多孔植入材料和相关方法

摘要

本发明提供了多孔的生物相容性植入物主体和材料。这些材料适当地包含多个随机布置的热塑性部件，其中所述部件中的至少一些彼此粘合。所述植入物主体能够在室温下从第一形状操纵成第二形状并在大约内部体温下维持所述第二形状。还提供了制造此类植入物和将所述植入物安装到受试者中的相关方法。

权利要求

1.一种生物相容性植入物，包含：

多孔主体，其包含多个随机布置且缠结的具有在2mm至50mm范围内的长度的热塑性部件，所述热塑性部件中的至少一些具有在2至1000范围内的纵横比，所述热塑性部件中的至少一些在多个部位处粘合至其它热塑性部件，所述多孔主体能够在室温下从第一形状操纵成第二形状并在内部体温下维持所述第二形状。

2.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述生物相容性植入物包含无孔表面。

3.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，还包含与所述多孔主体粘合的一种或多种无孔材料。

4.根据权利要求3所述的生物相容性植入物，其中所述无孔材料包含热塑性片材。

5.根据权利要求4所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性片材包含超高分子量聚乙烯。

6.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述多孔主体具有互连的孔隙。

7.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述多孔主体具有在10体积%至70体积%范围内的孔隙率。

8.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述多孔主体中的大多数孔具有在

100微米至1000微米范围内的特征性横截面尺寸。

9.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述植入物具有在1mm至10mm范围内的厚度。

10.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件中的至少一些具有在0.1mm至1.5mm范围内的平均横截面尺寸。

11.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述多个随机布置且缠结的热塑性部件包含热塑性部件的多分散混合物。

12.根据权利要求11所述的生物相容性植入物，其中所述多孔主体的所述热塑性部件中的两个或更多个在横截面尺寸、组成或两者上彼此不同。

13.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件的平均纵横比在2至100的范围内。

14.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中粘合的热塑性部件彼此熔融粘合。

15.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中粘合的热塑性部件彼此溶剂粘合。

16.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件包含均聚物、共聚物、或它们的混合物或共混物。

17.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件中的一个或多个包含聚烯烃、聚烯烃共聚物、或它们的任何组合。

18.根据权利要求17所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件中的一个或多个包含聚乙烯、聚乙烯共聚物、或它们的混合物或共混物。

19.根据权利要求18所述的生物相容性植入物，其中所述聚乙烯包含高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、或它们的任何组合。

20.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述多孔主体不含金属。

21.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述植入物由所述多孔主体组成。

22.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件中的至少一个包含沿着所述部件的长度变化的横截面尺寸。

23.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件中的至少一个是纤维、长丝或它们的组合。

24.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件不含球形部件。

25.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，还包含设置在所述植入物内的补强材料。

26.根据权利要求25所述的生物相容性植入物，其中所述补强材料的至少一部分暴露于所述植入物的外部环境。

27.根据权利要求25所述的生物相容性植入物，其中所述补强材料包含长丝、颗粒、或它们的任何组合。

28.一种形成生物相容性植入物的方法，包括：

加热设置在模具中的随机布置且缠结的具有在2mm至50mm范围内的长度的热塑性部件，以便使所述热塑性部件中的至少一些彼此粘合，其中所述热塑性部件中的至少一些具有在2至1000范围内的纵横比；以及向所述热塑性部件施加压力，以便形成包含粘合的热塑性部件的多孔主体的生物相容性植入物。

29.根据权利要求28所述的方法，还包括将无孔热塑性片材置于所述热塑性部件的顶上，以便形成具有无孔表面的生物相容性植入物。

30.根据权利要求29所述的方法，其中在加热之后且在施加压力之前，将所述无孔热塑性片材置于所述模具中。

31.一种形成生物相容性植入物的方法，包括：

使多个随机布置且缠结的具有在2mm至50mm范围内的长度的热塑性聚合物部件与至少一种溶剂接触，所述至少一种溶剂能够使所述聚合物部件溶解或溶胀以便软化所述部件，其中所述部件中的至少一些具有在2至1000范围内的纵横比；

除去所述至少一种溶剂；

向所述聚合物部件施加压力，以便形成包含粘合的聚合物部件的多孔主体的生物相容性植入物。

32.根据权利要求31所述的方法，还包括在所述施加压力的步骤之前，将无孔热塑性片材放置成与所述多个聚合物部件接触，以便形成具有无孔表面的生物相容性植入物。

33.根据权利要求31所述的方法，还包括在所述部件已被软化之后，从所述多个聚合物部件中除去所述至少一种溶剂的至少一部分。

34.根据权利要求31所述的方法，还包括将补强材料设置在所述聚合物部件之间。

35.根据权利要求28所述的方法，还包括将补强材料设置在所述热塑性部件之间。

36.根据权利要求34或35所述的方法，其中所述补强材料被设置成使得所述补强材料的至少一部分暴露于所述生物相容性植入物的外部。

37.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述多孔主体具有在0.1和0.9mL/g汞之间的范围内的侵入体积。

38.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述多孔主体具有在5MPa至15MPa范围内的拉伸强度，所述拉伸强度基于所述多孔主体的固体结构百分比而归一化。

39.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述多孔主体具有在300MPa至

600MPa范围内的拉伸模量，所述拉伸模量基于所述多孔主体的固体结构百分比而归一化。

40.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述多孔主体具有在5MPa至25MPa范围内的弯曲强度，所述弯曲强度基于固体结构百分比。

41.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述多孔主体具有在250MPa至

600MPa范围内的弯曲模量，所述弯曲模量基于固体结构百分比而归一化。

42.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件具有在2mm至20mm范围内的长度。

43.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件具有在3mm至10mm范围内的长度。

44.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件中的至少一些具有在5至500范围内的纵横比。

45.根据权利要求1所述的生物相容性植入物，其中所述热塑性部件的平均纵横比在5至50范围内。

说明书

多孔植入材料和相关方法

[0001] 相关专利申请

[0002] 本专利申请要求2012年2月10日提交的美国专利申请61/597,360的权益，其整个内容以引用方式并入本文以用于任何和所有目的。

技术领域

[0003] 本发明涉及生物医学植入物的领域。

背景技术

[0004] 由多孔高密度或超高分子量聚乙烯(HDPE或UHMWPE)制成的整形外科植入物目前在临床上用于增张或替换骨，通常是在颅面骨架中的骨。这些产品通常如下制造：熔化或烧结大致球形的具有受控直径范围的聚合物颗粒以形成多孔固体。多孔聚乙烯的一个优点是，在植入之后，所述孔允许软组织向内生长进该材料中，这会将该材料锚定就位并将它整合进体内。聚乙烯还具有类似于天然软组织的材料性能(例如，密度、柔性)。

