DE1293396C2

DE1293396C2 - Resorbierbares chirurgisches material

Info

Publication number: DE1293396C2
Application number: DE1964A0047493
Authority: DE
Inventors: Edward Emil Norwalk Conn.; Polistina Rocco Albert Port Chester N.Y.; Schmitt (V.StA.)
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1963-10-31
Filing date: 1964-10-30
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE1293396B

Description

reparatur, für Nerven- und Sehnenverknüpfungen, Folien zum Verbinden und Stützen einer verletzten Niere, Leber oder anderer innerer Organe, zum Schutz verletzter Oberflächen, wie Abschürfungen, besonders größere Abschürfungen oder Bereiche, wo die Haut und darunterliegende Gewebe zerstört sind oder chirurgisch entfernt wurden.

IXt synthetische Charakter und damit die vorherbestimmbare Beeinflussung und Gleichmäßigkeit in den Eigenschaften, wie man sie durch ein gesteuertes Verfahren erhält, sind äußerst wünschenswert auf dem Gebiet der rcsorbicrbarcn Nahtmutcrialien. Bei Nahtmaterial aus Katgut von natürlicher Herkunft gibt es immer eine weitere Verteilung der Fesiigkeitscbaraktenstik, als man es von sun hellsehen Produkten erwarten kann. Ein Chirurg ist beim Gebrauch von Nahtmaterial bei weitem wenigci an der durchschnittlichen oder mittleren Festigkeit interessiert als an der Festigkeit des bestimmten Materials, das er gerade einbettet. Der Chirurg muli eher mn der garantierten MindestfcsiiL-keit jedes Nahtmaterial rechnen als mit Durehschmlts- oder Mittelwerten für eine Gruppe. Daher kann ein synthetisches Nahtmaterial, obwohl im Durchschnitt schwächer als Kalgutmalerial, trotzdem beim Gebrauch fester sein, wenn seine Mmdestfestiukeit höher ist als diejenige des Katgutmatenals. Das kann leicht wegen der größeren Gleichmäßigkeit des synthetischen Materials der Fall sein.

Sterilität ist eine sehr wichtige Eigenschaft eines Nahtmaterial. Jedes Material, das als Nahtmaterial Verwendung finden soll, nuß solche physikalischen Eigenschaften besitzen, daß das Nahtmaterial sterilisiert werden kann. Die gebräuchlichste Sterihsationsmelhode ist die Anwendung von Wärme, wobei das Nahtmaterial unter solchen Bedingungen erhitzt wird, daß alle Mikroorganismen oder schädlichen Stoffe inaktiviert werden. Eine zweite gebräuchliche Methode beruht auf der Verwendung gasförmiger Steriiisationsmittel, wie Älhylenoxyd. Andere Sterilisierungsverfahren sind beispielsweise Bestrahlung mit Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Neutronen, Elektronen usw. oder hohe Intensitäten von Ultraschallenergic oder Kombinationen dieser Methoden. Das vorliegende Nahtmaterial hat solche physikalischen Eigenschaften, daß es durch jede dieser Methoden sterilisiert werden kann.

l'olyhydroxyessigsäurccstcr wird manchmal als Polyglycolid oder als Polyglycolsäure bezeichnet, und man kann es im wesentlichen als ein Polymensalionsprodukt der Glycolsäure oder Hydroxyessigsäure betrachten, wie in der Gleichung in vereinfachter Form dargestellt ist:

CII₂C- OH » H-(OCH₂C I —OH

Il -H₂O Il

ο ο J

OH

Zum Gebrauch als Nahtmaterial hat η vorzugsweise Werte, die einem Molekulargewicht im Bereich von IO 000 oder mehr entsprechen, über KK)(XX) ist das Polymere schwer zu extrudieren.

Im Bereich dieser Molekulargewichte hat das Polymere bei 245"C eine Schmclzviskosität zwischen etwa 4(X) und etwa 27(XK) Poise. Da die Faser synthetischer und bestimmbarer Herkunft ist und ein vorbestimmtes Molekulargewicht und einen vorbestimmten kleinen Prozentsatz an Comonomeren besitzt, können Rcsorbierbarkcit, Steifheit und andere Eigenschaften modifiziert werden. Im allgemeinen ist die ■> Absorptionsgeschwindigkcit unter gegebenen Bedingungen um so kleiner, je größer das Molekulargewicht ist.

