DE2949181A1 - Elastomeres chirurgisches nahtmaterial - Google Patents
Elastomeres chirurgisches nahtmaterialInfo
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Description
Gegenwärtig sind zahlreiche natürliche und synthetische Stoffe als chirurgische Nahtmaterialien im Gebrauch. Diese
Stoffe können als einzelne Faserstränge, d.h. als Monofilament-Nahtmaterial, oder als Mehrfachfaserstränge in
einem geflochtenen, verdrehten oder sonstigen Mehrfachfaseraufbau verwendet werden. Natürliche Stoffe, wie Seide,
Baumwolle oder Leinen, eignen sich natürlich nicht zur Herstellung von Monofilament-Nahtmaterial und werden deshalb
allgemein in einem der Mehrfachfaser-Aufbauten benutzt.
Synthetische Stoffe, die endlos stranggepreßt werden, können in Form von Monofilamenten verwendet werden. Zu den
bekannten synthetischen Monofilament-Nahtmaterialien gehören
beispielsweise Polyäthylenterephthalat, Polypropylen, Polyäthylen und Nylon. Derartiges Monofilament-Nahtmaterial
wird von Chirurgen infolge der ihm innewohnenden Weichheit und seiner fehlenden Kapillarität gegenüber Körperflüssigkeiten
für zahlreiche chirurgische Verwendungszwecke bevorzugt.
Die derzeit verfügbaren synthetischen Monofilament-Nahtmaterialien
leiden alle mehr oder weniger stark an einem bestimmten Nachteil, nämlich der ihnen eigenen Steifheit.
Neben der schwierigeren Handhabung und Verwendung kann die
30 Steifheit des Nahtmaterials auch seine Fähigkeit zur Knotenknüpfung und die Sicherheit der Knoten ungünstig
beeinflussen. Die dem verfügbaren Monofilament-Nahtmaterial eigene Steifheit ist der Grund dafür, daß das
meiste Nahtmaterial größerer Dimension geflochten ist
35 oder einen anderen Mehrfachfilament-Aufbau mit besserer Flexibilität bei der Handhabung aufweist.
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Die bekannten Monofilament-Nahtmaterialien zeichnen sich
ferner durch eine geringe Elastizität aus, wobei von den vorstehend genannten Stoffen Nylon mit einer Streckdehnung
von etwa 1,7% und einer viskoelastischen Dehnung von etwa 8,5% die größte Elastizität besitzt. Die fehlende
Elastizität dieser Nahtmaterial!en erschwert ebenfalls
das Knüpfen von Knoten und vermindert deren Sicherheit. Außerdem hindert die geringe Elastizität das Nahtmaterial
am "Nachgeben", wenn eine frisch genähte Wunde anschwillt, mit dem Ergebnis, daß das Nahtmaterial das
verletzte Gewebe unter eine größere Spannung setzen kann als erwünscht ist, und daß sogar ein gewisses Ziehen,
Einschneiden oder eine Nekrose des Gewebes verursacht werden kann.
Zur Lösung der mit der Verwendung von unelastischem Nahtmaterial bei bestimmten Applikationen verbundenen Probleme
wurde in der US-PS 3 4-54 011 die Herstellung eines
chirurgischen Nahtmaterials aus Spandex-Polyurethan vorgeschlagen. Solches Nahtmaterial ist jedoch sehr elastisch
mit gummiartigen Eigenschaften und wurde deshalb auf dem medizinischen Sektor nicht allgemein angenommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues, weiches, schlaffes Monofilament-Nahtmaterial zu schaffen,
das ein gesteuertes Maß an Elastizität zur Anpassung an den veränderlichen Zustand einer Wunde aufweist. Diese
Aufgabe wird durch den überraschenden Befund gelöst, daß ein elastomeres chirurgisches Nahtmaterial, das ein Monofilament
mit einer bestimmten Kombination mechanischer Eigenschaften enthält, die vorstehend beschriebenen Anforderungen
erfüllt.
Die Erfindung betrifft demnach ein elastomeres chirurgisches Nahtmaterial, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
es ein Monofilament mit der nachstehenden Kombination
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1 von mechanischen Eigenschaften enthält:
Streckdehnung: etwa 2 bis 9%
viskoelastische Dehnung : etwa 10 bis 30%
Young-Modul: etwa 2109 bis 14062 kg/cm
Zugfestigkeit: mindestens etwa 2812 kg/cm
Knotenfestigkeit: mindestens etwa 2109 kg/cm
Das Nahtmaterial mit den vorstehend genannten Eigenschaften kann durch Schmelzextrudieren bestimmter
elastomerer Polymerisate, wie Copolyäther-Ester-Polymerisate,
zu einem endlosen Fadenstrang und anschließendes Verstrecken des stranggepreßten Filaments hergestellt
werden. Dabei werden die gewünschten Eigenschaften des Nahtmaterials erhalten. Es wurde festgestellt, daß sich
15 bestimmte technische Copolyäther-Ester-Polymerisate
("HYTREL", E.I. du Pont de Nemours & Co.) als Ausgangsstoffe
für die Herstellung des erfindungsgemaßen Nahtmaterials eignen.