[0005] 这些植入物的一个限制是，在它们是柔性的且可以容易地弯曲以匹配骨的轮廓的同时，它们不容易发生永久弯曲。这些植入物在弯曲过大时也容易破裂，因为将聚合物颗粒粘合到一起的熔化点是该结构的薄弱点。因为孔隙，多孔材料通常还比类似尺寸的固体聚乙烯形状更具柔性。这倾向于限制该材料向不需要显著刚度或强度的部位的潜在应用。

[0006] 这些限制的一个解决方案是，将钛网掺入多孔聚乙烯中。钛网改善了复合材料的强度和延展性，但是当需要对植入部位进行x-射线或MRI成像时，金属部件的存在是不希望的。因此，需要如下改善的植入材料：其具有与当前多孔聚乙烯植入物类似的组织相容性，但是具有增加的强度和在没有金属或其它补强材料存在的情况下在外科手术进行时弯曲成形型的能力。

发明内容

[0007] 在满足所述的挑战中，本公开首先提供了生物相容性植入物，所述植入物适当地包含多孔主体，所述多孔主体包含多个随机布置的热塑性部件，所述热塑性部件中的至少一些具有在大于1至约1000范围内的纵横比，所述热塑性聚合物部件中的至少一些在多个部位处粘合至其它热塑性部件，所述多孔主体能够在室温下从第一形状操纵成第二形状并在大约内部体温下维持所述第二形状。

[0008] 本公开还提供了形成生物相容性植入物的方法，所述方法包括加热设置在模具中的热塑性部件，以便使热塑性部件中的至少一些彼此粘合；以及向所述热塑性部件施加压力，以便形成包含粘合的热塑性部件的多孔主体的植入物。

[0009] 本文还提供了形成生物相容性植入物的方法，所述方法包括使多个聚合物部件与至少一种溶剂接触，所述溶剂能够使所述聚合物部件溶解或溶胀以便软化所述部件；除去所述至少一种溶剂；以及向所述多个聚合物部件施加压力，以便形成具有粘合的聚合物部件的多孔主体的植入物。

[0010] 本公开还提供了将植入物引入哺乳动物中的方法，所述方法包括在哺乳动物内选择用于植入物引入的位置；以及将根据权利要求A所述的植入物安装至所选择的位置。

[0011] 还公开了将植入物施加至目标解剖位置的方法，所述方法包括操纵根据权利要求A所述的植入物主体，使得所述植入物主体基本上符合目标解剖位置的形状；以及将所述植入物主体安装在所述目标解剖位置处。

[0012] 还公开了包含多孔主体的生物相容性植入物，所述多孔主体包含多个随机布置的热塑性部件，所述热塑性部件中的至少一些具有伸长的形状、不规则形状或两者，所述热塑性聚合物部件中的至少一些在多个部位处粘合至其它热塑性部件，所述多孔主体能够在室温下从第一形状操纵成第二形状并在大约内部体温下维持所述第二形状。

[0013] 另外提供了包含多孔主体的生物相容性植入物，所述多孔主体包含多个随机布置的热塑性长丝，所述热塑性长丝中的至少一些在多个部位处粘合至其它热塑性长丝，所述多孔主体能够在室温下从第一形状操纵成第二形状并在大约内部体温下维持所述第二形状。

[0014] 还提供了包含多孔主体的生物相容性植入物，所述多孔主体由在加热下彼此粘合的多个随机布置的热塑性部件形成，所述热塑性部件中的至少一些具有在大于1至约1000范围内的纵横比，所述多孔主体能够在室温下从第一形状操纵成第二形状并在大约内部体温下维持所述第二形状。

附图说明

[0015] 当结合附图阅读时，将进一步理解本发明内容以及以下具体实施方式。为了举例说明本发明的目的，在附图中显示了本发明的示例性实施例；但是，本发明不限于所公开的具体的方法、组合物和装置。另外，附图未必按比例绘制。在附图中：

[0016] 图1示出了通过用立铣刀从聚合物固体块机加工制成的多个伸长的UHMWPE薄片的SEM图像；

[0017] 图2示出了对于在30倍的PE铣削薄片，通过用立铣刀从聚合物固体块机加工制成的单个伸长的UHMWPE薄片的SEM图像；

[0018] 图3示出了对于一个示例性纤维PE片材，通过热粘合UHMWPE长丝以形成多孔固体而形成的多孔聚乙烯片材的图像；

[0019] 图4示出了对于第二示例性纤维PE片材，热粘合的多孔UHMWPE片材的表面的特写光显微照片，其显示了伸长的长丝；

[0020] 图5示出了对于图4所示的片材，热粘合的多孔UHMWPE片材的表面在交给放大率时的特写光显微照片，其显示了伸长的长丝；

[0021] 图6示出了从热粘合的多孔UHMWPE片材制成的头盖形植入物；

[0022] 图7示出了图6的头盖形植入物连同用于使该植入物成形的模具；

[0023] 图8示出了对照材料和根据本公开所述的样品的弯曲强度数据；

[0024] 图9示出了对照材料和根据本公开所述的样品的弯曲模量数据；

[0025] 图10示出了对照材料和根据本公开所述的样品的拉伸强度数据；

[0026] 图11示出了对照材料和根据本公开所诉的样品的拉伸模量数据；

[0027] 图12示出了由图2中所示的长丝制成的多孔聚乙烯头盖形植入物样品的4个微-CT图像；

[0028] 图13示出了由图2中所示的长丝制成的多孔聚乙烯头盖形植入物样品的4个微-CT图像。

具体实施方式

[0029] 通过结合附图和实例来参考以下具体实施方式可以更容易地理解本发明，所述附图和实例形成本公开的一部分。应当理解，本发明不限于在本文中描述和/或显示的具体的装置、方法、应用、条件或参数，并且在本文中使用的术语是用于描述特定实施例的目的，其仅作为示例且并不旨在限制要求保护的发明。另外，在本说明书(包括所附权利要求)中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数形式，并且对特定数值的提及至少包括该特定值，除非上下文另外清楚地指明。本文中使用的术语“多个”是指多于一个。当表述值的范围时，另一个实施例包括从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地，当通过使用前缀“约”将值表述为近似值时，应该理解，该特定值形成另一个实施例。所有范围是包含性的和可组合的。

