, "tal como" o "como") proporcionadas en este documento, simplemente pretende ilustrar mejor la invención y no impone una limitación al alcance de la invención salvo que se reivindique de otro modo. Ninguna expresión en la memoria descriptiva debe interpretarse que indique ningún elemento no reivindicado como esencial para poner en práctica la invención.

Los experimentos y muestras a continuación aclaran adicionalmente las realizaciones de la invención, pero no deben interpretarse, por supuesto, como limitantes de ninguna manera del alcance de las reivindicaciones.

Ejemplos y experimentos comparativos

Materiales

El textil de poliolefina usado como material de partida en los experimentos era una tela tejida con patrón de entramado de 2*2 cruces, de 45 mm de anchura plana y grosor de aproximadamente 70 μm, hecha de un hilo multifilamento de UHMWPE de bajo denier de calidad médica como hebras de urdimbre y trama (Dyneema Purity® TG 10 dtex; ^{disponible de}D^sM ^{Biomedical BV, Sittard-Geleen NL).}

Como elastómero de poliuretano se usaron las siguientes calidades (disponibles de DSM Biomedical BV, Sittard-Geleen NL):

- CarboSil® TSPCU 20-80A; un poliuretano de policarbonato siliconado termoplástico, que tiene grupos finales de silicona, dureza de 80 ShA y MFR de 52 g/10 min (1,20 kg/224 °C);

- Biospan® S SPU, un poliéter uretano segmentado que comprende grupos urea y que tiene grupos finales de silicona, dureza de aproximadamente 74 ShA.

Se usó una película de UHMWPE microporosa de calidad médica (membrana Dyneema Purity®, disponible de DSM Biomedical BV, Sittard-Geleen NL) que tiene grosor de aproximadamente 15 μm y porosidad de un 83 % en volumen para laminar con la tela tejida.

Métodos

Viscosidad en solución

La viscosidad en solución a 25 °C se determina con un viscosímetro Brookfield DV-E con adaptador UL y husillo ULA-49EAY, que se calibra usando patrones de viscosidad basados en silicona (Benelux Scientific).

Recubrimiento por inmersión

Se cortan muestras de tela de aproximadamente 10-20 cm de longitud de la tela de UHMWPE tejida continua de aproximadamente 45 mm de anchura (descrita anteriormente); se lava en heptano durante 1 minuto y se seca a 40 °C; y después se monta longitudinalmente en los lados cortos en un armazón como portamuestras.

Las muestras en armazón se pretratan mediante activación con plasma durante 60 s en una atmósfera de un 15 % de oxígeno a 26,66 kPa (200 mTorr) y 450 W.

El recubrimiento por inmersión se realiza en condiciones ambientales sumergiendo una muestra en armazón en una solución de polímero y retirando las muestras con una velocidad de recogida de 0,1 m/s; seguido de secado a 40 °C durante 20 minutos.

Grosor de la tela

El grosor de una tela se mide usando un Helios Preisser Electronic Outside Micrometer, con intervalo de medición de 0-25 mm (±0,001 mm).

Resistencia de retención de sutura

La resistencia de retención de sutura se mide en piezas de tela de aproximadamente 30*10 mm, a través de la que se insertó una sutura de alta resistencia (FiberWire® 4.0) con una aguja afilada de bajo perfil en el centro de la tela y 2 mm desde el borde del lado corto. Se usa una máquina de ensayo Zwick Universal, equipada con un Instron Grip (7 bar) neumático y un Grip G13B, entre los que se monta la sutura enlazada y otro extremo de la tela con una distancia de 50 mm de una sujeción a otra y una precarga de 0,05 N. La sutura entonces se tensa a velocidad de ensayo de 50 mm/min hasta el fallo de la muestra. La resistencia de retención de sutura se presenta como el límite de elasticidad de la curva medida de tensión por retirada-deformación (promedio /- dt; para 3 mediciones), es decir, la fuerza necesaria para retirar la sutura enlazada a través de la zona de borde de la tela.

Resistencia a la abrasión

La resistencia a la abrasión de las muestras se ensaya usando un analizador de abrasión y frisado de la serie Martindale 900 (James H Heal & Co. Ltd), aplicando ISO 12947-2 y ASTM D4966 como directriz. Muestras con forma de media luna, coincidentes en tamaño con los portamuestras circulares del analizador se cortaron con láser a partir de piezas de tela, con el borde largo en la dirección de urdimbre. Las muestras se montan en los portamuestras y se frotan con un movimiento o ciclo que se mueve hacia delante y hacia detrás (a lo largo del borde cortado lineal de una muestra en media luna a 56 ciclos/min) frente a una tela convencional (prenda abrasiva SM25, parche circular de 140 mm de diámetro) como abrasivo a un peso de carga de 9 kPa. Las muestras (y las microfotografías de las mismas tomadas con un microscopio digital Tagarno a un aumento aproximadamente 100*) se inspeccionan visualmente para el desgaste, frisado u otro daño después de 500, 1000, 2000, 3000, 4000, 8000, 10000 y 15000 ciclos (movimientos hacia delante y hacia detrás).

