DE2827289C2

DE2827289C2 -

Info

Publication number: DE2827289C2
Application number: DE2827289A
Authority: DE
Inventors: Yuzi Belle Mead N.J. Us Okuzumi; Alice Darline Bridgewater N.J. Us Mellon; David Springfield N.J. Us Wasserman
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1977-06-24
Filing date: 1978-06-21
Publication date: 1989-01-12
Also published as: FR2401185A1; US4157437A; CA1124444A; FR2401185B1; US4137921A; DE2827289A1; GB1595269A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mischpolymerisaten aus Lactiden und Glykoliden und ihre Verwendung als synthetische absorbierbare Nahtmaterialien.

Homopolymerisate und Mischpolymerisate von Lactiden und Glykoliden sind zur Herstellung synthetischer absorbierbarer Nahtmaterialien gut bekannt, was z. B. in den US-PS 36 36 956, 27 03 316, 34 68 853 und 35 65 869 beschrieben wird. Bevorzugte Polymerisate sind Polyglykolide oder Mischpolymerisate des Glykolids mit L(-)- Lactid, wobei es sich um hochkristalline, faserbildende Materialien handelt, die zu Fasern extrudiert werden können und die gute physikalische Eigenschaften und annehmbare Absorptionszeiten zeigen, wenn sie in lebende tierische Gewebe implantiert werden.

Mischpolymerisate aus einem Lactid und Glykolid zur Anwendung bei der Herstellung chirurgischer Nahtmaterialien sind zur Zeit auf einen engen Zusammensetzungsbereich beschränkt, nämlich auf solche Mischpolymerisate, die etwa 80 Gew.-% Glykolid enthalten. Bei ungeordneten bzw. willkürlich zusammengesetzten Mischpolymerisaten, die weniger als etwa 80 bis etwa 40% Glykolid enthalten, wurde gefunden, daß sie eine niedrige Kristallinität zeigen. Aus solchen Polymerisaten hergestellte Fäden sind durch eine niedrige Zugfestigkeit und schlechte Beibehaltung der Festigkeit im lebenden tierischen Gewebe gekennzeichnet. Polymerisate, die weniger als etwa 40 Gew.-% Glykolid und bis zu etwa 100% Lactid enthalten, sind faserbildend und führen zu festen Nahtmaterialien. Jedoch ist die Zugfestigkeitsbeibehaltung und/oder die Absorptionsgeschwindigkeit derartiger Nahtmaterialien im lebenden tierischen Gewebe typischerweise niedriger als gewünscht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Mischpolymerisate aus Lactiden und Glykoliden mit etwa 50 bis 75 Gew.-% Glykolid herzustellen, die trotzdem hochkristalline, faserbildende Materialien darstellen und für Nahtmaterialien geeignet sind.

Demzufolge betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Mischpolymerisats aus einem Lactid, 50 bis 75 Gew.-% eines Glykolids durch Herstellen in Gegenwart eines Polymerisationkatalysators eines ungeordneten Mischpolymerisats mit 60 bis 90 Gew.- % eines optisch aktiven Lactids und 10 bis 40 Gew.-% eines anderen Monomeren in Form eines Glykolids und/oder d, l-Lactids, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das ungeordnete Mischpolymerisat mit 70 bis 90 Gew.-% Glykolid und 10 bis 30 Gew.-% optisch aktivem Lactid so vermischt wird, daß die Mischung aus Polymerisat und Monomeren 50 bis 75 Gew.-% Glykolide enthält, und
b) die Mischung aus dem Polymerisat und den Monomeren zu einem kristallinen Mischpolymerisat des Lactids und des Glykolids polymerisiert wird,

wobei das Mischpolymerisat eine Eigenviskosität von mindestens etwa 1,2, die in einer 0,1%igen Lösung in Hexafluorisopropanol bei 25°C bestimmt worden ist, einen Schmelzpunkt von mindestens etwa 160°C und eine Kristallinität von mindestens etwa 15% aufweist.

Die erfindungsgemäßen Verfahren werden Lactid/ Glykolid-Additionsmischpolymerisate erhalten, die hochkristallin sind und zu Bildung von Fasern für chirurgische Nahtmaterialien brauchbar sind. Nahtmaterialien, die von solchen Polymerisaten hergestellt werden, haben eine bemerkenswert höhere anfängliche Zugfestigkeit und bessere Beibehaltung der Zugfestigkeit im lebenden tierischen Gewebe als Nahtmaterialien, die von ungeordneten Mischpolymerisaten ähnlicher molarer Zusammensetzung hergestellt worden sind.

Die Erfindung wird durch die Fig. näher erläutert. Darin bedeuten:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Nadel/ Nahtmaterial-Kombination;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Nadel/ Nahtmaterial-Kombination innerhalb eines hermetisch abgedichteten Behälters;

Fig. 3 einen Querschnitt eines Verbundgarns, das Filamente verschiedener Zusammensetzung enthält und

Fig. 4 eine Draufsicht eines chirurgischen Gewebes, das aus erfindungsgemäßen Fasernn gewirkt worden ist.

