DE2909161C2 - Verwendung eines monofilen Filaments aus einem Copolyester zur Herstellung von chirurgischem Naht- oder Ligaturmaterial - Google Patents
Verwendung eines monofilen Filaments aus einem Copolyester zur Herstellung von chirurgischem Naht- oder LigaturmaterialInfo
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- A61L17/00—Materials for surgical sutures or for ligaturing blood vessels ; Materials for prostheses or catheters
- A61L17/04—Non-resorbable materials
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Description
und
(b)
(b)
O O
I H
-ORiCH2-OCRjC-
worin
R für geradkettige oder verzweigtkettige Alkylen- oder Alkyliden-Gruppe mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen
steht,
Ri für R oder eine Gruppe, welche zusammen mit der benachbarten CH2-Gruppe die Xylylen-Gruppe oder
die Hexahydro-Xylylen-Gruppe bildet und
R2fürdie 1,4-Phenylcn-oder M-Cyclohexylen-Gruppesteht,
R2fürdie 1,4-Phenylcn-oder M-Cyclohexylen-Gruppesteht,
wobei π die Anzahl der sich wiederholenden Einheiten bezeichnet und wobei die Struktureinheit (a) ein
Zahlenmittel des Molekulargewichts von 500 bis 3000 aufweist und wobei die Struktureinheiten (b) etwa 30
bis 95 Gewichts-% des Copolyesters ausmachen,
zur Herstellung eines nicht-resorbierbaren, sterilen chirurgischen Nahtmaterials oder Ugaturmaterials
durch Recken des Filaments zur Herbeiführung einer Zugfestigkeit bei geradem Zug von mindestens
34470 N/cm2 und eines Biegemoduls von weniger als 2,412 ■ 10r'N/cm2.
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines monofilen Filaments aus einem Copolyester der im Patentanspruch
angegebenen Art zur Herstellung eines nicht-rcsorbierbaren, sterilen, chirurgischen Nahtmaterials oder
Ligaturmaterials.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung von chirurgischem Nahtmaterial oder Ligaturmaterial aus
einem Block-Polyäther-Polyester. welcher (I) einen polymeren Block eines Polyalkenesters enthält sowie (2)
einen polymeren Block aus aromatischen Dicarbonsäuren oder eycloaliphatischen Säuren mit kurzkettigen
aliphatischen oder eycloaliphatischen Diolen. Es kann sich bei diesem chirurgischen Nahtmaterial um monofiles
Nahtmaterial handein, oder um gezwirntes oder geflochtenes mullifiles Material.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Copolyester ist bekannt, z. B. aus dem belgischen Patent
8 32 445, der DE-OS 22 65 294 und der DE-OS 22 65 320. Aus der DE-OS 22 65 320 ist ferner bekannt, daß diese
Copolyester zu Filamenten verarbeitet werden können. Die bekannten Filamente weisen jedoch nicht die für ein
chirurgisches Nahtmaterial erforderlichen Eigenschaften einer ausreichend hohen Zugfestigkeit bei gleichzeitig
guter Flexibilität auf.
In der Chirurgie werden ständig verbesserte Nahtmaterialicn benötigt, um Wunden zu verschließen. Nahtmaterialien
werden allgemein eingeteilt in die Klasse der resorbierbaren Nahtmaterialien, wie Catgut oder Polyglycolsäure-Nahtmaterialicn.
welche vom Körpergewebc resorbiert werden, sowie in die Klasse der nicht-resorbierbaren
Nahtmaterialien, welche entweder über lange Zeiträume in ihrer ursprunglichen Form im Gewebe
verbleiben oder ai's den Hautschichten entfernt werden, nachdem das darunterliegende Gewebe verheilt ist. Als
nichtresorbierbarc Nahimaterialien wurden verschiedenste Materialien vorgeschlagen, insbesondere Baumwol-Ie
und Seide, sowie verschiedenste synthetische Filamente, wie Polypropylen, Edelstahlfilamente, Nickelfilamente
oder andere Metallfilamente.
Im allgemeinen gibt der Chirurg Nahtmaterialien mit der größten Festigkeit den Vorzug. Trotz vieler Nachteile
wird Edelstahl wegen seiner äußerst hohen Zuverlässigkeit weithin angewendet. Kunststoffmaterialien, wie
Polypropylen, finden ebenfalls breite Anwendung wegen ihrer hohen Zugfestigkeit und wegen anderer Vorteile
ho im Vergleich zu Edelstahl.