Unter verschiedenen Methoden, nach denen PoIyhydroxvessigsaureester hergestellt werden können, to beruht ein bevorzugter Weg auf der Polymerisation von Glycol id

CH₂-O

O=C

c==o

-CH₂

dem cyclischen Dimerisationsprodukt, dJs bei der Dehydratisierung aus Hydroxyessigsäure entsteht. Bei der Polymerisation von Glycolid wird der Ring aufgespalten, und eine Kcttenpolymerisation findet statt. Wahrscheinlich führt wenigstens ein kleiner Anteil der Polymerisation zur Bildung von Anhydrid- und Ätherbindungen durch die Kondensation der Glycolsäure in Kopf-an-Kopf- oder Schwanz-an-Schwanz-Verknüpfungen. Der gegenwärtige Stand der Entwicklung ist nicht genügend fortgeschritten, um das Verhältnis von Anhydrid- oder Ätherbindung zur Esterbindung mit Sicherheit angeben Zd können, aber es scheint nicht mehr als wenige Prozent auszumachen. Eine kleine Menge Methoxyessigsäure

CHjOCH,- C-OH

" Il

oder Hydroxyessigsäuremethylester

CH₂-C-OCH₃

OH O

oder deren Homologe, wie höhere Alkoxyessigsäuren oder Hydroxyessigsäurealkylester, können als Endgruppenstabilisator zur Einstellung von Molekulargewicht und Viskosität wahrend der Polymerisation zugegeben sein. Kleine Mengen anderer Stoffe kön-

w nen in die Kette eingebaut werden, z. B. d,!-Milchsäure, ihre optisch aktiven Formen, Homologe und Analoge. Im allgemeinen neigen Weichmacher dazu, Knstallinitäl, Orientierung usw. /u stören und schwächen die Faser, sind aber für Schwämme und I linie zweckmäßig. Andere Sub.stanzen können zugegen sein, wie Farbstoffe, Antibiotika. Antiseptika, Anästhetika und Antioxydanticn. Die Oberfläche der Faser kann mit einem Silikon, Bienenwachs und ähnlichem überzogen werden, um die

bo Hantierbarkeit oder Absorptionsgeschwindigkeit zu ändern. Solche Stoffe wurden bei üblichen Nahtmatenalien bereits benutzt.

Die Polymerisation von Glycolid findet beim Erhitzen mit oder ohne Katalysator stall, oder sie

b5 kann durch Bestrahlung induziert weiden, z. B. mit Röntgenstrahlen, Gammastrahlen. Elektronen-Strahlen. Polymere kann man auch erhalten, wenn man Glycolsäure oder Chloressigsäure mit oder

ohne Katalysator unter verschiedenen Bedingungen kondensiert. Gute Fasern erhält man besonders einfach, wenn die Schmelzviskosität bei 245 C von etwa 400 bis etwa 27 000 Poise beträgt.

Polyhydroxyessigsäurecster sind beispielsweise in '> den USA-Patentschriften 26 68 162 und 26 76 945 beschrieben. In letzterer ist in Spalte 3, Zeilen 39 ff. eine Methode zur Bestimmung der Schmelzviskosität, die eine Funktion des Molekulargewichts ist, angegeben. '<>

Das Verfahren, wie es in den beiden obenerwähnten Palentschriften beschrieben ist, kann /ui Herstellung eines Polymeren dienen, das /u Nahtmaterial versponnen werden kann. Außerdem können Zusatzstoffe, wie Triphenylphosphit oder ein aromatisches PhcnoldiNuliid. als Farbstoffstabilisatorcn zugcfiigt werden. Hin gutes Nahtmaterial erhalt man von dem Polymeren in seiner n.tlui lichen I orm. d.is \on weißer bis leicht bräunlicher l'arbe sein kann. Man bevorzugt blau- oder grungcfarhies Ntthlmateri.il. damn es sich besser abhebt von weißen Tuchern oder weißen Verbänden, der Hau¹, oder dem Operationsfeld, das häufig blutig ist.