[0030] 应当理解，还可以在单个实施例中组合地提供为了清楚起见在本文中在单个实施例的背景下描述的本发明的某些特征。相反，还可以单独地或以任意子组合提供为了简洁起见在单个实施例的背景下描述的本发明的不同特征。此外，对在范围内阐述的值的提及包括在该范围内的各个和每个值。在本专利申请中引用的任意和所有文件全文以引用方式并入本文。

[0031] 在第一方面，本公开涉及生物相容性植入物。所述植入物包括包含多个随机布置的热塑性部件的多孔主体，其中所述热塑性聚合物部件中的至少一些在多个部位处粘合至其它热塑性部件。

[0032] 应当理解，术语“部件”可以指以多种形状存在的聚合物的量。例如，部件可以是具有传统圆柱形形式并具有恒定横截面尺寸(例如，直径)的纤维。部件还可以是伸长的颗粒(例如，长方形或甚至足球形状)。部件可以具有不规则的几何形状。例如，部件可以具有比另一端更大(例如，更宽)的一端。部件可以具有在1、超过1、10、100或甚至1000范围内的纵横比(即，长轴与短轴的比率)。部件在构型上可以是扁平的(例如，平板样或薄饼样)。在某些实施例中，部件可以是纺成的或挤出的纤维。可以将纤维切成相同的长度或不同的长度。还可以使用通过车床或其它铣削机器生产的长丝。例如，图1示出了，对于在20倍的PE铣削长丝，通过用立铣刀从聚合物固体块机加工制成的多个伸长的UHMWPE薄片的SEM图像。这些薄片通过用立铣刀将固体块切掉切片而制备，这会在加工中使所述材料弯曲。图2示出了对于在30倍的PE铣削薄片，通过用立铣刀从聚合物固体块机加工制成的单个伸长的UHMWPE薄片的SEM图像。

[0033] 图12呈现了由与图2所示的长丝类似的长丝制成的多孔聚乙烯头盖形植入物样品的4个微-CT图像。深色区域是空隙，而较亮的区域是聚乙烯。这些图指示延伸穿过样品的整个厚度的均匀的孔隙。在右上图、左下图和右下图中显示的中央空隙是扫描方法的伪影。所述扫描是穿过圆顶形植入物与它的基底平行的切片，并且没有捕获穹顶的中央。

[0034] 图13显示了由在图2中所示的纤维制成的多孔聚乙烯头盖形植入物样品的4个微-CT图像。深色区域是空隙，而较亮的区域是聚乙烯聚合物。这些图示出了延伸穿过样品的基本上整个厚度的基本上均匀的孔隙。但是，所公开的材料不一定在各处具有均匀的孔隙。左上图像和左下图像显示了在垂直面中穿过样品的切片，所述图像显示了延伸穿过样品的整个厚度的连续均匀的孔隙。在图中显示的圆形中央空隙是扫描方法的伪像。所述扫描是穿过圆顶形植入物与它的基底平行的切片，并且没有捕获穹顶的中央。在图13下面的图解指示，样品具有约37％的测量孔隙率，如下面的数据表中所提供的：

[0035]

[0036] 如本文别处所述，所述多孔主体可以包含在尺寸、形状或甚至组成方面彼此不同的部件。例如，主体可以包含一些为纤维的部件以及一些为小板的部件。应当理解，本发明的材料呈现出胜过现有材料的优点，所述现有材料由彼此粘合到一起的球形颗粒形成。本公开的部件适当地具有大于1的纵横比。例如，部件可以是足球样构型，并且可以表现出1.5、2、5、10、或甚至50或100或更大的纵横比。200、300或500的纵横比对于在所公开的材料中使用的部件而言可以是适合的。在根据本公开所述的材料中的多个部件可以完全不含现有技术中常规地使用的大致球形颗粒，或者可以基本上不含球形颗粒，即，可以是95％、
96％、97％、98％、99％或甚至99.99％不含此类大致球形颗粒。

[0037] 还应当理解，在所公开的材料中使用的部件可以是不规则的形状。例如，部件可以是两侧不平衡的、脊状的、粗糙的、菱形的或以其它方式不对称的。如本文别处所述，部件可以是伸长的形状，诸如纤维、稻谷形状、足球形状等。部件可以是伸长的和不规则的，如图2中的长丝所示。

[0038] 在一个示例性实施例中，所述主体可以包括彼此粘合的纤维部件，所述粘合可以通过如下来实现：加热所述部件以便形成彼此粘合的多个部件。使部件彼此粘合会使所述部件具有多个附接点，特别是在所述部件(例如，纤维)相对于彼此无规取向的情况下。在某些实施例中，可以使所述部件(例如，纤维)彼此缠结。不受限于任何特定理论，相邻部件之间增加的接触点数目和在存在时相邻部件之间的缠结会增强所公开的材料的机械性能。所述随机布置赋予所公开的植入物所期望的机械性能，特别是与由取向的或在其它方面非均质的纤维或其它部件形成的其它结构相比。

[0039] 合适的热塑性部件材料包括聚乙烯，尤其是超高分子量聚乙烯，尽管其它聚乙烯(例如，HDPE、LDPE)是合适的。聚乙烯具有与天然软组织的那些性能类似的性能(例如，密度、柔性、热导率)，这继而使得聚乙烯成为特别适合于植入的材料。其它合适的热塑性材料包括PEEK(聚醚醚酮)、PEKK(聚醚酮酮)、PAEK(聚芳醚酮)、PLA(聚乳酸)、PGA(聚乙醇酸)、PLGA共聚物、聚丙烯、聚己内酯、聚亚苯基、聚苯砜、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚氨酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、或其它生物相容性聚合物。

[0040] 所述多孔主体能够在例如室温下从第一形状操纵(例如，手工地)成第二形状，所述多孔主体进一步能够在例如大约室温下维持所述第二形状。根据本公开所述的主体还在内部体温或甚至在高于内部体温下(在某些情况下，其可以是约90、95、100、105华氏度或甚至约110或120华氏度)适当地维持所述第二形状。该特征使所述材料特别适合于植入应用，因为使用者(例如，外科医生或其它医护人员)可以在手术操作之前或甚至在手术操作过程中用手屈折、弯曲、或以其它方式使材料成形。使用者还可以使用不同的成形工具(诸如屈折夹具、模具等)来辅助使多孔主体成形。因为该特征，使用者具有在手术过程中使材料成形和改形以便达到最佳植入物形状的能力。

[0041] 作为另外一种选择，使用者可以将热施加至植入物主体以促进主体的成形或模塑。可以施加热以便软化植入物主体或主体的一些区域，以有利于对主体进行屈折、切割或换句话讲成形。可以用刀、锯、剪刀或其它标准外科器械切割所述材料。根据使用者的需求，可以将热施加至主体，以便有利于在已经将植入物主体安装或植入到受试者体内或甚至体表上以后对主体的调节。在某些实施例中，可以如下施加这种热：使植入物主体与加热器或其它加热元件接触，以便对植入物施加热，并避免加热受试者的与植入物紧密靠近的组织或其它部件。

