(57)【要約】【課題】少なくとも一つの摩耗特性と少なくとも一つの機械的特性との有利な組合せを持つベアリング材料を提供する。【解決手段】一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を表面に含む、インプラント材料またはその部品としての使用のためのポリマー製整形外科用ベアリング材料が開示されている。本ベアリング材料は、架橋性ポリマー、例えば超高分子量ポリエチレン、から作製することができる。整形外科用ベアリング材料は、少なくとも１つの磨耗特性と少なくとも１つの機械的特性との有利な組み合わせを有する。例えば、原材料の選択された領域を架橋するための穿孔パターンを有する照射マスクを通して固められた形態の原材料を放射線照射し、任意で、原材料をベアリング材料に成形することによって、整形外科用ベアリング材料を作製するためのプロセスも開示されている。あるいは、架橋にパルス放射線ビームを使用することもできる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のための整形外科用ベアリング材料において、
当該ベアリング材料が本体およびベアリング面を含み、
当該ベアリング面が、ポリマーの一以上の架橋領域およびポリマーの一以上の非架橋または実質的に非架橋の領域を含む、
整形外科用ベアリング材料。
【請求項２】
請求項１に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記ポリマーが放射線架橋性ポリマーである、整形外科用ベアリング材料。
【請求項３】
請求項２に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記放射線架橋性ポリマーがポリオレフィンである、整形外科用ベアリング材料。
【請求項４】
請求項３に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記ポリオレフィンがポリエチレンである、整形外科用ベアリング材料。
【請求項５】
請求項４に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記ポリエチレンが、４００，０００原子質量単位（６．６４２×１０-19ｇ）以上の重量平均分子量を有する超高分子量ポリエチレンである、整形外科用ベアリング材料。
【請求項６】
請求項５に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記超高分子量ポリエチレンが、１，０００，０００原子質量単位（１．６６１×１０-18ｇ）以上の重量平均分子量を有する、整形外科用ベアリング材料。
【請求項７】
請求項１に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記本体が厚さを有し、一以上の前記架橋領域が前記厚さの一部または全体に渡って広がっている、整形外科用ベアリング材料。
【請求項８】
請求項１に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記ベアリング面が少なくとも第一の架橋領域および第二の架橋領域を含み、当該第二の架橋領域が前記第一の架橋領域に対し、４５〜１３５°の角度で配置されている、整形外科用ベアリング材料。
【請求項９】
請求項１に記載の整形外科用ベアリング材料を含む、医療用インプラント。
【請求項１０】
請求項２に記載の整形外科用ベアリング材料を含む、医療用インプラント。
【請求項１１】
請求項３に記載の整形外科用ベアリング材料を含む、医療用インプラント。
【請求項１２】
請求項９に記載の医療用インプラントにおいて、
人工寛骨臼カップ、当該寛骨臼カップのインサートまたはライナー、トラニオンベアリング（trunnion bearing）またはその構成部品、人工脛骨プラトー、膝蓋骨ボタン、人工距骨面、人工橈骨上腕骨関節、尺骨‐上腕骨関節（ulno-humeral joint）、肩甲上腕関節、椎間板置換物、面関節置換物、顎関節および指関節からなる群から選ばれたものである、医療用インプラント。
【請求項１３】
請求項９に記載の医療用インプラントにおいて、
前記整形外科用ベアリング材料が、股関節形成術の寛骨臼の構成部品のためのライナーまたは膝関節形成術のための脛骨のベアリングである、医療用インプラント。
【請求項１４】
医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のための整形外科用ベアリング材料を作製するプロセスにおいて、
（ａ）放射線架橋性ポリマーを含む固められた形態の原材料を準備する工程であって、前記固められた形態の原材料が表面を有する、工程と、
（ｂ）前記原材料の前記表面の少なくとも一部に放射線マスクを当てる工程と、
（ｃ）前記原材料に放射線を照射して、前記照射マスクによって保護されていない前記表面の少なくとも一部を架橋し、任意で、前記原材料を、医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のためのベアリング材料に成形して、一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を前記表面に含むベアリング材料を作製する工程と、
を含む、プロセス。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプロセスにおいて、
前記放射線架橋性ポリマーがポリオレフィンである、プロセス。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプロセスにおいて、
前記ポリオレフィンがポリエチレンである、プロセス。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプロセスにおいて、
前記ポリエチレンが、４００，０００原子質量単位（６．６４２×１０-19ｇ）以上の重量平均分子量を有する超高分子量ポリエチレンである、プロセス。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプロセスにおいて、
前記原材料が電子ビームによって照射される、プロセス。
【請求項１９】
請求項１４に記載のプロセスにおいて、
