DE102017009989A1

DE102017009989A1 - Biokompatibles Verbundmaterial zum Einbringen in einen menschlichen Körper

Info

Publication number: DE102017009989A1
Application number: DE102017009989.8A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Heffels; Denis Reibel; Dirk Grafahrend; Alexandra Kaul; Yosuke Kadomae; Günter Germann
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-05-02
Also published as: RU2020117044A; CN111278474A; WO2019081700A1; RU2739357C1; WO2019081708A1; JP2021500178A; US20200289715A1; BR112020006394A2; BR112020006403A2; CN111315418A; JP2021500170A; US20200289716A1; EP3700591A1; EP3700592A1; RU2020117044A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein biokompatibles Verbundmaterial (1) zum vollständigen oder teilweisen Einbringen in einen menschlichen Körper umfassend mindestens eine Lage (2) umfassend ein elastomeres Material, sowie mindestens ein auf dieser Lage (2) angeordnetes und die Oberfläche des Verbundmaterials (1) bildendes textiles Flächengebilde (3), wobei das textile Flächengebilde (3) bioresorbierbare Fasern aufweist, die zumindest teilweise in der Lage (2) aus elastomerem Material eingebettet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundmaterial zum vollständigen oder teilweisen Einbringen in einen menschlichen Körper und insbesondere zur Implantation in einen menschlichen Körper. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials und seine Verwendung zur Herstellung eines Medizinproduktes zum vollständigen oder teilweisen Einbringen in einen menschlichen Körper und insbesondere eines Implantats. An Materialien, die in einen menschlichen Körper eingebracht werden sollen, werden hohe Anforderungen, beispielsweise eine gute Biokompatibilität gestellt. Biokompatibilität bezieht sich auf die Eigenschaft von Materialien in einer biologischen Umgebung ihre der Situation angepassten, vorherbestimmten Funktionen auszuführen bei gleichzeitiger akzeptabler Reaktion des Wirtskörpers auf das Material. Diese wird für Medizinprodukte im Rahmen ihrer Zulassung nach der Norm DIN EN ISO 10993 überprüft. Im Folgenden verstehen wir unter „biokompatiblen“ Materialien, solche, die die Prüfung nach DIN EN ISO 10993 (Jahr) bestanden haben.
Besonders hohe Anforderungen werden dabei an Materialien gestellt, die permanent im menschlichen Körper bleiben sollen. So müssen beispielsweise Implantate hohe Anforderungen erfüllen, da sie als im Körper eingepflanzte Materialien permanent oder zumindest für einen Zeitraum von wenigen Tagen dort verbleiben sollen. Medizinische Implantate haben die Aufgabe, Körperfunktionen zu unterstützen oder zu ersetzen, während bei plastischen Implantaten die Form, ggf. zerstörter, Körperteile wiederhergestellt oder verändert werden soll.
Das bei Implantaten oft eingesetzte Silikon ist zwar grundsätzlich biokompatibel, dennoch treten gelegentlich unerwünschte Immunreaktionen auf. Das Immunsystem des Wirtskörpers wird nach einer Implantation aktiviert und versucht das fremde Material zu resorbieren. Erreichen die Immunzellen aufgrund der Fremdmaterialeigenschaften keine Resorption, so beginnt der Körper das Implantat mit einer faserhaltigen Hülle zu umschließen und dadurch vom umliegenden Gewebe zu trennen. Diese Separation wird zumindest dann bedenklich, wenn die Kapsel aus Narbengewebe verhärtet und zu Verformungen des umliegenden Gewebes führt.
Es ist bekannt, dass Oberfläche und Struktur eines Implantats entscheidend für den Umgang des Wirtskörpers mit dem Implantat sind. So zeigen strukturierte Oberflächen eine höhere Akzeptanz bei den Wirtskörpern mit geringerem Auftreten der oben beschriebenen Kapselbildungen. ( US 2012/0209381 Allergan, structured surface less capsule contraction) Nachteilig an den üblicherweise verwendeten strukturierten Materialien ist, dass sie keine direkte Interaktion von körpereigenem Gewebe mit dem Implantat erlauben, so dass diese nicht 100%ig am Implantationsort fixiert sind.
Ein anderer Ansatz besteht darin biokompatible Materialien für die Oberfläche von Implantaten einzusetzen, die mit dem Wirtskörper interagieren können. Dies können bioresorbierbare Materialien sein, die von körpereigenen Zellen zersetzt und metabolisiert bzw. ausgeschieden werden können. Werden diese Materialen als Stützstrukturen konzipiert, können Zellen in diese Strukturen einwandern, um neues, körpereigenes Gewebe aufzubauen. Das Stützstrukturmaterial wird währenddessen resorbiert.