In der folgenden Beschreibung und in den folgenden Beispielen beziehen sich alle Teile und Prozentangaben auf das Gewicht, sofern nicht etwas anderes gesagt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt einen 2-Stufen- Polymerisationprozeß. Im ersten Stadium wird eine willkürliche Mischpolymerisation eines optisch aktiven Lactids und Glykolids in monomerer Form durchgeführt, wobei der Lactidbestandteil mindestens etwa 60% der monomeren Mischung ausmacht. Die Polymeristion wird in üblicher Weise unter Verwendung eines mit Heiz- und Rühreinrichtungen versehenen Polymerisationsreaktors und in Gegenwart eines Polymerisationkatalysators, wie Zinn(II)-octoat, durchgeführt. Die Polymerisation wird mit reinen und trockenen Reaktionsteilnehmern und unter einer Atmosphäre trockenen Stickstoffs bei ausreichender Temperatur durchgeführt, um die Reaktionsmischung so lange in einem geschmolzenen Zustand zu halten, bis die Polymerisation abgeschlossen ist. Die ungeordnete Polymerisation des Lactid/Glykolid-Mischpolymerisats wird in den US-PS 36 39 956 und 37 92 010, insbesondere in den Beispielen XVII und VIII, beschrieben.

Die zweite Stufe des Polymerisationsverfahrens gemäß der Erfindung besteht in einer weiteren Polymerisation des Polymerisats der ersten Stufe mit zusätzlichem Lactid- und Glykolid-Monomer. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Polymerisatprodukt der ersten Stufe mittels Kühlens verfestigt, dann gemahlen und unter Vakuum getrocknet. Das gemahlene Polymerisat wird gründlich mit zusätzlichen monomeren Mengen an getrocknetem Glykolid und optisch aktivem Lactid vermischt, wobei die jeweiligen Mengen dieser Monomeren ausgewählt wurden, um ein fertiges Polymerisat mit 50 bis 75% Glykolid zu erhalten.

Die Polymerisat/Monomeren-Mischung wird in einen mit Heiz- und Rühreinrichtungen versehenen Polymerisationsreaktor eingebracht und die Polymerisation unter einer trockenen Sticktstoffatmosphäre durchgeführt, wobei ein Verfahren gewählt wird, das grundsätzlich mit dem der ersten Stufe identisch ist. Die Temperatur des Reaktors wird eingeregelt, um die Reaktionsteilnehmer in einem geschmolzenen Zustand zu halten. Nach Abschluß der Polymerisationsreaktion wird das Polymerisatprodukt herausgenommen, durch Kühlen verfestigt, zu einem Pulver gemahlen und unter Vakuum getrocknet.

Bei einer zulässigen alternativen Polymerisatzusammensetzung kann die erste Stufe der Polymerisation mit optisch aktivem L(-)-Lactid oder D(+)-Lactid mit optisch inaktiven d, l-Lactid durchgeführt werden, um ein Lactid-Mischpolymerisat zu bilden. Aus Gründen der Klarheit beziehen sich die folgende Beschreibung und Beispiele vorrangig auf die Polymerisation von L(-)-Lactid und Glykolid in der ersten Stufe, jedoch ist es selbstverständlich, daß das D(+)-Lactid auch anstelle des L(-)-Lactids verwendet werden kann. Auch kann das d, l-Lactid anstelle des Glykolids verwendet werden.

Bei einem alternativen Verfahren kann die zweite Stufe des Polymerisationsverfahren gemäß der Erfindung direkt nach der Vervollständigung der ersten Stufe durch Zugabe der erforderlichen Lactid- und Glykolid-Monomeren direkt zu dem geschmolzenen Polymerisat, das in der ersten Stufe anfiel, folgen. Das fertige Polymerisatprodukt wird dadurch durch ein halbkontinuierliches Verfahren ohne die Notwendigkeit des Kühlens und Mahlens des ungeordneten Mischpolymerisatprodukts der ersten Stufe erhalten. Es ist jedoch bedeutsam, daß die Monomeren zusammen als eine Mischung hinzugegeben werden und daß die Rühreinrichtungen in dem Reaktor geeignet sind, die hinzugegebenen Monomeren schnell und wirksam gleichmäßig innerhalb des geschmolzenen Polymerisats zu verteilen.

Es wird angenommen, ohne an diese Theorie gebunden zu sein, daß das erfindungsgemäße Verfahren dazu führt, daß die Lactid- und Glykolid-Monomeren in der zweiten Stufe auf die reaktiven Endgruppen des Polymerisats hohen Lactidgehalts der ersten Stufe gepfropft werden, um ein hochkristallin geordnetes Mischpolymerisat mit regelmäßig aufeinanderfolgenden Einheiten hohen Lactid- und Glykolid-Gehalts zu bilden. Es wird angenommen, daß das fertige Produkt kleine Mengen an anderen Mischpolymerisaten verschiedener Zusammensetzungen und Strukturen in Lösung mit dem geordneten Mischpolymerisat enthält. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit werden die erfindungsgemäß hergestellten Polymerisatprodukte gelegentlich hier als "Additionsmischpolymerisate" bezeichnet. Jedoch ist es verständlich, daß dieser Ausdruck die regelmäßige Folge geordneter Mischpolymerisate wie auch Mischungen solcher geordneter Mischpolymerisate mit kleineren Anteilen an anderen Mischpolymerisaten des Lactids und Glykolids erfaßt.