前記固められた形態の原材料が、放射線照射されて、少なくとも第一の架橋領域および第二の架橋領域を生じ、当該第二の架橋領域が前記第一の架橋領域に対し、４５〜１３５°の角度で配置される、プロセス。
【請求項２０】
請求項１４に記載のプロセスにおいて、
前記固められた形態の原材料が、ロッド、シート、プリフォームまたは完成部品である、プロセス。
【請求項２１】
医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のための、本体、表面、ならびに、当該表面上の一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を有する整形外科用ベアリング材料を作製するプロセスにおいて、
（ａ）前記ベアリング材料の固められた形態の原材料を準備する工程であって、前記固められた形態の原材料が放射線架橋性ポリマーを含む、工程と、
（ｂ）パルス放射線ビームを与える工程と、
（ｃ）前記パルス放射線ビームに対し前記原材料を移動させるか、または、前記原材料に対し前記パルス放射線ビームを移動させるか、または、前記原材料および前記パルス放射線ビームの両方を移動させ、前記パルス放射線ビームが、前記原材料の少なくとも一部と接触するようにし、任意で、前記原材料を、医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のためのベアリング材料に成形する工程と、
を含み、
一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を前記表面に含むベアリング材料を作製する、
プロセス。
【請求項２２】
医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のための整形外科用ベアリング材料を作製するプロセスにおいて、
（ａ）放射線架橋性ポリマーを含む固められた形態の原材料を準備する工程であって、前記固められた形態の原材料が表面を有する、工程と、
（ｂ）パルス放射線ビームを発生させるように構成された放射線源を準備する工程と、
（ｃ）前記原材料を運搬し、前記パルス放射線ビームに対し前記原材料を選択的に移動させるためのキャリアを準備する工程と、
（ｄ）前記キャリア上に前記原材料を置く工程と、
（ｅ）前記キャリアを移動させて、前記パルス放射線ビームが、放射線照射を受けるべき前記原材料の一部と接触するようにする工程と、
（ｆ）前記パルス放射線ビームを起動して、前記原材料の前記一部を照射し、前記放射線ビームと接触した前記原材料の少なくとも一部を架橋させる工程と、
（ｇ）前記原材料の所望の部分が放射線照射されるまで、ステップ（ｅ）およびステップ（ｆ）を繰り返し、任意で、前記原材料を医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のためのベアリング材料に成形し、一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を前記表面に含むベアリング材料を作製する工程と、
を含む、プロセス。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の背景〕
本発明は、一般には、インプラントまたはインプラント部品として使用するためのポリマー製整形外科用ベアリング材料に関し、具体的には、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）から作製された整形外科用ベアリング材料に関する。本ベアリング材料は、摩耗耐性またはすり減り耐性（ｗｅａｒ  ｏｒ  ａｂｒａｓｉｏｎ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）および靱性の有利な組合せを有する。
【０００２】
人体の各部、例えば、腰、膝および四肢の関節、を置換するためにインプラントが使用されてきている。インプラントでは、ベアリング面を有するベアリング材料が、対向する金属製または陶製構成部品と対になる。ベアリング材料を作製するためには、ポリマー材料、例えばＵＨＭＷＰＥ、が使用されてきた。このポリマーの高い分子量により、高い衝撃強さや耐磨耗性等の所望の特性が得られる。しかしながら、ベアリング材料は、たとえＵＨＭＷＰＥから作製されていても、長い間の使用により損耗し、その結果、破片、例えば微視的な大きさの損耗粒子、を周囲の組織にもたらす。破片に対する身体の反応には、患部組織の炎症および変質が含まれ得る。特に、プロテーゼやインプラントを固定する骨は、変質し、炎症を起こし得る。最終的には、プロテーゼが痛みを伴うほど緩くなり、その場合には置き換えが必要になる。患部組織の損耗破片に対する反応が、このようなプロテーゼの長期の不具合の主因の一つであることは、整形外科医および生体材料学者によって一般的に認められている。
【０００３】
インプラントの耐摩耗性を改善するために、例えば、γ放射線またはｅ−ビーム等のイオン化放射線またはプラズマガスの使用によるポリマーの架橋が提案されてきた。架橋は、耐摩耗性を改善する一方、一以上の所望の機械的特性を低下させる傾向もある。特に、架橋は、ベアリング材料の靱性を下げ、その結果、インプラントの機械的破損がより起き易くなる傾向を示す。例えば、放射線照射による架橋は、ベアリング材料の色も変え得る。色特性および／または機械的特性の変化が、ポリマー鎖の酸化によるものであり得、ポリマー分子量の減少に繋がることになると考えられている。イオン化放射線は、分子結合を壊して、ポリマー鎖を切断し、高度に反応性を有する種であるフリーラジカルを発生させる。時間の経過と共に、切断された鎖は、再結合し、隣接した鎖と架橋するか、酸素等の他の種と結合し得る。酸素の存在下では、切断された鎖は酸化種を形成する傾向も有し、これが次には架橋の形成や再結合ができず、その結果、分子量の減少に繋がる。分子量の減少によって、一以上の機械的特性、例えば、靱性、衝撃強さまたは引っ張り強さが減少し、過酷な場合には、脆化を起こし得ると考えられる。
【０００４】