Es gibt derzeit keine Produkte auf dem Markt, die diesen Ansatz verfolgen. Vermutlich liegt dies daran, dass die Implantate ihre Funktion im Zuge der Resorption verlieren würden.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verbundmaterial zum vollständigen oder teilweisen Einbringen in einen menschlichen Körper bereitzustellen, das die vorgenannten Nachteile zumindest teilweise überwindet und insbesondere beim Einbringen in den menschlichen Körper vom Immunsystem gut akzeptiert wird und eine gute Langzeitbeständigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein biokompatibles Verbundmaterial zum vollständigen oder teilweisen Einbringen in einen menschlichen Körper umfassend mindestens eine Lage umfassend ein elastomeres Material, sowie mindestens ein auf dieser Lage angeordnetes und die Oberfläche des Verbundmaterials bildendes textiles Flächengebilde, wobei das textile Flächengebilde bioresorbierbare Fasern aufweist, die zumindest teilweise in der Lage aus elastomeren Material eingebettet sind.
Im erfindungsgemäßen Verbundmaterial kann die Verbindung zwischen textilem Flächengebilde und elastomeren Material über die bioresorbieren Fasern vermittelt werden, die in die Lage aus elastomeren Material zumindest teilweise eingebettet sind.
Diese Einbettung kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass das textile Flächengebilde auf ein elastomeres Precursor-Material, beispielsweise eine nicht vulkanisierte Silikonschicht, aufgebracht und in diese eingedrückt wird. Das Eindrücken hat den Zweck, die Fasern des textilen Flächengebildes in die Precursorschicht einzubringen. Anschließend kann der Verbund, beispielsweise durch Vulkanisation des Precursors unter Bildung des elastomeren Materials verfestigt und in seinem elastomeren Anteil ausgehärtet werden.
Durch die Einbettung der bioresorbierbaren Fasern in die Lage aus elastomerem Material kann ein stabiler Verbundwerkstoff mit hoher Schichthaftung erhalten werden. Dabei ist unter einer hohen Schichthaftung zu verstehen, dass das Verbundmaterial in üblicher Weise gehandhabt werden kann und beispielsweise in den menschlichen Körper eingebracht werden kann, ohne dass die Haftung zwischen elastomeren Material und textilem Flächengebilde sich löst.
Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Verbundmaterial beim vollständigen oder teilweisen Einbringen in einen menschlichen Körper eine Vielzahl von weiteren Vorteilen.
So ist vorteilhaft an dem Verbundmaterial, dass es eine Oberfläche aufweist, die aus einem bioresorbierbare Fasern aufweisenden textilen Flächengebilde gebildet ist, da hierdurch eine biokompatibilitätserhöhende Interaktion mit dem umgebenden Gewebe möglich ist. Textile Flächengebilde weisen aufgrund ihrer Faserstruktur eine dreidimensionale Strukturierung auf. Wie oben erläutert, können strukturierte Oberflächen die Häufigkeit des Auftretens von unerwünschten Immunreaktionen minimieren, so dass eine solche Oberfläche für Implantate und andere medizinische Produkte, die mit dem Körper als biologisches System in Wechselwirkung stehen, hervorragend geeignet ist. Besonders bevorzugt sind Vliesstoffe, da die Fasern dort als Wirrgelege vorliegen und eine starke dreidimensionale Strukturierung aufweisen.
Ein mögliches Maß für die Ausprägung der dreidimensionalen Strukturierung der Oberfläche ist die mittlere Porengröße des textilen Flächengebildes. Vorzugsweise weist das textile Flächengebilde eine mittlere Porengröße von 50 µm bis 300 µm, vorzugsweise von 70 bis 250 µm, noch bevorzugter von 100 bis 200 µm auf. Die Messung der Porengröße erfolgt vor dem Einbringen in das elastomere Material. Es wird gemäß ASTM E 1294 (1989) gemessen.
Die bioresorbierbaren Fasern können nach Einbringen in den Körper mit der Zeit resorbiert werden. Hierbei ist vorteilhaft, dass die bioresorbierbaren Fasern auch innerhalb der elastomeren Lage vorliegen, da bei der Bioresorption Hohlräume in der Lage aus elastomeren Material entstehen, vergleichbar einer sich dynamisch verändernden, dreidimensionalen Strukturierung auf der Oberfläche des Verbundmaterials. Mit der Zeit wird die Lage aus elastomeren Material demnach mit Hohlräumen versehen. Die Bildung der Hohlräume erfolgt dabei in der Regel kontinuierlich, wobei vorzugsweise nach 60 Tagen mehr als die Hälfte, noch bevorzugter mehr als 75 Gew.%, insbesondere mehr als 90 Gew.% des textilen Flächengebildes resorbiert wird. Hierdurch wird die Lage aus elastomeren Material sukzessive zur Oberflächenlage des Verbundmaterials, der hierdurch eine permanente Strukturierung mit den vorgenannten Vorteilen verliehen werden kann. Die sich dynamisch verändernde Oberfläche bietet, bereits während der Resorption, den körpereigenen Zellen eine dreidimensionale Umgebung, welche von ihnen besiedelt und durch normale Wundheilungsprozesse umgebaut werden kann. Dadurch ermöglicht das erfindungsgemäße Verbundmaterial ein Einwachsen von Körpergewebe und folglich ein schrittweises Ersetzen des textilen Flächengebildes durch körpereigenem Gewebe.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verbundmaterials liegt darin, dass zumindest in der ersten Zeit nach dem Einbringen in den Körper durch die bioresorbierbare Beschichtung die Oberfläche des elastomeren Materials im Körper vom Gewebe getrennt werden kann, was dessen Akzeptanz und Gewebekompatibilität nach der Implantation erhöht.
