DE2737486A1

DE2737486A1 - Gefaess-prothesen aus verbundmaterial und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2737486A1
Application number: DE19772737486
Authority: DE
Inventors: Koichi Okita
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1976-08-20
Filing date: 1977-08-19
Publication date: 1978-02-23
Also published as: IT1106274B; SE7709382L; FR2361862A1; GB1537448A; US4193138A; NL7709199A; AU2805277A; SE433438B; BR7705520A; AU506964B2; DE2737486B2; NL165647B; CA1103530A; NL165647C; FR2361862B1

Description

SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD.
No. 15ι Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka, Japan

Gefäß-Prothesen aus Verbundmaterial und Verfahren zu ihrer

Herstellung

Die Erfindung betrifft Gefäß-Prothesen aus Verbundmaterial, die eine poröse Polytetrafluoräthylenröhre enthalten, wobei die Poren der porösen Polytetrafluoräthylenröhre mit mindestens einem wasserunsolubilisierteß-, wasserlöslichen Polymeren gefüllt sind, und ein Verfahren zur Herstellung der Gefäß-Prothesen aus Verbundmaterial.

Die Erfindung betrifft Gefäß-Prothesen bzw. vaskuläre Prothesen, aus Polytetrafluoräthylen und einem wasserunsolubilisierbaren, wasserlöslichen Polymeren. Wenn in der vorliegenden Anmeldung von Gefäß-Prothesen gesprochen wird, so soll dieser Ausdruck auch den Ausdruck vaskuläre Prothesen mitumfassen. Der Ausdruck «Röhre» soll auch Leiter, Schlauch, Tube, Rohr, Kanal. Ductus und Ader mit umfassen.

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Gefäß-Prothesen, die aus einem gestreckten bzw. gewirkten oder gewebten Polyestertextilmaterial (beispielsweise Dacron, Warenzeichen, erzeugt von E.I. du Pont de Nemours & Co. Inc.) oder Polytetrafluorethylen hergestellt werden, werden derzeit verwendet. Solche, die einen relativ großen Innendurchmesser besitzen, sind praktisch und werden mit einem hohen Grad an Erfolg eingesetzt. Bei Arteriengefäßprothesen sind die Ergebnisse sehr gut, wenn ihr Innendurchmesser größer ist als etwa 7 mm. Es sind jedoch nur sehr wenige Gefäßprothesen mit feinen Durchmessern klinisch annehmbar. Insbesondere ist bei Venenanwendungen der Erfolgsgrad niedriger als bei Arterienanwendungen. Die Blutströmung in den Venen ist langsamer als in Arterien und in Venen ist die Inhibierung der Plättchenadhäsion besonders wichtig, damit eine Thrombose verhindert wird. Die derzeit verwendeten Gefäßprothesen erfüllen diese Forderung nicht.

Es ist bekannt, daß einige Polytetrafluoräthylenröhren, die durch Strecken oder Expansion erzeugt werden, klinisch als Gefäßprothesen in Arterien und Venen verwendet werdei können (vgl. beispielsweise Soyer at al., "A New Venous Prosthesis", Surgery, Band 72, Seite 864 (1872); Voider et al., "A-V Shunts Created in New Ways", Trans. Amer. Cos. Artif. Int. Organs, Band 19, Seite 38 (1973); Matsumoto et al., "A New Vascular Prosthesis for a Small Caliber Artery", Surgery, Band 74, Seite 519 (1973) und "Application of Expanded Polytetrafluorethylene to Artificial Vessels", Artificial Organs, Band 1, Seite 44 (1972), ibid., Band 2, Seite 262 (1973) und ibid., Band 3, Seite 337 (1974); Fujiwara et al., "Use of Goretex Grafts for Replacement of the Superior and Inferior Venae Canae", The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, Band 67, Seite 774 (1974) und die belgische Patentschrift 517 415).

Die Ergebnisse dieser klinischen Untersuchungen werden im folgenden zusammengefaßt.

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Wird eine geeignete Prothese als Leitung innerhalb des Arteriensystems implantiert, werden die feinen Poren der Gefäße durch geronnenes Blut verstopft und die Innenoberfläche der Gefäße wird durch eine Schicht von geronnenem Blut bedeckt. Die Schicht aus geronnenem Blut besteht aus Fibrin und die Dicke der Schicht variiert entsprechend beispielsweise dem Material und der Oberflächenstruktur des Blutgefäßes. Wird ein gestrecktes bzw. gewirktes oder gewebtes Textilmaterial oder ein Polyester, wie Dacron, oder Polytetrafluoräthylen verwendet, erreicht die Fibrindicke etwa 0,5 bis etwa 1 mm. Dementsprechend kann eine solche Prothese nur bei Blutgefäßen mit solchem Ausmaß verwendet werden, das eine Okklusion, bedingt durch das Verdicken der Fibrinschicht, nicht auftritt, nämlich bei Arterien mit einem Innendurchmesser von 5 bis 6 mm oder mehr. Im allgemeinen sind Gefäßprothesen, die aus gewebten oder gestrickten bzw. gewirkten Texti!materialien hergestellt werden, ungeeignet, wenn der Innendurchmesser zu klein ist.

Andererseits besitzen gestreckte Polytetrafluoräthylenröhren eine MikroStruktur aus sehr feinen Fasern und Knoten, die miteinander durch die Fasern verbunden sind. Der Faserdurchmesser, der entsprechend den Streckbedingungen variiert, kann wesentlich kleiner gemacht werden als der Durchmesser der Fasern für die oben beschriebenen gewebten oder gestrickten bzw. gewirkten Textilmaterial! en.

Diese Struktur von Fasern und Knoten kann in Form der Porengröße, der Porosität, der Faserlänge und der Knotengröße beschrieben werden. Es wurde klinisch best tigt, daß mit Polytetrafluoräthylenröhren, die durch eine Porengröße von etwa 2/U bis etwa 30/U (Porengrößen unter etwa 2/U sind nicht bevorzugt) eine Porosität von etwa 78 bis etwa 92 %, einer Faserlänge von nicht mehr als etwa 34 λχ (Faserlängen von etwa 40 bis etwa 110/U sind nicht bevorzugt), eine Knotengröße nicht über 20/U und eine Wanddicke von etwa 0,3 mm bis etwa 1 mm definiert werden, kaum ein Verschluß durch Fibrinausscheidung auftritt,

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und eine hohe Durchgängigkeitsrate auftritt.

Es wurde weiterhin berichtet, daß die Durchgängigkeitsrate bei Venenprothesen wesentlich niedriger ist als bei Arterienprothesen. Eine vollständig zufriedenstellende Gefäßprothese für Venen wurde bis Jetzt noch nicht erhalten. Es wurde weiterhin berichtet, daß, wenn die Porosität einer solchen Prothese zu hoch ist, die Naht, die zum Verbinden der Prothese mit dem Gefäß bei einem Patienten verwendet wird, die Prothese zum Einreißen bringt.

Beim Heilverfahren nach der Implantation im lebenden Körper paßt sich die Peripherie des Polytetrafluoräthylenrohrs zuerst den Organen an, da sie von dem Verbindungsgewebe umhüllt wird und die innere Fibrinschicht paßt sich den Organen nach der Peripherie an. Zu diesem Zeitpunkt erstrecken sich die JEntima von beiden Enden der Gefäße des Wirts zu der Innenoberfläche der Gefäßprothese und die Fibrinschicht wird durch Fasergewebe ersetzt, das von der Peripherie der Prothese durch die feinen Poren kommt. Nach einer gewissen Zeit ist das Neointima in der Innenoberfläche fest mit dem Verbindungsgewebe an der Peripherie verbunden und die Bildung der Arterie wird beendigt. Es 1st bekannt, daß diese Zeit im allgemeinen 4 bis 6 Monate beträgt. Es ist weiterhin bekannt, daß bei Gefäßprothesen, die in Venen implantiert werden, die Eintrittsgeschwindigkeit des Verbindungsgewebes von der Peripherie langsamer ist als bei Arterien.