Das vorliegende Nahtmaterial ist in physiologischer Kochsalzlösung bei 37 C wenigstens einen .'■> Monat haltbar. F.m geflochtener 2-0 (U. S. P-Stärkcl Faden wird in Versuchskaninchen innerhalb von 45 Tagen absorbiert. Versuchsnahtc beim Menschen erschienen zufriedenstellend, da sie lange genug angemessene Festigkeit zur Heilung der Wunde jo behielten und anscheinend in etwa der gleichen Zeit vtie bei Versuchskaninchen absoibiert wurden. Wie es beim Crcbrauch von Nahtmaterial üblich ist, wird die meiste experimentelle Arbeit über das Studium der Festigkeit, Absorptionsgeschwindigkeit, Wirkung auf das Gewebe und andere Eigenschaften am Tier durchgeführt. Kaninchen, Mäuse und andere Versuchstiere können getötet und die genauen Einzelheiten bezüglich der Absorption des Nahtmaterial können mikroskopisch bestimmt werden, F. in großer Teil der Erforschung im Menschen beruht notgedrungen auf der Annahme, daß die experimentellen Ergebnisse im wesentlichen die gleichen sind wie in Kaninchen oder anderen Versuchstieren Undifferenzierte Untersuchungen scheinen diese Annahme zu bestätigen, und diese Untersuchungen, wie sie vernünftigerweise durchfuhrbar sind, zeigen, dab das Nahtmaterial zufriedenstellend ist und sich in gleicher Weise '.eihält N.iluriich können Menschen nicht zur Untersuchung der Naht getötet werden, und zur ->o mikroskopischen Untersuchung der eingebetteten, absorbierbaren Naht muß daher von solchen Versuchsergebnissen am Menschen ausgegangen weiden, wie man sie durch Beobachtung lebender Versuchspersonen und einer gelegentlichen Autopsie erhält, die dann von der Unbestimmbarkeit dei Zeit und des Ortes beim Tode der Person abhängt.

Beispiel 1

100 Teile umkristallisicrtes Glycolid (F. = 85,0 wi bis 85,5 C) werden innig mit 0,02 Teilen Methoxyessigsäure, 0,03 Teilen Phenoldisulfid und 0,03 Teilen Antimontrifluorid vermischt. In getrennte Glasrohre werden je etwa 20 g der Mischung gefüllt, durch wiederholtes Evakuieren und Spülen mit Argon aller <>■> Sauerstoff entfernt, dann unier Vakuum abgeschmolzcn und 4'/₂ Stunden lang auf 185 bis 190 C erhil/1 Beim Abkühlen erhalt man weißen, undurchsichtigen.

zähen Polyhydroxyessigsa'ureester in 97.5% Ausbeute und mit einer Schmelzviskosität bei 245'C von 5(KX) Poise. Das Polymere wird wieder erhitzt und bei einer Temperatur von etwa 23O¹C mit einer Geschwindigkeit von etwa 50m pro Minute zu lasern versponnen. Die erzeugten lasern weiden abgekühlt und dann bei 55 C gestreckt. Beim Strecken auf das Fünffache der ursprünglichen Lange erhält man eine feste, zähe Faser. Einfaden dieser . Faser mit einer Starke von 00 U. S. P. bzw. 0.33 mm (max) werden an chirurgischen Nadeln befestigt, in durchsichtigen PoKester - Polyäthylen - Verpackungen versiegelt und mit Athylenoxyd. das durch die Verschlußnaht eindringt, trocken sterilisieit. Die trockenen Fäden sind als Nahtmaterial gebrauchsfertig. Das Nahtmaterial kann in einer Kondilionicrflüssigkcit gelagert werden. Alkohol-W'asser-Mischungen, wie sie üblicherweise bei Katgut-M.itcrial verwendet werden, ergeben eine verbesserte Gleitfähigkeit und werden von manchen Chirurgen bevorzugt.

Beispiel 2

Das Polymere nach dem voi stehenden Beispiel wird zu einer Vielzahl dünner Faden versponnen, von denen je sieben zu einem mehrfädigcn Nahtmaterial verzwirnt werden, das wie im Beispiel 1 beschrieben sicnlisicit und behandelt wird

Das Nahtmaterial beider Beispiele (1 und 2) ist fesi. steril, hat große KnolenfeMigkeit und hat gute Absorptionseigenschaftcn sowohl im Menschen als auch im Tier.

E>ie gleichen Polymeren können zu Folien verarbeitet werden und an der Oberfläche der Haut oder im Inneren Verwendung finden. Die Anwendung submucosalen Gewebes und Bandern daraus im Inneren ist in den USA.-Patentschriften 21 67 251, 21 43910 und Il 27 903 beschrieben. Das vorliegende Polymere ist fest, wenn es gestreckt wird, es muß aber nicht gestreckt werden, um brauchbar zu sein. Da es ein synthetisches Polymeres ist. sind die Methoden, es zu behandeln, vielseitiger, als wenn man von natürlichem Material ausgeht. Die oben angeführten Patentschriften sind beispielhaft für die Anwendungsmöglichkeiten des Materials, aber die Filiiulitiig beschränkt sich ηκΐιΐ auf diese speziellen Anwendungen.