Die erfindungsgemäß hergestelltenn Polymerisate sind im allgemeinen mit Chloroform lediglich bis zu einem Ausmaß von weniger als etwa 5 Gew.-% extrahierbar. Die Polymerisate werden dadurch von einfachen Mischungen ungeordneter Mischpolymerisate mit hohem Lactid- und Glykolid-Gehalt mit der gleichen relativen Lactid/Glykolid-Zusammensetzung unterschieden, da in solchen Mischungen der hohe Gesamtanteil an Lactid extrahierbar ist. Das niedrige Maß von extrahierbaren Bestandteilen in den erfindungsgemäß hergestellten Polymerisaten läßt vermutten, daß lediglich ein kleinerer Anteil des Lactids im Mischpolymerist der ersten Reaktionstufe die zweite Stufe ohne weitere Polymerisation übersteht.

Das ungeordnete Lactid-Mischpolymerisat der ersten Reaktionsstufe enthält 60 bis 90% optisch aktives Lactid und 10 bis 40% Glykolid oder d, l-Lactid. Eine besondere bevorzugte Zusammensetzung enthält 65 bis 75% Lactid und 25 bis 35% Glykolid.

Die Monomerenmischung, die in der zweiten Stufe der Polymerisation umgesetzt wird, enthält etwa 70 bis 90% Glykolid und 30 bis 10% Lactid. Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung enthält 80 bis 90 % Glykolid.

Das fertige Mischpolymerisatprodukt enthält etwa 50 bis 75% Glykolid und 50 bis 25% Lactid. Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung enthält 55 bis 65% Glykolid. Das fertige Mischpolymerisat wird durch eine Eigenviskosität von mindestens 1,20, die mittels einer 0,1%igen Lösung des Polymerisats in Hexafluorisopropanol oder Chloroform bei 25°C bestimmt wurde, durch einen Schmelzpunkt von mindests etwa 160°C und eine Kristallinität von mindestens etwa 15% gekennzeichnet.

Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich, daß das Mischpolymerisat hohen Lactidgehalts in der ersten Stufe hergestellt wird und die Monomerenmischung hohen Glykolidgehalts in der zweiten Stufen zugeführt wird. Wenn umgekehrt verfahren wird, ist das Ergebnis ein stark amorphes Mischpolymerisat niedrigen Molekulargewichts oder eine Mischung von Mischpolymerisaten, die zur Bildung fester orientierbarer Fasern ungeeignet ist. In einer ähnlichen Weise sind ungeordnete Mischpolymerisate des Lactids und Glykolids, die etwa 5 bis 75% Glykolid enthalten, nicht-kristalliner Zusammensetzung und im allgemeinen zur Herstellung chirurgischer Nahtmaterialien nicht erwünscht.

Die erfindungsgemäß hergestellten Polymerisate werden schmelzextrudiert und entsprechend herkömmlichen Verfahrensweisen verstreckt, um für chirurgische Nahtmaterialien brauchbare Filamente zu bilden. Derartige Filamente werden durch eine Geradzugfestigkeit und Knotenfestigkeit von mindestens etwa 2800 kg/cm² (40 000 psi) bzw. 2100 kg/cm² (30 000 psi), eine Beibehaltung der Geradzugfestigkeit in vivo von mindestens etwa 40% nach 14 Tagen und einer im wesentlichen abgeschlossenen Absorption in vivo innerhalb etwa 120 Tagen gekennzeichnet. Die Filamente sind des weiteren charakterisiert durch eine Kristallinität von mindestens etwa 15% und eine Eigenviskosität von mindestens etwa 1,0, die mittels einer 0,1 %igen Lösung in HFIP oder CHCl₃ bei 25°C bestimmt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele noch näher erläutert.

Beispiel 1 70/30-Mischpolymerisat aus L(-)-Lactid und Glykolid in ungeordneter Form

Ein Metallreaktor, der mit einem Rührer und einem Heizmantel versehen ist, wird mit 4180 g reinem trockenem L(-)-Lactid (umkristallisiert aus Toluol), 1813 g reinem trockenem Glykolid (destilliert und zweimal aus Äthylacetat umkristallisiert), 12,2 ml einer 0,33 molaren Lösung von Zinn(II)-octoat in Toluol und 4,23 ml einer Dioxanlösung, die 0,1 g destilliertes Diäthylenglykol pro ml enthält, beschickt. Die Lösungsmittel werden abgedampft und die Charge unter einer Atmosphäre trockenen Stickstoffs gebracht. Die Temperatur des Reaktors wird auf 180°C angehoben und darauf 30 Minuten lang gehalten. Das erhaltene Mischpolymerisat wird als viskose Schmelze abgezogen, gekühlt und zu einem feinen Pulver gemahlen. Das gemahlene Mischpolymerisat wird unter Vakuum bei 0,1 mm und bei Raumtemperatur 24 Stunden lang getrocknet. Für weitere 24 Stunden wird es bei 50°C gehalten. Das Mischpolymerisat wird dann auf Raumtemperatur gekühlt und bei 0,1 mm gelagert, bis es verwendet wird. Der Polymerisationsumsatz wird mit 97,8% bestimmt.