Darüber hinaus zeichnet sich das erfindungsgemäße Verbundmaterial dadurch aus, dass es aufgrund der Verwendung eines elastomeren Materials eine hervorragende Elastizität aufweisen kann. Hierdurch kann eine gute Anpassung an verformende Kräfte außerhalb und innerhalb des Körpers gewährleistet werden. Die hohe Elastizität ist insbesondere von Vorteil, wenn das Verbundmaterial, beispielsweise als Implantat durch eine möglichst kleine Körperöffnung in den Körper eingebracht werden soll. Seine hohe Elastizität ermöglicht dem Verbundmaterial sich stark zu verformen, beispielsweise in die Länge gezogen zu werden, um durch die kleine Körperöffnung in den Körper gebracht werden zu können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verbundmaterial gekennzeichnet durch eine Elastizität gemessen nach DIN 53504 S2 mit einer Geschwindigkeit von 200 mm / min von 50 % bis 500 % vorzugsweise von 200 % bis 500 %, noch bevorzugter von 400 % bis 500 %. Für den Fachmann war überraschend, dass das erfindungsgemäße Verbundmaterial eine derart hohe Elastizität aufweisen kann. Insbesondere war zu erwarten, dass bei Zugbelastung eine Delaminierung der Beschichtung auftritt. Dass dies vermieden werden kann, ist vermutlich auf die hohe Schichthaftung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials zurückzuführen.
Die vorteilhaften Effekte kommen umso stärker zum Tragen, je länger die Zeit ist, die das Verbundmaterial im menschlichen Körper verbleiben soll.
Naturgemäß kommen die durch die dreidimensional strukturierte Oberfläche hervorgerufenen Effekte umso stärker zum Tragen, je größer der Anteil des textilen Flächengebildes an der Oberfläche des Implantats ist. Somit beträgt in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der Anteil des textilen Flächengebildes an der Oberfläche des Verbundmaterials mehr als 50 %, noch bevorzugter mehr als 70 %, noch bevorzugter mehr als 90 % und insbesondere 100 %. Die vorgenannten Werte beziehen sich auf den Zustand vor dem Einbringen in den menschlichen Körper.
Die bioresorbierbaren Fasern können die verschiedensten Fasermaterialien umfassen. Vorzugsweise weisen die Fasern bioresorbierbare Fasermaterialien, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus natürlichen Polymeren, Proteinen, Peptiden, Zucker, Chitosan, Chitin, Gelatine, Kollagen, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Dextran, Pullulan, Hyaluronsäure, Polycapolactonen, Polylaktiden, Polyglycoliden, Polyhydroxyalkanolaten, Polydioxanonen, Polyhydroxybutyraten, Polyanhydriden, Polyphosphorestern, Polyesteramiden und deren Gemischen und Copolymeren auf und/oder bestehen zumindest zu 70 Gew.% und/oder zumindest zu 80 Gew.% und/oder zumindest zu 90 Gew.% und/oder zumindest zu 95 Gew.% aus ihnen, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der bioresorbierbaren Fasern.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das Fasermaterial vollständig aus den vorgenannten Materialien, wobei übliche Hilfsmittel, beispielsweise Katalysatorrückstände im Fasermaterial ebenfalls enthalten sein können.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Fasern ausschließlich Gelatine als bioresorbierbares Fasermaterial auf und/oder besteht zumindest zu 70 Gew.%, und/oder zumindest zu 80 Gew.%, und/oder zumindest zu 90 Gew.%, und/oder zumindest zu 95 Gew.% aus Gelatine, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der bioresorbierbaren Fasern. Erfindungsgemäß bevorzugt ist porcine Gelatine, da diese kein Überträger von boviner spongiformer Enzephalopathie (BSE) ist.