Hemocompatibilidad

Las propiedades de contacto con la sangre de las muestras se evalúan con el modelo in vitro Chandler Blood Loop. Este modelo de sistema cerrado se ha presentado en la bibliografía (DOI: doi: 10.1007/s10856-011-4335-2.) y está diseñado para investigar el efecto de superficies artificiales para iniciar la cadena diferente y compleja de reacciones intrínsecas al órgano sanguíneo humano (por ejemplo, coagulación, alteración celular, complemento e inflamación). El modelo está en consonancia con ISO 10993-4:2002. El modelo Chandler Loop proporciona características del material entre un panel de criterios de hemocompatibilidad, incluyendo trombogenicidad, coagulación, número y activación de plaquetas, hemólisis, activación de leucocitos y activación del complemento. Se extrae cuidadosamente sangre entera de donadores sanos y se trata mínimamente con heparina, y después se hace circular suavemente en tubos de PVC heparinizados giratorios que contienen las muestras de ensayo durante 90 minutos en un baño termoestático mantenido a 37 °C. Se usa sangre sin contacto material como control de modelo interno; se usa sangre en contacto con solamente los tubos de PVC heparinizados como control. La sangre no se combina entre los donadores, sino que en su lugar representa experimentos separados, a promediar al final del estudio. Después de 90 minutos de incubación, las muestras de ensayo y la sangre circulante se recogen y pueden someterse a los siguientes análisis:

La trombogenicidad se analiza por microscopia electrónica de barrido sobre las superficies de muestra de ensayo. Se observa la adhesión de fibrina, plaquetas y leucocitos a la superficie y se compara entre grupos;

La coagulación se mide inmunoquímicamente (por ejemplo, ELISA) dirigida a los factores de coagulación XII, XI y X, que modulan todos ellos la conversión de protrombina y la coagulación. También se mide el complejo de trombina-antitrombina-III como marcador sensible de activación de la coagulación;

El recuento de plaquetas se mide en la sangre circulada usando un contador de células;

Cuantificar una deficiencia de plaquetas en la sangre circulante debido a la exposición a superficies del material indica perturbación del comportamiento de las plaquetas debido a baja hemocompatibilidad. El marcador de activación de plaquetas p-tromboglobulina se mide por ELISA;

Se mide el recuento de glóbulos rojos y blancos usando un contador de células y es un descriptor general del efecto hematológico;

La hemólisis se cuantifica midiendo el contenido de hemoglobina libre en la sangre usando un ensayo bioquímico colorimétrico;

La activación de leucocitos se ensaya cuantificando el marcador enzimático PMN-elastasa; y/o

La activación del complemento se ensaya cuantificando el marcador SC5b-9 de formación de complejos del complemento.

Este panel de lecturas tipifica las propiedades de contacto con la sangre de cada material y puede producir una indicación de la hemocompatibilidad de los materiales compuestos.

Preparación de muestra y retención de sutura (experimentos comparativos 1-3 y ejemplos 4-6)

Se midió la resistencia de retención de sutura de piezas de muestra de 100*30 mm que se cortaron con láser a partir de la tela de UHMWPE sin modificar tanto en la dirección longitudinal (urdimbre) como de la anchura (trama). Los resultados resumidos en la tabla 1 como experimento comparativo 1 (CE1) se refieren al ensayo en la dirección de la trama; los resultados obtenidos en la dirección de la urdimbre fueron comparables.

Las piezas de tela cortadas con un láser de impulso ultracorto (láser USP; manejado a 800 kHz, a 18 W y velocidad de corte de 5 mm/s) tienen bordes cortados marcadamente rectos y bien definidos. Un ejemplo de dicho borde cortado se muestra en la figura 1A, microfotografía tomada con un microscopio digital Tagarno a aumento aproximadamente 150*). Una sutura insertada, sin embargo, se extrae de forma bastante fácil a través de la tela deshilada. El uso de mayor energía en el corte con láser con un láser de CO²manejado en modo continuo a un ajuste bajo (10 % de potencia máxima de 100 W, velocidad de corte de 35 mm/s; láser CM - bajo) y uno más alto (20 % de potencia, velocidad de corte de 35 mm/s; láser CM - alto) produjo una resistencia de retención de sutura más elevada; pero los bordes cortados de la tela, sin embargo, se encuentra que son inaceptablemente irregulares con engrosamiento local de fibras parcialmente fundidas y resolidificadas. Los bordes cortados también se sienten rugosos al tacto de los dedos y más rígidos que la propia tela.