[0042] 多孔主体适当地呈片材或其它平面的或接近平面的构型的形式。所述片材可以是圆形、正方形或多边形或甚至不规则的形状。所述主体不需要一定是片材，因为圆柱形、球形、长方形、伸长的和其它多孔主体形状都在本公开的范围内。所述主体可以是不规则的或弯曲的形式，并且可以将其成形以便接近要被替换的骨或其它材料的形状。作为另外一种选择，可以将所述主体成形以便具有用于插入缺陷、空间或损伤部位中的形状。所述多孔主体可以限定在约1mm至约10mm范围内的厚度。认为约3mm至约5mm范围内的厚度是特别合适的。

[0043] 因为这些材料能够成形为特定构型并然后维持该构型，在某些实施例中，可以将所述材料用作单独植入物，即，它们可以被直接植入患者内而无需进一步补强。这代表从现有植入物替代物的脱离，所述现有植入物替代物可能需要用金属网补强或与其它坚硬的或刚性的植入材料或层一起使用。本公开的基于部件的植入物具有有利的机械性能，诸如抗弯强度、刚度和抗破裂性，不需要进一步补强。

[0044] 所公开的材料可以表现出一系列机械性能。在一些实施例中，根据本公开的材料可以具有在约0.1至约0.8或甚至约0.9、或约0.2至约0.7、或甚至约0.3至约0.6范围内的侵入体积(以mL/g汞侵入表示，并且根据ISO15901-1:2005标准)。根据本公开的材料可以具有在约10％至约90％、约20％至约80％、约30％至约70％、或甚至约40％至约60％范围内的固体百分比(通过固体体积/材料体积)。如本文别处所述，认为UHWMPE是一种特别合适的用于形成所公开的材料的材料。

[0045] 根据本公开的且具有在约3mm至约4mm范围内厚度的样品可以具有在约2MPa至约7MPa、或约3MPa至约6MPa、或甚至约4MPa至约6MPa范围内的拉伸强度。所述样品还可以具有在约5MPa至约15MPa、约7MPa至约13MPa、或甚至约9MPa至约10MPa范围内的拉伸强度，其基于样品的固体结构百分比而归一化。

[0046] 根据本公开的且具有在约3mm至约4mm范围内厚度的样品可以具有在约100MPa至约350MPa、约150MPa至约250MPa、或甚至约200MPa至约225MPa范围内的拉伸模量。所述样品还可以具有在约300MPa至约600MPa、约400MPa至约500MPa、或甚至约450MPa至约475MPa范围内的拉伸模量，其基于样品的固体结构百分比而归一化。

[0047] 根据本公开的且具有在约3mm至约4mm范围内厚度的样品可以具有在约3MPa至约10MPa、或约4MPa至约8MPa、或甚至约5MPa至约6MPa范围内的弯曲强度。所述样品还可以具有在约5MPa至约25MPa、约7MPa至约20MPa、或甚至约9MPa至约15MPa范围内的弯曲强度，其基于样品的固体结构百分比而归一化。

[0048] 根据本公开的且具有在约3mm至约4mm范围内厚度的样品可以具有在约100MPa至约350MPa、约150MPa至约250MPa或甚至约200MPa至约225MPa范围内的弯曲模量。所述样品还可以具有在约250MPa至约600MPa、约300MPa至约500MPa或甚至约450MPa至约475MPa范围内的弯曲模量，其基于样品的固体结构百分比而归一化。

[0049] 使用者可以例如使多孔主体成形为与骨轮廓对应的形状或换句话讲对于植入物的预期目的而言有效的形状。可以使用所述材料来替代骨骼中任何地方的基本上任何骨，但是确实具有向颅面区域的特定应用。还可以将所公开的材料用作脊柱椎体间间隔件或甚至用作解决长骨中的节段缺陷的间隔件。还可以使用所公开的材料来替代软骨，诸如肋骨的肋软骨。可以使用所公开的材料片材来替代患者的胸壁的一部分。

[0050] 在植入之后，存在于所述材料中的孔允许软组织、骨或其它身体组织向内生长进所述材料中。该向内生长继而将所述材料锚定就位并将所述材料整合进体内。

[0051] 在某些实施例中，部件的至少一些部分(例如，表面区域)可以是亲水的。应该理解，术语“亲水的”在这里是指改性的热塑性材料，其比类似的“未处理的”热塑性材料更具亲水性。可以通过任何合适的方式使热塑性材料(例如，UHMWPE)具有亲水性，例如，热塑性材料可以包含连接到其至少一部分的官能团。

[0052] 所述亲水官能团可以直接连接到热塑性材料的至少一部分，或者所述亲水官能团可以是连接到热塑性材料的至少一部分的亲水单体的一部分。优选地，所述亲水官能团包含一个或多个选自以下的官能团：氨基官能团、羧酸官能团、羟基官能团、羟基硫酰基官能团以及它们的组合。更优选地，所述亲水官能团包含一个或多个羧酸官能团。可以用于改性超高分子量聚乙烯或其它热塑性材料的表面的合适亲水单体包括但不限于：丙烯酸、聚(乙二醇)、甲基丙烯酸-2-羟乙酯以及它们的组合。

[0053] 不受限于任何特定理论，热塑性材料的多孔和/或亲水性提供了一种有用的基底，所述基底用于支撑骨和/或软组织向内生长以及(如果需要的话)骨粘固剂或其它固定剂向植入材料中的渗透。细胞(诸如骨细胞或组织细胞)可以将它们自身连接至热塑性材料的多孔表面，特别是在已经处理所述材料使它具有亲水性的情况下，因为亲水部分提供了用于细胞连接的区域。

[0054] 取决于使用者的需要，所述材料的多孔性质还可以提供用于使骨粘固剂渗透进植入物中(例如，进入延伸到植入物内的孔网络中)的增强的介质。这继而改善粘固剂将植入物粘合至宿主骨的能力。所述孔还可以充当要在骨向内生长部位处提供进植入物主体中的其它材料(诸如生长因子、药物等)的增强的介质。作为一个例子，在将植入物安装在受试者中之前，可以用药物(例如，抗生素)包被植入物主体的孔，这将会导致抗生素存在于骨向内生长的部位处。例如，在手术部位处可能存在感染或其它并发症的可能性的情况下，这可能是有用的。