更に、放射線照射の間に形成されたフリーラジカルのいくつかは、ポリマー構造中で遠くの位置にあるため、短い時間枠では反応できず、したがって、長期間に渡って孤立したフリーラジカルとして存在し得る。これらの孤立したフリーラジカルは、したがって、ベアリング材料の製造中に中性にすることが困難である。しかしながら、時間を掛ければ、酸素または他の反応種がそのような遠隔の位置に移動する結果、これらのフリーラジカルでさえ最終的には反応するので、これによって、諸特性の時間に依存した劣化を招くことにもなり得る。
【０００５】
これらのフリーラジカルを安定化するか、中性にするためのアプローチがなされてきた。例えば、一つのアプローチでは、フリーラジカルを安定化するために、ビタミンＥの使用が提案されてきた。このようにして、ビタミンＥ−処理ＵＨＭＷＰＥベアリング材料に放射線を照射し、架橋ベアリング材料が得られている。このアプローチの不利な点は、ベアリング材料全体、すなわちその表面および本体、が放射線照射を受けるということである。その結果、ベアリング材料の機械的特性のいくつかは劣化する。そのうえ、放射線照射を受けたポリマー中におけるビタミンＥの存在は、材料に強い黄褐色の色をもたらし得る。これは、審美的に好ましくない。
【０００６】
もう一つのアプローチでは、ベアリング材料の関節表面全体を架橋することが提案されてきている。架橋表層では衝撃強さが減少するので、このアプローチの不利な点は、架橋表層が、比較的簡単に損傷を受けまたは損耗し得、それによって、耐摩耗性に乏しいポリマー下層を露出させることである。そのうえ、この表層は他の機械的不具合の開始点として働き得る。
【０００７】
更にもう一つのアプローチでは、ＵＨＭＷＰＥの粉体を放射線照射して架橋粉体を得、次いでこれを非架橋ＵＨＭＷＰＥ粉体とブレンドし、得られたブレンド物を成形して、ベアリング材料を得る。このアプローチでは、その厚さの全体を通して、非架橋マトリックスで囲まれた、他とは分離した架橋ポリマー領域または粒子を含んだベアリング材料が得られる。このアプローチの不利な点は、架橋粒子または領域と非架橋粒子またはマトリックスとの間に良好な接着力を得ることが困難な可能性があることである。耐摩耗性の改善のために架橋粉体の割合を増加させれば、得られたベアリング材料の機械的特性のいくつかが悪化し得るであろう。
【０００８】
前述のことは、少なくとも一つの摩耗特性と少なくとも一つの機械的特性との有利な組合せを持つベアリング材料へのニーズが存在することを示している。本発明によって、このようなベアリング材料が提供される。
【０００９】
〔発明の概要〕
本発明により、ベアリング面に、一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を含む、インプラントまたはその部品としての使用のための整形外科用ベアリング材料が提供される。本発明により、ベアリング面に、一以上の照射領域および一以上の非照射あるいは実質的に非照射の領域を含む整形外科用ベアリング材料が提供される。本ベアリング材料は、ベアリング面の下では、その厚さ方向に、架橋、非架橋または実質的に非架橋であり得る。本発明により、整形外科用ベアリング材料を含んでなる整形外科インプラントも提供される。
【００１０】
本発明により、整形外科用ベアリング材料を製造するためのプロセスが更に提供される。一態様では、原材料の選択された領域または選択された複数の領域のみが放射線照射されるように、穿孔または穿孔パターンの付いた照射マスクを通した、ベアリング材料の固められた形態の原材料（例えば固められた形態の粉体）の放射線照射が関与するプロセスによって本ベアリング材料を作製し得る。他の一態様では、部分的に放射線照射された表面を作製するために、パルス放射線ビームを使用し得る。このようにして、架橋性ポリマーを含んでなる、本ベアリング材料の固められた形態の原材料および／または照射ビームを互いに対して移動し、照射領域および非照射あるいは実質的に非照射の領域、または、架橋領域および非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を作製し得る。放射線照射された原材料は、ベアリング材料を得るために更に処理し得る。
【００１１】
本発明の整形外科用ベアリング材料は、少なくとも一つの摩耗特性、例えば耐摩耗性、および、少なくとも一つの機械的特性、例えば靱性、の有利な組合せを有する。本発明は、一以上の利点を提供する。例えば、靱性、ヤング率、衝撃強さ、疲労強度、降伏応力、破断引っ張り強さおよび破断長さ等の一以上の所望の機械的特性を維持しつつ、高い線量でポリマーを放射線照射することができる。本発明により、ポリマーの架橋のレベルと少なくとも一つの機械的特性とを独立にコントロールする方法、および／または、構成部品全体を再溶融することなく、フリーラジカルをクエンチする方法が提供される。架橋領域は改善された摩耗特性を与え、非架橋あるいは実質的に非架橋の領域は、改善された機械的特性、例えば靱性または小さい脆性を与える。ベアリング材料のかなりの部分が放射線照射を受けないので、一以上の好ましい機械的特性を著しく犠牲にすることなく、ベアリング材料の全体（表面および本体）を放射線照射した場合に、通常見込まれるよりも遙かに高い放射線量を使用して架橋領域を作製することができる。
【００１２】
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、整形外科用ベアリング材料が、一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を、関節の表面、すなわち対向する金属または陶製構成部品と接触するベアリング材料の表面、に含むならば、耐摩耗性と高い機械的特性との好ましい組合せを実現できるという概念に基づくものである。架橋領域は改善された耐摩耗性を与え、非架橋あるいは実質的に非架橋の領域は、有利な機械的特性を与えまたは保持する。
【００１３】
したがって、一実施態様では、本発明により、医療用インプラントまたは医療用インプラント部品にとって適切な整形外科用ベアリング材料、本体およびベアリング面を含んでなるベアリング材料であって、ベアリング面が、ポリマーの一以上の架橋領域およびポリマーの一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を含む、ベアリング材料が提供される。本体には、架橋領域と非架橋領域との両方が含まれ得る。
【００１４】