En el experimento comparativo 2, la tela de UHMWPE se laminó por calor en ambos lados por emparedado entre dos láminas de película de UHMWPE microporosa (membrana Dyneema Purity®). El emparedado se colocó entre láminas de Teflon en una prensa de pletina caliente, se calentó durante 10 min a 140 °C y presión de 50 kN, y se enfrió a presión hasta temperatura ambiente en 15 minutos. Los datos de ensayo de retención de sutura para esta tela CE2 (véase la tabla 1) indican algo de aumento de la resistencia cuando se corta con láser de impulso ultracorto, y resistencia significativamente mejorada para muestras cortadas con láser de CO²de mayor energía manejado en modo continuo. Las microfotografías de los bordes cortados muestran bordes irregulares con nudos de material fundido y resolidificado, que aumentan del corte con láser por impulsos al de modo continuo de alta intensidad (véanse los ejemplos de la figura 2). El grosor del biotextil compuesto indica que los materiales se densificaron, y la tela modificada era notablemente menos flexible y dúctil que la tela de poliolefina de partida.

En el experimento CE3, la tela de UHMWPE se trató con un láser CM de CO²para soldar las hebras en la tela conjuntamente por fusión parcial, contacto y resolidificación de las superficies. Una pieza de la tela se trató con láser para fabricar zonas fusionadas, de modo que posteriormente pudieran fabricarse muestras de tamaño deseado usando un láser USP; teniendo las muestras una zona de borde fusionada de al menos aproximadamente 3 mm. Se descubrió que la resistencia de retención de sutura era mayor que para tela no modificada, pero no al nivel encontrado para muestras CE2 (véase la tabla 1).

En el ejemplo 4, la tela de UHMWPE se recubrió por inmersión en una etapa con una solución al 10 % en masa de un CarboSil® TSPCU 20-80A en THF (Lichrosolve); se preparó secando en primer lugar los gránulos de poliuretano durante una noche a 70 °C y después agitando el THF y los sedimentos durante una noche a temperatura ambiente. Se descubrió que esta solución tenía una viscosidad Brookfield de aproximadamente 180 mPa.s. Las muestras para el ensayo de retención de sutura se fabricaron con diferentes (ajustes de) láseres como anteriormente; y los resultados para el ensayo en la dirección de la trama están en la tabla 1 (Ej4). Esta tela de UHMWPE recubierta con poliuretano muestra resistencia notablemente aumentada al deshilado cuando se corta con láser, aparentemente con independencia de la energía de láser aplicada. Los bordes resultantes, sin embargo, dependen del tipo de corte con láser: los bordes resultantes de corte con energía controlada con un láser USP, en diferentes ajustes, son bien definidos y regulares; mientras que el corte con láser CM produce bordes irregulares y endurecimiento. En la figura 3, esto se ilustra con algunas microfotografías. La figura 3A muestra bordes fabricados con un láser USP que aplica 2 niveles de energía diferentes, la figura 3B está compuesta de los bordes de tela resultantes del corte con un láser CM en ajustes bajos (izquierda) y altos (derecha). Estará claro que la muestra Ej4 producida mediante corte con láser USP se prefiere para aplicaciones de implante médico, por ejemplo, porque los bordes irregulares no solamente provocan irritación después del implante, sino que pueden iniciar también daños adicionales o fallo del biotextil compuesto tras uso prolongado mientras se flexiona, etc.

Estos experimentos, por tanto, demuestran que una combinación de proporcionar un recubrimiento de poliuretano específico a la tela y corte con un láser de impulsos posibilitará la fabricación de un biotextil compuesto mejorado que es adecuado para su uso como componente de implante que tiene resistencia de retención de sutura apropiada.

En los experimentos 5 y 6, la tela de UHMWPE se recubrió por inmersión con una solución al 8 % en masa de poliuretano Biospan® S SPU presecado en DMAc (viscosidad Brookfield de aproximadamente 220 mPa.s), aplicando 1 capa (Ej5) y después de un secado intermedio, una 2.a capa de poliuretano (Ej6). Análogas a las observaciones para Ej4, el corte con láser USP de tela recubierta produce una tela compuesta que tiene bordes suaves estabilizados y bien definidos, que no muestran las irregularidades y engrosamiento que se producen tras corte con láser con un láser en modo continuo.