Das Polymerisationprodukt ist ein klares gelb- braunes, relativ festes Mischpolymerisat, das durch eine Röntgen-Beugungsbestimmung als amorph ausgewiesen wurde. Die Eigenviskosität wurde mittels einer 0,1%igen Lösung in Chloroform bei 25°C mit 1,66 dl/g bestimmt.

Beispiel 2 35/65-Additionsmischpolymerisat aus L(-)-Lactid und Glykolid

In einen Polymerisationsreaktor werden 59,5 g des Mischpolymerisats des Beispiels 1, 10,9 g reines L(-)- Lactid und 79,2 g reines Glykolid gegeben. Die Reaktionsmischung wird unter eine trockene Stickstoffatmosphäre gesetzt und unter Rühren auf eine Temperatur von etwa 200°C erhitzt. Diese Temperatur wird 30 Minuten lang aufrechterhalten.

Das erhaltene Polymerisat wird abgekühlt, gemahlen und bei Raumtemperatur unter einem Vakuum von 0,1 mm 16 Stunden lang getrocknet. Es wird des weiteren 7 Stunden lang bei 70°C gehalten. Das erhaltene leicht gelb-braune, feste, opake Mischpolymerisat hatte einen Kristallschmelzpunkt von 195 bis 200°C, der mittels Kalorimetrie mit differentieller Abtastung bestimmt wurde. Die Eigenviskosität wurde bei 25°C für eine 0,1%ige Lösung in Hexafluorisopropanol mit 1,47 dl/g bestimmt. Das Polymerisat zeigte eine 30%ige Kristallinität, die mittels Röntgen-Beugung bestimmt wurde.

25 g des Polymerisats werden in die Trommel eines Instron-Rheometers Modell 3211 gegeben, das mit einer 101,60 × 10^-3 (40 mil)-Form eines L/D-Wertes von 24 : 1 versehen ist. Die Trommel wird auf eine Temperatur von 210°C vorerhitzt. Das Polymerisat wird mit einer Geschwindigkeit von 88 cm³ pro Stunde extrudiert. Das erhaltene Filament wird auf einer Spule mit einer Geschwindigkeit gesammelt, die zu einem Durchmesser von etwa 50,8 × 10^-3 cm (20 mil) führt. Das Filament wird sechsfach bei 60°C verstreckt, um ein Monofilament mit einem Durchmesser von 20,32 × 10^-3 cm (9 mil) einer Geradzugfestigkeit beim Bruch von 4480 kg/cm² (64 000 psi) und einer Knotenfestigkeit beim Bruch von 2800 kg/cm² (40 000 psi) zu erhalten.

Beispiel 3 31/69-Additionsmischpolymerisat aus L(-)-Lactid und Glykolid

In einen Polymerisationsreaktor werden 35,6 g reines trockenes L(-)-Lactid, 15,4 g reines trockenes Glykolid, 0,11 ml einer 0,33 molaren Lösung von Zinn(II)-Octoat in Toluol und 0,036 g einer reinen kristallinen Glykolsäure eingeführt. Die Reaktionsmischung wird unter einer Stickstoffatmosphäre gehalten und unter Rühren auf eine Temperatur von 180°C 30 Minuten lang erhitzt. Danach wird zusätzlich 30 Minuten bei 200°C erhitzt.

Zu dem klaren, geschmolzenen, viskosen Mischpolymerisat wird eine Mischung aus 12,8 g reinem trockenem L(-)-Lactid und 93 g reinem trockenem Glykolid gegeben. Die Reaktionsmischung wird wiederum unter eine trockene Stickstoffatmosphäre gesetzt und die Temperatur auf 210°C erhöht. Das Rühren wird etwa 1 Stunde fortgeführt.

Das erhaltene Polymerisat wird entnommen, gekühlt, gemahlen und bei Raumtemperatur 24 Stunden lang unter einem Vakuum von 0,1 mm getrocknet. Das erhaltene schwach gelb- braune, durchscheinende, feste Mischpolymerisat hatte eine Eigenviskosität von 1,22 dl/g, die bei 25°C Hexafluorisopropanol bestimmt worden ist. Der Schmelzpunkt beträgt 194 bis 202°C und wurde mittels eines Heißgestellmikroskops von Mettler bestimt. Das Polymerisat ist doppelbrechend und besteht aus kleinen Sphärolithen.

25 g des Mischpolymerisats werden in die Trommel des Instron-Rheometers vom Modell 3211 gegeben, das mit einer 76,20 × 10^-3 cm (30 mil)-Form versehen worden ist. Das Polymerisat wird bei 204°C in einer Menge von 88 ml pro Stunde extrudiert. Die Eigenschaften des erhaltenen Monofilaments werden von der Tabelle I erfaßt.