Monofilament-Nahtmaterial mit den erfindungsgemaßen physikalischen
Eigenschaften eignet sich besonders für zahlreiche chirurgische Verfahren, bei denen das Material
zum Schließen einer ^unde verwendet wird, die später anschwellen oder ihre Lage verändern kann. Die Kombination
von niedrigem Young-Modul und beträchtlicher Streckdehnung verleiht dem Nahtmaterial ein beträchtliches Ausmaß an
gesteuerter Elastizität bei geringer einwirkender Kraft. Als Folge davon kann das Nahtmaterial zur Anpassung an
eine Schwellung im Wundbereich nachgeben. Die verhältnismäßig hohe viskoelastische Streckdehnung und die hohe Zugfestigkeit
ermöglicht eine Dehnung des Nahtmaterials während der Knoten geknüpft wird, so daß der Knoten enger
sitzt. Dies ergibt eine verbesserte Verknotbarkeit und
Knotensicherheit mit einer besser vorhersagbaren und folgerichtigeren Knotengeometrie, unabhängig von Änderungen
der Technik oder der Spannung beim Knüpfen des Nahtmaterials.
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Fig. 1 ist eine repräsentative Kraft/Dehnungskurve, die
charakteristisch ist für die erfindungsgemäßen
chirurgischen Filamente.
Fig. 2 ist eine repräsentative Kraft/Dehnungskurve zum Vergleich der erfindungsgemäßen Filamente mit
bekanntem Monofilament-Nahtmaterial.
Das erfindungsgemäße Nahtmaterial ist durch eine Kombination physikalischer Eigenschaften gekennzeichnet, die
für ein Monofilament-Nahtmaterial einzigartig sind und
die dem erfindungsgemäfien Nahtmaterial einzigartige und erwünschte Eigenschaften in Bezug auf seine Verwendung
verleihen. 15
Die charakteristischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen
Nahtmaterials können leicht nach üblichen Prüfverfahren bestimmt werden. Fig. 1 zeigt ein typisches Kraft/Dehnungsoder
Belastungs/Dehnungsdiagramm für das erfindungsgemäße
Nahtmaterial. In Fig. 1 ist die Streckdehnung (yield
. die Dehnung an der Streckgrenze, d.h. an aem
elongation:Ey) / Punkt, an dem eine bleibende Verformung
des Nahtmaterials aufzutreten beginnt. Solange das Filament nicht über Ey hinaus gedehnt wird, ist die
elastische Rückstellung im wesentlichen vollständig. Das erfindungsgemäße Nahtmaterial besitzt eine Streckdehnung
im Bereich von 2 bis
Der Young-Modul ist ein Maß für die Neigung der Kraft/ Dehnungskurve im Anfangsbereich der Kurve, der sich vom
Ursprung aus erstreckt. In Fig. 1 stellt die Gerade a eine an die Kurve im Ursprung angelegte Tangente dar
und der Young-Modul ist gleich tang θ . Die Neigung der Kurve und der Young-Modul stellen also ein Maß für die
Festigkeit gegen Dehnung im anfänglichen elastischen Bereich der Kurve dar. Das erfindungsgemäße Nahtmaterial
ist derart gestaltet, daß es einen deutlichen, aber ver-
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hältnismäßig geringen Modul von 2109 bis 1462, vorzugsweise
im Bereich von 3515 bis 1054-6 aufweist. Ein Modul
innerhalb des beanspruchten Bereiches ergibt die richtige Menge an zunehmender Spannung in dem Nahtmaterial, wenn
es in Richtung auf seine Streckgrenze gedehnt wird. Bei geringeren Werten des Young-Moduls dehnt sich das
Nahtmaterial leicht bei sehr geringem Zug bis zu seiner Streckgrenze und die Vorteile der beträchtlichen Streckdehnung
gehen verloren. Bei höheren Werten des Young-Moduls wird die Steifheit des Filaments zum bestimmenden
Gesichtspunkt, und Weichheit und gute Handhabbarkeit des Nahtmaterials nehmen ab.
Der Bereich der Kraft/Dehnungskurve, der sich in Fig. 1
zwischen den Punkten Ey und Ev erstreckt, ist der viskoelastische Bereich, in dem eine beträchtliche Dehnung und
dauerhafte Verformung des Nahtmaterials bei nur leicht zunehmender Zugspannung auftritt. Die viskoelastische Dehnung
(visco-elastic elongation:Ev) des erfindungsgemäßen
Nahtmaterials wird im Bereich von etwa 10 bis 3Q# eingestellt.
Diese Eigenschaft ermöglicht das Herabziehen des Nahtmaterials beim Verknoten und sorgt somit für eine gute
Knotensicherheit.
Wenn das Nahtmaterial über den Punkt Ev hinausgedehnt wird, steigt die Belastung rasch an, wie in Fig. 1 angegeben ist.
Dieser rasche Anstieg der Belastung verleiht dem Nahtmaterial einen bestimmten Griff, der in den Händen eines
erfahrenen Chirurgen ein Zeichen dafür ist, wann die viskoelastische Dehnung und die größte Knotensicherheit erreicht
sind. Vorzugsweise ist der Wert von Ev mindestens 2,5mal so groß als der Wert von Ey, um dem Chirurgen
einen breiten viskoelastischen Bereich zur Verfügung zu stellen, in dem er beim Knoten des Nahtmaterials arbei-
35 ten kann.
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In Pig. 1 ist zu sehen, daß die Belastung von O bis zur
viskoelastischen Dehnung Ev verhältnismäßig klein ist im Vergleich zur Bruchbelastung (braking load Sb). Die
Bruchbelastung oder gerade Zugfestigkeit beträgt minde-
stens 2812 kg/cm2 und die Belastung Sv, die der viskoelastischen
Dehnung entspricht, ist weniger als 1/3 der Bruchbelastung. Dies hat zur Folge, daß das Nahtmaterial
unter verhältnismäßig kleinen Kräften und ohne die Gefahr eines unbeabsichtigten Bruches leicht geknotet werden
kann. Die Knotenfestigkeit des Nahtmaterials beträgt vorzugsweise mindestens 2109 kg/cm .