[0055] 使用者可以在外科手术进行时、在手术之前或在这两个阶段使多孔材料成形。可以将所述材料以部分地成形的形式或模板形式提供给最终使用者，其中所述最终使用者在手术之前或在手术过程中将所述材料成形为其特定要求。例如，可以将材料的一部分以半球形式提供给使用者，其中所述使用者根据需要将材料的半球成形(例如，通过弯曲、折叠或切割)以匹配患者的目标区域。

[0056] 可以建立大量为特定应用定制的预包装材料试剂盒。例如，可以制造一系列植入物试剂盒，其中每个试剂盒包括为特定用途预设尺寸或预成形的所公开的材料的一部分。例如，可以建立一系列颅面植入物主体试剂盒，其中不同的试剂盒含有为植入大个体、中个体和小个体中而预设尺寸或预成形的植入物主体。该方法可以减少植入物的最终使用者必须执行的手术成形的量，因为最终使用者可以从试剂盒中接收或选择相对接近期望的最终形式的植入物。

[0057] 在一些实施例中，所公开的植入物还可以包括与多孔主体粘合的无孔材料。认为热塑性片材特别适合于此目的，尤其是包含聚乙烯、特别是超高分子量聚乙烯的热塑性片材。其它材料可以用于无孔片材，不要求多孔主体和无孔片材具有相同的材料。无孔材料可以限定在约1微米至约5mm、或甚至约10微米至约5mm范围内的横截面尺寸(例如，厚度)。认为0.1mm至约0.5mm或甚至约1mm范围内的厚度是特别合适的。

[0058] 在一些实施例中，可以将多孔主体表征为具有互连的孔隙。在一些实施例中，诸如其中多孔主体呈片材形式的那些，一个或多个离散的孔可以使主体的上表面和下表面彼此流体连通。在某些实施例中，所述孔或互连的孔可以仅延伸穿过主体厚度的一半。这样，使用者可以制造如下主体(例如，片材)：其包括延伸穿过材料的一半的孔，但是其还包括为无孔的一部分(例如，片材的面之一)。图3示出了，对于纤维PE片材，使用金属模具使UHMWPE长丝彼此热粘合以便形成多孔固体所形成的多孔聚乙烯片材的图像。显示的片材是大约135mm×195mm×3mm厚。

[0059] 通过从部件密度梯度构建主体，可以制造这种主体。例如，使用者可以首先将一层或多层相对较宽地隔开的部件置于模具的底部，随后放置一层或多层更近地隔开的部件，随后放置一层或多层再更近地隔开的部件，以此类推，使得主体的最终层包括如下部件：所述部件如此细小或如此近地隔开，以致于在熔化时，所述部件紧密地融合在一起，使得主体的表面是无孔的。在一些应用中，可以采用贯穿材料的厚度具有一致孔隙率的材料作为优选设计，其中将薄的无孔层层合到一个表面上。在一些实施例中，主体可以具有梯度孔隙率，其中外表面具有更开放的孔隙，中间可以更致密，并且内表面是无孔的。这可以为组织向内生长、机械性能或弯曲性能提供优点。可以通过如下来制造这种材料：将具有开放孔的第一片材与具有更少开放孔的第二片材热粘合，并将第二片材与第三片材粘合，所述第三片材可以为无孔的。通过将2个、3个、4个、5个或更多个片材彼此粘合，可以形成实施例。作为另外一种选择，如本文别处所述，根据本公开的主体可以包括与无孔层粘合的多孔层。

[0060] 所公开的主体可以具有在约10体积％至约70体积％范围内、或在约20体积％至约50体积％范围内、或甚至在约30体积％至约40体积％范围内的孔隙率。所述孔可以具有一系列横截面尺寸(例如，直径、宽度、半径)，并且所述孔不需要都具有相同的横截面尺寸。包含孔的主体可以被构造成使得多孔主体中的大多数孔具有在约50微米至约1000微米范围内、或在约100微米至约500微米范围内、或甚至在约200微米至约300微米范围内的特征性横截面尺寸。所述孔可以为圆形的横截面，但是也可以为多边形、长方形或不规则的横截面。

[0061] 植入物可以限定在约1mm至约10mm或甚至约50mm范围内的厚度。所述主体的热塑性部件可以具有在约0.1mm至约5mm范围内或在约0.3mm至约1.5mm范围内的平均横截面尺寸(例如，直径、宽度、长度、厚度、弦)。

[0062] 热塑性部件可以具有在约1mm至约50mm、或约2mm至约20mm范围内的平均长度。热塑性部件的平均纵横比可以在约1至约1000、或5至约500、或甚至约10至约100的范围内。可以通过本领域已知的纺丝、挤出或其它方法来形成部件。例如，可以通过从固体材料块的表面雕刻或机加工(诸如用车床加工或铣削加工)来形成部件。所述部件可以呈得自机加工过程的长丝或薄片的形式。长丝可以是伸长的条带(如示例性的图1所示)，并且不需要一定为圆形的横截面，且可以是扁平的或其它非圆形的。这些部分或区段可以通过切割(例如用刀、手术刀或甚至剪刀)部件、熔化部件或以其它方式将部件分段而形成。所述部件可以为圆形的横截面，但是也可以为扁平的、长方形的或多边形的横截面。所述部件也不需要具有扁平末端(诸如在几何圆柱体上存在的末端)，因为所述部件的末端可以是圆形的、锥形的或甚至不整齐的或不规则的。在一些实施例中，部件(例如，纤维、薄片)可以具有不均匀的横截面，并且可以甚至在一端比另一端更厚。部件的横截面尺寸可以沿着部件的长度而变化。部件可以是笔直的，但是也可以是弯的或弯曲的。

[0063] 多个随机布置的热塑性部件可以包含热塑性部件的多分散混合物。在此类实施例中，两个或更多个部件彼此在长度、横截面尺寸和/或组成方面不同。

[0064] 作为一个示例性实例，主体可以包括第一群具有约30mm的平均长度和约20微米的平均直径的超高分子量聚乙烯纤维部件以及第二群具有约35mm的平均长度和约10微米的平均直径的超高分子量聚乙烯纤维部件。使用在尺寸上不同但是在组成上没有不同的部件的多分散混合物的一个优点是，该部件会在大约相同温度下熔化，这又会简化为了形成所公开的植入物而对部件的加工，尽管不要求主体中的所有部件具有相同的熔化温度。

[0065] 在某些实施例中，所述主体包括以材料组成方式彼此不同的部件。例如，主体可以包括UHMWPE的长丝和PEEK的小板。主体可以包括两种或更多种材料的部件。