Der erwartete Mechanismus bei einer annehmbaren Gefäßprothese

aus einem Polytetrafluoräthylenrohr 1st der, daß das poröse Polytetrafluoräthylenrohr Plasmaprotein adsorbiert, die Plättchen an dem Protein unter Bildung von Fibrinfasern haften, die Blutteilchen einfangen und eine abgeschiedene Fibrinschicht bilden. Die abgeschiedene Schicht bildet dann ein Pseudointima der Gefäßprothese. Da Jedoch häufig die Dicke der abgeschiedenen Fibrinschicht zu groß wird, wird die Nährstoffzufuhr zu dem

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Pseudointima oder dem Neointima ungenügend. Dies bewirkt eine Verkalkung der Prothesenwand oder ein Verstopfen der inneren Höhle der Protnese.

Gegenstand der Erfindung ist eine Gefäßprothese mit zusammengesetzter Struktur bzw. aus Verbundmaterial aus einem porösen Polytetrafluoräthylenrohr und einem in den Poren des porösen Polytetrafluoräthylenrohrs vorhandenen wasserlöslichen Polymeren, wobei das wasserlösliche Polymere so behandelt wurde, daß es wasserunlöslich ist.

Die erfindungsgemäße Prothese verhindert funktionell das Auftreten von Thrombose dadurch, daß (1) die Oberfläche des PoIytetrafluoräthylens mit niedriger Oberflächenenergie in hydrophoben Zustand überführt wurde und (2) in den Poren des Polytetrafluoräthylenrohrs ein wasserunsolubilisiertes, wasserlösliches Polymeres vorhanden ist, wodurch ein fest gebundener Film aus Wassermolekülen gebildet wird oder das Polytetrafluoräthylen negativ geladen wird, wodurch die Adsorption von Plasmaprotein, die eine Fibrinabscheidung hervorruft, verhindert wird.

Erfindungsgemäß werden Gefäßprothesen aus einem gestreckten bzw. gedehnten Polytetrafluoräthylenrohr erzeugt, bei denen (1) die Eintrittsrate des Verbindungsgewebes von der Peripherie des Rohrs erhöht wird, indem man die Porengröße der Außenoberfläche des Rohres größer macht als die der Innenoberfläche, (2) die Oberflächenstagnation des Blutstroms verringert wird, indem man die Porengröße der Innenoberfläche des Rohrs kleiner macht und (3) die Plättchenadhäsion verringert wird und die Thrombusbildung in der Höhle verringert wird, indem man die Thrombusschicht sehr dünn macht, indem man in die Poren ein wasserunsolubilisiertes, wasserlösliches Polymeres einbringt. Verglichen mit bekannten Gefäßprothesen mit ähnlichen Dimensionen ist bei den erfindungsgemäßen Prothesen das Neointima in der Innenoberfläche der Prothese sehr dünn.

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Erfindungsgemäß wird eine Gefäßprothese zur Verfügung gestellt, in der das Verbindungsgewebe von der Peripherie des gestreckten Polytetrafluoräthylenrohrs die Faserstruktur an der AußenoberflHche des Rohrs größer werden läßt als die Faserstruktur in der Innenoberfläche des Rohrs und wodurch daher die Nährstoffe vollständig zu dem Neointlma, das auf der Innenoberfläche des Rohrs gebildet wird» zugeführt werden, so daß eine Verkalkung der Prothesenwand durch Degeneration und Retrogression im Verlauf der Zeit vermieden wird und schließlich die Durchgängigkeitsrate nach der Implantation erhöht wird.

Das Rohr bzw. die Röhre wird hergestellt, indem man ein PoIytetrafluoräthylenrohr bzw. -schlauch in mindestens einer Richtung dehnt und dann das gedehnte Rohr bei mindestens etwa 327⁰C oder höher unter Erzeugung einer MikroStruktur aus Fasern und Knoten erwärmt. In die Porenräume der MikroStruktur wird eine wässrige Lösung aus wasserlöslichem Polymeren gefüllt. Anschließend erfolgt eine Behandlung, um das Polymer wasserunlöslich zu machen und dabei erhält man die zusammengesetzte Struktur bzw. das Verbundmaterial. Man erhält eine Gefäßprothese mit hoher Durchgängigkeitsrate, in der das Neointlma, das in der Höhle der Prothese nach der Implantation in einem lebenden Körper gebildet wird, dünn ist und bei dem die innere Höhle nicht verschlossen bzw. verstopft wird.

Grundsätzlich können die in der japanischen Patentanmeldung 13560/67 und in der US-Patentschrift 3 953 566 beschriebenen Verfahren zum Dehnen bzw. Strecken und Sintern des aus Polytetrafluorethylen erzeugten Rohrs verwendet werden. Zuerst wird ein flüssiges Schmiermittel mit dem nicht gesinterten PoIytetrafluoräthylenpulver vermischt. Das Gemisch wird dann zu einer Schlauch- bzw. Rohrform unter Verwendung eines Extruders des Ramm-Typs extrudiert. Das Rohr bzw. der Schlauch werden in mindestens eine Richtung gedehnt bzw. gestreckt, während es bzw. er auf eine Temperatur erhitzt wird, die nicht höher ist als die Sintertemperatur des Rohrs bzw. des Schlauche (d.h.

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etwa 327⁰C). Das gestreckte bzw. gedehnte Rohr wird auf eine Temperatur von mindestens etwa 327⁰C erhitzt, während es so befestigt ist, daß keine Schrumpfung auftritt. Dadurch wird die gestreckte und expandierte Struktur fixiert und man erhält ein Rohr mit erhöhter Festigkeit.

Das wasserlösliche Polymer, ein weiteres verwendetes Ausgangsmaterial, wird zur Erzeugung einer hydrophilen Schicht verwendet, die dem Polytetrafluoräthylenrohr Antithromboseeigenschaften verleiht. Beispiele solcher Polymeren sind nicht ionische Polymere, wie Polyvinylalkohol, Polyäthylenoxide (einschließlich Polyäthylenglykol), Stickstoff enthaltende Polymere, wie Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylamin und Polyäthylenimin, und anionische Polymere, wie Polyacrylsäure und Polymethacrylsäure. Diese Aufzählung soll Jedoch keine Beschränkung sein. Hydroxyester oder Carboxyester der Cellulose und Polysaccharide kennen manchmal verwendet werden. Diese Polymeren können einzeln oder in Form ihrer Gemische verwendet werden, wobei in einem solchen Fall sowohl eine hydrophile Schicht mit darin adsorbiertem Wasser, und eine negativ geladene Schicht zusammen vorhanden sein können. Es ist weiterhin möglich, sowohl eine Polyvinylpyrrolidonschicht zu erzeugen, die eine gute Affinität gegenüber dem Blut besitzt und eine hydrophile Schicht, die damit zusammen vorliegt, vorzusehen.

Geeignete Polyvinylalkohole sind die vollständigen oder teilweise verseiften Produkte von Polyvinylacetat. Im Handel erhältliche Qualitäten von Polyvinylalkohol können verwendet werden. Die Qualität, wie der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohole, 1st einheitlich.

Ein vollständig verseiftes Produkt des Polyvinylacetats besitzt einen Verseifungsgrad von etwa 98 bis 99 %· Ein teilweise verselftes Produkt besitzt einen Verseifungsgrad von etwa 85 bis 90 %, Der durchschnittliche Polymerisationsgrad kann von etwa 300 bis etwa 2 500 variieren.

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Die Löslichkeit des Polyvinylalkohole und die Viskosität des Polyvinylalkohole variieren entsprechend dem Verseifungsgrad und dem Polymerisationsgrad. Teilweise verseifte Produkte mit einem höheren Polymerisationsgrad sind bevorzugt, damit sie nach dem Imprägnieren und Beschichten eines Polytetrafluoräthylenrohrs vernetzt werden können, bis sie wasserunlöslich werden.