Die Reißdehnung (breaking elongation Eb) des erfindungsgemäßen Nahtmaterials liegt im allgemeinen im Bereich
von 30 bis 100%. Obwohl diese Eigenschaft für das Verhal ten des Nahtmaterials nicht kritisch ist, da seine Dehnung
im allgemeinen nicht über Ev hinausgeht, ist Eb vor zugsweise mindestens 1,5mal so groß wie Ev, um die Möglichkeit
einer unbeabsichtigten Überdehnung und des Rei-
20 Bens des Nahtmaterials beim Knüpfen zu verkleinern.
Die einzigartigen mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen
Nahtmaterials lassen sich noch besser im Zusammenhang mit Fig. 2 würdigen, wo derartiges Nahtmaterial
mit bekanntem Nahtmaterial aus Nylon und Polypropylen verglichen ist. Ausgewählte physikalische Eigenschaften
dieser drei Nahtmaterialien sind in nachstehender Tabelle I zusammengefaßt. Jedes dieser beiden bekann
ten Nahtmaterialien besitzt einen beträchtlich höheren Young-Modul, was zu der charakteristischen Steifheit
dieser Stoffe führt. Außerdem haben beide bekannten Nahtmaterialien weder eine nennenswerte Streckdehnung Ey
noch einen ausgedehnten viskoelastischen Bereich, Eigenschaften, die das erfindungsgemäße Nahtmaterial kennzeichnen
und ihm die vorstehend erläuterten günstigen Eigenschaften verleihen.
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Die mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Nahtmaterials,
die in den relativen Werten von viskoelastischer (Ev) und Streckdehnung (Ey) in Kombination mit dem
niedrigen Young-Modul und hoher Zugfestigkeit zum Ausdruck
kommen, sind auf dem Gebiet der chirurgischen Nahtmaterialien einzigartig und unterscheiden das erfindungsgemäße
Monofilament-Nahtmaterial von allen bekannten Materialien.
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OOPY
Ul
cn
O O fO OT
Eigenschaften des Nahtmaterials | Nahtmaterial | 0,33 | Erfindung | I |
Polypropylen Nylon | 5300 | 0,33 | VJJ | |
Durchmesser, nun | 0,52 | 40,1 | 4500 | I |
Zugfestigkeit, kg/cm | 4100 | 8,5 | 39,5 | |
Reißdehnung, % | 52,2 | 1,7 | 14,8 | |
Viskoelastische Dehnung (Ev),% | 9,0 | 250 | 2,2 | |
Streckdehnung (Ey ),% | 1,1 | 930 | 180 | |
Belastung bei Ey (Sy), kg/cm | 360 | 15500 | 650 . | |
Belastung bei Ev (Sv), kg/cm | 1800 | 7900 | ||
Young-Modul, kg/cm | 29900 | |||
Γ -14.
1 Nahtmaterial mit den mechanischen Eigenschaften gemäß vorliegender Erfindung kann aus den in der US-PS
3 023 192 beschriebenen segmentierten Copolyäther-Ester-Polymerisaten hergestellt werden. In dieser Patentschrift
3 023 192 beschriebenen segmentierten Copolyäther-Ester-Polymerisaten hergestellt werden. In dieser Patentschrift
wird in Spalte 2, ab Zeile 20 festgestellt:
"Die Copolyätherester dieser Erfindung werden hergestellt
durch Umsetzung einer oder mehrerer Dicarbonsäuren oder ihrer esterbildenden Derivate,
eines oder mehrerer difunktioneiler Polyäther mit
der Formel:
HO(RO )pH
in der R einen oder mehrere zweiwertige organische 15 Reste und ρ eine ganze Zahl mit einem solchen Wert
bedeuten, daß sich ein GIykol mit einem Molekulargewicht
zwischen etwa 35Ο und 6000 ergibt, und einer
oder mehrerer Dihydroxyverbindungen aus der Gruppe der Bisphenole und der niederen aliphatischen Glykole
20 mit der Formel :
HO(CH0) OH
2 q
2 q
in der q eine Zahl von 2 bis 10 bedeutet, mit der
Maßgabe, daß die Umsetzungsteilnehmer derart ausge-25
wählt werden, daß im wesentlichen alle wiederkehrenden Einheiten des Polyesters mindestens einen aromatischen
Ring enthalten. Der erhaltene Ester wird anschließend polymerisiert."
30 Die Herstellung anderer, verwandter, segmentierter thermoplastischer
Copolymerisate ist beispielsweise in den
US-PSen 3 651 014-, 3 763 109, 3 766 14-6 und 3 784 520 beschrieben.
US-PSen 3 651 014-, 3 763 109, 3 766 14-6 und 3 784 520 beschrieben.
Die in den genannten Patentschriften beschriebenen segmentierten
thermoplastischen Copolymerisate können zu
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r ;
- 15 -
Folien gegossen, zu Formkörpern spritzgegossen oder zu Filamenten schmelzextrudiert werden. Die Produkte, die
nach den in den genannten Patentschriften beschriebenen Erfindungen erhalten werden, weisen jedoch physikalische
Eigenschaften auf, die für chirurgisches Nahtmaterial unerwünscht sind. Insbesondere sind diese bekannten Filamente
gummiartig mit einem sehr hohen Maß an Elastizität, wie es durch Bruchdehnungen von über 50050 angezeigt wird.
Die Zugfestigkeiten sind andrerseits sehr gering und betragen
im allgemeinen höchstens 562 kg/cm . Aus Copolyäther-Estern gemäß den vorstehend genannten Patentschriften
hergestellte Filamente besitzen deshalb nicht die mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemaßen Nahtmaterials
und eignen sich in der Tat offensichtlich überhaupt
15 nicht zur Verwendung als chirurgisches Nahtmaterial.
