DE2715532A1

DE2715532A1 - Verfahren zur herstellung einer fuer chirurgische zwecke verwendbaren masse

Info

Publication number: DE2715532A1
Application number: DE19772715532
Authority: DE
Inventors: Volker Hohmann; Hanns Dr Pietsch; Joachim Dr Ruhnke; Hartmut Dr Seidel
Original assignee: Beiersdorf AG
Current assignee: Beiersdorf AG
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1978-10-19
Also published as: DE2715532C2

Description

Verfahren zur Herstellung einer für
chirurgische Zwecke verwendbaren Masse (Zusatz zur Patentanmeldung P 25 52 070.1) Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung des Verfahrens gemäß Patentanmeldung P 2' 52 070.1.
Gegenstand der Hauptanmeldung ist ein Verfahren zur Herstellung einer für chirurgische Zwecke verwendbaren Masse, wobei polymeres und monomeres Methylmethacrylat unter Polymerisation in Gegenwart von üblichen Zusätzen und Polymerisationsinitiatoren vereinigt werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein fein disperses Polymethylmethacrylat in Pulver- oder Perlenform, dessen mittlerer Korndurchmesser bis zu 200 /um betragen kann und das den Polymerisationsinitiator und ggf. bis zu 10 Gewichtsprozent eines Röntgenkontrastmittels enthält, mit einer homogenen Wasseremulsion aus: a) 45 bis 80 Gewichtsprozent monomerem Methylmethacrylat b) 15 bis 50 Gewichtsprozent Wasser c) 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Emulgator d) 0,2 bis 5 Gewichtsprozent Beschleuniger ggf.
e) geringen Mengen weiterer üblicher Zusatzstoffe sowie ggf.
bis zu 3 Gewichtsprozent synthetischen Fasern einer Länge von 3 bis 5 mm homogen vermischt und ausgehärtet wird.
Das Verfahren ist weiterhin vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseremulsion als Emulgator einen oder mehrere Polyoxyäthylensorbitanmonoester von höheren Fettsäuren enthält.
Die erhaltenen Produkte eignen sich insbesondere zur Verankerung künstlicher Hüft- und Kniegelenke oder dgl. im Knochen.
Sog. "Enochenzemente" auf Basis Methylmethacrylat/Polymethylmethacrylat werden seit vielen Jahren in der Knochenchirurgie verwendet. Sie bestehen aus einer flüssigen und einer festen Komponente, die getrennt gelagert und vor der Anwendung vermischt werden. Die Mischung ist pastös-cremeartig und wird in dieser Form verwendet, dabei erfolgt die Aushärtung nach der Anwendung im Körper. Die feste Komponente besteht üblicherweise aus Polymethylmethacrylat-Pulver, dem Polymerisationsinitiator sowie gegebenenfalls einem Röntgenkontrastmittel wie üblicherweise Zirkondioxid. Ferner kann diese Komponente Antibiotika wie Gentamycin oder andere pharmazeutisch wirksame Substanzen enthalten. Die flüssige Komponente besteht aus monomerem Methylmethacrylat, einem Beschleuniger und einem Färbemittel. Die beiden Komponenten werden kurz vor der Verarbeitung im Verhältnis von ca. 2:1 vermischt und sind dann etwa 4 - 5 Minuten verarbeitungsfähig.
Die Vorteile derartiger Knochenzemente sind ihre gute Verträglichkeit mit Gewebematerial, die schnelle Aushärtung (maximal 10 Minuten) sowie die große Festigkeit des ausgehärteten Zements.
Diesen Vorteilen stehen als Nachteile jedoch die verhältnismäßig hohen Temperaturen entgegen, die bei der Polymerisation auftreten und zu Schädigungen des umgebenden Gewebes und dadurch zu einer Lockerung des Verbundes führen können.
Ein weiterer Nachteil der bisher für Gelenkoperationen verwendeten Zemente auf Methylmethacrylat-Basis ist die Abgabe von Restmonomeren. Das monomere Methylmethacrylat gelangt in die Blutbahn und kann zu Fettembolien führen, die cardiozirkulatorische Komplikationen bis zum Herzstillstand nach sich ziehen können.
Da die bei der Härtung, d.h. Polymerisation des monomeren Metbylmethacrylats, freiwerdende Wärmemenge von der Menge an eingesetztem Monomeren abhängig ist, wird bei dem Verfahren gemäß Hauptanmeldung die unerwünschte Wärmeentwicklung gegenüber den bekannten Knochenzementen in zweifacher Weise reduziert.
Durch den hohen Wasseranteil in der flüssigen Phase ist bei gleicher Verarbeitbarkeit einerseits der Monomergehalt stark herabgesetzt und andererseits wird ein beträchtlicher Teil der freiwerdenden Wärmemenge vom Wasser entsprechend seiner Wärmekapazität aufgenommen. Außerdem wird auch der Restmonomergehait in gleichem Maße erheblich gesenkt.
Ein weiterer Vorteil des erhaltenen Zements ist seine poröse Struktur im ausgehärteten Zustand. Er ist dadurch leichter als die bekannten Produkte, ohne daß die Festigkeit verringert wird, und das eingeschlossene Wasser kann nach einiger Zeit durch Gewebsflüssigkeit ausgetauscht werden.
Es stellte sich außerdem heraus, daß durch die Gegenwart eines Emulgators, die Fähigkeit des Knochenzementes, Unebenheiten und feine Details von Formen genau auszufüllen, bedeutend verbessert ist, was eine für seine Verankerung, zum Beispiel in der Spongiosa des Femurschaftes, sehr wesentliche Eigenschaft darstellt.