Nahtmaterialien sollten aber auch gin handhabbar sein. F.s ist schwierig, die Handhabbarkeitseigenschaften
von Nahtmaterialien .illgemein zu definieren. Auf jeden Fall sollte das Nahtmaterial einen hohen Flexibililätsgrad
aufweisen.
Zu den Handhabungscharaktcrisiika gehört ferner die Knotenfesligkeh und die Knotensicherhcit. Nahtmate-
h"> rialien müssen solche Eigenschaften aufweisen, daß ein Knoten leicht in das Nahtmaterial geknotet werden kann.
Einige Materialien sind derart brüchig, daß man beim Knoten des Nahtmaterial die Festigkeit desselben
wesentlich herabsetzt. Bei einigen Materialien kann ein einfacher Knoten die Festigkeit um einen Faktor 2 oder
mehr herabsetzen. Zusätzlich zur Knoieniesugkeii sollte das Nahtmaterial die Eigenschaft aulweisen, dnß der
einmal geknotete Knoten in Position bleibt. Auch sollte das Nahtmaterial leicht »werfbar« sein, so daß das freie
Ende in der Position verbleibt, in die es vom Chirurgen geworfen wurde, bis es wieder bewegt wird. Ferner sollte
das Nahtmaterial solche Eigenschaften haben, daß es leicht von einer Seite zur anderen geworfen oder bewegt
werden kann und doch die jeweils eingenommene Position einhält.
Daher benötigt man ein Nahtmaterial mit einer hohen Zugfestigkeit und einer hohen Flexibilität. Ein Versuch
zur Lösung dieses Problems ist ein monofiles Polypropylen-Nahimaierial. Die Zugfestigkeit dieses Nahtmaterials
ist im Vergleich zu Edelstahl gut. Die Flexibilität ist besser als bei Edelstahl, jedoch ist dieses Material immer
noch steif und federnd. Ferner sind Polyurethan-Nahtmaterialien bekannt. Der Hauptvorteil dieses Nahtmaterials
besteht in dem äußerst hohen Flexibilitätsgrad. Es hat jedoch eine geringe Zugfestigkeit und extrem hohe
Reißdehnungen (Dehnung beim Bruch). Es ist daher für allgemeine und Verschlußzwecke ungeeignet.
Weitere Versuche zur Schaffung eines befriedigenden Nahtmaterials bestehen in dem Flechten von Materialien
mit hoher Zugfestigkeit und geringer Flexibilität. Dacron (Polyäthylenterephthalat-Fasern) ist ein Nahtmaterial
mit befriedigender Zugfestigkeit und verbesserter Flexibilität nach dem Flechten. Ein monofiles Nahtmaterial
ist jedoch im allgemeinen für chirurgische Zwecke im Vergleich zu einem geflochtenen Nahtmaterial
bevorzugt, da monofiles Nahtmaterial in wesentlich geringerem Maße in das Gewebe einschneidet. Ferner ist
beim Nähen von Haut monofiles Nahtmaterial im allgemeinen bevorzugt, da es im Vergleich zu geflochtenem
Nahtmaterial in wesentlich geringerem Maße Kapillarwirkungen zeigt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein chirurgisches Nahtmaterial zur Verfügung zu stellen, welches als Monofilamentmaterial
(monofiles Material) bei ausgezeichneter Flexibilität eine äußerst gute Festigkeit aufweist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines monofilen Filaments aus einem
Copolyester mit Esterstruktureinheiten der folgenden Formeln
OO ,5
Il Il
-(ORCH2)T-OC-R2-C-
30 (b)
O O
Il K
-OR1CH2-OCRjC-
R für geradkettige oder verzweigtkettige Alkylen- oder Alkyliden-Gruppe mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen steht,
Ri für R oder eine Gruppe, welche zusammen mit der benachbarten CI-^-Gruppe die Xylylen-Gruppe oder die
Hexahydro-Xylylen-Gruppe bildet und R2 für die 1,4-Phenylen-oder 1,4-Cyclohexylcn-Gruppe steht,
wobei π die Anzahl der sich wiederholenden Einheiten bezeichnet und wobei die Struktureinheit (a) ein Zahlenmittel
des Molekulargewichts von 500 bis 3000 aufweist und wobei die Siruktureinhciten (b) etwa 30 bis 95
Gewichts-% des Copolyesters ausmachen,
zur Herstellung eines nicht-resorbierbarcn, sterilen chirurgischen Nahtmaterials oder Ligaturmaterials durch
Recken des Filaments zur Herbeiführung einer Zugfestigkeit bei geradem Zug von mindestens 34470 N/cm2 und
eines Biegemoduls von weniger als 2,412 · 105 N/cm2.