Die Nachteile dieser bekannten Stoffe werden erfindungsgemäß überwunden. Extrudierte Filamente aus bestimmten
Copolyäther-Estern werden abgeschreckt und verstreckt mit
dem Ergebnis, daß die mechanischen Eigenschaften der Filamente
innerhalb der bestimmten Bereiche eingestellt werden, deren besondere Eignung für chirurgisches Nahtmaterial
festgestellt wurde.
Die erfindungsgemäß geeigneten segmentierten Copolyäther-Ester
enthalten eine Vielzahl sich wiederholender langkettiger Äther-Ester-Einheiten und kurzkettiger Ester-Einheiten,
die durch Esterbindungen Kopf-Schwanz verknüpft sind entsprechend der folgenden allgemeinen For-
30 mel I
°- 9 S 9
Z(O-D-O-C-R- C)a(0 -G-O-C-R-C- O)^n (D
Die langkettigen Äther-Ester-Einheiten des Polymerisats besitzen die allgemeine Formel II
Q 9
_O-G-O-C-R-C (II)
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in der G den zweiwertigen Rest bedeutet, der nach der
Entfernung der endständigen Hydroxylgruppen von einem
Poly-(C2_^Q-alkylenoxid)-glykol mit einem Molekulargewicht
im Bereich von etwa 350 bis 6000 verbleibt und R
5 den zweiwertigen Rest darstellt, der nach der Entfernung
der Carboxylgruppen von einer aromatischen Dicarbonsäure mit einem Molekulargewicht von höchstens etwa 300 verbleibt.
10 Die kurzkettigen Ester-Einheiten besitzen die allgemeine
Formel III
9 9
-O-L-O-C-R-C- (IH)
in der D den zweiwertigen Rest bedeutet, der nach der Entfernung der Hydroxylgruppen von einem Alkyldiol mit
einem Molekulargewicht von höchstens etwa 250 verbleibt,
und R die vorstehend angegebene Bedeutung hat.
In vorstehender Formel I bedeutet a eine ganze Zahl mit einem solchen Wert, daß die durch a bezeichneten kurzkettigen
Copolymerisatsegmente 50 bis 90 Gewichtsprozent
des gesamten Copolymerisats ausmachen; b ist eine ganze
Zahl mit einem solchen Wert, daß die mit b bezeichneten langkettigen Copolymerisatsegmente 10 bis 50% des gesamten
Copolymerisats ausmachen; η stellt den Polymerisationsgrad dar, der zu einem faserbildenden Copolymerisat
führt.
30 Die Copolyäther-Ester der allgemeinen Formel I können zu
Filamenten schmelzextrudiert, abgeschreckt und verstreckt
werden, die die für chirurgisches Nahtmaterial vorstehend definierten erwünschten physikalischen Eigenschaften aufweisen.
Das zu extrudierende Polymerisat wird bei etwa
93 bis 1050C in einem Heißluft-Drehofen und/oder unter
vermindertem Druck getrocknet, um letzte Spuren von
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Feuchtigkeit und anderen flüchtigen Stoffen zu entfernen. Anschließend wird das Polymerisat gemäß den üblichen
Schmelzspinnverfahren für Kunstfasern schmelzextrudiert
und in Wasser abgeschreckt. Abschließend wird die Faser mindestens etwa fünfmal, gewöhnlich etwa sieben- bis neunmal
verstreckt, um molekulare Orientierung zu erreichen.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Herstellung von Fasern aus Copolyäther-Estern gemäß vorliegender Erfindung,
die sich als chirurgisches Nahtmaterial eignen. Die in den Beispielen verwendeten Copolyäther-Ester sind
aus 1,4-Butandiol, Dimethylphthalat und Polytetramethylenätherglykol
mit einem Molekulargewicht von etwa 1000 hergestellt ("HYTREL", E.I. du Pont de Nemours & Co.). Dieses
Polymerisat enthält intrapolymerisierte harte Segmente aus Butylenphthalat (kurzkettige Ester-Einheiten) und
weiche Segmente aus Folytetramethylenätherterephthalat (langkettige Ester-Einheiten). Es besitzt die nachstehende
allgemeine Formel IV; vgl. Journal of Elastomers and
20 Plastics 9 (1977), S. 416 bis 438:
OO 0 0 I
I 0 - (CHO4 - 0 - C -P^) - C]4IO(CH2CH2CT2CH2O)x - C -^ - Clb | '
· \s=y — ι
(hartes Segment) (weiches Segment)
(IV)
in der a und b die vorstehend angegebene Bedeutung haben und x eine ganze Zahl darstellt, die das Molekulargewicht
des Ätherglykols wiedergibt (x = 14 bei einem Molekulargewicht von etwa 1000).
In den nachstehenden Beispielen wurden die physikalischen
Eigenschaften der einzelnen Monofilamente an einem Instron-Zugfestigkeitsprüfgerät
unter folgenden Bedingungen bestimmt :
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Kreuzkopfgeschwindigkeit (XH): 12,7 cm/min
Diagraitinvorschubgeschwincügkeit XCS) 25,4- cm/min
Probenlänge (GL): 12,7 cm
Diagrarrm/Last-Faktor 0,36 kg/cm
Mit Bezug auf Fig. 1 wird der Young-Modul aus der Steigung a
der Kraft/Dehnungskurve im anfänglichen linearen elastischen Bereich nach folgender Formel berechnet :
Young-Modul, kg/cm2 = tan OxGLiCS1JL
XH χ XS
in der Q den in Fig. 1 angegebenen Winkel und XS die Qu er-
2
schnittsfläche der Faser in cm darstellen und SL, XH, CS
schnittsfläche der Faser in cm darstellen und SL, XH, CS
und GL die vorstehend angegebene Bedeutung haben.