Darüber hinaus enthalten die bioresorbierbaren Fasern üblicherweise Wasser. Beispielsweise in einer Menge von 1 Gew.% bis 15 Gew.%
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die bioresorbierbaren Fasern zusätzlich mindestens ein hydrophiles Additiv. Diese ist vorzugsweise ebenfalls bioresorbierbar. Vorzugsweise ist das hydrophile Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Carbomer [9003-01-4], Essigsäureethenylester, Polymer mit 1-Ethenyl-2-pyrrolidinon [25086-89-9], 1-Ethenyl-2-pyrrolidinonhomopolymer [9003-39-8], Cellulose hydroxypropylmethylether [9004-65-3], Polycarbophil [9003-97-8], 1-Ethenyl-2-pyrrolidinon homopolymer [9003-39-8], Methylcellulose (E 461), Ethylcellulose (E 462), Hydroxypropylcellulose (E 463), Hydroxypropylmethylcellulose (E 464), Methylethylcellulose (E 465), Natriumcarboxymethylcellulose (E 466), Hydroxyethylcellulose, Hydroxybutylmethylcellulose, Celluloseglycolat = Carboxymethylcellulose, Celluloseacetat (z.B. erhältlich von Chisso, Eastman), Celluloseacetatbutyrat (z.B. erhältlich von Eastman, FMC), Celluloseacetatmaleat, Celluloseacetatphthalat (z.B. erhältlich von Eastman, FMC, Parmentier), Celluloseacetattrimellitate (z.B. erhältlich von Eastman, Parmentier), Cellulosefettsäureester (Cellulosedilaurat, Cellulosedipalmitat, Cellulosedistearat, Cellulose monopalmitat, Cellulosemonostearat, Cellulosetrilaurat, Cellulosetripalmitat, Cellulosetristearate, Agar [9002-18-0], Alginsäure [9005-32-7], Ammoniumalginat [9005-34-9], Calciumalginat [9005-35-0], Cellulose, Carboxymethylether, Calciumsalz [9050-04-8], Cellulose, Carboxymethylether, Natriumsalz [9004-32-4], Carrageenan [9000-07-1], Carrageenan [9062-07-1], Carrageenan [11114-20-8], Carrageenan [9064-57-7], Cellulose [9004-34-6], Carobgummi [9000-40-2], Maisstärke und pregelatinisierte Stärke, Dextrin [9004-53-9], Cellulose, 2-Hydroxyethylether [9004-62-0], Hydroxyethylmethylcellulose [9032-42-2], Cellulose, 2-Hydroxypropylether [9004-64-2], Cellulose, 2-Hydroxypropylether (niedrig substituiert) [9004-64-2], Hydroxypropylstärke [113894-92-1], Ethenol, Homopolymer [9002-89-5], Kaliumalginat [9005-36-1], Natriumhyaluronat [9067-32-7], Stärke [9005-25-8], pregelatinisierte Stärke [9005-25-8] Polyethylenoxid, Polyethylenglycol. Dabei liegen die vorgenannten hydrophilen Additive zum Beispiel in einer Menge von 0,1 Gew.% bis 30 Gew.%, vorzugsweise von 0,5% bis 20%, noch bevorzugter von 1% bis 10% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der bioresorbierbaren Fasern vor. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind Natriumhyaluronat, Hyaluronsäure, Polyethylenoxid und Polyethylenglycol.
Vorteilhaft an der Verwendung der hydrophilen Additive ist, dass mit ihnen eine besonders hohe initiale Benetzbarkeit von beispielsweise unter 10 Sekunden, vorzugsweise unter 5 Sekunden, noch bevorzugter unter 2 Sekunden erreicht werden kann. Die hohe initiale Benetzbarkeit ist vorteilhaft, um das textile Flächengebilde vor der Einbringung des Verbundmaterials in den menschlichen Körper mit Wirkstofflösungen tränken zu können.
Insbesondere im Hinblick auf den Einsatz des erfindungsgemäßen Verbundmaterials im menschlichen Körper kann es insbesondere zweckmäßig sein, wenn in und/oder auf den bioresorbierbaren Fasern ein oder mehrere Arzneimittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus antimikrobiellen Mitteln, Anästhetika, entzündungshemmenden Mitteln, Antinarbenmittel, antifibrotischen Mitteln, chemotherapeutischen Mitteln und Leukotrien-Inhibitoren vorliegt. Zur Vermeidung einer Infektion sind dabei insbesondere antimikrobielle Stoffe und/oder Antibiotika geeignet.
Die bioresorbierbaren Fasern können Endlosfilamente oder Stapelfasern sein, wobei unter Endlosfilamenten Fasern mit einer theoretisch unbegrenzten Länge und unter Stapelfasern Fasern mit einer begrenzten Länge zu verstehen sind. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die bioresorbierbaren Fasern als Endlosfilamente und/oder Stapelfasern mit einer Mindestlänge von 5 mm, beispielsweise von 5 mm bis 10 cm ausgebildet. In praktischen Versuchen hat sich ergeben, dass derartige lange Fasern in die Lage aus elastomeren Material besonders gut eindringen können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das textile Flächengebilde ein Flächengewicht von 10 bis 300 g/m², vorzugsweise von 50 bis 200 g/m², noch bevorzugter von 70 bis 150 g/m² auf. Dies hat sich als vorteilhaft erwiesen, da ein Flächengebilde mit diesen Flächengewichten ausreichend Stabilität besitzt, um faltenfrei auf die verschiedensten Lagen aus elastomeren Material dreidimensionaler Geometrie aufgebracht werden zu können.