Beispiel 4 90/10-Mischpolymerisat des L(-)-Lactids und DL-Lactids in ungeordneter Form

In einen Polymerisationsreaktor werden 129,6 g eines reinen trockenen L(-)-Lactids, 14,4 g reinen trockenen d,l-Lactids, 0,6 ml einer 0,33 molaren Lösung eines Zinn(II)- octoats in Toluol und 1,06 ml Dioxanlösung, die 0,1 g/ml Glykolsäure enthält, gegeben. Die Lösungsmittel werden durch Verdampfen entfernt. Die Beschickung wird unter eine trockene Stickstoffatmosphäre gesetzt. Die Beschickung wird unter Rühren 20 Minuten auf 180°C, 20 Minuten auf 190°C und 20 Minuten auf 210°C erhitzt. Das erhaltene Polymerisat wird entnommen, gekühlt, gemahlen und getrocknet. Die bei 25°C in Chloroform ermittelte Eigenviskosität beträgt 1,80.

Beispiel 5 34/66-Additionsmischpolymerisat des Lactids und Glykolids

In einen Polymerisationsreaktor werden 34,4 g des nach dem Beispiel 4 hergestellten Polymerisats, 12,4 g des reinen trockenen L(-)-Lactids, 89,8 g des reinen trockenen Glykolids und 0,91 ml einer Dioxanlösung, die 0,1 g/ml Glykolsäure enthält, gegeben. Die Beschickung wird unter eine Stickstoffatmosphäre gesetzt und unter Rühren 30 Minuten lang auf 180°C und zusätzlich 30 Minuten lang auf 200°C erhitzt. Das erhalten Polymerisat wird entfernt, gekühlt, gemahlen und unter einem Vakuum von 0,1 mm und bei Raumtemperatur 16 Stunden lang getrocknet. Das gemahlende Polymerisat wird zusätzlich 6 Stunden bei 80°C unter Vakuum gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Eigenviskosität des Polymerisats wird bei 25°C in einer 0,1%igen Lösung in Hexafluorisopropanol mit 1,78 bestimmt. Das Polymerisat hat einen Schmelzpunkt von 196°C, der durch Kalorimetrie mit differentieller Abtastung bestimmt wird. Die Kristallinität beträgt 21% und läßt sich durch Röntgen- Beugung bestimmen.

25 g des Mischpolymerisats werden in die Trommel des Rheometers nach Beispiel 3 eingebracht. Die Trommel wird mit einer 101,60 × 10^-3 cm (40 mil)-Form versehen und auf 220°C vorerhitzt. Das Polymerisat wird in einer Menge von 88 ml pro Stunde extrudiert. Die Eigenschaften des erhaltenen Monofilaments werden in der Tabelle I wiedergegeben.

Tabelle I

Beispiel 6 In-vivo-Eigenschaften der Lactid/Glykolid- Monofilamente

Orientierte Monofilamente der Lactid/Glykolid-Additionsmischpolymerisate verschiedener Zusammensetzungen wurden entsprechend den vorausgegangenen Beispielen zu Längen von 63,5 bis 76,20 cm (25 bis 30 inch) geschnitten und mit Äthylenoxid sterilisiert. Kurze Längen der sterilen Fasern wurden subkutan in Ratten implantiert, um die Beibehaltung der Bruchfestigkeit zu bestimmen. Ferner wurden sie intramuskulär implantiert, um die Absorptionsgeschwindigkeit entsprechend den üblichen Techniken zur In-vivo-Beuteilung absorbierbarer Nahtmaterialien zu bestimmen. Die implantierten Fasern wurden herausgenommen und nach 7, 14 und 21 Tagen beurteilt. Die Zusammensetzungen der Testfasern und die erhaltenen Ergebnisse werden in den Tabellen II und III wiedergegeben. Vergleichsdaten werden ebenfalls unter Heranziehen vergleichbarer Kontrollfasern aus Lactid/ Glykolid-Mischpolymerisat ungeordneter Natur herangezogen, um die schlechte Festigkeitsbeibehaltung derartiger Mischpolymerisate, wenn sie als chirurgische Nahtmaterialien verwendet werden, zu zeigen. Es ist festzuhalten, daß die Gewebereaktion in allen Fällen minimal ist.

Tabelle II

Prozentuale Beibehaltung der Bruchfestigkeit der sterilen Monofilamente aus Lactid/Glykolid- Mischpolymerisaten, implantiert in Ratten

Tabelle III

Absorption der sterilen Monofilamente des Lactid/Glykolid-Mischpolymerisats, implantiert in Ratten

Beispiel 7 40/60-Additionsmischpolymerisat von L(-)-Lactid/Glykolid

In einen Polymerisationsreaktor mit Stickstoffatmosphäre wurden 2332 g L(-)-Lactid, 805 g Glykolid, 19,1 ml einer 0,33 molaren Lösung von Zinn(II)-Octoat in Toluol und 2197 g Glykolsäure gegeben, wobei alle Reaktionsteilnehmer rein und getrocknet waren. Die Reaktionsmischung wurde langsam unter Rühren auf 200°C erhitzt und diese Temperatur 45 Minuten lang aufrechterhalten. Zu der geschmolzenen Reaktionsmischung wurde dann unter Rühren eine Mischung von Monomeren gegeben, die aus 468 g L(-)-Lactid und 3395 g Glykolid bestand. Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde langsam auf 217°C erhöht und 45 Minuten lang diese Temperatur eingehalten, um die Polymerisationsreaktion abzuschließen.