本発明に係る架橋領域は巨視的な領域である。これらの領域には、架橋結合および架橋結合間にある非架橋ポリマー鎖セグメントの集合が含まれる。本発明に係る架橋領域のそれぞれは、任意の適切な形状、例えば円筒形または円錐形、を有し得る。この形状は、１を超えるアスペクト比、好ましくは５を超えるアスペクト比、より好ましくは１０を超えるアスペクト比、を有する。これに対して、本技術分野における架橋粉体は、アスペクト比が約１．０の架橋領域を有するであろう。
【００１５】
本発明の架橋領域のそれぞれは、同一の面積または異なる面積を有し得る。非架橋領域のそれぞれは、同一の面積または異なる面積を有し得る。架橋領域のそれぞれは、非架橋領域のそれぞれと、同一の面積または異なる面積を有し得る。架橋領域は、ベアリング材料の一次元、二次元または三次元の全てで存在し得る。架橋領域は、他の架橋領域と交差していることも交差していないこともあり得る。
【００１６】
本ベアリング材料を作製するために、任意の適切な架橋性ポリマー、特に、ポリオレフィン、例えばポリエチレン、等の放射線架橋性ポリマー、を使用し得る。架橋性ポリマーは、ホモポリマー、コポリマーまたはその組合せであり得る。インプラントとしての使用には、ポリマーが、良好な耐摩耗性、有利な機械的特性、生体適合性および耐薬品性を持つことが好ましい。
【００１７】
一般的に、架橋性ポリマーは、約１０5原子質量単位（ａｍｕ）（１．６６１×１０-19ｇ）以上の重量平均分子量を有する。典型的には、このポリマー、例えばポリエチレン、の重量平均分子量は、一般的に、約４×１０5ａｍｕ（６．６４２×１０-19ｇ）〜約１０7ａｍｕ（１．６６１×１０-17ｇ）の間にある。本ポリマーは、好ましくは、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）である。ここで使用される用語「超高分子量ポリエチレン」は、約４００，０００ａｍｕ（６．６４２×１０-19ｇ）以上の重量平均分子量を持つポリエチレンポリマーを意味する。好ましくは、本ＵＨＭＷＰＥが、約１，０００，０００ａｍｕ（１．６６１×１０-18ｇ）（例えば約２，０００，０００ａｍｕ（３．３２１×１０-18ｇ）または約３，０００，０００ａｍｕ（４．９８２×１０-18ｇ））以上の重量平均分子量を有する。典型的には、ＵＨＭＷＰＥの重量平均分子量は、約１０，０００，０００ａｍｕ（１．６６１×１０-17ｇ）以下、より好ましくは約６，０００，０００ａｍｕ（９．９６３×１０-18ｇ）以下である。本発明での使用に適切なＵＨＭＷＰＥには、Ｔｉｃｏｎａ社（ニュージャージー州サミット）からの、ＧＵＲ  １０５０およびＧＵＲ  １０２０粉体ＵＨＭＷＰＥ（約２，０００，０００ａｍｕ（３．３２１×１０-18ｇ）〜約６，０００，０００ａｍｕ（９．９６３×１０-18ｇ）の重量平均分子量）等の市販のＵＨＭＷＰＥが含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【００１８】
整形外科用ベアリング材料面の任意の適切な部分が架橋または非架橋であり得る。一実施態様では、ベアリング材料表面積の少なくとも１０％以上が非架橋である。例えばベアリング材料表面積の約１０〜約９０％が非架橋である。他の実施態様では、ベアリング材料表面積の約２５〜約７５％が非架橋であり、更に他の実施態様では、ベアリング材料表面積の約４０〜約６０％が非架橋である。
【００１９】
本発明の整形外科用ベアリング材料は、任意の適切な厚さを有し得る。本ベアリング材料がインプラントのライナーとして使用される一実施態様では、その厚さが、約３ｍｍ以上、例えば約３〜約３０ｍｍであり得る。実施態様によっては、その厚さが約６〜約２８ｍｍであり、他の実施態様では、その厚さが約８〜約２０ｍｍである。整形外科用ベアリング材料自体がインプラントとして使用される場合、その厚さは、約３ｍｍ以上、例えば約３〜約３０ｍｍであり得る。実施態様によっては、その厚さが約６〜約２８ｍｍであり、他の態様では、その厚さが約８〜約２５ｍｍである。
【００２０】
整形外科用ベアリング材料面の架橋領域は、任意の適切な厚さまたは深さまで延在し得る。例えば、ベアリング材料の約１００％以下の厚さ、約９８〜約２０％の厚さ、実施態様によっては約９５〜約２５％の厚さ、その他の実施態様では約９０〜約３０％の厚さといったような厚さが架橋される。一実施態様では、ベアリング材料の内部は架橋されていないか、または実質的に非架橋である。他の一実施態様では、架橋領域が、ベアリング材料の厚さの一部、全てまたは実質的に全てに渡って延在している。
【００２１】
ベアリング材料面の架橋領域は、任意の適切なサイズおよび形状を有し得る。例えば、架橋領域は、例えば、円形、正方形、楕円形、三裂形状（trilobal）、多裂形状（multilobal）、三角形、四角形、矩形、台形、五角形、六角形、七角形、八角形、扇形、四分円、円弧、六分円、環、長楕円形またはその他の形状、星、十字、三日月またはその他の物体に似た形状であり得る。これら架橋領域の一以上が互いに連結し得る。
【００２２】
本発明のベアリング材料の架橋領域は、互いに対し、任意の適切な角度で配置し得る。例えば、一つの架橋領域を、もう一つの架橋領域に対し、約１０〜約１７０°の角度で配置し得、実施態様によっては約４５〜約１３５°、また他の実施態様では約８０〜約１００°で配置し得る。
【００２３】
本発明により、本整形外科用ベアリング材料を含んでなる医療用インプラントまたは医療用インプラント部品が更に提供される。このようにして、本整形外科用ベアリング材料自体がインプラントであり得る、あるいは、インプラントの一部であり得る。本整形外科用ベアリング材料は、もう一つの構成部品、例えば、金属、複合材料またはプラスチック構成部品、と組み合わせて使用しインプラントを構成し得る。
【００２４】
本発明のベアリング材料にはいくつかの用途があり得ると考えられる。例えば、本ベアリング材料は、人工寛骨臼カップ、寛骨臼カップのインサートまたはライナー、トラニオンベアリング（ｔｒｕｎｎｉｏｎ  ｂｅａｒｉｎｇ）またはその構成部品、人工脛骨プラトー、膝蓋骨ボタン（ｐａｔｅｌｌａｒ  ｂｕｔｔｏｎ）、人工距骨面、人工橈骨上腕骨関節、尺骨‐上腕骨関節（ulno-humeral joint）、肩甲上腕関節、椎間板置換物、面関節置換物、顎関節または指関節であり得る。本ベアリング材料は、股関節形成術の寛骨臼の構成部品のためのライナーまたは膝関節形成術のための脛骨のベアリングであり得る。