Bevorzugt beträgt die Konzentration der wässrigen Polyvinylalkohol^ sung, die zur Behandlung des porösen Polytetrafluoräthylenrohrs verwendet wird, etwa 0,01GGew.-Ji bis etwa 12 Gew.-Ji. Liegt die Konzentration außerhalb dieses Bereichs, beobachtet man kaum eine erkennbare Wirkung. Wenn die Viskosität zu hoch wird, ist es in der Praxis schwierig, die Poren des Rohrs mit der wässrigen Polymerlösung zu füllen. Der Verseifungsgrad,der Polymerisationsgrad und die Konzentration des Polyvinylalkohole sollten in Abhängigkeit von der Porosität, der Porengröße und so weiter des porösen Rohrs, das mit dem Polyvinylalkohol imprägniert und beschichtet werden soll, ausgewählt werden.

Polyäthylenoxid, Polyacrylamid und Polyacrylsäure sind im Handel erhältlich und die im Handel erhältlichen Materialien können verwendet werden. Der gewünschte Polymerisationsgrad kann leicht ausgewählt werden.

Die Konzentration einer wässrigen Lösung eines solchen wasserlöslichen Polymeren kann frei innerhalb des Bereiches von etwa 0,001 Gew.-Ji bis etwa 10 Gew.-Ji ausgewählt werden. Da jedoch die Viskosität der wässrigen Lösung des Polymeren stark entsprechend dem Polymerisationsgrad variiert, muß die gewünschte Konzentration eines Polymeren mit hohem Polymerisationsgrad eingestellt werden, indem man eine niedrige Konzentration an Polymeren» verwendet, und die gewünschte Viskosität eines Polymeren mit niedrigem Polymerisationsgrad muß eingestellt werden, indem man eine hohe Konzentration an Polymerem verwendet.

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Die Viskosität der wässrigen Lösung des Polymeren variiert nicht nur entsprechend der Konzentration des Polymeren, sondern ebenfalls abhängig von dem pH-Wert, der Temperatur und dem Salzgehalt der wässrigen Lösung und die Zeit, die nach der Herstellung der wässrigen Lösung vergangen ist.

Wird ein wasserlösliches Polymeres mit relativ niedrigem Polymerisationsgrad verwendet, so kann es in einem organischen Lösungsmittel gelöst werden. Beispielsweise kann Polyacrylsäure in Methanol, Äthanol und Propanol gelöst werden. Polyäthylenoxid kann in Trichloräthan und Oichloräthan gelöst werden, Polyvinylpyrrolidon kann in Alkoholen, wie Methanol und Äthanol und in Dimethylformamid gelöst werden.

Wenn das Polytetrafluoräthylenrohr eine kleine Porengröße besitzt, so können die Porenräume des Rohrs nicht mit der wässrigen Lösung eines wasserlöslichen Polymeren, wie Polyvinylalkohol, gefüllt werden, da das Rohr selbst wasserabstoßend ist.

Das Rohr wird daher zuerst in ein Lösungsmittel eingetaucht, das in Wasser löslich ist und eine Oberflächenspannung nicht über etwa 40 Dynes/cm besitzt, wie Äthanol, Methanol oder Aceton, oder es wird in eine wässrige Lösung eines oberflächenaktiven Mittels und dann in Wasser eingetaucht. Das Lösungsmittel diffundiert in das Wasser und die Poren des Rohrs werden nur mit Wasser gefüllt. Das Rohr wird dann in eine wässrige Lösung des wasserlöslichen Polymeren eingetaucht. Das poröse Rohr kann so eingetaucht werden, daß das Rohr vollständig eingetaucht ist oder daß nur einer Seite eingetaucht ist. Um die Poren des Rohrs einheitlich mit dem wasserlöslichen Polymeren zu imprägnieren, ■uß die darauffolgende Vernetzungsstufe durchgeführt werden, nachdem nach dem Eintauchen ausreichend Zeit vergangen ist, daß das wasserlösliche Polymere diffundieren kann. Wenn die Zelt zu kurz ist, ist das wasserlösliche Polymer in hoher Konzentration an der Oberfläche des porösen Rohrs verteilt und in den Poren des Rohrs nur in niedriger Konzentration vorhanden. Das

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Rohr ist dann nicht ausreichend hydrophil. Ein weiteres Verfahren zur einheitlichen Verteilung des wasserlöslichen Polymeren in den Rohrporen besteht darin, daß man das Eintauchverfahren in eine verdünnte wässrige Lösung des wasserlöslichen Polymeren mehrere Male wiederholt und zwischendurch trocknet. Es wurde bestätigt, daß, wenn das poröse Rohr mit der wässrigen Lösung getrocknet wird und erneut mit der wässrigen Lösung behandelt wird, die wässrige Lösung leichter in die Poren des Rohrs eindringt und die Menge an wasserlöslichem Polymeren in den Poren um etwa das Zweifache zunimmt. Die Poren des Rohrs können ebenfalls mit der wässrigen Lösung imprägniert werden, indem man die wässrige Lösung unter Druck von der Innenhöhle des Rohrs zieht.

Das so imprägnierte wasserlösliche Polymere wird dann einer Vernetzungsbehandlung unterworfen, damit das wasserlösliche Polymere in Wasser unlöslich wird. Dies kann durch solche Behandlungen, wie Wärmebehandlung, chemische Reaktion, wie Acetalbildung oder Veresterung, oder durch eine Vernetzungsreaktion, die durch ionisierende Strahlung induziert wird, erfolgen.

Polyvinylalkohol, Polyäthylenoxid, Polyacrylamid usw. sind in Wasser leicht löslich und sie werden wasserunlöslich gemacht, indem man die Polymeren in eine dreidimensionale vernetzte Netzwerkstruktur umwandelt.

Wenn geradkettiger Polyvinylalkohol durch Wärmebehandlung teilweise kristallisiert, teilt sich ein PolyvlnylalkoholmolekUl in einen Teil, der in den Kristallen eingeschlossen ist, und in einen nicht in den Kristallen eingeschlossenen Teil. Die Löslichkeit in Wasser des Teils, der in den Kristallen eingeschlossen ist, wird zerstört, als ob er chemisch verletzt würde. Der Teil, der nicht in den Kristallen eingeschlossen ist, verbleibt amorph und 1st weiter wasserlöslich. Wie ein Molekül aus Polyvinylalkohol wird er nur noch mit Wasser gequollen und 1st in Wasser nicht länger löslich.

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Wird mit einem Molekül eines wasserlöslichen Polymeren eine chemische Reaktion, wie eine Acetalbildung, unter Veresterung oder eine durch ionisierende Strahlung induzierte Vernetzung durchgeführt, so ändert sich das Molekül von einem geradkettigen Molekül zu einem zyklischen Molekül. Finden solche Reaktionen zwischen zwei Molekülen des wasserlöslichen Polymeren statt, so ändern sich die Moleküle zu makrozyklischen Molekülen. Die Vernetzungsreaktion kann welter ablaufen und viele Moleküle umfassen und die Moleküle ändern sich dann zu einer dreidimensionalen Netzwerkstuktur. Damit das wasserlösliche Polymere ■it wenig Vernetzungsreaktionen wasserunsolubilisierbar wird, ist es bevorzugt, wasserlösliche Polymere mit höherem Polymerisationsgrad und einer höheren Quellfähigkeit in Wasser zu verwenden .

Bei der Wasserinsolubilisierung ist es wesentlich, daß mindestens zwei Vernetzungsreaktionen in dem gleichen Molekül induziert werden. Die Zahl der Vernetzungsreaktionen muß erhöht werden, wenn der Polymerisationsgrad des wasserlöslichen Polymeren abnimmt.