Ein Copolyester mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 25 000 bis 30 000 ist bevorzugt.
Ein Nahtmaterial oder Ligaturmaterial, bei dem die Struktureinheit (b) etwa 55 bis 80% des Copolyesters
ausmacht, ist besonders bevorzugt.
Ein chirurgisches Nahtmaterial oder Ligatunnaterial der oben beschriebenen Zusammensetzung, bei dem R
aus der Gruppe Äthylen, Propylen oder Butylen ausgewählt ist. ist bevorzugt, wobei R = Butylen besonders
bevorzugt ist.
Die gewünschten Zugfestigkeits- und Flexibiliiätseigenschaften des chirurgischen Nahtmaterials oder Ligaturmaterials
werden durch die erfindungsgemäße Reckbehandlung des Filaments gleichzeitig verwirklicht. Die
gewünschten Eigenschaften können erhalten werden durch Recken des Filaments auf eine Länge von 5 X bis
1OX, wobei Xdie ursprüngliche Länge des nicht-gereckten Strangs bezeichnet, und vorzugsweise auf eine Länge
von 6 X bis 8 X.
Das erfindungsgemäß erhaltene Nahtmaterial vereint die Vorteile eines geflochtenen Nahtmaterial (hohe
Flexibilität und hohe Knotensicherheit) mit den Vorteilen eines monofilen Nahtmaterials (glatte Oberfläche,
geringes Einschneiden in das Gewebe, inertes Verhalten und erleichterte Hinabbewegung des Knotens). Es
können nicht-resorbierbare monofile Nahtmaterialien erhalten weiden, welche insbesondere eine hohe Biegsamkeit,
eine hohe Ermüdungs-Lebensdaucr und eine hohe Zugfestigkeil in sich vereinen und bei dem insbesondere
die Zugfestigkeit eines Polypropylen-Monofilamentmihtmalcriiils und die Flexibilität eines geflochtenen
Nahtmaterials oder eines Polyurethan-Nahtmatcrials gleichzeitig verwirklich sind. h5
Ein erfindungsgemäß hergestelltes, nicht-resorbierbares, monofiles. steriles chirurgisches Nahtmaterial oder
Ligaturmaterial hat die nachstehenden Eigenschaften:
Zugfestigkeit bei geradem Zug Knotenzugfestigkeit Biegemodul
Biegeermüdung, Zyklen bis zum Bruch Bruchdehnung
Reckverhältnis
mindestens 34470 N/cm2 mindestens 24124 N/cm2
weniger als 2,412 - 105 N/cm2
mindestens 1000 weniger als 100% zwischen 5 χ und 10 .y
Ein chirurgisches Nahtmaterial mit einer Bruchdehnung zwischen etwa 25 und 55% ist bevorzugt
Die Erfindung umfaßt auch ein erfindnngsgemäß hergestelltes chirurgisches Nahtmaterial oder Ligaturmaterial
mit daran befestigter Naht.
Ferner umfaßt die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten chirurgischen Nahtmaterials
oder Ligaturmaterials in einer chirurgischen Nahtmaterialpackung, welche das nicht-resorbierbare, monofile,
sterile Chirurgische Nahtmaterial oder Ligaturmaterial in einer sterilen Umhüllung enthält
Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Copolyester handelt es sich um ein segmentiertes Polyäther-Polyester-Copolymcres.
Die Strukturen dieser Copolyester können durch die folgende allgemeine Formel wiedergegeben
werden:
OO OO
OR1CH2OCR2C--
Die Copolyesterstruktur umfaßt Segmente A und B, welche den oben erläuterten Esterstruktureinheiten a
bzw. b entsprechen. In der Forme! ist im Segment (B) nur einzige Struktureinheit (b) dargestellt. R und Ri können
gleich oder verschieden sein. Es kann sich um geradkettige oder vcrzweigtkettige Alkylen-Gruppen oder
Alkyliden-Gruppen mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen handeln. Die Gruppe Ri kann zusammen mit der benachbarten
CHrG nippe eine Gruppe der folgenden Formel bilden
-CH-
CH2-
R2 ist eine 1,4-Phenylen-Gruppe oder 1,4-CycIohexylen-Gruppe. η gibt die Anzahl der sich wiederholenden
Struktureinheiten wieder.