Darüber hinaus kann über die vorgenannten Flächengewichte ein textiles Flächengebilde mit guter mechanischer Festigkeit erhalten werden. So kann dem textilen Flächengebilde, gemessen mit einer Breite von 20 mm eine Höchstzugkraft, von mindestens 0,5 bis zu 100 N, vorzugsweise von 1,0 bis 50 N, noch bevorzugter von 2,0 bis 30 N verliehen werden. Dies ist vorteilhaft, da eine Mindesthöchstzugkraft für die Verarbeitung des textilen Flächengebildes erforderlich ist.
Der Zeitraum, innerhalb dessen das textile Flächengebilde resorbiert wird, hängt von verschiedenen Parametern und unter anderem auch von der Dicke des textilen Flächengebildes ab. Vor diesem Hintergrund hat es sich als in den meisten Fällen zweckmäßig erwiesen das textile Flächengebilde, mit einer mittleren Dicke von kleiner 2 mm, vorzugsweise von 5 bis 700 nm auszugestalten.
Das textile Flächengebilde kann prinzipiell eine oder mehrere Faserlagen umfassen. Besonders bevorzugt umfasst es lediglich eine Faserlage, da Adhäsionsprobleme, wie sie oft zwischen mehreren Faserlagen auftreten, vermieden werden können.
Das textile Flächengebilde kann ferner in den verschiedensten Ausgestaltungen vorliegen, beispielsweise als Gewebe, Gewirke oder als Vliesstoff. Dabei sind Vliesstoffe, wie oben dargelegt, erfindungsgemäß besonders bevorzugt, insbesondere in einem Rotationsspinnverfahren hergestellte Vliesstoffe. In Rotationsspinnverfahren können Vliesstoffe beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass ein Fasermaterial enthaltendes Fluid bereitgestellt wird, welches als Schmelze, Lösung, Dispersion oder Suspension vorliegen kann, das Fluid durch Rotationsspinnen gesponnen, verstreckt und zu einem Vlies abgelegt wird. Mit dieser Technik kann bei niedrigen Temperaturen bis 60°C gearbeitet werden. Dies ermöglicht eine besonders schonende Verarbeitung der Biopolymere und Wirkstoffe.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Vliesstoffe sind Vliesstoffe, wie in WO 2008/107126 A1 , WO 2009/036958 A1 , EP 2 409 718 A1 , EP 2 042 199 A1 , EP2129339B1 , CA2682190C beschrieben. Die vorgenannten Veröffentlichungen sind durch Bezugnahme in die vorliegende Erfindung inkorporiert.
Die Lage aus elastomeren Material kann die verschiedensten elastomeren Materialien aufweisen. Von diesen Materialien sind Silikon-Elastomere, insbesondere Silikon-Elastomere medizinischer Qualität besonders bevorzugt, da sie relativ inert sind und keine Reaktion mit dem Körper eingehen. Vorzugsweise besteht die Lage aus elastomerem Material zumindest zu 70 Gew.% und/oder zumindest zu 90 Gew.% und/oder zumindest zu 95 Gew.% aus den vorgenannten Silikonelastomeren. Ganz besonders bevorzugt besteht die Lage aus elastomerem Material zu 100 Gew.% aus Silikon-Elastomeren medizinischer Qualität, wobei übliche Zusatzstoffe enthalten sein können.
Die Dicke der Lage, umfassend das elastomere Material, kann in Abhängigkeit von den eingesetzten Materialien und der anvisierten Verwendung variieren.
Als in der Regel günstig haben sich Dicken im Bereich von 100 µm bis 5000 µm, vorzugsweise von 100 µm bis 4000 µm noch bevorzugter von 100 µm bis 3000 µm erwiesen. Die Lage aus elastomerem Material kann prinzipiell eine oder mehrere Lagen umfassen
In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Verbundmaterial eine Trägerlage auf. Diese ist vorzugsweise auf der dem textilen Flächengebilde abgewandten Seite der Lage, umfassend das elastomere Material, angeordnet. Vorzugsweise besteht die Trägerlage aus einem biokompatiblen Material, da dieses im Verbundmaterial verbleiben kann und den Anforderungen beim Einbringen in den menschlichen Körper gerecht wird. Aus diesem Grund besteht die Trägerlage vorzugsweise aus einem elastomeren Material insbesondere aus Silikon. Denkbar ist auch die Verwendung anderer Trägerlagen, beispielsweise Folien, Platten oder Abformkörper.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Ausbildung des Verbundmaterials als Medizinprodukt zum vollständigen oder teilweisen Einbringen in den menschlichen Körper, insbesondere als Implantat beispielsweise als Stimmprothese und/oder für einen Körperzugang, beispielsweise als Katheter oder Fisteladapter. Dabei ist unter einem Implantat ein im Körper eingepflanztes Material zu verstehen, das permanent oder zumindest für einen Zeitraum, beispielsweise von wenigen Tagen bis zu 10 Jahre dort verbleiben soll.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verbundmaterial als Medizinprodukt für einen Körperzugang, insbesondere als Katheter ausgebildet, und weist folgende Merkmale auf:

- die Lage aus elastomeren Material ist in Form einer Hülle ausgebildet,
- das bioresorbierbare Fasern aufweisende textile Flächengebilde ist als Beschichtung auf der Außenseite der Hülle angeordnet.