Insolubilisierung durch Wärmebehandlung erfolgt am wirksamsten mit vollständig verseiftem Polyvinylalkohol. Sie kann durch Wärmebehandlung während etwa 4 bis etwa 6 Minuten bei etwa 150° bis etwa 16O°C und während etwa 1 Minute bei etwa 200°C erfolgen. Bevorzugt wird zu diesem Zeitpunkt das Polymere zum Schluß mit heißem Wasser von etwa 90⁰C oder höher während mindestens etwa 5 Minuten behandelt. Durch die Wärmebehandlung haftet der Polyvinylalkohol fest an der Matrix des porösen Rohrs und wird geliert und vernetzt. Die Porosität der porösen Struktur variiert zu diesem Zeltpunkt etwas entsprechend der Konzentration des imprägnierten und aufgetragenen Polyvinylalkohole. Die Porengröße der Struktur, Insbesondere die maximale Porengröße oder die Porengrößenverteilung in der porösen Struktur unterscheidet sich jedoch kaum von der der Matrix des Ausgangematerials.

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Die Insolubilisierung durch Acetalbildung erfolgt durch chemische Umsetzung des Polyvinylalkohols mit einem Aldehyd, Indem man einen Aldehyd, wie Formaldehyd oder Glyoxal, und eine Mineralsäure zu der wässrigen Lösung des Polyvinylalkohols zugibt.

Die Insolubilisierung durch Veresterung erfolgt, indem man eine geringe Menge an Mineralsäure oder Alkali zu einem Gemisch aus Polyacrylsäure und einem Alkohol gibt. Die Vernetzung von Polyäthylen oder Polyvinylalkohol ist bevorzugter als die Vernetzung niedrigerer Alkohole.

Man kann weiterhin eine dreidimensionale Vernetzung unter Verwendung einer Reaktion, bei der ein Säureamid gebildet wird, zwischen Polyacrylsäure und Polyäthylenamin, oder eine Säureamidaustauschreaktion zwischen Polyacrylamid und Polyäthylenamin durchführen, um das Polymer wasserunlöslich zu machen.

Vird ein Gemisch aus Polyvinylalkohol und einem anderen wasserlöslichen Polymeren, wie Polyacrylsäure, mit einem Aldehyd zur überführung des Polyvinylalkohols in das Acetal durchgeführt, so wird Polyacrylsäure in der vernetzten Molekülkette eingeschlossen.

In diesem Pail nimmt die Polyacrylsäure nicht an der Vernetzungsreaktion teil.

Dies entspricht dem Fall, bei dem zwei oder mehrere wasserlösliche Polymere zusammen vorhanden sind und das erste der Polymere eine Wassersolubilisierungsreaktion eingeht, das zweite jedoch wasserlöslich bleibt, und da das zweite Polymer durch die Molekülkette des ersten Polymeren umschlungen wird, wird die Fähigkeit des zweiten Polymeren, frei zu diffundieren, zerstört, so als ob das zweite Polymer auch eine? Wasserinsolubllisierungsreaktion unterworfen wurde.

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Pie Insolubilisierungsbehandlung durch ionisierende Strahlung umfaßt sowohl eine Vernetzungsreaktion des wasserlöslichen Polymeren per se als auch eine Yemetzungsreaktion mit dem PoIytetrafluoräthylenrohr. Polyvinylalkohol zersetzt sich in trockenem Zustand leichter als er vernetzt, wenn er ionisierender . Strahlung ausgesetzt wird. Polyvinylalkohol wird daher allgemein als zersetzbarer Kunststoff bezeichnet. Es wurde jedoch gefunden, daß der Polyvinylalkohol in Wasseranwesenheit überwiegend eine Vernetzungsreaktion anstelle einer Zersetzungsreaktion eingeht. Es wurde weiterhin gefunden, daß Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon und Polyacrylsäure vernetzen. Es wurde bestätigt, daß die Zersetzungsreaktion des Polytetrafluoräthylenrohrs durch Bestrahlung des Rohrs während die Poren des Rohrs mit einer wässrigen Lösung imprägniert sind, so daß der Sauerstoff der luft ausgeschlossen ist, etwas verringert wird.

Selbst im Falle eines porösen Tetrafluoräthylenrohrs, das in Luft zersetzbar ist, kann das wasserlösliche Polymere in den Poren des Rohrs durch Vernetzung geliert werden und das Rohr wird weniger leicht zersetzt, wenn man das Rohr ionisierender Strahlung in einer Dosis von etwa 1 bis etwa 6 Hrd. aussetzt, während die Poren des Rohrs mit der wässrigen Lösung aus wasserlöslichen Polymeren imprägniert bzw. das Rohr damit beschichtet ist. Wird die Bestrahlungsdosis auf weniger als etwa 1 Mrad, erniedrigt, so wird die Zersetzung der Polytetrafluoräthylenmatrix weiter verringert. Es findet jedoch eine ungenügende Gelbildung und Vernetzung des wasserlöslichen Polymeren statt und das Polymere verbleibt teilweise wasserlöslich. Das wasserlösliche Polymere zersetzt sich allmählich und die hydrophilen Eigenschaften gehen schließlich verloren. Bei einer Bestrahlungsdosis über etwa 6 Mrad. findet eine bemerkenswerte Zersetzung des Polytetrafluoräthylens statt.

Ee wurde gefunden, daß abhängig, ob während der Vernetzungereaktion Wasser vorhanden ist oder nicht, die Bydrophilizität des vernetzten Polymeren, insbesondere der Wassergehalt des

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Polymeren in gequollenem Zustand, stark variiert. Bei einer Insolubilisierung durch Wärmebehandlung wird selbst, wenn Wasser zu Anfang vorhanden ist, diese vollständig während des Erhitzens bei etwa 100⁰C verdampft und ein ultradünner Film aus Polyvinylalkohol wird im Inneren der Poren und auf der Porenoberfläche gebildet. Bei der nachfolgenden Wärmebehandlung bei etwa 150 bis 220⁰C wird dieser Film zu einem wasserunlöslichen vernetzten Produkt umgewandelt. Aus diesem Grund muß der vernetzte Polyvinylalkohol schließlich durch Behandlung mit heißem Wasser bei 90⁰C oder mehr gequollen werden.

Wenn das wasserlösliche Polymere vernetzt wird, während es in Form einer wässrigen Lösung vorliegt, unterscheidet sich die Dichte der Vernetzung entsprechend der Konzentration der wässrigen Lösung aus wasserlöslichem Polymer. Wird das wasserlösliche Polymere in ein wasserunlösliches vernetztes Produkt überführt, wird das Produkt ein gelartiges Produkt, das mit Wasser in größtmöglichem Ausmaß gequollen ist. Sie Quellfähigkeit des vernetzten Produktes mit Wasser, d.h. der Wassergehalt des Produktes, variiert stark entsprechend dem Vernetzungsverfahren, selbst wenn die gleichen porösen Polytetrafluoräthylenrohre die gleichen wasserlöslichen Polymeren und die gleichen Konzentrationen an wässriger Lösung verwendet werden.

Die Vernetzung durch chemische Reaktion, wie Acetalbildung, Veresterung oder Säureamidbildung, oder durch ionisierende Bestrahlung, findet in Anwesenheit von Wasser statt. Abhängig von verschiedenen Faktoren, wie der Konzentration der wässrigen Lösung, des wasserlöslichen Polymeren und der Konzentration des Aldehyde, der Dosis der ionisierenden Bestrahlung, der Temperatur und der Zeit, werden die Poren des Polytetrafluoräthylenrohrs mit einem feinen porösen, gequollenen gelartigen Produkt aus wasserlöslichem Polymeren imprägniert. Es war überraschend, daß die Poremgröße des mikroporösen, gequollenen Gels von etwa 10/U bis etwa 0,01 #u oder bis etwa 0,001 #u variiert, wenn man die oben beschriebenen Faktoren ändert. Die Adsorption

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des Plasmaproteins wird verringert und die Innenhöhle des PoIytetrafluoräthylenrohrs kann so eine glatte Oberfläche erhalten, die den Blutstrom nicht stört. Das mikroporöse, gequollene Gel besitzt eine Weichheit, die den Eintritt der Pibroplasten von der Peripherie der Gefäßprothese kaum hemmt.