[0066] 根据本公开的主体的粘合的热塑性部件可以被表征为彼此熔融粘合，因为熔融粘合是一种特别合适的形成公开的物品的方法。作为另外一种选择，粘合的热塑性部件可以被表征为彼此溶剂粘合。

[0067] 如所提及的，认为聚乙烯是特别适合用于所公开的主体的部件的材料；高密度聚乙烯(HDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、中密度聚乙烯(MDPE)或它们的组合都是特别合适的。UHMWPE适当地具有在约300万至约600万范围内的分子量，病且可以具有在约0.930至约0.935g/cc或甚至约0.945g/cc范围内的密度。HDPE适当地具有大于或等于约0.914g/cc的密度；MDPE适当地具有约0.926-0.940g/cc的密度。

[0068] 其它聚乙烯，包括超低分子量聚乙烯(ULMWPE)、高分子量聚乙烯(HMWPE)、高密度交联的聚乙烯(HDXLPE)、交联的聚乙烯(PEX或XLPE)、直链低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)或甚至极低密度聚乙烯(VLDPE)，都被视作合适的热塑性部件材料。

[0069] 热塑性部件可以从均聚物、共聚物或甚至它们的混合物或共混物形成。热塑性部件可以包含聚烯烃、聚烯烃共聚物或它们的组合。

[0070] 由于它们的机械性能，所公开的材料能够以独立方式起作用。这是指，植入物能够被安装在受试者体内并起作用，而无需额外的补强材料，诸如金属网或其它增强或补强材料诸如塑料或其它聚合物的条带。在其它实施例中，补强网、纤维和其它材料可以与根据本公开的材料一起使用。使用小平板、螺钉、金属丝、缝钉、粘固剂或用本领域普通技术人员已知的其它外科手术装置，可以将植入材料固定至骨架或颅骨。这些固定装置不会起增强植入物的作用，而是相反起将植入物固定至周围骨的作用。例如，一些现有的植入材料包括金属网或产生坚硬植入物的其它补强筋。但是，公开的植入物不需要包括这样的补强材料。因此，在某些实施例中，所述植入物基本上由多孔主体、或与无孔片材或其它材料粘合的多孔主体组成。

[0071] 本公开内容还提供了形成生物相容性植入物的方法。这些方法尤其包括加热设置在模具中的热塑性部件，以便使热塑性部件中的至少一些彼此粘合；以及向模具中的热塑性部件施加压力，以便形成包含粘合的热塑性部件的多孔主体的植入物。作为一个非限制性例子，对于UHMWPE，粘合温度可以是在Carver Press中的约200℃至约250℃，并且加工时间可以是在约6分钟至约12分钟的范围内。使用者可以接入冷却空气，或者也可以冷却压制平板。本领域普通技术人员将会明白，所公开的材料的机械性能可以随工艺条件而变化。例如，用于压实部件的压力可以随引入模具中的部件的重量而变化。

[0072] 在某些实施例中，使用者可以将无孔热塑性片材置于热塑性部件的顶上，以便形成具有无孔表面的植入物。在一些实施例中，植入物可以具有2个无孔表面，在两者之间存在多孔段。例如，植入物可以呈具有无孔末端的多孔圆柱体的形式。作为另外一种选择，植入物可以具有含无孔中心段的多孔表面。作为一个例子，中心段可以给植入物提供增加的强度或刚度。在一个示例性的方法中，在Carver Press中进行无孔顶片材向另一个多孔片材的层压，其中一个压盘被设定在约230℃，加工持续约1分钟。可以将压力设定在约2900N/6400mm2至约2900N/280000mm2的范围内。在层压之前可以减轻无孔膜的预应力。

[0073] 放置可以包括：通过施加热、溶剂或两者，将热塑性片材粘合至部件。在加热以后且在施加压力之前，可以将无孔热塑性片材置于模具中。

[0074] 无孔热塑性片材可以由一种或多种超高分子量聚乙烯形成，尽管也可以使用其它聚乙烯(例如，HDPE、LDPE)、PEEK、PEKK、PAEK、PLA、PGA、PLGA共聚物、聚丙烯、聚己内酯、聚亚苯基、聚苯砜、PET、聚氨酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或其它生物相容性聚合物等。无孔热塑性片材可以限定在约0.05mm至约5mm范围内的厚度。

[0075] 在一个实施例中，所述方法包括使多个聚合物部件与至少一种溶剂接触，所述溶剂能够使所述聚合物部件溶解或溶胀以便软化所述部件；除去所述至少一种溶剂；以及向所述多个聚合物部件施加压力，以便形成具有粘合的聚合物部件的多孔主体的植入物。在一些实施例中，在所述部件已经软化之后，使用者可以从所述多个聚合物部件中除去所述至少一种溶剂的至少一部分。对于聚乙烯，直链脂族溶剂(诸如癸烷或十二烷)或芳族溶剂(诸如十氢化萘、二甲苯或甲苯)适合于该应用。认为在高温下使用所述溶剂是特别合适的。

[0076] 所述方法还可以包括在施加压力以便形成具有无孔表面的植入物的步骤之前，将无孔热塑性片材放置成与所述多个聚合物部件接触。

[0077] 在一些实施例中，在模具填塞和热处理之前，使用者可以在所述部件中包括加工助剂，诸如微粒陶瓷材料。所述加工助剂可以起防止聚合物部件在被加热到高于它们的熔点时自由流动的作用。可以如下除去加工助剂：用水、酸或其它适当的溶剂洗涤经过加工的材料，以便从成品中除去加工助剂。

[0078] 本公开还提供了将植入物引入受试者中的方法。这些方法包括在受试者或患者(例如，哺乳动物)内选择用于植入物引入的位置；以及将根据本公开的植入物安装至选择的位置。在一些情况下，可以将植入物切割或以其它方式成形至一定大小，然后弯曲或操纵以配合到骨缺陷(诸如颅骨缺陷)中。可以将植入物放在缺陷中，然后如本文别处所述使用缝线、金属丝或板和螺钉固定就位。

[0079] 一个示例性头盖形植入物示于图6中。该图示出了如下多孔片材：其已经在一侧上层合了大约0.2mm厚的无孔UHMWPE片材，然后被加热和形成人头盖骨的断面的形状。这样的植入物可以用于替换由于病理学或创伤而已经通过外科手术除去的人头盖骨的一部分。外科医生在手术操作过程中使用剪刀或剪切机可以将植入物修剪至一定大小，并且通过在室温下用手或用手持器械(诸如屈折夹具、模具或其它装置)弯曲，可以改变植入物的曲率。