【００２５】
本発明の整形外科用ベアリング材料または本発明のインプラントは、例えば身体の関節の構成部品等の、身体の任意の適切な部分のためのプロテーゼとして、使用し得る。例えば、股関節において、本整形外科用ベアリング材料またはインプラントが、人工寛骨臼カップあるいはこのカップのインサートもしくはライナー、または、トラニオンベアリングの構成部品（例えば、モジュール式ヘッドとステムとの間）であり得る。膝関節では、人工膝関節のデザインに依存して、本整形外科用ベアリング材料またはインプラントが、人工脛骨プラトー（大腿脛骨関節）、膝蓋骨ボタン（膝蓋大腿関節）、トラニオン（ｔｒｕｎｎｉｏｎ）または他のベアリング構成部品であり得る。例えば、半月板ベアリングタイプの膝関節において、本整形外科用ベアリング材料またはインプラントの上下両面（すなわち、金属製または陶製表面に対して関節をなすそれらの表面）は、表面が架橋された状態であり得る。足関節では、本整形外科用ベアリング材料またはインプラントが、人工距骨面（脛骨距骨間の関節）またはその他のベアリング構成部品であり得る。肘関節では、本整形外科用ベアリング材料またはインプラントが、人工橈骨上腕骨関節、尺骨‐上腕骨関節（ulno-humeral joint）またはその他のベアリング構成部品であり得る。肩関節では、本整形外科用ベアリング材料またはインプラントが、肩甲上腕関節に使用し得る。脊柱では、本整形外科用ベアリング材料またはインプラントが、椎間板置換物または面関節置換物に使用し得る。本整形外科用ベアリング材料またはインプラントは、顎関節（あご）または指関節として作製することもできる。本整形外科用ベアリング材料は、例えば、腰、膝および四肢等の身体の任意の部分におけるインプラントとして使用し得る。
【００２６】
本発明の整形外科用ベアリング材料は、任意の適切な方法によって作製することができる。例えば、最初に、本ベアリング材料の固められた形態の原材料を作製し、次いで、架橋領域を作製し得る。固められた形態の原材料は、本ベアリング材料の前駆体である。この前駆体は、任意の固められた形態、例えば、ロッド、シート、プリフォームまたは完成部品、であり得る。この原材料は、任意の適切な方法、例えば、成形、押し出しまたは溶媒流延、によって作製し得る。あるいは、固められた形態の原材料を、架橋性ポリマーのブロックまたはシートから機械加工しまたは成形することができる。
【００２７】
架橋領域は、任意の適切な方法、例えば放射線照射、によって作製することができる。本発明により、医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のためのベアリング材料を製造するためのプロセスであって、（ａ）放射線架橋性ポリマーを含んでなる固められた形態の原材料であって、表面、すなわちインプラント中で関節面となるであろう表面、を有する固められた形態の原材料、を準備し、（ｂ）固められた形態の原材料の表面の少なくとも一部に照射マスクを当て、（ｃ）この固められた形態の原材料に放射線照射して、照射マスクによって保護されていないポリマーの少なくとも一部を架橋し、任意で、原材料を、医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のためのベアリング材料に成形し、一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を表面に含んでなるベアリング材料を作製することを含むプロセスが提供される。原材料が未完成の製品、例えば、ロッド、シートまたはプリフォームである場合、放射線照射を受けた原材料は、例えば、機械加工によって更に処理されて、本ベアリング材料を生じ得る。
【００２８】
本照射マスクは、任意の適切な構成のものであり得る。本照射マスクは、穿孔を通してポリマーに放射線照射できるように、少なくとも一つの穿孔、例えば約１〜約１０，０００個の穿孔または約２０〜約１０００個の穿孔を含むことが好ましい。本穿孔は任意の適切な形状であり得る。例えば、本穿孔は、円形、正方形、楕円形、三角形、三裂形状、多裂形状、四角形、矩形、台形、五角形、六角形、七角形、八角形、扇形、四分円、円弧、六分円、環、長楕円形またはその他の形状であり得る。更に、穿孔は、スリットまたは、星、十字、三日月またはその他の物体に似た形状であり得る。一以上の穿孔を互いに連結し得る。穿孔の任意の適切な組み合わせ（これらは連結でも非連結でもよい）を採用し得る。架橋領域の形状は、マスクの穿孔の形状と同一または実質的に同一であり得るが、架橋は、放射線照射を受けた領域の直近の周辺領域でも起こり得る。このようにして、架橋領域のサイズは、穿孔のサイズと同一かそれより大きいことがあり得る。
【００２９】
穿孔は、任意の適切なサイズ、例えば、約０．０００１ｍｍ2以上、例えば、約０．００１〜約１０ｍｍ2、または、約０．０１〜約１ｍｍ2であり得る。この放射線照射とマスクは、１次元または多次元で適用し得る。
【００３０】
対象となる放射線を実質的にブロックしまたは吸収すべき照射マスクは、イオン化放射線に対し高い遮蔽能力を有する任意の適切な材料、例えば、金属、セラミックス、複合材料またはこれらの任意の組み合わせ、から作製し得る。一以上のマスクを使用し得る。例えば、所望により、二個、三個、四個またはそれ以上のマスクを積み重ねて使用し、所望の架橋度および／または架橋の深さを得ることができる。
【００３１】
穿孔は、照射マスク中に、互いに対して任意の適切な角度で置くことができる。そのような位置決めにより、架橋領域を、それぞれに対して所望の角度で配置した整形外科用ベアリング材料を作製することができる。このようにして、例えば、固められた形態の原材料を放射線照射して、少なくとも第一の架橋領域および第二の架橋領域を作製することができ、第二の架橋領域を、第一の架橋領域に対して、任意の適切な角度、例えば約１０〜約１７０°の角度、例えば、ある実施態様では、約４５〜約１３５°の角度、その他の実施態様では、約８０〜約１００°の角度で、配置することができる。
【００３２】