Sine besonders bevorzugte erfindungsgemäße faserförmige Struktur für das Polytetrafluoräthylenrohr kann erzeugt werden, indem man als ein Ausgangsmaterial ein Polytetrafluoräthylenrohr mit mikrofibröser Struktur verwendet, dessen Außenoberflächen sich von seinen Innenoberflächen unterscheiden. Sie mikroporöse Faserstruktur enthält Pasern und Knoten, die miteinander durch die Pasern verbunden sind. Bevorzugt beträgt der durchschnittliche Paserdurchmesser an der Außenoberfläche des Rohrs mindestens das Zweifache von dem an der Innenseite des Rohrs.

Bei einer welter bevorzugten mikrofibrösen Struktur sind die Richtungen der Pasern an der Innenoberfläche des Rohrs radialer ausgerichtet als die Richtungen der Pasern an der Außenoberfläche des Rohrs, oder die langen Achsen der Knoten an der Außenoberfläche des Rohrs betragen mindestens das Zweifache der kurzen Achsen der Knoten an der Innenoberfläche des Rohrs oder die Porengröße an der Außenoberfläche des Rohrs ist größer als die Porengröße an der Innenoberfläche des Rohrs.

Bei allen diesen mikrofibrösen Strukturen enthält die Innenoberfläche des Rohrs Pasern mit kleinerem Durchmesser und kleinerer Porengröße als die Außenoberfläche des Rohrs.

Bach der Implantation im Körper ist die Eintrittsrate des Verbindungsgewebes von der Peripherie erhöht und die Oberflächen-Stagnation von Blut, das über die Innenoberfläche des Rohrs fließt, ist verringert. Durch das Pullen der Poren der mikrofibrösen Struktur mit dem mit in Wasser unsolubilisierten, wasserlöslichen Polymeren kann die Plättchenadhäsion verringert werden.

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Zur Erzeugung einer solchen Struktur wird das gedehnte Rohr bei etwa 327⁰C oder höher durch Erhitzen des Rohrs von der Peripherie des Rohrs, während die Innenseite des Rohrs zwangsweise gekühlt wird, gesintert.

Das zwangsweise Kühlen an der Innenseite des Rohrs kann erfolgen, indem man kontinuierlich gekühlte Luft in die Innenhöhle des Rohrs einleitet oder indem man den Druck in der Innenhöhle des Rohrs kontinuierlich verringert. Während die Innenoberfläche des Rohrs kontinuierlich gekühltem Wasser auf diese Art ausgesetzt ist, wird die Sintertemperatur des polymeren Teile an der Aufienoberfläche des Rohrs auf etwa 327⁰C oder darüber eingestellt. Di· Innenoberfläche des Rohrs kann oder kann nicht auf Sintertemperatur erwärmt werden. Im Verlauf des Sinterns sollte jedoch die Temperatur der Innenoberfläche des Rohrs immer niedriger sein als die der Außenoberfläche.

Die Pasern an der Aufienoberfläche des Rohrs werden während langer Zeit Temperaturen von etwa 327⁰C oder darüber ausgesetzt und zwei oder mehrere der Fasern, die zu Beginn die gleiche faserförmlge Struktur an der Innenoberfläche (insbesondere hinsichtlich der Faserdurchmesser) besitzen, koaleszieren und werden dicker. Damit der Faserdurchmesser verdoppelt wird, werden vier Fasern geschmolzen und koalesziert.

Der Anteil der Wanddicke bzw. die Wanddicke an der Aufienoberfläche des Rohrs und die Wand dicke an der Innenoberfläche des Rohrs können variiert werden, indem man die Menge an gekühlter Luft, die durch die Innenhöhle des Rohrs und die Menge an Wärme, die außen zugeführt wird, variiert.

Zu diesem Zeitpunkt ändert sich die Größe der Knoten nicht und die Knotengröße ist daher im wesentlichen an der Innenoberfläche und an der Aufienoberfläche gleich.

Wird das Rohr in longitudinal er Richtung gestreckt und dann

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radial expandiert, d.h. in Richtung des Durchmessers des Rohrs, ändert sich die mikrofibröse Struktur plötzlich. Wird das Rohr nur in long!tudinaler Richtung gestreckt bzw. gedehnt, besitzen die Knoten eine ellipsenförmige Form mit relativ einheitlicher Größe. Wenn das Rohr in radialer Richtung des Rohrs expandiert wird, teilen sich die in longi tud inaler Richtung gebildeten Knoten weiter in kleinere Seile, abhängig von dem Expansionsgrad und Fasern treten wieder zwischen den Knoten auf. Sie Form der Knoten und die Länge, Richtung und Durchmesser der Fasern variieren entsprechend dem Grad des Dehnens bzw. Streckens in longitudinaler Richtung und in radialer Richtung. Auf jeden Fall ändern sich die Form, die Länge, die Größe usw. der Fasern beim Dehnen in longitud inaler Richtung und die Änderung hängt ebenfalls von dem Ausmaß ab, mit dem das Rohr in diametrische Richtung nach dem Strecken in longitud inaler Richtung expandiert wird.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Rohr zuerst in longitudinaler Richtung gedehnt bzw. gestreckt und dann in radialer Richtung expandiert. Vor dem Expandieren in radialer Richtung wird die Außenoberfläche des Rohrs auf eine Temperatur über etwa 327⁰C der Sintertemperatur der Polytetrafluoräthylenkristalle erhitzt und die Innenoberfläche des Rohrs wird bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 327⁰C gehalten. Man kann so ein Rohr erzeugen, bei dem die Außenoberfläche des Rohrs eine mikrofibröse Struktur besitzt, die nur in longitudinaler Richtung gedehnt bzw. gestreckt wurde, und die Innenoberfläche des Rohrs eine mikrofibröse Struktur besitzt, die biaxial gestreckt wurde, indem man das Rohr in radialer Richtung expandierte. Man kann weiterhin die mikrofibröse Struktur der Außenoberfläche und der Innenoberfläche ändern, indem man zuerst das Rohr in radialer Richtung expandiert und dann das Rohr in longitudinaler Richtung dehnt bzw. streckt.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung von mikrofibrös gesprochen wird, so soll darunter auch mikrofaserartig oder mikrofaserig verstanden werden.

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ei j

Erfindungsgemäß können die Poren aus Polytetrafluoräthylenröhren mit einem in Wasser löslichen Polymeren gefüllt werden, danach kann das wasserlösliche Polymere behandelt werden, so daß es wasserunlöslich wird. Bei den bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden besondere Vorteile erhalten, da Unterschiede in der Porengröße und/oder im Durchmesser, der Festigkeit oder der Orientierung der Fasern an den Innen- und Außenoberflächen der Rohre bzw. Schläuche auftreten.

Die mechanische Festigkeit der aus dem Polytetrafluoräthylenrohr hergestellten Gefäßprothese wird erstens erhöht. Ein Reißen der Prothese in longltud inaler Richtung durch die verwendeten Nähte bei der Implantatoperation kann minimal gehalten werden oder vermieden werden.

Der Bluttransport kann nur von der faserförmigen Schicht auf der Innenoberfläche des Rohrs erfolgen. Das Rohr sollte jedoch einen Blutdruck von 120 mmHg aushalten können, sollte durch elastisches faserförmiges Gewebe, das auf der Peripherie des Rohrs wächst, nicht komprimiert werden und es sollte zum Zeitpunkt der Operation eine Verbindung aushalten können bzw. eingehen können.

Die Reißfestigkeit oder die Kraft, die zum Berechen der Fasern erforderlich ist, kann erhöht werden, indem man den Durchmesser der Fasern an der Außenoberfläche des Rohrs erhöht und indem man die Zahl der Fasern, die in einer Richtung mit rechtem Winkel zu der Reißrichtung verlaufen, erhöht. Insbesondere besitzen Röhren, die zur Erhöhung ihrer Durchmesser in zwei Richtungen gestreckt und expandiert wurden, verbesserte Reißfestigkeit.