[0080] 图7示出了前述头盖形植入物和可以用于将植入物形成形状的模具。所示的模具是由高温聚合物制成的快速原型，其呈期望的颅骨段的形状，并且被铝箔覆盖。将多孔UHMWPE片材加热至其软化点，放在模具上面，并手工地下压以使下(无孔)表面符合模具的顶部。该过程可以用双侧模具自动化，其中可以使模具的两侧接触样品材料从而使样品处于期望的形状。

[0081] 作为这些方法的一个例子，使用者可以鉴别受试者中的损伤部位。使用者然后可以为植入物引入准备损伤部位，例如，通过暴露损伤部位、从该部位除去多余的材料等。使用者然后可以将植入物安装在期望的位置处。使用者在手术过程中可以操作(例如，弯曲、定形)植入物，以便使植入物符合期望的形状。

[0082] 本公开还提供了将植入物施加至目标解剖位置的方法。这些方法包括产生基本上符合目标解剖位置的形状的第一形状；操纵包含多个粘合的热塑性部件的植入物主体，使得所述植入物主体符合所述第一形状；以及将所述植入物主体安装在所述目标解剖位置处。所述植入物主体可以是根据本公开的任何植入物主体。

[0083] 使用者不总是必须在安装之前产生特定形状然后使植入物符合该形状。作为另外一种选择，使用者可以操纵根据本公开的主体，使得植入物主体基本上符合目标解剖位置的形状。使用者然后可以将植入物主体安装在目标解剖位置处。

[0084] 在使用者开始植入手术之前，可以产生第一形状。这可以由外科医生完成，其中外科医生使植入物主体成形以符合要替换的受损颅面骨的估计形状。外科医生可以借助于要替换的骨的扫描或其它图像来这样做，并且，尽管植入物有利地能够用手操纵，但是可以使用模具、屈折夹具或其它工具来辅助将植入物成形。

[0085] 在一些实施例中，所公开的纤维材料可以包括额外的元件，诸如补强材料。

[0086] 所述补强材料可以是呈长丝、网或甚至颗粒形式的金属、陶瓷或两者。这些补强材料可以用于增强植入物的机械性能或增强生物学性能诸如骨向内生长。补强材料(例如，长丝)可以具有在约0.01mm至约1mm范围内的横截面尺寸。它们可以具有在约0.1mm至约200mm范围内的长度或甚至在约5至约1000范围内的纵横比(例如，对于长丝)。

[0087] 所述补强材料可以占植入物的约1体积％至大约50体积％，优选地在植入物的约5体积％至30体积％的范围内。补强可以均匀地遍布于多孔植入物体内，或者可以局限于植入物的特定平面或其它区域。

[0088] 示例性补强材料包括例如316L不锈钢、钛、钛合金、钽、铂、玻璃制品(诸如生物活性的玻璃45S5和生物活性的玻璃13-93)，其它基于二氧化硅的玻璃或甚至基于硼的生物玻璃。A类(骨产生性的)和B类(骨传导性的)生物玻璃是合适的。

[0089] 所述补强材料还可以是陶瓷或玻璃的颗粒。此类颗粒可以增强或控制组织在本文描述的多孔材料中的向内生长。颗粒适当地具有在约0.1mm至约1mm范围内的横截面尺寸。颗粒可以按植入物的1体积％至大约50体积％的比例存在，优选地在植入物的约5体积％至约30体积％的范围内。颗粒可以均匀地遍布于多孔植入物体内，但是也可以集中在植入物的一个平面、表面或区域中。适合作为颗粒而包含的材料包括磷酸钙陶瓷制品、硫酸钙陶瓷制品、玻璃制品诸如45S5、13-93、基于二氧化硅的玻璃和基于硼的生物玻璃。

[0090] 所述补强材料可以在模塑或加热过程中掺入到所公开的材料中。例如，使用者可以将一定量的UHMWPE长丝引入模具中，加入补强材料(例如，钛长丝)，然后将额外的UHMWPE长丝加在补强材料的顶上，随后加热模具以便形成包含钛长丝作为补强材料的纤维材料。可以设置补强材料，使得补强材料中的至少一些暴露于植入物的外部环境。例如，使用者可以将许多补强性钛纤维(或玻璃颗粒)置于模具中，随后将UHMWPE长丝引到纤维的顶上，然后加工长丝和纤维以便使长丝彼此粘合。

[0091] 示例性实施例

[0092] 以下实施例仅是示例性的并不限制本公开的范围。

[0093] 在第一示例性实施例中，使用者在车床上由UHMWPE(圆条)、HDPE(圆条)、RadelTM(聚苯砜)和PMMA制作纤维。所述纤维具有在约0.1mm至约0.7mm范围内的直径。

[0094] UHMWPE纤维具有约0.25mm的直径，然后手工切成约15-20mm的长度。将约18g纤维填塞到具有8cm×8cm的空腔大小的模具中；将纤维填塞至约6mm的深度(在14mm框架高度内)。纤维具有约0.25mm×0.5mm的横截面。

[0095] 然后将纤维在真空炉中在约200℃下加热约3小时。削下UHMWPE膜，并在Carver Press单元中在230℃下退火2分钟，然后在风扇平板之间冷却。然后将膜在Carver Press中在230℃下保持2分钟熔化成第一熔化纤维样品。

[0096] 将具有约0.25mm至约0.5mm直径和约15mm至20mm长度的HDPE纤维在真空炉中在具有C-夹钳的5cm×5cm铝模具中加工30-45分钟，并为了可加工性而加入b-磷酸三钙(bTCP)。将这些纤维在200℃下加工25-30分钟，产生具有一定范围孔径的较好熔融的样品。

[0097] 在第二示例性实施例中，在CNC(计算机数控)铣床上形成UHMWPE纤维。纤维具有约3mm至10mm的长度和约0.5×0.5至0.5×0.05mm的横截面。所述纤维中的至少一些纤维的横截面沿着纤维的长度而变化。将约63g的这些纤维填塞到20×14×0.4cm模具中。将模具在
225℃的Carver Press中加热约10分钟。然后将模具空气冷却。将削下的UHMWPE膜在220℃的真空炉中退火，然后将退火的膜和多孔结构在Carver Press(1个压盘在230℃)中层压约
1分钟，然后空气冷却。

[0098] 还检查了UHMWPE纤维和UHMWPE膜。在这些实验中，在Carver Press装置中在230℃下将膜退火成含纤维的样品。在一种方法中，使用筒式加热器将波状外形的模具底部加热至230℃。将UHMWPE纤维样品置于UHMWPE膜的顶上，然后继而将其置于PTFE膜的顶上。然后将该组件置于波状外形的模具内部，其中模具压盘被加热至120℃和230℃。