Bei derartigen Implantaten kann die gesamte Oberfläche von der Beschichtung gebildet werden, so dass die vorgenannten Vorteile besonders effizient ausgenutzt werden können. Erfindungsgemäß bevorzugt bedeckt in dieser Ausführungsform die Beschichtung die Außenseite der Hülle mithin vollständig.
Zweckmäßigerweise ist das Weichteilimplantat so geformt, dass es nach Form und Größe einen Hohlraum im menschlichen Körper ausfüllen kann.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Verfahren hergestellt werden, umfassend folgende Schritte:

1. Bereitstellen einer Trägerlage;
2. Aufbringen eines biokompatiblen elastomeren Precursor-Materials, insbesondere von nicht vulkanisiertem Silikon, auf eine Seite der Trägerlage;
3. Aufbringen eines bioresorbierbare Fasern aufweisenden textilen Flächengebildes auf das elastomere Precursor-Material derart, dass die Fasern des textiles Flächengebildes in das elastomere Precursor-Material zumindest teilweise eindringen;
4. Vernetzen des elastomeren Precursor-Materials zu einem elastomeren Material.

Der erste Verfahrensschritt umfasst das Bereitstellen einer Trägerlage. Vorzugsweise wird als Trägerlage ein biokompatibles Material verwendet, da dieses im Verbundmaterial verbleiben kann und den Anforderungen beim Einbringen in den menschlichen Körper gerecht wird. Aus diesem Grund besteht die Trägerlage vorzugsweise aus einem elastomeren Material insbesondere aus Silikon. Denkbar ist auch die Verwendung anderer Trägerlagen, beispielsweise Folien oder Abformkörper.
Der zweite Verfahrensschritt umfasst das Aufbringen eines biokompatiblen elastomeren Precursor-Materials, insbesondere von nicht vulkanisiertem Silikon, auf eine Seite der Trägerlage. Als elastomeres Precursor-Material können die verschiedensten Materialien, wie nicht vulkanisiertes und/oder nicht vollständig vulkanisiertes Silikon eingesetzt werden. Diese Materialien können durch Vernetzen in Form von Vulkanisieren in elastomere Materialien überführt werden. Bei der Verwendung von Silikon in der Trägerlage und einem elastomeren Silikonpresursor-Material ist vorteilhaft, dass sich eine besonders homogene Verbindung zwischen den Schichten ausbildet, da dann beide Lagen die gleichen Eigenschaften besitzen.
Der dritte Verfahrensschritt umfasst das Aufbringen eines bioresorbierbare Fasern aufweisenden, textilen Flächengebildes auf das elastomere Precursor-Material derart, dass die Fasern des textilen Flächengebildes in das elastomere Precursor-Material zumindest teilweise eindringen. Das Eindringen der Fasern des textilen Flächengebildes in das elastomere Precursor-Material kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, dass der Verbund aus textilem Flächengebilde und elastomerem Precursor-Material mit Druck beaufschlagt wird. Hierzu weist das elastomere Precursor-Material vorzugsweise eine Viskosität von 200 mPa*s bis 4000 mPa*s, noch bevorzugter von 300 mPa*s bis 3000 mPa*s und insbesondere von 500 mPa*s bis 2000 mPa*s auf. Als textiles Flächengebilde werden bevorzugt die oben genannten textilen Flächengebilde eingesetzt. Dabei besonders bevorzugt sind Flächengebilde, die Fasern aus Gelatine enthalten.
Der vierte Verfahrensschritt umfasst das Vernetzen des elastomeren Precursor-Materials zu einem elastomeren Material. Bei der Verwendung von Silikonprecursor-Materialien kann das Vernetzen auf einfache Weise durch Erhitzen durchgeführt werden (Vulkanisation). Für den Fachmann war es überraschend, dass das Vernetzen auch in Gegenwart eines Gelatine enthaltenden textilen Flächengebildes funktioniert, da Gelatine bekanntermaßen eine Vielzahl funktioneller Gruppen aufweist. Letztere sind dem Fachmann als Katalysatorgift bekannt.
Es ist denkbar die Trägerlage nach dem Vernetzungsschritt zu entfernen. Bei der Verwendung einer biokompatiblen Trägerlage ist es jedoch bevorzugt, wenn diese im Verbundmaterial verbleibt.
Wie bereits oben dargelegt, eignet sich das erfindungsgemäße Verbundmaterial hervorragend in einer Ausbildung als Medizinprodukt zum vollständigen oder teilweisen Einbringen in den menschlichen Körper.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist mithin die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials zur Herstellung eines Medizinproduktes zum vollständigen oder teilweisen Einbringen in den menschlichen Körper, insbesondere als Implantat beispielsweise als Stimmprothese und/oder für einen Körperzugang, beispielsweise als Katheter oder Fisteladapter.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst diese auch das Medizinprodukt selbst.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.