Zweitens besitzen die Fasern an der Innenoberfläche einen kleineren Durchmesser als die Fasern an der Außenoberfläche und somit kann der Oberflächenwiderstand der Prothese gegenüber der Blutströmung erniedrigt werden und dementsprechend nimmt die

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Plättchexiadliäsiou ab. Plättchen, die die Oberfläche der Prothese berühren und an der Oberfläche haften, erleiden eine reversible Gerinnung mit Adenosind!phosphorsäure und Calciumionen. Sie Plättchen bilden ein irreversibles Blutgerinnsel und bilden zusammen mit Fibrin einen Thrombus. Der Thrombus wird eine dünnere Schicht, wenn die Menge an Plättchen, die haftet, geringer ist. Scheidet sich Fibrin auf dieser ersten Thrombusschicht ab, so nimmt seine Sicke zu und schließlich findet ein Verschluß statt. Aus diesem Grund ist die Verringerung der Sicke der ersten Thrombusschicht eine wesentliche Forderung bei der Herstellung von Gefäßprothesen, bei denen kein Verschluß stattfindet. Siese Wirkung ist bei Venen größer als bei Arterien. Hit anderen Worten, kann man erwarten, daß die Sicke der Heointima in der Innenhöhle der Gefäßprothese verringert wird.

Eine dritte Wirkung ist die, daß dadurch, daß die Faserstruktur an der Außenoberflache der Gefäßprothese grob ist, Fibroblast schnell in die Prothese aus der Peripherie der Prothese eintritt und vollständig wächst. Es ist bereits bekannt, daß Fibroblast leicht in eine Gefäßprothese eintritt, die aus gestreckten bzw. gewirktem oder gewebtem Sacron oder Polytetrafluorethylen besteht, da die Prothese eine Wand aus einer groben Textur aufweist. Unmittelbar nach der Implantation findet j «doch eine Blutung durch die Wand statt und die Fibrinschicht In der Innenhöhle der Prothese nimmt zu. Wenn dieser Zustand andauert, wird die Prothese verstopfen bzw. werden sich Gerinnsel bilden und schließlich wird ein Verschluß auftreten.

Sie erfindungsgemäßen Vorteile werden ebenfalls bei einer PoIytetrafluoräthylenprothese erhalten, die an den Außen- und Innenoberflächen die gleiche faserförmige Struktur besitzt, obgleich die Leichtigkeit, mit der Fibroblast von der Peripherie der Prothese eintreten kann, verringert werden kann.

Wenn, wie bei der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform der Durchmesser der Fasern an der Außenoberfläche der Prothese

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mindestens das Doppelte von dem der Fasern an der Innenoberfläche der Prothese beträgt, kann man die Sicke der Fibrinschicht an der Innenoberfläche verringern und gleichzeitig wird der Eintritt des Fibroblasten aus der Peripherie erleichtert. Weiterhin werden ausreichende Nährstoffe zu dem auf der Innenhöhle der Prothese gebildeten Neointima durch die Kapillargefäße zugeführt, die dicht auf dem vollständig gewachsenen Fibroblasten wachsen. Man kann die Verkalkung der Prothese, ber dingt durch Nährstoffmangel, so verringern.

Die Nährstoffzufuhr in die Gefäßprothese für Arterien erfolgt nicht nur durch die Kapillargefäße auf dem Fibroblasten, der von der Peripherie eingetreten ist, sondern ebenfalls durch das Blut selbst in der Innenhöhle der Prothese. Bei Venenprothesen kann man jedoch eine Nährstoff zuf uhr aus dem Blut kaum erwarten und die Nährstoff zuf uhr muß durch die Kapillargefäße, die in dem Fibroblasten, der von der Peripherie aus eingedrungen ist, erfolgen. Der Eintritt des Fibroblasten von der Peripherie der Gefäßprothese ist somit wichtig, nicht nur für die Bildung von Neointima, sondern ebenfalls für die Verhinderung einer Verkalkung der Prothesewand, die durch Nährstoffmangel im Verlauf der Zeit nach der Implantation hervorgerufen wird, und wodurch die Durchlässigkeitsrate der Prothese nach der Operation erhöht wird. Dies ist besonders nach der Operation von Bedeutung. Dies ist weiterhin besonders bei Venenprothesen von Bedeutung.

Die Prothesen müssen eine Porengröße besitzen, die klein genug ist, um ein Auslaufen des zirkulierenden Blutes durch ihre Wand zu verhindern und gleichzeitig muß die Porengröße groß genug sein, so daß der Eintritt des Fibroblasten von der Peripherie nicht gehemmt wird.

Die erfindungsgemäßen Gefäßprothesen erfüllen diese Forderungen nicht nur wegen ihrer porösen Eigenschaften, wie die Porosität, die Faserlänge und die Porengröße des Polytetrafluoräthylen-

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rohre, sondern ebenfalls deshalb, weil ein wasserinsolubilisiertes, wasserlösliches Polymeres in den Poren des Rohrs vorhanden ist.

Selbst bei einer an sich bekannten Gefäßprothese, die aus gestricktem bzw. gewirktem oder gewebtem Polytetrafluoräthylentextilmaterial erzeugt ist, und das eine so große Porosität besitzt, daß ein Auslaufen des zirkulierenden Blutes durch die Wand möglich wird, kann das Auslaufen des Blutes erfiudungsgemäß durch die Wand der Prothese verhindert werden, indem man die Poren des Rohrs vollständig mit dem wasseruusolubilisierten, wasserlöslichen Polymeren in Form eines mikroporösen gequollenen Gels füllt. Der Fibroblast kann von der Peripherie der Prothese fortschreitend durch das gequollene Gel aus wasserlöslichem Polymeren hindurchgehen und wachsen.

Das gequollene Gel aus wasserunsolubilsiertem wasserlöslichem Polymeren in einem Polytetrafluoräthylenrohr, das poröse Eigenschaften besitzt, bei Gefäßprothesen, besitzt die Wirkung, daß die Adsorption des Plasmaproteins zum Zeitpunkt des Kontakts mit dem Blut von dem adsorbierten Wasser des gequollenen Gels oder durch die negative Ladung des gequollenen Gels verhindert wird und dadurch wird die Bildung einer Fibrinschicht inhibiert und dementsprechend werden der Gefäßprothese Antithrombuseigenschaften verliehen.

Sie erfindungsgemäße Gefäßprothese aus Verbandmaterial bzw. mit zusammengesetzter Struktur, bei der die Poren des porösen Polytetrafluoräthylenrohrs mit einem mit Wasser insolubilisiertem, wasserlöslichem Polymeren gefüllt sind, zeigt keinen Gefäßverschluß, bedingt durch die Verdickung der Fibrinschicht nach der chirurgischen Operation, die Heilgeschwindigkeit der Patienten ist erhöht und eine Degeneration und Retrogression des gebildeten Keointima werden verhindert. Die erfindungsgemäßen Prothesen sind somit nicht nur für die Chirurgie, sondern ebenfalls für die Industrie von großer Bedeutung.

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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Seile, Prozentgehalte, Verhältnisse und ähnliche Angaben durch das Gewicht ausgedrückt.

Beispiel 1

3 leg eines feinen Pulvers F-104 (Polyflon, ein Warenzeichen für ein Produkt von Daikin Kogyo Kabushiki Kaisha, Japan) werden mit 0,84 kg Weißöl (Sumoil P-55» ein Warenzeichen für ein Produkt von Muramatsu Oil Co., Ltd., Japan) vermischt. Sas Gemisch wird zu einem Rohr mit einem Innendurchmesser von 4 mm und einem Außendurchmesser von 6 mm unter Verwendung eines Extruders des Ramm-Typs verformt.

Weißöl wird aus dem Rohr durch Extraktion mit Irichloräthyleu entfernt. Das 20 cm lange Rohr wird bis zu einer Länge von 120 cm gestreckt, während das Rohr auf 280⁰C erhitzt wird. Zur Vermeidung eines Schrumpf ens wird ein rostfreier Stahlstab mit einem Außendurchmesser von 3,3 mm durch das gedehnte Rohr gestreckt. Nach dem Befestigen beider Enden des Rohrs wird das Rohr in einen Ofen von 355°C gegeben. Nachdem bestätigt wurde, daß das Rohr eine !Temperatur von 355°C erreicht hat, wird das Rohr abgekühlt und dann wird das Rohr von dem rostfreien Stahlstab entfernt. Das Rohr wird in Isopropylalkohol und dann in Wasser eingetaucht.