Zum Gebrauch als Nahtmaterial kann jede Starke verwendet werden, je nach den Wünschen des Chirurgen. In den Vereinigten Staaten von Amerika sind die gebräuchlicheren Standardgrößen die Normgrößen der United States Pharmacopeia (United States Pharmacopeia Convention, Inc., \ertnebcn durch Mack Publishing Co., F.aslon, Pcnna., abgekürzt als U.S. P):

U.S.P.-Suirke	U. S. P.	•Durchmesser	(0,004)
	mm, max. (inches max >	(0,006)
6-0	0,1	(O.(K)X)
5-0	0,15	(0.010)
4-0	0,2	(0.013)
3-0	0,25	(0.016)
(K)	0.33
0	0,4

7 8

Das Nahtmaterial kann entweder cinfädig sein Staaten von Amerika werden die US-Pharmacopcia-

oder aus vcr/wirnten oder geflochtenen Mehrfaden (!rollen bevorzugt. Die Durchmesser haben die oben

bestehen, 1 ür kinfaden wird der Durchmesser ge- angegebenen Werte. Für ver/wirntcs und gefloch-

wöhnlich durch die Normgroßen bestimm!, die von tenes Mehrfadcn-Nahtmaterial werden Faden von

den Chirurgen anerkannt werden, in den Vereinigten > I bis 4(KK) Denier zur Herstellung verwendet.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von Polyhydroxyessigsaureester zur Herstellung von resorbierbaren chirurgischen Nahtmaterialien, Rohren und Folien.

Die Erfindung betrifft ein resorbierbares chirurgisches Material.

Die üblichen resorbierbaren Nahtmaterialien in der medizinischen und veterinärmedizinischen Praxis zur Verwendung bei Mensch und Tier werden aus tierischem Gewebe, vornehmlich aus Kollagen, hergestellt, entweder durch Spaltung von natürlichem Kollagengewebe, wie die Serosaschicht tierischer Därme, und anschließendes Verzwirnen, Gerben is und Zurichten auf bestimmte Größen oder durch Regenerieren von Kollagen von einem Gieß- oder Spinnvorgang. Weiteste Verbreitung findet Nahtmaterial, welches durch Spalten tierischer Darme, Abtrennung der Serosaschichl und anschließendes Ver/wirnen und Anfärben hergestellt wird. Wegen der Natur der verwendeten Gewebe und nulüilicher, biologischer Unterschiede stößt man auf Schwieiigkeiten, einheitliche Große, Struktur, Festigkeit und Absorptionsgeschwindigkeit zu erzielen. Jedes Material biologischen Ursprungs kann antigene Eigenschaften besitzen, die letzten Endes in einigen Fallen Komplikationen bewirken können. Notgedrungen bestehen die Fäden aus kurzen Stücken, sie haben gewöhnlich 1,5 m Länge. jo

Selbstverständlich erschien es seit langem wünschenswert, ein resorptionsfahiges, synthetisches Nahtmaterial mittels eines Spinnvorganges, wie er bei der Herstellung synthetischer Fasern angewandt wird, herzustellen, aber es war bisher kein Material bekannt, das sich so formen ließ und welches die medizinischen Anforderungen an Festigkeit, Handlichkeit, Ungiftigkeit und, ebenfalls sehr wichtig, an die vorgegebene und gleichmäßige Rcsorbterbarkeit erfüllte. Einige der üblichen synthetischen Fasern, wie Nylon, Orion, Polyäthylen und Polypropylen, wurden an Stelle von Seide als nicht resorptionsfahiges Nahtmaterial verwendet.

Hin geeignetes Nahtmaterial muß eine gewisse Festigkeit besitzen, es muH gut /u handhaben sein, /.. B. muli es biegsam sein, d.nnit der Chirurg es an jede gewünschte Stelle bringen kann, und es muß knotenfest und verknotbar sein, damit Knoten in das Nahtmaterial geknüpft werden können Der Knoten muß fest sil/en, damit er nicht abrutscht, ,0 und die Festigkeit der verknoteten Fäden, /war nicht so groß als bei geradem Zug, soll derjenigen bei geradem Zug möglichst nahe kommen. Häufig wird als Test der Faden mittels eines Kreuzknotens oder eines Chirurgenknotens zu einer Schleife gebunden, und die maximale Festigkeit der Schleife, ob sie nun reißt oder aufrutscht, wird als Maß fur die Festigkeit des Nahtmaterial verwendet. Die Zugfestigkeit in gerader Richtung ist bei weitem nicht so wichtig wie die Zugfestigkeit des &o Knotens.