Beispiel: Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials
Zur Herstellung eines elastomeren Precursor-Materials werden folgende Ausgangsmaterialien verwendet: MED-6400A (Komponente A) und MED-6400B (Komponente B) NuSil Technologie. Die Komponenten A und B werden mit einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bei Raumtemperatur gemischt. Die Mischung wird blasenfrei weiterverarbeitet.
Das dabei erhaltene elastomere Precursor-Material wird auf die Oberfläche einer POM-Platte als Trägerlage mit einer Fläche von 225 cm² gegossen. Die mit elastomeren Precursor-Material beschichtete Platte wird zum Nivellieren und Verdampfen des Lösungsmittels 30 Minuten lang in der Waagerechten gehalten. Anschließend wird ein Gelatine-Vlies auf die Oberfläche der beschichteten Platte gelegt. Der Verbund aus Gelatine-Vlies und Silikonbeschichteter POM-Platte wird durch Vernetzen des elastomeren Precursors erzeugt. Dazu wird in einem programmierbaren Ofen mit folgendem Temperaturprogramm behandelt: 30 Minuten bei Raumtemperatur, 45 Minuten bei 75 °C und 135 Minuten bei 150 °C unter ständigem Wechsel (Programmierung).
Nach dem Abkühlen der gehärteten Probe wird durch Abziehen der POM Platte ein Silikon / Gelatine-Verbundvliesstoff erhalten.
Es werden Zugversuche für das erhaltene erfindungsgemäße Verbundmaterial mit einer Zugprüfmaschine gemäß DIN 53504 S2 mit Kopf-Geschwindigkeit von 200 mm / min durchgeführt.
Figurenliste

1: Ergebnis Zugversuch reiner Silikonschicht als Referenz
2: Ergebnis Zugversuch des Verbundmaterials aus Beispiel 1
3: Mikroskopische Aufnahme der Oberfläche des Verbundmaterials aus Beispiel 1 nach zwei Wochen Lagerung bei 37°C in PBS
4: Schematischer Querschnitt eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials
5: Schematischer Querschnitt eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials in seiner Ausgestaltung als Katheter
6: Mikroskopische Aufnahme der Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials

Figurenbeschreibung
1 zeigt als Referenz das Ergebnis eines Zugversuchs mit einer reinen Silikonschicht. Man erkennt einen für Elastomere typischen linearen Verlauf der Zug-Spannungskurve. Mit Maximalspannungen von 0,4 MPa bis 0,7 MPa bei einer Maximaldehnung von 200 % bis 300 %.
2 zeigt das Ergebnis eines Zugversuchs des Verbundmaterials aus Beispiel 1. Das Gelatine-Vlies im Verbund bewirkt eine hohe Spannungsaufnahme von ungefähr 1 MPa bei einer geringen Dehnung von 10 - 20 %. Die Maximaldehnung (HZD) hat sich im Vergleich zur reinen Silikonschicht fast verdoppelt mit 400 % - 500 %, vermutlich da die Fasern unabhängig vom Elastomer reißen und dieses länger zusammenhalten. Ab 200 % Dehnung nimmt die Spannungsaufnahme wieder linear zu. In diesem Bereich nimmt vermutlich der Elastomeranteil die angewendeten Kräfte auf, während zuvor bis 200 % Dehnung die Kräfte vom Vliesstoff absorbiert wurden. Die Höchstzugkraft (HZK) ist in diesem Verbund mit 2,4 bis 3 MPa fünf Mal größer als bei einer reinen Silikonschicht.
3 zeigt eine mikroskopische Aufnahme der Oberfläche Verbundvliesstoffs aus Beispiel 1 nach zwei Wochen Lagerung bei 37°C in PBS. Die vernetzten Fasern sind zu diesem Zeitpunkt noch sichtbar.
4 zeigt den schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials (1) umfassend eine Lage (2) aus einem elastomeren Material, sowie ein auf dieser Lage (2) angeordnetes und die Oberfläche des Verbundmaterials bildendes textiles Flächengebilde (3), wobei das textile Flächengebilde (3) bioresorbierbare Fasern aufweist, die zumindest teilweise in der Lage (2) aus elastomeren Material eingebettet sind.
5 zeigt den schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials (1) in seiner Ausgestaltung als Katheter. Der Katheter weist eine Hülle (4) aus elastomerem Material, hier aus Silikon auf. Auf der Außenseite der Hülle (4) weist der Katheter ein bioresorbierbare Fasern aufweisendes textiles Flächengebilde (3) auf, wobei die bioresorbierbaren Fasern die Hülle (4) aus elastomeren Material zumindest teilweise durchdringen.