Wässrige Lösungen aus Polyvinylalkohol (PVA) (Kuraray Poval PVA-217, ein Warenzeichen von Kuraray Co., Ltd., Japan mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 1750 und einem Verseifungsgrad von 88 M0I-3S) mit einer Konzentration 2, 4» 6, 8 und 10 Gew.-^ werden hergestellt. Das in Wasser eingetauchte Rohr wird entnommen und in jede der wässrigen Polyviuylalkohollösungen gesetzt. Das Rohr wird mindestens 30 Minuten eingetaucht und dann wird der Überschuß an anhaftender wässriger Lösung abgequetscht. Das Rohr wird unter Verwendung eines Polyäthylenfilms abgedichtet und dann einem Elektronenstrahlbeschleuniger mit einer Dosis von 6 Krad, ausgesetzt. Die Eigenschaften der erhaltenen Bohre sind in der folgenden. labeile I

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aufgeführt,

	Konzentration an Ρ7Δ (Gew. -Jf)	Tabelle I	Innen durch messer (mm)	Wand- diclce (mm)	56 Wacsar- wiederauf nähme bzw. Feuchtigkeits gehalt
Versuch Hr.	nicht behan delt	Blasen punkt ₉ Tkg/ci/)	3,3	0,52	0
1	2	0,10	3,25	0,58	18
2	4	0,34	3,2	0,60	25
3	6	0,48	3,2	0,61	32
4	8	0,75	3,2	0,62	40
5	10	1,30	3,15	0,61	50
6	1,9

Der Blasenpunkt gibt den Druck an, der für die Bildung einer ersten Blase erforderlich ist, wenn das Rohr in Isopropylalkohol eingetaucht wird und Druck von der Innenhöhle des Rohrs angelegt wird. Der Blasenpunkt wird unter Verwendung des ASTM P316-7O-Verfahrens bestimmt. Der Blasenpunkt steht in Zusammenhang mit der maximalen Porengröße des porösen Körpers. Bei einer kleineren maximalen Porengroße wird der Blasenpunkt höher. Sie maximale Porengröfie der Gefäßprothese ist geringer, wenn die Konzentration an Polyvinylalkohol höher ist und daher besitzt das Rohr eine glattere Oberfläche als die Gefäßprothese.

Der Feuchtigkeitsgehalt in jt bzw. die Wasserwiederaufnahme ist Gewichtszunahme in jl, die das Rohr zeigt, wenn das Rohr bei 150°C während 30 Minuten zur vollständigen Verdampfung des Wassers erhitzt wird und das Rohr erneut in Wasser bei 20°0 eingetaucht wird. Der Feuchtigkeitsgehalt wird auf der Grundlage des Gewichtes des Rohrs nach dem Trocknen angegeben. Der Wassergehalt steht in Beziehung zu der Anzahl der Wassermoleküle, die fest an den Polyvinylalkohol gebunden sind und steht somit in Beziehung mit der Menge an adsorbiertem Plasmaprotein.

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Beispiel 2

Sas gleiche Gemisch, das In Beispiel 1 beschrieben wurde, wird zu einem Rohr mit einem Innendurchmesser von 3 mm und einem Außendurchmesser von 4t 5 mm extrudiert· Das Weißöl wird aus dem Rohr durch Extraktion mit Trichloräthylen entfernt. Das Rohr wird dann mit einer Geschwindigkeit von 17,5 cm/Hin, in einen elektrischen Ofen (35 cm lang), der auf 360⁰C erhitzt ist, und an den Vorder- und Hinterenden geöffnet ist, transportiert und mit einer Geschwindigkeit von 52,5 cm/Hin, aufgewickelt· Das Rohr wird als Folge dieser Behandlung auf das Dreifache seiner ursprünglichen Länge gedehnt.

Das gedehnte Rohr bzw. der gedehnte Schlauch wird dann mit einer Geschwindigkeit von 70 cm/Hin, in einen 40 cm langen elektrischen Ofen, der auf 500⁰C erhitzt ist, geleitet. Am Auslaß des elektrischen Ofens ist eine 15 cm lange Vorrichtung eingebracht, durch die der Druck um die Peripherie des Rohrs verringert wird. Durch die Druckverringerung auf - etwa 10 bis 20 Torr unter Verwendung dieser Vorrichtung erhöht sich der Innendurchmesser des Rohrs von 3 mm auf 4,3 mm.

Wird das entstehende Rohr in Isopropylalkohol eingetaucht und wird durch die Innenhöhle des Rohrs Druck angelegt, so zeigt das Rohr einen Blasenpunkt von 0,31 kg/cm . Wird das Rohr umgedreht (das Innere nach außen), so zeigt das Rohr einen Blasenpunkt von 0,26 kg/cm . Dies bedeutet, daß sich die maximalen Porengrößen der Außen- und Innenoberflächen unterscheiden.

Mischungen aus wässrigen Lösungen aus Polyvinylalkohol (Kuraray Poval PVA-217, wie in Beispiel 1 beschrieben) und Polyacrylsäure (Molekulargewicht etwa 200 000) werden in den in der folgenden Tabelle II aufgeführten Konzentration hergestellt. Jede, der Lösungen wird in die Innenhöhle des Rohrs unter einem Druck von 3 kg/cm² gezwungen. Die wässrigen Lösungsmischungen treten aus der gesamten Oberfläche des Rohrs hervor bzw. schwitzen aus. Nach dem Waschen wird der Oberschuß an wäss-

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riger Lösungsmiechung an der Außeuoberfläche des Rohrs abgewischt. Bas Rohr wird dann 2 Minuten in ein Glyoxalbad eingetaucht, dann bei 100⁰C 20 Sekunden erhitzt und dann mit Wasser gewaschen. Das verwendete Glyoxalbad wird hergestellt, indem 2 Gew.-Teile Schwefelsäure und 0,5 Gew.-Teile Natriumsulfat zu einer wässrigen Glyoxallösung mit einer Konzentration von etwa 40 Gew.-56 zugibt.

Die erhaltenen Rohre besitzen die in der folgenden Tabelle Il aufgeführten Eigenschaften.

Tabelle II

Versuch Hr.	Konzentra tion (?6) PVA PAA*	0	Blasen punkt « (kg/cm*)	Innendurch messer (mm)	Wand- dicke (mm)	Reißfestig keit (g/Schicht)
7	0	5	0,31	4,3	0,42	165
8	1.5	5	0,75	4,1	0,44	320
9	3	5	0,70	4,0	0,44	400
10	5	3,3	0,65	3,9	0,45	570
11	1,0	0	0,39	4,1	0,43	520
12	3	0	0,32	3,9	0,43	300
13	6	3	0,47	3,9	0,44	580
14	0	6	0,24	4,2	0,42	180
15	0	0,24	4,2	0,42	210

♦PAA: Polyacrylsäure

Wird die Konzentration der wässrigen Lösung erhöht, so nimmt der Blasenpunkt des Rohrs zu und der Innendurchmesser des Rohrs nimmt etwas ab.

Die Reißfestigkeit des Rohrs ist eine Eigenschaft der Gefäßprothese bei der Yerbindungsoperation unter Verwendung einer Naht. Aus den obigen Ergebnissen ist erkennbar, daß die erfindungsgemäßen Rohre eine wesentlich höhere Reißfestigkeit besitzen als Rohre, die nicht mit einer wässrigen Lösung aus wasserlöslichem Polymeren behandelt wurden.

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Die mit der wässrigen Lösung aus Polyacrylsäure behandelten Rohre zeigen in wässriger Kaliumhydroxidlösung eine Neutralisationsreaktion und die dissoziierten Carboxylgruppen sind negativ geladen.