Tabla 1 - Resistencia de retención de sutura

Resistencia a la abrasión (CE7 y Ej8-10)

La resistencia a la abrasión se determinó como se indica anteriormente sobre muestras enumeradas en la tabla 2, que son muestras que corresponden a las usadas en CE2 y Ej4-6 y se cortaron al tamaño usando el láser USP; produciendo bordes cortados rectos y limpios.

Como se resumen en la tabla 2, la muestra de tela no modificada CE7 ya mostraba deshilachado significativo y hebras de urdimbre no unidas en el borde cortado después de 500 ciclos, y filamentos rotos en la superficie de la tela. Durante ciclos de abrasión adicionales, el daño continuó con filamentos sueltos, deshilachado y desmallado aumentado, e hilos de urdimbre "liberados" en el borde que se rompe y separa. Se muestran tres ejemplos de microfotografías de bordes (a aumento aproximadamente 100*) en la figura 5A. En contraste con esto, las telas recubiertas mostraron resistencia notablemente mejor al deshilachado cuando se sometieron al ensayo de abrasión. Durante el ensayo del ejemplo 8 (con recubrimiento de Carbosil®), se observaron algunos filamentos rotos, lo que indica la fase inicial del deshilachado, después de 8000 cicles; pero también después de 15000 ciclos eran visibles solamente unos pocos filamentos dañados en el borde. Asimismo, los ejemplos 9 y 10, con 1 o 2 capas de recubrimiento con Biospan®, mostraron únicamente algunos filamentos rotos y apenas algo de deshilachado después de 15000 ciclos; véase también la tabla 2 y las figuras 5C-D.

Tabla 2 - Ensayo de abrasión

Hemocompatibilidad (CE11-12 y Ej13-15)

En estos experimentos, se ensayaron materiales mencionados anteriormente y un material tejido de referencia, basados en hilo de tereftalato de polietileno (PET), para su hemocompatibilidad en un modelo in vitro Chandler Blood Loop usando sangre humana, como se describe anteriormente. Los materiales ensayados y un resumen de los resultados se proporcionan en la tabla 3.

El tejido de PET disponible en el mercado (por ejemplo, disponible como Dacron®, usado como cobertura de endoprótesis cubierta aórtica) se cortó manualmente al tamaño de muestra y se usó en CE11 como material de referencia. La tela de UHMWPE no recubierta (igual que anteriormente) se usó en CE12. Los ejemplos 13-15 se refieren a tela de UHMWPE recubierta, análogos a los ejemplos anteriores; las muestras de ensayo de 5 * 80 mm se cortaron con láser de piezas más grandes. Todas las muestras se esterilizaron dos veces con óxido de etileno antes del ensayo Chandler Loop. Sangre circulante en tubos de PVC heparinizados y que no contiene material de ensayo sirvió como control interno para el propio modelo.

Todas las muestras se ensayaron individualmente en sangre obtenida de cinco donadores humanos sanos. Se descubrió que los recuentos de glóbulos rojos y blancos, así como los niveles de hemoglobina plasmática, hemoglobina, hematocrito y activación del complemento SC5b-9 eran similares y estables dentro de todos los materiales. Los resultados de cada ensayo, en donde se observaron diferencias notables entre los materiales ensayados, se enumeran en la tabla 3; los números dados representan el valor medio /- la desviación típica (n = 6).

Se observó una mejora biológicamente relevante en la hemocompatibilidad entre UHMWPE recubierto y no recubierto en la concentración de complejos de trombina-antitrombina (TAT), lo que demuestra que ambos recubrimientos de poliuretano reducían la trombogenicidad, es decir, la activación de la coagulación de la sangre, de la tela de UHMWPE de acuerdo con este marcador de coagulación específico. Todos los materiales mostraron niveles elevados de TAT frente al control, pero las telas de UHMWPE no recubiertas y recubiertas provocaron niveles un 85-97 % inferiores que el tejido de PET.

Se observaron otras diferencias importantes cuando se comparó el UHMWPE recubierto y no recubierto frente al PET. Específicamente, el recuento de plaquetas se redujo para todas las muestras, pero estuvo a un nivel significativamente mayor para los materiales de UHMWPE (recubiertos) que para tejido de PET. Los niveles del marcador de activación de plaquetas p-tromboglobulina (p-TG) fueron más de un factor 2 mayores para PET que para materiales de UHMWPE no recubiertos y recubiertos. La tela de UHMWPE recubierta dos veces con poliuretano Biospan® mostró el mejor rendimiento en este ensayo. Finalmente, PMN-elastasa, un indicador patológico de activación de granulocitos, fue casi 2* mayor para PET que para telas de UHMWPE (no recubiertas y recubiertas).