[0099] 使用者还可以通过在加热的烘箱中加热纤维以便形成片材来形成具有高孔隙率的粘合的结构。可以将所得的片材置于Carver press中，然后在额外的加热下压制，以便进一步压实该片材。该压实继而降低片材的孔隙率并增加片材的密度。

[0100] 以下结果仅是示例性的并不应当被理解为是以任何方式限制本公开的范围。

[0101] 研究了根据本公开制备的纤维多孔UHMWPE条带的弯曲性能和拉伸性能。试验了3mm厚纤维多孔聚乙烯(F-PPE)、4mm厚F-PPE和3mm厚SynPORTM(由熔融粘合的颗粒制成的多孔聚乙烯)的样品的拉伸性能、弯曲性能和孔隙率(通过汞侵入孔隙率测定法)。试验步骤包括试验具有约10×50×3mm尺寸的UHMWPE条带(由熔合的UHMWPE长丝形成)。如上所述，在CNC铣床上形成试验样品。根据结合上面第二示例性实施例描述的步骤，制备这些试验样品，但是在80mm×80mm×3mm模具中模塑。将模具在真空炉中在约225℃下加热。使用Instron Universal Testing Machine进行机械试验。塑性弯曲试验计算是基于ASTM D6272的，并且轴向拉伸试验计算是基于ASTM D638M的。使用Autopore IV汞孔隙率测定系统，按照ISO15901-1:2005进行孔隙率测定试验。

[0102] 试验包括由可商购获得的SynPORTM材料加工的对照样品，所述SynPORTM材料是由惰性的、不能被吸收的聚合物(UHWMPE)制造的材料，UHWMPE被配制成含有开放的且互连的大约100-250μm大小的孔的网络。对照是50×50×3mm片材。试验样品是3mm和4mm厚纤维多孔UHMWPE片材。

[0103] 试验样品由与图2所示的那些长丝类似的长丝形成，所述长丝在大末端为大约0.5×0.5mm且沿着长度为大约0.5mm厚；经受机械试验的所有样品用通过切削加工制备的长TM丝/薄片制成。SynPOR 对照由UHMWPE颗粒制成，所述UHMWPE颗粒具有基本上立方体的形状，具有约0.4×0.4×0.4mm的大小。SynPORTM对照样品不含有任何金属钛网；所有样品(对照样品和试验样品)仅由聚乙烯制成。

[0104] 对于弯曲试验，测量每个样本的宽度和厚度，并将这些值用于如下弯曲强度和模量计算。

[0105] 弯曲强度(MPa)＝(3×P×L)/(4×w×t2)

[0106] 其中P＝负载(N)

[0107] L＝支架跨距(mm)

[0108] w＝宽度(mm)

[0109] t＝厚度(mm)

[0110] 弯曲模量(MPa)＝(0.17×L3×m)/(w×t3)

[0111] 其中L＝支架跨距(mm)

[0112] m＝斜率(N/mm)

[0113] w＝宽度(mm)

[0114] t＝厚度(mm)

[0115] 试验的十字头速度是约5mm/min，并在4-点弯曲夹持机构中试验样品。试验设备的支架具有约5mm的直径、约30mm的支架跨距和约15mm的负载跨距。对6个样本重复弯曲试验。

[0116] 还进行了拉伸试验；测量每个样本的宽度和厚度，然后将这些值用于拉伸强度和模量计算。如下进行计算：

[0117] 拉伸强度(MPa)＝最大P/(w×t)

[0118] 其中P＝负载(N)

[0119] w＝宽度(mm)

[0120] t＝厚度(mm)

[0121] 拉伸模量(MPa)＝(应力差)/(应变差)

[0122] 十字头速度为约5mm/min，在拉伸抓手之间具有约30mm的距离。对6个试验样本重复这些试验。这些试验的结果示于图8、9、10和11中和下面的数据表中：

[0123] 孔隙率测定法

[0124]

[0125] 拉伸

[0126]

[0127] 弯曲

[0128]

[0129] 这些数据的分析反映了以下事实：3种试验样品具有不同的孔隙率。为了评价加工参数和结构参数独立于孔隙率对机械强度的影响，基于样品中的固体结构的百分比(即，1-％孔隙率)，将机械数据归一化。这有效地控制了得自计算的样品中的空隙空间的不同量，并允许对比剩余的固体结构的机械性能。3mm SynPOR产品是最少孔的试验材料，并且
3mm F-PPE样品是最多孔的。

[0130] 未归一化的数据指示，3mm SynPOR在弯曲强度、弯曲模量和拉伸模量方面稍微高于公开的材料，并且在拉伸强度方面没有显著高于3mm F-PPE。但是，如果将针对孔隙率的数据归一化，则3mm F-PPE展示出比3mm SynPOR产品更高的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量。与3mm SynPOR对照相比，4mm厚样品材料的数据是类似的。不受限于任何特定理论，在3mm和4mm F-PPE样品之间的性能差异可能是样品几何形状的作用，不是结构的根本差异。

[0131] 图8示出了得自上述的试验样品和SynPOR对照的弯曲强度数据。如可在该图的底部小图中看出，具有3mm和4mm厚度的试验样品表现出比3mm厚度的SynPOR对照样品更高的归一化弯曲强度。如上面所解释的，对照样品和试验样品之间的未归一化弯曲强度的差异受样品的孔隙率影响，并且已经基于孔隙率重新分析和调节了数据。不受限于任何单一理论，原始数据中的强度和模量的差异可以更多地归因于孔隙率(与样品的微观结构相比)。

[0132] 图9示出了SynPOR对照样品和3mm和4mm厚试验样品的弯曲模量数据。如在该图中所见，具有3mm和4mm厚度的试验样品表现出比3mm厚度的SynPOR对照样品更高的归一化弯曲模量。如上面所解释的，对照样品和试验样品之间的未归一化弯曲模量的差异可能受样品的孔隙率影响，并且已经基于孔隙率重新分析和调节了数据。

[0133] 图10示出了得自上述的试验样品和SynPOR对照的拉伸强度数据。如可在该图的底部小图中看出，具有3mm和4mm厚度的试验样品表现出比3mm厚度的SynPOR对照样品更高的归一化拉伸强度。如上面所解释的，对照样品和试验样品之间的未归一化拉伸强度的差异可能受样品的孔隙率影响，

[0134] 图11示出了得自上述的试验样品和SynPOR对照的拉伸模量数据。如可在该图的底部小图中看出，具有3mm和4mm厚度的试验样品表现出比3mm厚度的SynPOR对照样品更高的归一化拉伸强度。