Das Polymerisationsprodukt wurde aus dem Reaktor genommen, verfestigt, gemahlen und unter Vakuum 24 Stunden getrocknet. Das gemahlene Polymerisat wurde bei 90°C 24 Stunden unter Vakuum gehalten. Das erhaltene Mischpolymerisat hatte bei 25°C eine Eigenviskosität von 1,27 in Hexafluorisopropanol.

Das Mischpolymerisat wurde in ein Mehrfachfilamentgarn überführt, wobei ein vertikaler Schraubenextruder eines Durchmessers von 2,54 cm (1 inch) verwendet wurde, der mit einer Dosierpumpe und einer Spinndüse mit 10 Öffnungen eines Durchmessers von 50,80 × 10^-3 cm (20 mil) ausgestattet war. Das Extrudertemperaturprofil wurde festgelegt, um eine Polymerisatschmelztemperatur von 226,7°C (440°F) an einem Punkt oberhalb der Spinndüse zu erhalten. Das Polymerisat wurde in Luft als Schmelze versponnen und bei einer konstanten Aufnahmegeschwindigkeit von etwa 524 g pro Stunde gesammelt. Das Garn wurde 5 × um seine ursprüngliche Länge über heiße Rollen, die auf 60°C (145°F) gehalten wurden, verstreckt. Es wurde ein orientiertes Garn von 60 Denier mit einer Zähfestigkeit von 4,3g pro Denier mit 38%iger Dehnung erhalten.

Das orientierte Garn wurde mit einem 16 × 30 Endaufbau geflochten, um ein Geflecht von 37,59 × 10^-3 cm (14,8 mil) Durchmesser mit einer Geradzugfestigkeit von 3045 kg/cm² (43 500 psi), einer Knotenbruchfestigkeit von 2435 kg/cm² (34 787 psi) und einer Dehnung von 30% zu erhalten. Die Beibehaltung der In-vivo-Festigkeit, bestimmt entsprechend der Verfahrensweise des Beispiels 6, wurde wie folgt ermittelt:

Beispiel 8 40/60-Additionsmischpolymerisat von L(-)-Lactid/Glykolid

In einen Polymerisationsreaktor mit einer Stickstoffatmosphäre werden 2000 g L(-)-Lactid, 690 g Glykolid, 5,5 ml 0,33 molarer Dispersion von Zinn(II)-octoat in Toluol und 1885 g Glykolsäure gegeben, wobei die Reaktionsteilnehmer rein und trocken waren. Die Reaktionsmischung wurde allmählich unter Rühren auf 200°C erhitzt und diese Temperatur 45 Minuten lang beibehalten, um die erste Phase der Polymerisationsreaktion abzuschließen.

Zu dem klaren, geschmolzenen, viskosen Mischpolymerisat wurde eine Mischung der Monomeren gegeben, die aus 401 g L(-)-Lactid und 2910 g Glykolid besteht. Die Reaktionsmischung wurde auf 217°C unter Rühren aufgeheizt und 45 Minuten zur Vervollständigung der Reaktion auf dieser Temperatur belassen. Das Produkt wurde aus dem Reaktor genommen, verfestigt, gemahlen und 24 Stunden unter Vakuum getrocknet. Das gemahlene Polymerisat wurde bei 90°C zusätzliche 24 Stunden unter Vakuum gehalten. Das erhaltene Mischpolymerisat hatte bei 25°C eine Eigenviskosität von 1,40 in Hexafluorisopropanol.

Das Mischpolymerisat wurde zu einem Mehrfachfilamentgarn unter Verwendung eines vertikalen Schraubenextruders eines Durchmessers von 2,54 cm (1 inch), der mit einer Dosierpumpe und einer Spinndüse mit 10 Löchern eines Durchmessers von 50,80 × 10^-3 cm (20 mil) ausgestattet war, umgesetzt. Das Extrudertemperaturprofil wurde festgelegt, um eine Polymerisatschmelztemperatur von 250°C am Punkt oberhalb der Spinndüse zu erhalten. Das Polymerisat wurde in Form der Schmelze in Luft versponnen und mit einer konstanten Aufnahmegeschwindigkeit von etwa 500 g pro Stunde aufgenommen. Die Filamente wurden 4 × um ihre ursprüngliche Länge über heiße Rollen, die bei einer Temperatur von 60°C (145°F) gehalten wurden, verstreckt. Ein orientiertes Garn von 76 Denier einer Zähfestigkeit von 4,4 g pro Denier mit einer 34%igen Dehnung und einer Kristallinität von 16% wurde erhalten.

