DE3512689A1

DE3512689A1 - Chirurgisches filament

Info

Publication number: DE3512689A1
Application number: DE19853512689
Authority: DE
Inventors: Bernhard 2000 Tangstedt Hinsch
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1985-10-17
Anticipated expiration: 2005-04-10
Also published as: US4557264A; DE3512689C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft chirurgische Filamente aus einem Polypropylen-Polyäthylen-Gemisch.

Chirurgische Filamente, wie Naht- und Verbandsmaterialien, sind aus einer Reihe verschiedener Stoffe hergestellt worden. Einige davon werden nach einem bestimmten Zeitraum im Gewebe abgebaut, andere bleiben unverändert. Nahtmaterialien aus Polypropylen werden wegen ihrer extremen Inertheit in der Medizin bevorzugt. Die Eigenschaften

können wie folgt zusammengefaßt werden:
15

a) Sie widerstehen einem Abbrechen und fördern Infektionen nicht;

b) sie behalten ihre in-vivo-Zugfestigkeit über ausge-20" dehnte Zeiträume bei;

c) sie zeigen eine minimale Reaktion mit Körpergewebe;

d) sie weisen eine hohe Zugfestigkeit auf;
25

e) sie treten leicht durch Körpergewebe hindurch; und

f) sie haben eine gute Knotensicherheit.

Das heutzutage in der Medizin bevorzugt eingesetzte Polypropylen-Nahtmaterial ist in · der US-PS 3 630 205 beschrieben. Dieses Nahtmaterial hat folgende Eigenschaften:

Zugfestigkeit Knotenfestigkeit Bruchdehnung

3/9 bis 8,9 g/den etwa 320 bis 730 N/mm²

3,3 bis 7,9 g/den etwa 270 bis 650 N/mm²

36 bis 62 %

10

Young's Modul

2200 bis 3680 N/mm²

Wenn auch die gegenwärtigen Polypropylen-Nahtmaterialien gut sind, so ist doch noch Raum für Verbesserungen. Insbesondere wäre es wünschenswert, die Nachgiebigkeit, Biegsamkeit oder Flexibilität von Polypropylen-Nahtmaterialien zu erhöhen, damit sie leichter gebunden werden können, sowie ihre Knotensicherheit zu verbessern. Das Problem besteht darin, daß frühere Bemühungen, dies zu erreichen, zu der Begleiterscheinung führten, daß eine unerwünschte Abnahme der Festigkeitseigenschaften eintrat.

Kürzliche Entwicklungen führten zu verbesserten Eigenschaften durch den Einsatz von Copolymerisaten von Propylen und Äthylen. Dieses Material enthält einige Äthylengruppen in der Polypropylenhauptkette. Die genannten Gruppen erhöhen die Flexibilität.

Bei einer anderen Methode wurde versucht, Polyäthylen zu Polypropylen zu geben, weil Polyäthylen einige der gewünschten Eigenschaften hat. Für diese Gemische werden übliche Polyäthylene mit hoher Dichte verwendet.

Eine Beschreibung von handelsüblichen Polyäthylen-Nahtmaterialien wird in verschiedenen Patentschriften gegeben (US-PSen 3 105 493 und 3 359 983). Sie zeigen eine gute Flexibilität und Biegsamkeit bzw. Schlaffheit, weisen aber in vivo eine schlechte Beibehaltung der Festigkeit auf und

haben im allgemeinen Zugfestigkeitswerte, die um etwa 50% unter jenen liegen, die für Polypropylen gefunden werden. Auch zeigen diese Nahtmaterialien Dehnungen, die mehr als das Zweifache des Polypropylens betragen. Dies ist unerwünscht, da es die Eigenschaften des Knotenbildens verschlechtert.

Bei Nahtmaterialien, die aus Polyäthylen-Polypropylen-Gemischen hergestellt sind, ist die Flexibilität tatsächlich ¹^ deutlich erhöht. Aber gleichzeitig tritt ein gewisser Festigkeitsverlust ein, der für den Chirurgen nicht akzeptabel ist. Deshalb haben diese Materialien im Handel nie eine Bedeutung gewonnen.

¹^ Aus diesem Grund wurde ein neues Material gesucht, das eine hohe Nachgiebigkeit oder Flexibilität, eine gute Knotensicherheit und eine leichte Handhabbarkeit mit der Inertheit von Polypropylen kombiniert. Polypropylen ist ein Nahtmaterial, das hauptsächlich dort zur Anwendung gelangt, wo eine Langzeitstabilität und eine Langzeitunterstützung der Wunde erforderlich sind. Deshalb sind Inertheit, niedrige Gewebereaktion und vor allem ein hochgradiges Beibehalten der Festigkeit äußerst wichtig.

Erfindungsgemäß werden Gemische aus linearem Polyäthylen mit niedriger Dichte (LLDPE) und Polypropylen zur Herstellung chirurgischer Filamente, wie chirurgischer Naht- und Verbandsmaterialien, eingesetzt. Es ist überraschend, daß bei der Zugabe dieses speziellen Polyäthylens in kleinen Mengen zu Polypropylen die Zugfestigkeit nicht vermindert wird. Sie ist deutlich besser als bei reinem Polypropylen, jedoch ist noch überraschender, daß ein starker Abfall in der Steifheit oder eine Zunahme in der Nachgiebigkeit eintritt. Die Bruchdehnung ist etwas höher als bei Polypropylen, aber wesentlich niedriger als bei Polyäthylen. Weiterhin ist sehr interessant, daß das Young's Modul

— 5 —

* für dieses neue Material auch viel niedriger liegt als für entweder reines Polypropylen oder Gemische aus Polypropylen und üblichen Polyäthylenen.