der Streckgrenze» d.h. an/ Die Streckspannung (Sy) ist die Belastung an/dem Punkt,
an dem sich die Geraden a und b schneiden, die tangential zum anfänglichen elastischen Bereich bzw. zum viskoelastischen
Bereich der Kurve von Fig. 1 gezogen wurden. Die
Streckdehnung (Ey) ist die der Streckspannung Sy entsprechende
Dehnung. Sie kann direkt aus der Kraft/Dehnungskurve abgelesen werden. Die viskoelastische Belastung (Sv) ist
die Belastung an dem Punkt, an dem sich die Gerade b mit der Geraden c schneidet, die tangential zu der Kurve wie
25 in Fig. 1 dargestellt gezogen wurde. Die viskoelastische
Dehnung (Ev) ist die dem Punkt Sv entsprechende Dehnung.
Sie kann ebenfalls direkt aus der Kurve abgelesen werden. Ferner können auch die Reißdehnung (Eb) und die Reißzugfestigkeit
(Sb) direkt aus der in Fig. 1 dargestellten
Kraft/Dehnungskurve abgelesen werden.
Ein Stück Copolyäther-Ester der Formel IV mit etwa 4-0 Gewichtsprozent
weichen Segmenten, der etwa 51% Terephthal-35
säure-Einheiten, 16% von Polytetramethylenätherglykol abgeleitete Einheiten und 33% von 1,4—Butandiol abgeleitete
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Einheiten enthält, wird 4- Stunden bei 93°C in einem
Umlufttrockner und anschließend weitere 16 Stunden unter einem Druck von 0,1 mm ohne Erwärmung getrocknet.
Das erhaltene trockene Polymerisat wird sodann in eine horizontale Strangpresse der Dimension 2,54· cm eingespeist
und sodann bei einer Temperatur von 193°C durch eine J/50/l-Düse stranggepreßt. Das stranggepreßte Polymerisat
wird in Wasser bei Raumtemperatur abgeschreckt und mit einem 8,8fachen Verstreckungsverhältnis bei
einer Temperatur von 277°C und mit einer Aufnahmegeschwindigkeit
von 14-8 m/min zu einem Monofilament-Nahtmaterial der Größe 2-0 verstreckt. Die physikalischen
Eigenschaften des erhaltenen Filaments sind in
Tabelle II angegeben.
15
15
Ein Stück Copolyäther-Ester der Formel IV mit etwa 23 Gewichtsprozent weichen Segmenten, der etwa 4-5%
Terephthalsäure-Einheiten, 4·% Orthophthalsäure-Einheiten,
20% von Polytetramethylenätherglykol abgeleitete
Einheiten und 31% von 1,4—Butandiol abgeleitete Einheiten
enthält, wird gemäß Beispiel 1 getrocknet und bei einer Temperatur von 204-0C stranggepreßt. Das stranggepreßte
Polymerisat wird abgeschreckt und mit einem 7,5fachen Verstreckungsverhältnis bei einer Temperatur von 232°C
und einer Aufnahmegeschwindigkeit von 126 m/min zu einem Monofilament der Größe 2-0 verstreckt. Die physikalischen
Eigenschaften des erhaltenen Filaments sind in Tabelle II
zusammengefaßt.
30
30
Eine Probe des Copolyäther-Esters der Formel IV mit etwa
18 Gewichtsprozent weichen Segmenten, der etwa 4-1% Terephthalsäure-Einheiten, 35% von Polytetramethylenätherglykol
abgeleitete Einheiten und 24·% von 1,4-Butandiol-Einheiten
enthält, wird gemäß Beispiel 1 getrocknet
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- 20 -
und bei einer Temperatur von 2070C stranggepreßt. Das
stranggepreßte Polymerisat wird abgeschreckt und mit einem 6,5fachen Verstreckungsverhältnis bei einer Temperatur
von 293°C zu einem Monofilament-Nahtmaterial der Größe 2-0 verstreckt. Die Aufnahmegeschwindigkeit
beträgt 23 m/min. Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Filaments sind in Tabelle II zusammengefaßt.
Es ist festzuhalten, daß der Young-Modul dieses Filaments über der für das erfindungsgemäße chirurgische
Nahtmaterial erwünschten Obergrenze liegt.
Drei Teile des in Beispiel 1 verwendeten Copolyäther-Esters werden mit zwei Teilen des in Beispiß 1 3 verwendeten
Copolyäther-Esters trocken vermischt, wobei ein
Polymerisat mit einem Gesamtanteil von 30,2% weichen Segmenten erhalten wird. Das Polymerisatgemisch wird 2 Stunden
in einem Vakuumofen bei einem Druck von 1 bis 2 mm Hg ohne Erwärmung getrocknet und danach 3 Stunden bei einem
Druck von 1 bis 2 mm Hg auf 500C erwärmt.
Das getrocknete Gemisch wird in einer 19,0 mm Brabender-Strangpresse
mit einer 63,5 cm Trommel mit einer 20/1 Schnecke vermischt und bei einer Temperatur von 221°C
durch eine 3,97 ™& Düse zu einer vertikalen Anordnung
von Monofilamenten stranggepreßt. Das stranggepreßte Polymerisat
wird in Wasser bei Raumtemperatur abgeschreckt, granuliert und vor dem Strangpressen zu Monofilament-Nahtmaterial
erneut getrocknet, wie vorstehend für das trocken
30 vermischte Polymerisat beschrieben. Sodann wird das Polymerisat
bei einer Temperatur von 2040C stranggepreßt und mit einem 7»9fachen Verstreckungsverhältnis bei einer
Temperatur von 238°C und einer Aufnahmegeschwindigkeit von 133 m/min zu einem Monofilament-Nahtmaterial der
Größe 2-0 verstreckt. Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Filaments sind in Tabelle II zusammengefaßt.