Das orientierte Garn wurde mit 8 Trägern geflochten, um ein Geflecht eines Durchmessers von 27,94 × 10^-3 cm (11 mil) einer Geradzugfestigkeit von 3598 kg/cm² (51 400 psi), einer Knotenbruchfestigkeit von 2646 kg/cm² (37 800 psi) und einer Dehnung von 24% zu erhalten. Das Geflecht wurde bei 80°C 6 Stunden unter einer Stickstoffatmosphäre getempert zu 0,914 Meter (3 feet) langen Nahtmaterialien zerschnitten, mittels Äthylenoxid sterilisiert und in Ratten implantiert, um die Zugfestigkeitsbeibehaltung in vivo und die Absorptionsgeschwindigkeit mit den nachfolgend wiedergegebenen Ergebnissen zu bestimmen.

Beibehaltung der Zugfestigkeit

Absorption

Die Beispiele 9 bis 15, die in den Tabelle IV(a) und IV(b) wiedergegeben werden, befassen sich mit weiteren Lactid/Glykolid-Additionsmischpolymerisaten, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden. Die Daten dieser Polymerisatzusammensetzungen und die Eigenschaften werden zusammen mit vergleichbaren Daten eines ungeordneten Mischpolymerisats und dem Produkt des Beispiels 2 gezeigt. Es ist interessant festzustellen, daß die entsprechend der Erfindung hergestellten Polymerisate höhere Eigenviskositäten und besser definierte Schmelzpunkte haben, wenn sie mit dem ungeordneten Mischpolymerisat einer ähnlichen molaren Zusammensetzung verglichen werden.

Die Hydrolysegeschwindigkeiten des Polymerisats wurden durch Bestimmung des Gewichtsverlusts von Polymerisat- Schnitzeln bestimmt, die für eine angegebene Zeitdauer und angegebene Temperatur in eine Phosphatpufferlösung getaucht wurden. Die Phosphatpufferlösung stellt eine Lösung von 27,6 g Natriumdihydrogenphosphat-Monohydrat in 1000 ml Wasser dar, das mittels Natriumhydroxid auf einen pH-Wert von 7,25 eingeregelt wurde.

Die Polymerisate wurden schmelzextrudiert und, wie vorstehend beschrieben, verstreckt, um Mehrfachfilamente zu erhalten, die im Hinblick auf die anfängliche Bruchfestigkeit und Bruchfestigkeitsbeibehaltung in vivo beurteilt wurden. Die Daten werden in der Tabelle IV(b) wiedergegeben, die wiederum die verbesserten Eigenschaften der Filamente zeigt, die mit den erfindungsgemäßen Additionsmischpolymerisaten hergestellt wurden, wenn mit einem ungeordneten Mischpolymerisat der Vergleichszusammensetzung verglichen wird.

Tabelle IV(b)

Es ist verständlich, daß inerte Additive, wie färbende Materialien und Weichmacher, mit den erfindungsgemäß hergestellten Polymerisaten verarbeitet werden können. Der hier gebrauchte Ausdruck "inert" bezieht sich auf Materialien, die chemisch im Hinblick auf das Polymerisat und biologisch im Hinblick auf das lebende Gewebe inert sind, d. h. derartige Materialien rufen nicht irgendwelche nachteiligen Effekte, die vorher erörtert wurden, hervor. Eine beliebige Vielfalt von Weichmachern, wie z. B. Glyceryltriacetat, Äthylbenzoat, Diäthylphthalat, Dibutylphthalat und Bis-2-Methoxyäthylphthalat, können benutzt werden, wenn es gewünscht wird. Die Menge des Weichmachers kann von 1 bis etwa 20% oder mehr, bezogen auf das Gewicht des Polymerisats, verändert werden. Der Weichmacher macht jedoch die erfindungsgemäß hergestellten Filamente nicht nur biegsamer, sondern er dient auch als Behandlungshilfsmittel bei der Extrusion und der Herstellung eines Fadens bzw. Garns.

Die erfindungsgemäß hergestellten Filamente werden nachteilig durch Feuchtigkeit beeinträchtigt und werden demzufolge vorzugsweise unter im wesentlich feuchtigkeitsfreier Bedingung getrocknet und in hermetisch abgedichteten Verpackungen gelagert, von der eine bevorzugte Form in der Fig. 2 dargestellt wird. Die Fig. 2 zeigt eine Nahtmaterialverpackung 14, in die ein Nahtmaterialspule 12 eingelegt ist, von dem ein Ende mit der Nadel 13 verbunden ist. Die Nadel und das Nahtmaterial werden innerhalb des Hohlraums 16 gelagert, der evakuiert ist oder mit einer trockenen Atmosphäre aus Luft oder Stickstoff gefüllt ist. Die dargestellte Verpackung wird aus zwei Folien eines Aluminiumblattmetalls oder einer mit Kunststoff laminierten Aluminiumfolie hergestellt und hitzeversiegelt oder mittels eines Klebstoffs an dem Rand 16 verbunden, um den Hohlraum hermetisch abzudichten und den Inhalt der Verpackung von der äußeren Atmosphäre zu isolieren.