放射線照射は、任意の適切な放射線、例えばイオン化放射線、を使用することにより実行し得る。イオン化放射線とは、個々の粒子（例えば、電子、ポジトロン、α粒子または中性子）が十分高いエネルギーを持つ放射線、すなわち、放射線照射を受けた基体中の原子または分子をイオン化するのに十分な高さのエネルギーを持つ電磁放射線である。電磁放射線の例には、γ放射線、Ｘ線および紫外線が含まれる。好ましい放射線は、高い線量率が可能で、γ放射線のようなより遅い放射線源より被照射材料の酸化が少ないと思われるという利点を有する電子ビーム（すなわちｅ−ビーム）である。ｅ−ビームは任意の適切な量のエネルギー、例えば、１０Ｍｅｖ（４．４５×１０-19キロワット時）以下、例えば、約１Ｍｅｖ（４．４５×１０-20キロワット時）〜約２０Ｍｅｖ（８．９×１０-19キロワット時）、のエネルギーを有し得る。プラズマ処理またはアセチレンおよびＣＴＦＥ等のガスによる架橋を、放射線照射と共に使用し得る。ｅ−ビームは連続的であり得る。連続ｅ−ビーム発生器の例は、ＤｙｎａｍａｔｒｏｎおよびＲｏｔａｔｒｏｎである。
【００３３】
固められた形態の原材料は、任意の適切な放射線の量または放射線量、例えば、約２．５Ｍｒａｄ以上（例えば、約３〜約１００Ｍｒａｄまたは、約５〜約２５Ｍｒａｄ））の放射線に曝露し得る。放射線、例えば電子ビーム、のエネルギーは、ベアリング材料の固められた形態の原材料の曝露面の少なくとも一部を架橋するのに有効なように選択される。ｅ−ビームによる架橋では、照射中に環境中の酸素を制限しまたは除去することが有利であり得る。この点で、環境酸素を除去するために、不活性なガス、例えば、窒素またはアルゴン雰囲気を使用し得る。酸素を除去するために真空も使用し得る。高線量のｅ−ビームの使用により、ポリマーを部分的に溶融し、その結果、ポリマーの非照射部分を融点より低く保ちつつ、フリーラジカルをクエンチングすることができる。このようなアプローチにより、少なくとも一つの摩耗特性と少なくとも一つの機械的特性との有利な組合せを持つベアリング材料の作製が可能となる。
【００３４】
放射線照射の後、任意で、固められた形態、例えば、ロッド、シートまたはプリフォーム、の原材料を、適切な方法、例えば機械加工で、ベアリング材料のために好ましい形状およびサイズに形成することができる。本整形外科用ベアリング材料は、適切な方法、例えば、エチレンオキサイドガスの使用のような非放射線照射の方法によって殺菌することができる。照射マスクの除去は、殺菌の前でも後でも可能である。任意で、このようにして作製された整形外科用ベアリング材料（またはインプラント）を、任意の適切な方法、例えば、照射済材料のアニーリングもしくは再溶融、または、整形外科用ベアリング材料またはインプラントを加圧水素に曝すことによりまたはエチレンオキサイド処理により、更に処理して、残存フリーラジカルを除去しまたは減少させるようにすることができる。あるいは、または更に、整形外科用ベアリング材料またはインプラントを、適切な酸化防止剤に曝して、残存フリーラジカルを安定化することができる。
【００３５】
本発明により、一以上の架橋領域および一以上の非架橋または実質的に非架橋の領域を表面に含んでなる、医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のための整形外科用ベアリング材料を作製するプロセスであって、（ａ）放射線架橋性ポリマーを含んでなる、当該ベアリング材料の固められた形態の原材料を準備し、（ｂ）パルス放射線ビームを与え、（ｃ）当該パルス放射線ビームに対し当該固められた形態の原材料を移動させるか、または、当該固められた形態の原材料に対し当該パルス放射線ビームを移動させるか、または、当該固められた形態の原材料と当該放射線ビームとの両方を移動させ、当該パルス放射線ビームが、当該固められた形態の原材料の少なくとも一部と接触するようにし、任意で、当該原材料を、医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のためのベアリング材料に成形し、一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を表面に含んでなるベアリング材料を作製することを含むプロセスも提供される。
【００３６】
このパルス放射線ビームは、パルスになっている任意の適切な放射線ビーム、例えばｅ−ビーム、であり得る。この固められた形態の原材料は、任意の適切なキャリア、例えば、固められた形態の原材料を光線の通路に置くための助けとなり得る、コンベヤーベルト、プラテンまたはステージ、に置くことができる。キャリアは、他の領域を非照射または非架橋にしたまま、固められた形態の原材料の所望の領域が放射線照射を受け、または架橋することができるように移動しまたはプログラム化することができる。このようにして、固められた形態の原材料を所望のパターンで放射線照射することができる。
【００３７】
本発明によれば、更に、医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のための整形外科用ベアリング材料を作製するプロセスであって、（ａ）放射線架橋性ポリマーを含んでなる固められた形態の原材料であって、表面を持つ固められた形態の原材料を準備し、（ｂ）パルス放射線ビームを発生させるように構成された放射線源を準備し、（ｃ）当該固められた形態の原材料を運搬し、当該パルス放射線ビームに対し当該固められた形態の原材料を選択的に移動するためのキャリアを準備し、（ｄ）当該キャリア上に当該固められた形態の原材料を置き、（ｅ）当該キャリアを移動して、当該パルス放射線ビームが、放射線照射を受けるべき当該固められた形態の原材料の一部と接触するようにし、（ｆ）当該パルス放射線ビームを起動して、固められた形態の原材料の当該一部を照射し、当該放射線ビームと接触した当該ポリマーの少なくとも一部を架橋し、（ｇ）当該固められた形態の原材料の所望の部分が放射線照射されるまで、ステップ（ｅ）とステップ（ｆ）とを繰り返し、任意で、当該原材料を医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のためのベアリング材料に成形し、一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を表面に含んでなるベアリング材料を作製することを含むプロセスが提供される。