Resorbierbares Nahtmaterial ist solches, das vom lebenden Gewebe absorbiert wird, und für chirurgische Zwecke muß die Absorption mit leidlich konstanter Geschwindigkeit und innerhalb eines annchmbaren Zeitraums erfolgen. Für verschiedene Zwecke und in verschiedenen Gewebearten kann die Absorptionsgeschwindigkeit schwanken, aber im allgemeinen sollte ein resorbierbares Nahtmaterial seine ursprüngliche Festigkeit bis zu drei Tagen, manchmal auch bis zu fünfzehn Tagen, /u einem möglichst großen Teil behalten und sollte vom Muskelgewebe am besten innerhalb von fünfundvierzig bis neunzig Tagen vollständig absorbiert werden. Die Absorptionsgeschwindigkeit in anderen Geweben kann noch mehr schwanken.

Ebenso wie in vielen biologischen Systemen sind die bedingungen nicht absolut, und sowohl die Absorptionsgeschwindigkeit als auch das Erfordernis kurzzeitiger Festigkeit sind von Patient zu Patient und an verschiedenen Körperstellen verschieden.

Im allgemeinen hat die Medizin notwendigerweise Nahtmaterial hingenommen, weil es verfügbar war. obwohl es nicht vollkommen war.

Unter anderem wurde bereits vorgeschlagen. Polyvinylalkohol, Pol\-,;-o\\ buttersäure und ZeI-luloseglykolsäurcäther als chirurgische Nahtmaterialien zu verwenden. Die meisten dieser Materialien lösen sich bei Einpflanzung in den lebenden Organismus praktisch nicht auf. Einige Polymeren werden so schnell resorbiert, daß sie als resorbierbarc Nahtmaterialien völlig unbrauchbar sind Schließlich mangelt es Nahtmaterialien aus Zelluloseglykolsäureäther an der für chirurgische Materialien erforderlichen Festigkeit.

Gemäß dieser Erfindung wird Polyhydroxyessigsaureester zur Herstellung von resorbierbaren chirurgischen Nahtmalerialien. Röhren und Folien verwendet, überraschenderweise zeigen Fasern aus Polyhydioxyessigsäure nach einer Verstrcckungsonentierung eine hervorragende Knotenfestigkeit, Handhabbarkeit, Ungiftigkeit und ganz hervorragende Absorptionseigenschaftcn. die vom Standpunkt des Chirurgen wünschenswert sind und den Eigenschaften des kollagenen Nahtmaterial ausreichend nahekommen, das gewöhnlich als Katgut bezeichnet wird. Das erfindungsgemäße chirurgische ' Material aus Polyhvdioxvcvsigsäiireester kann jedoch viel gleichmaßiger verarbeitet werden als das kolla-. gene Material. Da das erfindungsgemäße Nahtmaterial als kontinuierlicher Strang hergestellt werden kann, ist die Verpackung und Handhabung des Nahtmaienais besonders wtrtschalthch im Vei gleich zu ähnlichen Vorrichtungen beim Katgut

Einfaden-Nahtmatcrial wird bequem aus Polyhydroxyessigsaureester hergestellt. Zusammengesetztes, viclfadigcs Nahtmaterial wird aus einer Vie!.'.·Iv dünner laden durch Verspinnen. Weben ocei Hechten hergestellt. Diese sind eine neue Klasse resorbierbaren Nahtmaterials. Bisher bestand resorbierbares Nahtmaterial wegen der Fabrikationsbedingungen und der dem Material innewohnenden Grenzen fast ausschließlich aus Einfäden.

Polyhydroxyessigsaureester können für die wiederherstellende Chirurgie zu Röhren oder Folien geformt werden oder können auch als dünne Fäden versponnen und gewoben oder verfilzt werden zu resorbierbaren Schwämmen oder resorbierbarer Gaze, oder sie können zusammen mit anderen Strukturen verwendet werden oder als prothetisches Hilfsmittel im Inneren des menschlichen oder tierischen Korpers verwendet werden, wo es wünschenswert ist, daß die Struktur kurzzeitige Festigkeit besitzt, aber resorbierbar ist. Zu den zweckmäßigen Implantaten zählen Röhren, einschließlich verzweigter Rohren oder T-Stücken, für Arterien-, Venen- oder Darm-