Das Segment (A) kann z. B. Polyäthylenoxid oder Polybutylenoxid umfassen und bildet das weiche Segment
des Copolyesters. Das Segment (B) kann z. B. Polyäthylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat umfassen
und bildet das harte Segment des Copolyesters.
Zur Erzielung der gewünschten Flexibilität und einer hohen Zugfestigkeit müssen die erfindungsgemäßen
Nahtmaterialien aus einem copolymeren Gemisch der Segmente (A) und (B) gebildet sein, wobei das harte
Segment (B) 30 bis 95Gew.-% des Gemisches ausmacht. Vorzugsweise bildet die (B)-Komponente 50 bis
85 Gew.-% des Gemisches.
Im allgemeinen ist das weiche Segment (A) von Tetramethylenäthcrglykol (1,4-, 1,2-, 1.3- oder 2,3-Butandiol)
abgeleitet. Das weiche Segment (A) hat ein Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von 500 bis 3000.
Das Gesamtzahlenmittel des Molekulargewichts des Blockpolyäther-Esiers beträgt vorzugsweise etwa 25 000
bis 30 000.
Das harte Segment kann abgeleitet sein von
Das harte Segment kann abgeleitet sein von
(I) einer Disäure, z. B. den folgenden Disäurcn:
(a) Terephthalsäure
(a) Terephthalsäure
COOH
oder
(b) 1.4-Cyclohexan-dicarbonsäure
(b) 1.4-Cyclohexan-dicarbonsäure
HOOC
oder
COOH
(c) den Dimethylestern dieser Säuren und (2) einem kurzkcttigenGlykol, z. B.
bO (a) einem linearen oder verzwcigtkettigcn Glykol mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise mit
4 Kohlenstoffatomen, oder
(b) 1.4-Cyclohexandimcthanol
HOH2C
oder
CH2OH
(c) 1,4-Bis(hydroxymethyl)benzol.
Das Reaktionsprodukt von (1) und (2) bildet das harte Segment.
Die Verfahren zur Herstellung dieser Copolyester sind aus den oben erwähnten Patentschriften bekannt, auf
die zum Zwecke der Offenbarung ausdrücklich hingewiesen wird.
Die Copolyester werden zur Erzeugung von monofilen Filamenten extrudiert und sodann auf eine Länge von
etwa 5 X bis 10 X gereckt, wobei X die ursprüngliche Länge des nichi-gereckten Strangs bezeichnet, und
vorzugsweise auf eine Länge von 6 X bis 8 A".
Die erfindungsgemäß hergestellten Nahtmaterialien aus dem Copolyester können nach verschiedensten
bekannten Verfahren sterilisiert werden, z. B. durch Behandlung mit einem gasförmigen Sterilisierungsmittel,
wie Äthylenoxid, sowie durch Bestrahlung mit Gamma-Strahlcn. Im allgemeinen können die Nahtmaterialien
nicht durch Hitzeeinwirkung sterilisiert werden, da hierdurch die Flexibilitätseigenschaften des Nahtmaterials
beeinträchtigt wurden.
Die Nahtmaterialien können gefärbt werden, indem man sie mechanisch mit einem Pigment vermischt.
Pigmente, wie Titandioxid, Eisenoxid und Ruß ergeben identifizierbare Färbungen. Andere Farbpigmente,
welche nicht zu schädlichen Gewebereaktionen führen, können ebenfalls verwendet werden, um die Stränge 7»
färben.
Die aus dem beschriebenen Copolyester gebildeten Nahunatcrialien wurden auf ihre Toxizität getestet.
Hierzu werden zwei 4-cm-Abschnitte des jeweiligen Nahtmaterials auf jeweils eine von drei Platten mit HEp-2-Zellkultur
gelegt. Sodann wurden die Kulturen während 24 h bei 36°C inkubiert und mit Kristallviolett
angefärbt. Dann wurde die jeweilige Kultur auf Degenerationserscheinungen der Zcllmonoschicht im Bereich
des Nahtmaterialabschnitts untersucht. Keines der Nahtmaterialien zeigt irgendwelche Zytotoxizität.
Die Nahtmaterialien wurden ferner an Mäusen getestet. Hierzu wurde der systemische Injeklions-Test gemäß
U. S. P. Biological Test for Plastic Containers No. 19 durchgeführt. Das Nahtmaterial wurde einem Extraktionsverfahren
unterzogen, und der Extrakt wurde injiziert. Es wurden keinerlei nachteilige Reaktionen bei den
Testtieren beobachtet.