【００３８】
放射線のパルスは、例えば、約１〜約１０００パルス／秒、実施形態によっては、約５〜約５００パルス／秒、そして、他の実施形態では約１０〜約３００パルス／秒、の任意の適切な速度が可能である。パルスｅ−ビーム源の一例は、Ｌバンドアクセラレータである。
【００３９】
必要に応じて、実施形態中、固められた形態の原材料上にマスクを置き、ポリマーに放射線照射して架橋するためにパルス放射線を使用することができる。
【００４０】
ここに引用した、出版物、特許出願および特許を含む全ての参照文献は、あたかも、それぞれの参照文献が、参照により本明細書に包含されると個々にかつ具体的に表示され、その全体がここに説明されているのと同程度に、参照により本明細書に包含される。
【００４１】
本発明の記述の文脈における（特に添付の特許請求の範囲の文脈における）、用語”ａ”および”ａｎ”および”ｔｈｅ”および類似の指示物の使用は、本明細書において別異に表示されまたは文脈により明白に矛盾していない限り、単数と複数との両方をカバーするものと解釈されるべきである。用語、”ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）”、”ｈａｖｉｎｇ（有する）”、”ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）”および”ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（含む）”は、別異であると指摘されていない限り、制約のない語（すなわち、「〜を含むが、これに限られるわけではない」を意味する）と解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の記載は、本明細書において別異であると指摘されていない限り、単に、その範囲に入るそれぞれ別々の値を個々に参照するための簡単明瞭な方法として表すことを意図しているものであり、ぞれぞれ別個の値が、あたかも個々に記載されたかのように、明細書中に含まれる。本明細書に記載された方法は全て、本明細書において別異であると指摘されていたり、文脈により明らかに矛盾したりしていない限り、任意の適切な順序で実行することができる。ここで用いられた任意のそして全ての実施例または、例示用の言葉（「例えば」等）の使用は、単に、本発明をよりよく解明することを意図するものであり、別異の主張がない限り、本発明の範囲に制限を課すものではない。本明細書における如何なる言語も、請求項に含まれていない要素が本発明の実施に本質的なものであることを示すものとして解釈されるべきではない。
【００４２】
本明細書には、本発明を実行するために本発明者らが知る最適の形態を含め、本発明の好ましい実施態様を記述している。これらの好ましい実施態様のバリエーションは、先述の記述を読んだ当業者には明らかであろう。当業者ならば、このようなバリエーションを適宜採用できるであろうことが期待される。また、ここに具体的に記述した以外のやり方で本発明を実施し得るであろうことが意図されている。したがって、本発明には、添付の特許請求の範囲中に記載された主題の、適用可能な法によって許容される全ての修正および均等物が含まれる。更に、本明細書において別異であると指摘されていたり、または、文脈により明らかに矛盾していたりすることがない限り、上述の要素の可能な限りのバリエーションの任意の組み合わせが本発明に包含される。
【００４３】
〔実施の態様〕
本発明の好ましい実施態様は以下の通りである。
【００４４】
（１）  医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のための整形外科用ベアリング材料において、
当該ベアリング材料が本体およびベアリング面を含み、
当該ベアリング面が、ポリマーの一以上の架橋領域およびポリマーの一以上の非架橋または実質的に非架橋の領域を含む、
整形外科用ベアリング材料。
（２）  実施態様（１）に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記ポリマーが放射線架橋性ポリマーである、整形外科用ベアリング材料。
（３）  実施態様（２）に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記放射線架橋性ポリマーがポリオレフィンである、実整形外科用ベアリング材料。
（４）  実施態様（３）に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記ポリオレフィンがポリエチレンである、整形外科用ベアリング材料。
（５）  実施態様（４）に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記ポリエチレンが、４００，０００原子質量単位（６．６４２×１０-19ｇ）以上の重量平均分子量を有する超高分子量ポリエチレンである、整形外科用ベアリング材料。
（６）  実施態様（５）に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記超高分子量ポリエチレンが、１，０００，０００原子質量単位（１．６６１×１０-18ｇ）以上の重量平均分子量を有する、整形外科用ベアリング材料。
（７）  実施態様（１）に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記本体が厚さを有し、一以上の前記架橋領域が前記厚さの一部または全体に渡って広がっている、整形外科用ベアリング材料。
（８）  実施態様（１）に記載の整形外科用ベアリング材料において、
前記ベアリング面が少なくとも第一の架橋領域および第二の架橋領域を含み、当該第二の架橋領域が前記第一の架橋領域に対し、４５〜１３５°の角度で配置されている、整形外科用ベアリング材料。
（９）  実施態様（１）に記載の整形外科用ベアリング材料を含む、医療用インプラント。
（１０）  実施態様（２）に記載の整形外科用ベアリング材料を含む、医療用インプラント。
（１１）  実施態様（３）に記載の整形外科用ベアリング材料を含む、医療用インプラント。
（１２）  実施態様（９）に記載の医療用インプラントにおいて、