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Γ ■ -21- C V
1 Beispiel 5
3,5 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Copolyäther-Esters
werden mit 1,5 Teilen des in Beispiel 3 eingesetzten Copolyäther-Esters zu einem Polymerisatgemisch
mit 33,4;o weichen Segmenten trocken vermischt und gemäß
Beispiel 4 mit der Änderung stranggepreßt, daß das stranggepreßte
Polymerisat mit einem abschließenden Verstrekkungsverhältnis
von 7,5 "bei einer Verstreckungstemperatur
von 252°C und einer Aufnahmegeschwindigkeit von 126 m/min zu einem Monofilament-Nahtmaterial der Größe
2-0 verstreckt wird. Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Filaments sind in Tabelle II zusammengefaßt.
15 Beispiel6
Beispiel 4 wird unter Verwendung verschiedener Gemische
der in den Beispielen 1, 2 und 3 verwendeten Copolyäther-Ester-Polymerisate
mit den in Tabelle III angegebenen Zusammensetzungen und Mischungsverhältnissen wiederholt.
Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Filamente
sind ebenfalls in Tabelle III zusammengefaßt.
Beispiel 7 Ein Copolyäther-Ester gemäß Beispiel 1 mit 40 Gewichtsprozent
weichen Segmenten wird gemäß Beispiel 1 getrocknet und stranggepreßt, wobei bei Verwendung einer 0,5 mm
Spinndüse ein Nahtmaterial der Größe 5-0 und bei Verwendung
einer 1,27 mm Spinndüse ein Nahtmaterial der Größe 0 erhalten wird. Die Verstreckungsbedingungen und die
physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Nahtmaterials sind in Tabelle IV mit dem Nahtmaterial der Größe 2-0
verglichen, das aus dem gleichen Polymerisat gemäß Beispiel 1 erhalten wurde.
030021/009
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σ>
ο cn co BO
1 | 2 | B e i ε | ρ i e 1 e | 2-0 | |
2-0 | 2-0 | 3 | 4 5 | 0,34 | |
Nahtmaterial, Größe | 0,28 | 0,33 | 2-0 | 2-0 | 2870 |
Durchmesser, mm | 2600 | 2780 | 0,31 | 0,34 | 4200 |
Knotenfestigkeit, kg/cm | 4490 | 499Ο | 3140 | 2800 | 31,4 |
Zugfestigkeit, kg/cm2 | 31,8 | 27,8 | 5060 | 4-580 | |
Reißdehnung, % | 18,3 | 25,2 | 11,6 | ||
Viskoelastische | 18,6 | 13,3 | 4,7 | ||
Dehnung, % | 3,2 | 2,9 | 7,25 | 10,35 | 8400 |
Streckdehnung, % | 3500 | 12000 | 2,6 | 4,2 | |
Young-Modul, kg/cm | 22400 | 9800 | |||
ro
ro
cn
Zusammensetzung des Polymerisats | Gewicht sverhält- nis der Kompo nenten |
Gew. % Segmente im Gemisch |
kg/cm | Reiß dehnung i^D) /0 |
Visko- elasti- sche Dehnung Ελ |
Streck dehnung Ey, |
|
Gew.% weiche Segmente der Komponenten |
65/35 | 34,05 | 5850 | 34,8 | 14,3 | 9,2 | |
40/23 | 75/25 | 34,50 | 747Ο | 33,4 | 13,3 | 3,2 | |
40/18 | 50/50 | 31,50 | 7320 | 33,7 | 14,7 | 1,9 | |
O co |
40/23 | 70/30 | 33,40 | 8390 | 31,4 | 11,6 | 4,7 |
O | 40/18 | 65/35 | 32,30 | 9400 | 27,5 | 12,1 | 4,6 |
40/18 | 60/40 | 31,20 | 9790 | 26,5 | 10,2 | 4,8 | |
CT) | 40/18 | 55/45 | 30,10 | 11920 | 24,5 | 10,8 | 2,6 |
O | 40/18 | 30/30/40 | 26,60 | 12080 | 18,9 | 10,3 | 3,5 |
CD | 40/18/23 | 30/30/40 | 26,10 | 14060 | 22,4 | 10,3 | 2,8 |
40/23/18 |
- 24 Tabelle IV
Nahtmaterial, Größe | 2-0 | 0 | y | |
5-0 | 8,8 | 7, | ||
5 Verstreckungsverhältnis |
7,5 | 277 | 188 | |
Verstreckungstemperat.,0C | 171 | 148 | 34· | 36 |
Aufnahme, m/min | 62 | 0,28 | 0, | |
Durchmesser, mm | 0,18 | 2600 | 2400 | |
10 Knotenfestigkeit,kg/om | 3400 | 4400 | 4800 | 7 |
Zugfestigkeit, kg/cm | 47OO | 31,8 | 36, | 6 |
Reißdehnung, % | 43,5 | 18,6 | 17, | 3 |
Viskoelastische Dehnung,% | 10,8 | 3,2 | 6, | |
Streckdehnung, % | 3,0 | 3500 | 3600 | |
15 Young-Modul, kg/cm | 3400 | |||
Verstreckung in zwei Stufen
Monofilament-Nahtmaterial aus dem Copolyäther-Ester gemäß
Beispiel 2 mit 23 Gewichtsprozent weichen Segmenten wurde durch Bestrahlung mit Kobalt-60 und mit Äthylenoxid in
Übereinstimmung mit den üblichen Verfahren zum Keimfreimachen von chirurgischem Nahtmaterial sterilisiert. Die
physikalischen Eigenschaften des Nahtmaterials wurden durch die Sterilisierung mit Äthylenoxid nur geringfügig
und mit Kobalt-60 sogar noch weniger beeinträchtigt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengefaßt.