Das Nahtmaterial kann in jeder Größe verwendet werden, je nach den Wünschen des Chirurgen. In den
Vereinigten Staaten sind die United States Pharmacopeia (U. S. P.) Größen üblich (United States Pharmacopeia
Convention, Inc., Mack Publishing Col, Easton, Pa.).
U.S.P.-Größc U.S.P.-Durchmesser
(mrn max.)
6-0 0.1
5-0 0,15
4-0 0,2
3-0 0,25
0 0,33
0 0.4
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. In den Testversuchen werden drei
Typen von nichtresorbierbaren Nahtmaterialien verglichen, nämlich:
(1) Dermalon, ein Nylon-Nahtmaterial,
(2) Surgilen, ein Polypropylen-Nahtmaterial und
(3) die erfindungsgemäßen Copolyester-Nahimaterialien.
Ein Copolyester aus einem weichen Polytetramethylenoxid-Segment (Molekulargewicht = 1000) und einem
harten Po!y(tetrarriethy!enterephthal3t)-Segrr!ent wird verwende!. Der Copolyester enthält 58 ± 2% des harten
Segments. Er wird bei 230 bis 245°C extrudiert, und das Extrudat wird mit einer Geschwindigkeit von etwa
7,5 m/min abgezogen. Sodann schließt sich eine zweistufige Reckung an. In einer ersten Zone wird das Material
bei 1600C auf 8 A"gereckt, und in einer zweiten Zone wird das Material bei 1200C auf 1,1 Xgereckt, so daß das
Gesamtreckverhältnis 8,8 X beträgt Man erhält eine 3-0-U. S. P.-Faser (0,245 mm) mit den Eigenschaften gemäß
Tabelle I
Ein Copolyester aus harten und weichen Segmenten gemäß Beispiel 1 und mit einem Gehalt von 76% des
harten Segments wird bei 230 bis 245°C extrudiert. Anschließend wird das Material in zwei Stufen gereckt In
einer ersten Zone zwird es bei 165° C auf 2 X gereckt und in einer zweiten Zone bei 150° C auf 3,5 X, so daß das
Gesamt-Reckverhältnis 7,0X beträgt Man erhält eine Faser der Größe 3-0-U. S. P. (0,231 mm) mit den in
Tabelle I angegebenen Eigenschaften.
Ein Copolyester aus harten und weichen Segmenten gemäß Beispiel 1 wird verwendet. Das harte Segment
macht 66 Gew.-% aus. Der Copolyester wird bei 230 bis 245"C extrudiert. Er wird anschließend in zwei Stufen
gereckt, nämlich in einer ersten Zone bei 160"C auf 2 X und in einer zweiten Zone bei 1600C auf 4,1 X. so daß das
Gesamt-Reckverhältnis 8,2 X beträgt. Die Faser wird sodann bei konstanter Länge während 10 min auf 185°C
erhitzt. Die Eigenschaften der Faser (0,195 mm Durchmesser) sind in Tabelle I angegeben.
Gerader Zug
(1) [N/cm·']
Knotenzug
(I) [N/cm-1]
Biegcmodul
(2)
[N/cm-']
Biegeermüdung Bruehdeh- Tenazilät
(3) nung (4)
(3) nung (4)
ii Beispiel 1
Copolyester Beispiel 2
Copolyester Beispiel 3 20 Copolyester DERMALON SURGLILEN
. (1) ASTM D 2256.
(2) ASTM D 790.
25 (3) Testzyklen bis zum Bruch, Faltbeständigkeits-Tesigerät, Tinius Olsen Co.
(4) g/Dernier,ASTM D 2256.
5i 881 | 28 303 | 0,37 | X | 10' | 12 972 | 519 | 53% | 4,6 |
55 185 | 2b 531 | 0,90 | X | 105 | 6 665 | 807 | 36% | 4.6 |
35 573 | 32 641 | 0,68 | X | 10'· | 49% | 4,6 | ||
48 395 | 34 056 | 4,44 | X | 10'' | 37% | 4,2 | ||
44 121 | 31 023 | 6,88 | X | ior> | 24% | 5,3 |
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung eines monofilen Filaments aus einem Copolyester mit Esterstruktureinheiten der folgenden FormelnO OIl Il,o HORCH2)^-OC-R2-C-
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US05/933,224 US4224946A (en) | 1978-08-14 | 1978-08-14 | Surgical sutures derived from segmented polyether-ester block copolymers |
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