Beispiel 3

Eine wässrige Lösung aus Polyacrylsäure in einer Konzentration von 3 und 6 Gew.-j6 werden in die gleiche Art von Rohr, wie es in Beispiel 2 beschrieben wurde, gezwungen. Jedes der Rohre wird 1 Minute in ein 10 Gew.-φ Schwefelsäure enthaltendes Ä'thylenglykolbad eingetaucht, 20 Sekunden in einem Heizofen bei 100⁰C erhitzt und dann mit Wasser gewaschen.

Sie entstehenden Rohre besitzen einen Blasenpunkt von 0,32 kg/cm (bei einer Konzentration von 3 #) und 0,40 kg/cm (bei einer Konzentration von 6 j6) und eine Reißfähigkeit von 200 g/Schicht bei einer Konzentration von 3 # und 230 g/Schicht bei einer Konzentration von 6 56.

Beispiel 4

Man arbeitet wie in Beispiel 1 beschrieben, ausgenommen, daß eine 8 #ige wässrige Lösung von Polyvinylpyrrolidon anstelle der Polyvinylalkohollösung verwendet wird. Das erhaltene Rohr besitzt einen Blasenpunkt von 1,4 kg/cm , wohingegen ein Rohr, das nicht mit einer Polyvinylpyrrolidonlösung behandelt wurde, einen Blasenpunkt von 0,1 kg/cm besitzt.

Beispiel 5

Eine 4 Jiige wässrige Lösung aus Polyvinylalkohol (Kuraray Poval PYA-217, wie in Beispiel 1 beschrieben) wird in die gleiche Art von Rohr, wie es in Beispiel 7 beschrieben wurde, gezwungen. Das Rohr wird 10 Hinuten in einem Heizofen bei 180⁰C erhitzt und 10 Hinuten mit heißem Wasser von 90⁰C behandelt. Das Rohr besitzt einen Wassergehalt von 38 j6.

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Wird das Rohr mit einer wässrigen Lösungsmittelmischung behandelt, die 3 ^ Ithylenglykol und 6 # Polyvinylalkohol enthält, und bei den gleichen Bedingungen in der Wärme behandelt, so besitzt das entstehende Rohr einen Wassergehalt von 120 j6.

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Claims

19. August 1977 P 11 930-60/co

Patentansprüche

iGefäßprothese aus einem Yerbundmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine poröse Polytetrafluoräthyl enr öhre enthält, wobei die Poren der porösen Polytetrafluoräthyl enröhre mit mindestens einem in Wasser nicht solubilisierbarenj wasserlöslichen Polymeren gefüllt sind.

2. Gefäßprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Wasser nicht solubilisierbare wasserlösliche Polymere teilweise oder vollständig unter Bildung eines mikroporösen gequollenen Gels vernetzt wurde.

3. Gefäßprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Polytetrafluoräthylenröhre eine MikroStruktur aus Knoten, die miteinander durch Pasern verbunden sind, besitzt, und daß sich die Mikrostruktur zwischen der Außenoberfläche der porösen Polytetrafluoräthylenröhre und der Innenoberfläche der porösen Polytetrafluor-

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ORIGINAL INSPECTED

äthylenröhre unterscheidet.

4. Gefäßprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Polytetrafluoräthylenröhre eine MikroStruktur aus Knoten, die miteinander durch Pasern verbunden sind, .hat, und daß sich die MikroStruktur zwischen der Außenoberfläche der porösen Polytetrafluoräthylenröhre und der Innenoberfläche der porösen Polytetrafluor- äthylenröhre unterscheidet.

5. Gefäßprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Fasern an der Außenoberfläche der porösen Polytetrafluoräthylenröhre mindestens das Zweifache des Durchmessers der Fasern an der Innenoberfläche der porösen Polytetrafluoräthylenröhre beträgt.

6. Gefäßprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen der Pasern an der Innenoberfläche der porösen Polytetrafluoräthylenröhre radialer verlaufen als die der Pasern an der Außenoberfläche der porösen Polytetrafluoräthylenröhre.

7. Gefäßprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lange Achse von jedem Knoten an der Außenoberfläche der porösen Polytetrafluoräthylenröhre mindestens das Zweifache der langen Achse von jedem Knoten an der Innenoberfläche der porösen Polytetrafluoräthylenröhre beträgt.

8. Gefäßprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße an der Außenoberfläche der porösen Polytetrafluoräthylenröhre größer ist als die Porengröße an der Innenoberfläche der porösen Polytetrafluoräthylenröhre.

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9. Gefäßprothese nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Hydroxylgruppen enthaltendes Polymeres ist.

10. Gefäßprothese nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Hydroxylgruppen enthaltendes Polymeres ist.

11. Gefäßprothese nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Hydroxylgruppen enthaltende Polymere ein Polyvinylalkohol ist.

12. Gefäßprothese nach Anspruch 10, dadurch gekenn ζ ei chnet, daß das Hydroxylgruppen enthaltende Polymere Vinylalkohol ist.

13. Gefäßprothese nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Carboxylgruppen enthaltendes Polymeres ist.

14. Gefäßprothese nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Carboxylgruppen enthaltendes Polymeres ist.

15. Gefäßprothese nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß das Carboxylgruppen enthaltende Polymere Polyacrylsäure ist.

16. Gefäßprothese nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß das Carboxylgruppen enthaltende Polymere Polyacrylsäure ist.

17· Gefäßprothese nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Stickstoff enthaltendes Polymeres ist.

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18. Gefäßpro these nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Stickstoff enthaltendes Polymeres ist.

19* Gefäßprothese nach Anspruch 17» dadurch gekenn zeichnet, daß das Stickstoff enthaltende Polymere Polyvinylpyrrolidon ist.

20. Gefäßprothese nach Anspruch 18, dadurch gekenn zeichnet, daß das Stickstoff enthaltende Polymere Polyvinylpyrrolidon ist.

21. Gefäßpro these nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Gemisch aus einem Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren und einem Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren ist.

22. Gefäßprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Gemisch aus einem Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren und einem Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren ist.

23. Gefäßprothese nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Gemisch aus Polyacrylsäure und Polyvinylalkohol ist.

24. Gefäßprothese nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Gemisch aus Polyacrylsäure und Polyvinylalkohol ist.

25. Gefäßprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Gemisch aus einem Stickstoff enthaltenden Polymeren und einem Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren ist.

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26. Gefäßprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Gemisch aus einem Stickstoff enthaltenden Polymeren und einem Hydroxylgruppen enthaltenden Polymeren ist.

27. Gefäßprothese nach Anspruch 25* dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Gemisch aus Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon ist.

28. Gefäßprothese nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymere ein Gemisch aus Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon ist.

29. Verfahren zur Herstellung einer Gefäßprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Poren einer-porösen Folytetrafluoräthylenröhre mit mindestens einem wasserlöslichen Polymeren einschließlich Polyvinylalkohol behandelt und die imprägnierte Röhre

wärmebehandelt, ^ _den polyvinylalkohol in wasserunlöslichen Zustand zu überführen.

30. Verfahren zur Herstellung einer Gefäßprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Poren einer porösen Poly t et rafluoräthy leuröhr β mit mindestens einem wasserlöslichen Polymeren einschließlich Polyvinylalkohol behandelt und den Polyvinylalkohol durch Acetalbildung in wasserunlöslichen Zustand überführt.

31. Verfahren zur Herstellung einer Gefäßprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Foren einer porösen Polytetrafluoräthylenröhre mit mindestens einem wasserlöslichen Polymeren einschließlich eines Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren behandelt und das Carboxylgruppen enthaltende Polymere teilweise oder

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vollständig durch Veresterung in wasserunlöslichen Zustand überführt.

32. Yerfahren zur Herstellung einer GefäBprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Poren einer porösen Tetrafluoräthylenröhre mit mindestens einem wasserlöslichen Polymeren behandelt und die imprägnierte poröse Polytetrafluoräthylenröhre ionisierender Strahlung aussetzt, um das wasserlösliche Polymere teilweise oder vollständig in wasserunlöslichen Zustand zu überführen.

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