Tabla 3 - Evaluación de hemocompatibilidad

Estos resultados de hemocompatibilidad in vitro demuestran, siendo los niveles medidos en varios ensayos comparables para muestras de tela de UHMWPE (recubierta) y el tubo de PVC heparinizado que no contiene material de ensayo (control interno), que los presentes biotextiles compuestos muestran hemocompatibilidad favorable. Incluso puede concluirse que las telas de UHMWPE recubiertas y no recubiertas presentan hemocompatibilidad superior sobre la tela de PET que se usa frecuentemente en aplicaciones de contacto con sangre como endoprótesis cubiertas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de fabricación de un biotextil compuesto para su uso en un implante médico, comprendiendo el método las etapas de

e. Eliminar el disolvente del textil recubierto; y

f. Cortar con láser el textil recubierto según se obtiene al menos en una ubicación recubierta con un láser de impulso ultracorto;

para producir un biotextil compuesto en donde el poliuretano está presente en una cantidad de un 2,5-90 % en masa basado en el biotextil compuesto y el poliuretano está presente al menos en el borde cortado con láser.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el corte con láser se hace con un ajuste de nivel de energía de 10-26 W, preferiblemente 12-24, 14-22 o 16-20 W y una velocidad de corte de 1-12 mm/s, preferiblemente 2-10 o 3-8 mm/s.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el textil comprende una tela tricotada, tejida o trenzada, preferiblemente una tela tejida.

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde la al menos una hebra tiene una concentración de 4-140 dtex, preferiblemente de 6-100 o 8-60 dtex.

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el textil contiene al menos un 50 % en masa de dicha al menos una hebra, preferiblemente al menos un 60, 70, 80, 90 o 95 % en masa, o está hecho de dicha al menos una hebra.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el textil tiene un grosor de aproximadamente 15-300 mm, preferiblemente el grosor es como mucho de 250, 200, 150 o 100 μm y al menos 20, 30, 40 o 50 μm.

7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -6, en donde el polímero sintético es un tereftalato de polietileno (PET) o un polietileno de peso molecular ultraelevado (UHMWPE), preferiblemente el polímero es UHMWPE.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde las hebras comprenden fibras de UHMWPE que tienen una resistencia de tracción de 15-40 cN/dtex, preferiblemente de al menos 20, 25, 28, 30 cN/dtex y como mucho 37 o 35 cN/dtex.

9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7-8, en donde las hebras del textil, por ejemplo, las hebras de urdimbre y/o relleno de una estructura tejida, comprenden al menos un 80 % en masa de fibras de UHMWPE, preferiblemente las hebras comprenden al menos un 90 % en masa o consisten en fibras de UHMWPE.

10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -9, en donde el poliuretano comprende al menos un polímero elegido del grupo que consiste en poliéteres, poliésteres, poliacrilatos, poliolefinas y polisiloxanos, preferiblemente el poliuretano es un poliuretano termoplástico que comprende una combinación de un poliéter y un polisiloxano o de un policarbonato y un polisiloxano.

11. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el elastómero de poliuretano tiene una dureza de 40 ShA a 60 ShD, preferiblemente 40-100 ShA o 40-85 ShA.

12. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde la composición de recubrimiento se aplica sobre sustancialmente toda el área superficial de ambos lados del textil, sobre parte del área superficial de ambos lados del textil, sobre parte de la superficie de un lado del textil, sobre sustancialmente toda al área superficial de un lado del textil, o sobre parte de la superficie de un lado y sobre sustancialmente toda el área superficial del otro lado del textil.

13. Un biotextil compuesto para su uso en un implante médico según se obtiene con el método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12.

14. Un biotextil compuesto que comprende

• un textil que contiene al menos una hebra que tiene una concentración de 2-250 dtex y que comprende fibras hechas de UHMWPE; y

• un elastómero de poliuretano biocompatible y bioestable en una cantidad de un 2,5-90 % en masa basado en el biotextil compuesto,

en donde el biotextil compuesto tiene al menos un borde cortado donde está presente el poliuretano, y en donde el biotextil compuesto tiene una resistencia de retención de sutura en dicho borde cortado de al menos 15 N, medida con el método descrito en los experimentos, preferiblemente la resistencia de retención de sutura es al menos 20, 22 o 24 N y como mucho aproximadamente 50, 45 o 40 N.

15. Un implante médico, por ejemplo, un dispositivo ortopédico o cardiovascular, que comprende el biotextil compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13-14.