030026/0692
- 25 - Tabelle V
Nahtmaterial | nicht steri | Sterilisiert | Äthylen- ox ία |
Durchmesser, mm | lisiert Vergleich |
Co60 | 13,2 |
Knotenfestigkeit, | 12,5 | 12,6 | |
kg/cnr | 2100 | ||
Zugfestigkeit,kg/cm | 2500 | 23ΟΟ | 4800 |
Reißdehnung, % | 4900 | 49ΟΟ | 45,2 |
Viskoelastische Deh | 28,2 | 31,6 | |
nung, % | 23,5 | ||
Streckdehnung, % | 13,2 | 15,0 | 2,2 |
Young-Modul, kg/cm | 2,9 | 2,3 | 9600 |
I3OOO | 11600 |
Die wichtigen physikalischen Eigenschaften der aus Copolyäther-Estern
hergestellten Nahtmaterialien reagieren auf Änderungen in der Zusammensetzung des Polymerisats und
den Verarbeitungsbedingungen. Beispielsweise steigen die viskoelastische Dehnung und die Streckdehnung mit zunehmendem
Anteil an weichen Segmenten im Polymerisat an, während andrerseits der Young-Modul mit zunehmendem Anteil
an weichen Segmenten abnimmt. Durch Anwendung höherer Verstreckungsverhältnisse bei der Herstellung des
Nahtmaterials kann die Reißdehnung vermindert und die Zugfestigkeit erhöht werden. Durch Steuerung der Zusammensetzung
und der Verfahrensvariablen können beim einzelnen Nahtmaterial bestimmte mechanische Eigenschaften
30 in einem großen breiten Bereich erhalten werden.
Die vorstehenden Beispiele sind auf die Herstellung von Monofilament-Nahtmaterial aus Copolyäther-Estern gerichtet,
um ein Polymerisatsystem und die Wirkung verschiedener
Zusammensetzungen des Polymerisats und verschiedener Spinnbedingungen auf die Eigenschaften der Paser
030026/0692
Γ 26 : : .:■■■■■ η
zu beschreiben. Die Copolyäther-Ester-Polymerisate können jedoch auch zur Herstellung von geflochtenen oder
anderen Multifilament-Nahtmaterialien verwendet werden.
Ferner können einzelne Filamente und Geflechte zur Herstellung von chirurgischem Gewebe und von gewirkten
oder gewebten prosthetischen Teilen, wie Pfropfgewebe
für Venen und Arterien, verwendet werden.
Außerdem können elastomere Filamente mit der Kombina-10 tion physikalischer Eigenschaften gemäß vorliegender Erfindung
aus anderen Polymerisaten hergestellt werden, beispielsweise aus Polyurethan, Silicon-Elastomeren,
Polyathercopolymerisaten von Urethan oder Silicon-Elastomeren. Schließlich können die erfindungsgemäßen elasto-15
meren Filamente miteinander, mit anderen elastomeren oder nichtelastomeren Filamenten und mit entweder absorbierbaren
oder nichtabsorbierbaren Filamenten vermischt werden, um Garne oder Gewebe mit besonderen Eigenschaften
zu erhalten.
20
20
030026/0692 ÖRTGlNÄUTNSPfeCTED"
-η-
Leerseite
Claims (1)
- rNÄcMe7^7-:::i-iTl1 ,„.— ■■ Ii ΛVOSSlUS - VOSSI US · TAUCHivER · H EC1N1EMANN · RAUHPATENTANWÄLTESIEBERTSTRASSE 4 · ΘΟΟΟ MÖNCHEN 8β · PHONE: (Οββ) 47 4O 7BCABLE: BENZOLPATENT MÜNCHEN· TELEX B-aö 48 3 VOPAXD / Q 1 O 1u.Z.: P 393 (Vo/Ra/H) 6. De Z. 1979Case : ETH 4-53/4-67, Inc.