Da die beiden Komponenten des Zements vor der Verarbeitung oft längere Lagerzeiten überdauern müssen, werden an die Stabilität der wäßrigen Emulsion sehr hohe Anforderungen gestellt.
Instabile Emulsionen, die sich mehr oder weniger rasch absetzen, ergeben unbrauchbare bröckelige und lockere Endprodukte.
In Weiterentwicklung des Verfahrens gemäß der Haupt anmeldung wurde nun gefunden, daß als Emulgatoren auch Hexafettsäureester des Polyoxyäthylensorbits geeignet sind und daß besonders stabile Emulsionen erhalten werden, wenn als Emulgator die Lanolinderivate des Polyoxyäthylensorbits eingesetzt werden.
Als besonders geeignet haben sich bei den Hexafettsäureestern die reinen oder gemischten Hexaester des Polyoxyäthylensorbits mit höheren Fettsäuren erwiesen, wie Polyoxyäthylensorbit-hexaoleat, -hexamyristat, -hexapalmitat, -hexastearat, -hexalaurat und -hexa(oleatlaurat). Die Emulgatoren können einzeln oder im Gemisch verwendet werden.
Da Lanolin als Naturstoff keine einheitlich chemische Substanz ist, sind in Beispiel 11 die charakteristischen physikalisch-chemischen bzw. chemischen Kenndaten für einen Polyoxyäthylensorbit-lanolin-Emulgator angegeben.
Alle in den Beispielen aufgeführten Emulsionen waren nach etwa 10 Monaten Lagerzeit noch stabil, das heißt, es hatte keine Phasentrennung stattgefunden. Insbesondere bei Verwendung des Lanolinderivates gab es innerhalb dieser Zeit auch keine Anzeichen einer Teilchenvergrößerung, die einen Hinweis auf eine gewisse Labilität der Emulsion geben kann. Dabei besitzen die damit erfindungsgemäß hergestellten Knochenzemente alle Vorteile der in der Hauptanmeldung beschriebenen Produkte.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Herstellung der wäßrigen nethylmethacrylat-Emulsionen und ihre weitere Umsetzung zum Knochenzement näher erläutern.
Beispiele 1 - 10 Herstellung wäßriger Methylmethacrylat-Emulsionen: Der Emulgator wurde in sterilisiertem und entionisiertem Wasser gelöst, der Beschleuniger im sterilisierten monomeren Methylmethacrylat. Zur Herstellung der Emulsion wurde die Wasserphase vorgelegt und die Methylmethacrylatphase innerhalb von 3 - 5 Minuten mit einem Hochleistungsdispergiergerät bei mittlerer Geschwindigkeit eingerührt.
Beisp. Methylmeth- Wasser Emulgator Beschleuniger acrylat Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-X 1 75 20 4 A 1 C 2 77 20 2 A 1 C 3 75 20 4 A 1 D 4 77 20 2 A 1 D 5 65 30 4 A 1 C 6 67 30 2 A 1 C 7 65 30 4 A 1 D 8 67 30 2 A 1 D 9 75 20 4 B 1 C 10 77 20 2 B 1 C A - Polyoxyäthylensorbithexaoleat B = Polyoxyäthylensorbithexa(oleatlaurat) C - N,N-Dimetl-p-toluidin D = N,N-Dimethylanilin Alle Emulsionen waren nach 10 Monaten Lagerung bei Raumtemperatur noch stabil, d.h. es hatte keine Phasentrennung stattgefunden.
Beispiel 11 Wie für die Beispiele 1 - 10 beschrieben, wurde eine Emulsion hergestellt aus ',z,° g Methylmethacrylat 77 Gew.-% 140 g Wasser 20 Gew.-% 14 g Polyoxyäthylensorbitlanolin-Derivat 2 Gew.-% g N,N-Dimethyl-p-toluidin 1 Gew.-% ' Handelsprodukt G-1425 der Fa. Atlas Chemie, Essen: HLB-Wert = 8 Verseifungszahl = 44-56; OH-Zahl = 155-175, Säurezahl = 7,; Anzahl der Polyoxyäthylen-Gruppen/Kette ca. 20.
Die Emulsion war nach 1 Jahr Lagerung bei Raumtemperatur noch stabil, d.h. es hatte keine Phasentrennung stattgefunden.
Beispiel 12 Herstellung der chirurgisch verwendbaren Massen (Knochenzemente): Es wurde eine feste Komponente hergestellt aus 88,5 Gew.-Tln. Polymethylmethacrylat-Pulver 10 Gew.-'Tln. Zirkondioxid-Pulver 1,5 Gew.-Tln. Benzoylperoxid ( 80 %ig mit 20 % Wasser dephlegmatisiert) 40 g dieser Mischung wurden mit jeweils 20 g der Emulsionen gemäß den Beispielen 1 - 11 vermischt. Die pastenartigen Massen härteten nach 7 bis 10 Minuten zu porösem Knochenzement aus, wobei die Wärmeentwicklung je nach Wassergehalt der Emulsion 20 bis 30 % niedriger lag als die einer entsprechenden wasserfreien Mischung. Die mechanischen Eigenschaften, wie Druckfestigkeit, Biegefestigkeit und Härte, waren dagegen zumindest gleichgroß wie bei wasserfreien handelsüblichen Präparaten.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung einer für chirurgische Zwecke verwendbaren Masse, wobei ein fein disperses Polymethylmethacrylat in Pulver- oder Perlenform, dessen mittlerer Korndurchmesser bis zu 200 /um betragen kann und das den Polymerisationsinitiator und ggf. bis zu 10 Gewichtsprozent eines Röntgenkontrastmittels enthält, mit einer homogenen Wasseremulsion aus: a) 45 bis 80 Gewichtsprozent monomerem Methylmethacrylat b) 15 bis 50 Gewichtsprozent Wasser c) 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Emulgator d) 0,2 bis 5 Gewichtsprozent Beschleuniger ggf.