Erfindungsgemäß hergestellte Filamente können entsprechend bekannten Verfahrensweisen getempert werden, um die Anfangszugfestigkeit und die Dehnung zu modifizieren und die Festigkeitsbeibehaltung in vivo und die Absortionseigenschaften zu regulieren.

Erfindungsgemäße Filamente können als Monofilament- oder Mehrfachfilamentnahtmaterialien verwendet werden. Oder sie können entweder allein oder in Kombination mit anderen absorbierbaren Fasern, wie aus Poly(alkylenoxalat), Polyglykolid oder Poly(lactid-co-glykolid), oder mit nicht-absorbierbaren Fasern, wie Polyamid, Polypropylen, Polyäthylenterephthalat oder Polytetrafluoräthylen, gewebt, geflochten oder gewirkt werden, um Mehrfachfilamentnahtmaterialien und röhrenförmige Strukturen herzustellen, die bei der chirurgischen Ausbesserung von Arterien, Venen, Leitungen, Speiseröhren und dergleichen brauchbar sind.

Mehrfachfilamentgarne, die die absorbierbaren, erfindungsgemäß hergestellte Lactid-Glykolid-Filamente mit nicht-absorbierbaren Filamenten enthalten, werden in der Fig. 3 dargestellt, in der die nicht-absorbierbare Faser durch den schraffierten Faserquerschnitt 19 wiedergegeben wird. Die Fasern 20 nach der Fig. 3 sind aus einem erfindungsgemäß hergestellten Polymerisat extrudiert worden. Die relativen Anteile der absorbierbaren Filamente 20 und nicht-absorbierbaren Filamente 19 können verändert werden, um diejenigen Absorptionseigenschaften zu erhalten, die in einem gewebten Tuch oder röhrenförmigen Implantat gewünscht werden.

Verbundgewebe aus absorbierbaren und nicht-absorbierbaren Materialien, die nach textilen Verfahren, einschließlich Weben, Wirken und Verfilzen ohne Weben fassionsiert werden, werden in den US-PS 31 08 357 und 24 63 158 beschrieben. Verfahren zum Weben und Kräuseln röhrenförmiger Gefäßprothesen werden in der US-PS 30 96 560 beschrieben. Ähnliche Techniken können bei der Herstellung chirurgischer Hilfsmittel angewandt werden, bei denen nicht-absorbierbare Fasern mit absorbierbaren Fasern, die aus erfindungsgemäß hergestellten Polymerisaten aufgebaut sind, kombiniert werden. Die chirurgische Brauchbarkeit von "2-Komponenten- Filamenten", die absorbierbare und nicht-absorbierbare Bestandteile enthalten, wird in der US-PS 34 63 158 beschrieben. Monofilamente des erfindungsgemäß hergestellten Polymerisats können gewebt oder gewirkt werden, um ein absorbierbares Gewebe mit der in der Fig. 4 dargestellten Struktur zu bilden, das bei der Behebung von Brüchen und beim Stützen der verletzten Leber, Niere oder anderer innerer Organe chirurgisch zweckmäßig ist.

Viele verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich aufgrund der obigen Ausführungen finden, ohne sich von deren Wesen zu lösen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Mischpolymerisats aus einem Lactid, 50 bis 75 Gew.-% eines Glykolids durch Herstellen in Gegenwart eines Polymerisationskatalysators eines ungeordneten Mischpolymerisats mit 60 bis 90 Gew.-% eines optisch aktiven Lactids und 10 bis 40 Gew.-% eines anderen Monomeren in Form eines Glykolids und/oder d, l-Lactids, dadurch gekennzeichnet, daß

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optisch aktive Lactid L(-)-Lactid und das andere Monomere das Glykolid ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ungeordnete Mischpolymerisat 65 bis 75 Gew.-% des L(-)-Lactids und 25 bis 35 Gew.-% Glykolid enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optisch aktive Lactid L(-)-Lactid und das andere Monomere d, l-Lactid ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ungeordnete Mischpolymerisat 65 bis 75 Gew.-% des L(-)-Lactids und 25 bis 35 Gew.-% d, l-Lactid enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optisch aktive Lactid, das mit dem ungeordneten Mischpolymerisat gemäß Schritt (b) vermischt worden ist, das L(-)-Lactid ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung des L(-)-Lactids und Glykolids, die mit dem ungeordneten Mischpolymerisat gemäß dem Schritt (b) vermischt worden ist, 80 bis 90 Gew.-% Glykolid und 10 bis 20 Gew.-% L(-)-Lactid enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ungeordnete Mischpolymerisat gemahlen wird, um teilchenförmiges Material vor dem Vermischen mit zusätzlichen Monomeren entsprechend dem Schritt (b) herzustellen.

9. Mischpolymerisat, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.

10. Mischpolymerisat, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 2.

11. Mischpolymerisat, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 5.

12. Mischpolymerisat, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 7.

13. Verwendung der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellten Mischpolymerisate in Form von Monofilamenten als Nahtmaterial.