人工寛骨臼カップ、当該寛骨臼カップのインサートまたはライナー、トラニオンベアリング（trunnion bearing）またはその構成部品、人工脛骨プラトー、膝蓋骨ボタン、人工距骨面、人工橈骨上腕骨関節、尺骨‐上腕骨関節（ulno-humeral joint）、肩甲上腕関節、椎間板置換物、面関節置換物、顎関節および指関節からなる群から選ばれたものである、医療用インプラント。
（１３）  実施態様（９）に記載の医療用インプラントにおいて、
前記整形外科用ベアリング材料が、股関節形成術の寛骨臼の構成部品のためのライナーまたは膝関節形成術のための脛骨のベアリングである、医療用インプラント。
（１４）  医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のための整形外科用ベアリング材料を作製するプロセスにおいて、
（ａ）放射線架橋性ポリマーを含む固められた形態の原材料を準備する工程であって、前記固められた形態の原材料が表面を有する、工程と、
（ｂ）前記原材料の前記表面の少なくとも一部に放射線マスクを当てる工程と、
（ｃ）前記原材料に放射線を照射して、前記照射マスクによって保護されていない前記表面の少なくとも一部を架橋し、任意で、前記原材料を、医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のためのベアリング材料に成形して、一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を前記表面に含むベアリング材料を作製する工程と、
を含む、プロセス。
（１５）  実施態様（１４）に記載のプロセスにおいて、
前記放射線架橋性ポリマーがポリオレフィンである、プロセス。
（１６）  実施態様（１５）に記載のプロセスにおいて、
前記ポリオレフィンがポリエチレンである、プロセス。
（１７）  実施態様（１６）に記載のプロセスにおいて、
前記ポリエチレンが、４００，０００原子質量単位（６．６４２×１０-19ｇ）以上の重量平均分子量を有する超高分子量ポリエチレンである、プロセス。
（１８）  実施態様（１７）に記載のプロセスにおいて、
前記原材料が電子ビームによって照射されたものである、プロセス。
（１９）  実施態様（１４）に記載のプロセスにおいて、
前記固められた形態の原材料が、放射線照射されて、少なくとも第一の架橋領域および第二の架橋領域を生じ、当該第二の架橋領域が前記第一の架橋領域に対し、４５〜１３５°の角度で配置される、プロセス。
（２０）  実施態様（１４）に記載のプロセスにおいて、
前記固められた形態の原材料が、ロッド、シート、プリフォームまたは完成部品である、プロセス。
（２１）  医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のための、本体、表面、ならびに、当該表面上の一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を有する整形外科用ベアリング材料を作製するプロセスにおいて、
（ａ）前記ベアリング材料の固められた形態の原材料を準備する工程であって、前記固められた形態の原材料が放射線架橋性ポリマーを含む、工程と、
（ｂ）パルス放射線ビームを与える工程と、
（ｃ）前記パルス放射線ビームに対し前記原材料を移動させるか、または、前記原材料に対し前記パルス放射線ビームを移動させるか、または、前記原材料および前記パルス放射線ビームの両方を移動させ、前記パルス放射線ビームが、前記原材料の少なくとも一部と接触するようにし、任意で、前記原材料を、医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のためのベアリング材料に成形する工程と、
を含み、
一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を前記表面に含むベアリング材料を作製する、
プロセス。
（２２）  実施態様（２１）に記載のプロセスにおいて、
前記放射線架橋性ポリマーがポリオレフィンである、プロセス。
（２３）  実施態様（２２）に記載のプロセスにおいて、
前記ポリオレフィンがポリエチレンである、プロセス。
（２４）  実施態様（２３）に記載のプロセスにおいて、
前記ポリエチレンが４００，０００原子質量単位（６．６４２×１０-19ｇ）以上の重量平均分子量を有する超高分子量ポリエチレンである、プロセス。
（２５）  実施態様（２１）に記載のプロセスにおいて、
前記パルス放射線ビームが電子ビームである、プロセス。
（２６）  実施態様（２２）に記載のプロセスにおいて、
前記固められた形態の原材料が、ロッド、シート、プリフォームまたは完成部品である、プロセス。
（２７）  医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のための整形外科用ベアリング材料を作製するプロセスにおいて、
（ａ）放射線架橋性ポリマーを含む固められた形態の原材料を準備する工程であって、前記固められた形態の原材料が表面を有する、工程と、
（ｂ）パルス放射線ビームを発生させるように構成された放射線源を準備する工程と、
（ｃ）前記原材料を運搬し、前記パルス放射線ビームに対し前記原材料を選択的に移動させるためのキャリアを準備する工程と、
（ｄ）前記キャリア上に前記原材料を置く工程と、
（ｅ）前記キャリアを移動させて、前記パルス放射線ビームが、放射線照射を受けるべき前記原材料の一部と接触するようにする工程と、
（ｆ）前記パルス放射線ビームを起動して、前記原材料の前記一部を照射し、前記放射線ビームと接触した前記原材料の少なくとも一部を架橋させる工程と、
（ｇ）前記原材料の所望の部分が放射線照射されるまで、ステップ（ｅ）およびステップ（ｆ）を繰り返し、任意で、前記原材料を医療用インプラントまたは医療用インプラント部品のためのベアリング材料に成形し、一以上の架橋領域および一以上の非架橋あるいは実質的に非架橋の領域を前記表面に含むベアリング材料を作製する工程と、
を含む、プロセス。
（２８）  実施態様（２７）に記載のプロセスにおいて、
前記固められた形態の原材料が、ロッド、シート、プリフォームまたは完成部品である、プロセス。
【外国語明細書】
2007090067000001.pdf