e) geringen Mengen weiterer üblicher Zusatzstoffe sowie ggf. bis zu 3 Gewichtsprozent synthetischen Fasern einer Länge von 3 bis 5 mm homogen vermischt und ausgehärtet wird nach Patentanmeldung P 25 52 070.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseremulsion als Emulgator einen oder mehrere Hexafettsäureester des Polyoxyäthylensorbits enthält.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseremulsion als Emulgator einen oder mehrere Hexaester der Polyoxyäthylensorbits mit höheren Fettsäuren enthält.
3) Verfahren zur Herstellung einer für chirurgische Zwecke verwendbaren Masse, wobei ein fein disperses Polymethylmeth acrylat in Pulver- oder Perlenform, dessen mittlerer Korndurchmesser bis zu 20() /um betragen kann und das den Polymerisationsinitiator und ggf. bis ZU 10 Gewichtsprozent eines Röntgenkontrastmittels nthält, mit einer homogenen Wasseremulsion aus: a) 45 bis 80 Gewichtsprozent monomerem Methylmethacrylat b) 15 bis 50 Gewichtsprozent Wasser c) 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Emulgator d) 0,2 bis 5 Gewichtsprozent Beschleuniger ggf.

e) geringer Mengen weiterer üblicher Zusatzstoffe sowie ggf. bis zu 3 Gewichtsprozent synthetischen Fasern einer Länge von 3 bis @ mm homogen vermischt und ausgehärtet wird nach Patentanmeldung P 25 52 070.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseremulsion als Emulgator ein oder mehrere Lanolinderivate des Polyoxyäthylensorbits enthält.