6 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials. Auf der Lage aus elastomerem Material, hier Silikon, ist ein Gelatinevlies als textiles Flächengebilde angeordnet. Man erkennt deutlich, wie die Fasern des Gelatinevlieses in die Lage aus Silikon eindringen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0209381 [0004]
WO 2008/107126 A1 [0034]
WO 2009/036958 A1 [0034]
EP 2409718 A1 [0034]
EP 2042199 A1 [0034]
EP 2129339 B1 [0034]
CA 2682190 C [0034]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 10993 [0001]

Claims

Biokompatibles Verbundmaterial (1) zum vollständigen oder teilweisen Einbringen in einen menschlichen Körper umfassend mindestens eine Lage (2) umfassend ein elastomeres Material, sowie mindestens ein auf dieser Lage (2) angeordnetes und die Oberfläche des Verbundmaterials (1) bildendes textiles Flächengebilde (3), dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde (3) bioresorbierbare Fasern aufweist, die zumindest teilweise in der Lage (2) aus elastomerem Material eingebettet sind.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbettung der bioresorbierbaren Fasern in die Lage (2) aus elastomerem Material dadurch erhalten wurde, dass das textile Flächengebilde (3) auf ein elastomeres Precursor-Material, beispielsweise eine nicht vulkanisierte Silikonschicht, aufgebracht wurde und in diese eingedrückt worden ist.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass textile Flächengebilde (3) ein Vliesstoff ist.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde eine mittlere Porengröße von 50 µm bis 300 µm, vorzugsweise von 70 bis 250 µm, noch bevorzugter von 100 bis 200 µm aufweist.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Einbringen in den Körper mit der Zeit aufgrund der Bioresorption des textilen Flächengebildes (3) Hohlräume in der Lage (2) aus elastomerem Material entstehen.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Elastizität gemessen nach DIN 53504 S2 mit einer Geschwindigkeit von 200 mm / min von 50 % bis 500 % vorzugsweise von 200 % bis 500 %, noch bevorzugter von 400 % bis 500 %.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des textilen Flächengebildes (3) an der Oberfläche des Verbundmaterials (1) mehr als 50 %, noch bevorzugter mehr als 70 %, noch bevorzugter mehr als 90 % und insbesondere etwa 100 % beträgt.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bioresorbierbare Fasern bioresorbierbare Fasermaterialien aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus natürlichen Polymeren, Proteinen, Peptiden, Zucker, Chitosan, Chitin, Gelatine, Kollagen, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Dextran, Pullulan, Hyaluronsäure, Polycapolactonen, Polylaktiden, Polyglycoliden, Polyhydroxyalkanolaten, Polydioxanonen, Polyhydroxybutyraten, Polyanhydriden, Polyphosphorestern, Polyesteramiden und deren Gemischen und Copolymeren und/oder zumindest zu 70 Gew.% und/oder zumindest zu 80 Gew.% und/oder zumindest zu 90 Gew.% und/oder zumindest zu 95 Gew.% aus ihnen bestehen, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der bioresorbierbaren Fasern.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in und/oder auf den bioresorbierbaren Fasern ein oder mehrere Arzneimittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus antimikrobiellen Mitteln, Anästhetika, entzündungshemmenden Mitteln, Antinarbenmittel, antifibrotischen Mitteln, chemotherapeutischen Mitteln und Leukotrien-Inhibitoren vorliegt.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bioresorbierbaren Fasern als Endlosfilamente und/oder Stapelfasern mit einer Mindestlänge von 5 mm, beispielsweise von 5 mm bis 10 cm ausgebildet sind.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass textile Flächengebilde (3) ein in einem Rotationsspinnverfahren hergestellter Vliesstoff ist.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage aus elastomeren Material (2) Silikon-Elastomere aufweist.
Biokompatibles Verbundmaterial (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, ausgebildet als Medizinprodukt für einen Körperzugang, insbesondere als Katheter dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Merkmale aufweist: a. die Lage aus elastomeren Material ist in Form einer Hülle (4) ausgebildet, b. das bioresorbierbare Fasern aufweisende textile Flächengebilde (3) ist als Beschichtung auf der Außenseite der Hülle (4) angeordnet.
Verfahren zur Herstellung eines biokompatiblen Verbundmaterials (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, umfassend folgende Schritte: a. Bereitstellen einer Trägerlage; b. Aufbringen eines biokompatiblen elastomeren Precursor-Materials, insbesondere von nicht vulkanisiertem Silikon, auf eine Seite der Trägerlage; c. Aufbringen eines bioresorbierbare Fasern aufweisenden textilen Flächengebildes auf das elastomere Precursor-Material derart, dass die Fasern des textiles Flächengebildes in das elastomere Precursor-Material zumindest teilweise eindringen; d. Vernetzen des elastomeren Precursor-Materials zu einem elastomeren Material.
Verwendung eines biokompatiblen Verbundmaterials (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-13 zur Herstellung eines Medizinproduktes zum vollständigen oder teilweisen Einbringen in den menschlichen Körper, insbesondere als Implantat beispielsweise als Stimmprothese und/oder für einen Körperzugang, beispielsweise als Katheter oder Fisteladapter.