Somerville, New jersey, V.St.A"Elastomeres chirurgisches Nahtmaterial"Priorität: 8. Dezember 1978, V.St.A., Nr. 967 26. September 1979, V.St.A., Nr. 77Pat entansprüche1. Elastomeres chirurgisches Nahtmaterial, dadurch 20 gekennzeichnet, daß es ein Monofilament mit der nachstehenden Kombination von mechanischen Eigenschaften enthält:Streckdehnung: etwa 2 "bis 9% viskoelastische Dehnung :etwa 10 bis J>O'/o25 Young-Modul: etwa 2109 bis 14-062 kg/cmZugfestigkeit : mindestens etwa 2812 kg/cmο Knotenfestigkeit : mindestens etwa 2109 kg/cm .2. Nahtmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 30 einen Durchmesser von etwa 0,01 bis ,1,0 mm.3· Nahtmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durchο einen Young-Modul von 3515 bis 1054-6 kg/cm35 4-. Nahtmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugspannung an der Streckgrenze der viskoelastischen Dehnung höchstens etwa 1/3 der Zugfestigkeit des Nahtmaterials beträgt.030026/0692ORIGINAL INSPECTED1 5· Nahtmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Reißdehnung von etwa 30 bis 100%.6. Nahtmaterial nach Anspruch 5ϊ dadurch gekennzeichnet, daß die Reißdehnung mindestens etwa 1,5 mal so großwie die viskoelastische Dehnung ist.7. Nahtmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die viskoelastische Dehnung mindestens etwa10 2,5mal so groß wie die Streckdehnung ist.8. Nahtmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es im keimfreien Zustand vorliegt.9· Nahtmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einem seiner Enden eine Nadel angebracht ist.10. Nahtmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein verstrecktes und orientiertes Monofilament aus einem segmentierten Copolyäther-Ester-Polymerisat enthält.11. Verstrecktes und orientiertes elastomeres chirurgi-25 sches Filament, dadurch gekennzeichnet, daß es einensegmentierten Copolyäther-Ester enthält, der im wesentlichen aus einer Vielzahl sich wiederholender langkettiger Äther-Ester-Einheiten und kurzkettiger Ester-Einheiten besteht, die durch Esterbindungen Kopf-30 Schwanz verknüpft sind, und die allgemeine Formel IOo 0 0Il Il M ItZ(O-D-O-C-R- C)_(0 -G-O-C-R-C- O)Jaufweist, in der G den zweiwertigen Rest bedeutet, der nach der Entfernung der endständigen Hydroxylgruppen von einem Poly-(Cp_,.Q-alkylenoxid)-glykol mit einem Molekulargewicht von etwa 350 bis 6000 verbleibt,030026/0692R den zweiwertigen Rest darstellt, der nach der Entfernung der Carboxylgruppen von einer aromatischen Dicarbonsäure mit einem Molekulargewicht von höchstens etwa 300 verbleibt, D den zweiwertigen Rest bedeutet, der nach der Entfernung der Hydroxylgruppen von einem Alkyldiol mit einem Molekulargewicht von höchstens etwa 250 verbleibt, a und b ganze Zahlen mit solchen Werten darstellen, daß die durch a bezeich neten kurzkettigen Einheiten 50 bis 90 Gewichtsprozent der Verbindung ausmachen, und η den ein faserbildendes Polymerisat ergebenden Polymerisationsgrad bedeutet, wobei das verstreckte Filament folgende physikalischen Eigenschaften aufweist:Zugfestigkeit: mindestens etwa 2812 kg/cm Knotenfestigkeit : mindestens etwa 2109 kg/cm Streckdehnung: etwa 2 bis 9% viskoelastische Dehnung:etwa 10 bis 30% Young-Modul: etwa 2109 bis 14062 kg/cm12. Filament nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es eine chirurgische Nadel mindestens an einem seiner Enden angebracht enthält und sich als chirurgisches Nahtmaterial eignet.25 13. Filament nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es in keimfreiem Zustand vorliegt.14. Filament nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der allgemeinen Formel I der Rest G von Poly-(tetramethylenoxid)-glykol, der Rest D von 1,4-Butandiol und der Rest R von Phthalsäure ableiten.15. Filament nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest R Terephthaloyl-, Isophthaloyl- oder3^ Orthophthaloyl-Gruppen oder Gemische davon darstellt.030026/0692ORIGINAL INSPECTED1 ■■'" -16. Filament nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Poly-(tetramethylenoxid)-glykol ein Molekulargewicht von etwa 1000 aufweist.17. Filament nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die durch a dargestellten kurzkettigen Einheiten etwa 40 Gewichtsprozent des Copolyäther-Esters ausmachen.10 18. Filament nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 51% Terephthaloyl-Einheiten, 16% von Polytetramethylenätherglykol abgeleitete Einheiten und 33% von 1,4-Butandiol abgeleitete Einheiten enthält.19· Filament nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine viskoelastische Dehnung von etwa 19% und einen Young-Modul von etwa 3515 kg/cm .20. Filament nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,daß die durch a dargestellten kurzkettigen Einheiten etwa 23 Geitfichtsprozent des Copolyäther-Esters ausmachen.21. Filament nach Anspruch 20,dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 45% Terephthaloylgruppen, 4% Orthophthaloylgruppen, 20% von Polytetramethylenätherglykol abgeleitete Einheiten und 31% von 1,4-Butan-.diol abgeleitete Einheiten enthält.22. Filament nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine viskoelastische Dehnung von etwa 13% und einen Young-Modul von etwa 11952 kg/cm .23. Filament nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gemisch von einzeln segmentierten Copoly-030026/0692äther-Ester-Polymerisaten mit etwa 18 bis 4-0 Gewichtsprozent kurzkettigen Ester-Einheiten enthält, wobei das Gemisch durchschnittlich etwa 26 bis 35% kurzkettige Ester-Einheiten aufweist.24. Filament nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisatgemisch etwa 55 bis 75 Gewichtsprozent eines Polymerisats mit etwa 40% kurzkettigen Ester-Einheiten und etwa 25 bis 45 Gewichtsprozent eines Polymerisats mit etwa 18% kurzkettigen Ester-Einheiten enthält.25. Filament nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daB das Polymerisatgemisch etwa 40 GewichtsprozentΊ5 eines Polymerisats mit etwa 40% kurzkettigen Ester-Einheiten, etwa 30 bis 40 Gewichtsprozent eines Polymerisats mit etwa 23% kurzkettigen Ester-Einheiten und etwa 3O bis 40 Gewichtsprozent eines Polymerisats mit etwa 18% kurzkettigen Ester-Einheiten ent-20 hält.26. Chirurgische Web- und Wirkwaren, bestehend aus Filamenten gemäß Anspruch 11.25 27. Web- und Wirkwaren nach Anspruch 26, in nahtlos rundgeschlossener Form.28. Verwendung der Filamente gemäß Anspruch 11 bis 25als chirurgisches Nahtmaterial. 30030026/0692
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Representative=s name: VOSSIUS, V., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. TAUCHNER, P., |
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