Lineares Polyäthylen mit niedriger Dichte ist ein bekannter Stoff, der im Handel erhältlich ist. Er weist eine Dichte von 0,91 bis 0,95 g/cm³ und einen Schmelzpunkt von 115 bis 130⁰C auf.

Die zum Extrudieren des Nahtmaterials eingesetzte Polymermischung bestand aus hochmolekularem Polypropylen, das vorzugsweise isotaktisch ist. Der Schmelzflußindex (MFI 230/2.16) lag im Bereich von 0,3 bis etwa 11. Bevorzugt werden MFI-Werte von 0,3 bis 3, um hohe Zugfestigkeiten zu erhalten. Das eingesetzte lineare Polyäthylen mit niedriger Dichte hatte Schmelzflußindices im Bereich von (MFI 230/2.16) 0,3 bis 70.

Polyäthylen wurde in Konzentrationen von 0,1 bis 2 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 16 Gewichtsprozent, verwendet. Die Polymermischung kann Färbemittel, wie Farbstoffe oder Pigmente, sowie Stabilisatoren gegen Hitze, ultraviolette Strahlung und Oxidation enthalten. Auch können antistatisch wirkende Additive oder Antiblockmittel sowie Schmiermittel und auch strahlungsundurchlässige Komponenten, wie Bariumsulfat (in Mengen von bis zu etwa 60 Gewichtsprozent, d.h. bis zu etwa 25 Volumenprozent), zugegeben werden.

Die Nahtmaterialien können durch Extrudieren des Polymers zu Filamenten hergestellt und nachfolgend orientiert und getempert werden. Die Filamentgröße kann im Bereich von 1 Denier für Garne bis zur metrischen Größe 5 (Ph. Eur.) (2 USP) liegen. Nachfolgend werden Beispiele angegeben. Die Nahtmaterialien können in üblicher Weise an Nadeln befestigt werden. Die Filamente können auch umsponnen,

gewoben oder gestrickt werden, um Nahtmaterialien oder andere Artikel für medizinische Anwendungen herzustellen. Die Endprodukte können verpackt und für chirurgische

Zwecke sterilisiert werden.
5

Beispiel 1

Die Polymermischung enthielt 16% lineares Polyäthylen mit niedriger Dichte mit einem MFI-Wert (230/2.16) von 1.0 sowie 84% Polypropylen mit einem MFI-Wert (230/2.16) von 1,8, wobei sich die Prozentangaben auf das Gesamtgewicht aus Polyäthylen und Polypropylen beziehen.

Das Material wurde wie folgt verarbeitet:
15

Extrudieren

Temperatur 240⁰C

Düsendurchmesser 1 mm
Pumpendruck 7 MPa

Orientieren

Ziehverhältnis 8,0

Ofentemperatur 150⁰C

Tempern

Relaxationsverhältnis 0,82
Ofentemperatur 150⁰C

Verweilzeit 40 s

Das erhaltene Nahtmaterial hatte eine metrische Größe von 3,5 (Nr. 0 USP). Die Eigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.

Beispiele 2 bis 5

Weitere Proben wurden aus dem gleichen Polyäthylen und Polypropylen gemäß obiger Methode hergestellt. Die Bedingungen sind in der nachfolgenden Tabelle III zusammengefaßt. Sie werden mit Werten üblicher und im Handel erhälticher Polypropylen-Nahtmaterialien verglichen (Tabelle II).

Tabelle I

	Physikalische	Eigenschaften von erfindungsgemäßen Nahtmaterialien	j	Spezifische gerade Festigkeit, N/rmi²	Bruch- Biege dehnung, modul, % N/mm²	1600	Poly äthylen gehalt, %
15	Durch messer, Probe μΐη	Spezifische Knoten festigkeit, N/mm²	410	46	2500	16
	1 380	360	430	30	4480	4
	2 304	405	465	39	4090	8
20	3 247	425	550	33	4320	2
	4 173	510	620	28		12
	5 137	530	Tabelle II
		Eigenschaften von handelsüblichem Polypropylen
25	Physikalische

Durch- Spezifische Spezifische Bruch- Biegenesser, Knoten- gerade dehnung, modul

festigkeit, Festigkeit,

Probe um N/mm² N/mm² % N/mm²

30	6	375	340	360	31	2870
	7	319	400	360	33	3840
	8	245	420	390	26	10.100
	9	182	410	420	30	13.100
	10	139	440	490	29	14.800
35

Die verbesserte Nachgiebigkeit, wie sie durch die Verminderung des Biegemoduls verdeutlicht wird, ist besonders überraschend.

Tabelle III

Experimentelle Bedingungen Probe

Extrudieren 1 2 3 4

Temperatur, ⁰C 240

Düsendurchmesser, irm 1 Pumpendruck, MPa 7

250	250	250	240
1	0,75	0,5	0,5
7	7	7	7

Orientieren	8,0 ⁰C 150	9,0 150	9,0 150	9,0 150	8,5 150
Ziehverhältnis Ofentemperatur,
Tempern	0,82	0,77	0,77	0,77	0,8
Relaxations verhältnis

Ofentemperatur, ⁰C 150 130 130 130 150 Verweilzeit, s 40 40 70 70 40

Untersuchungsmethoden

Die Zugfestigkeiten bei geradem Zug wurden mit einer Prüfvorrichtung (Instrontester) mit einer Backengeschwindigkeit von 200 mm/min und einem Kaliber von 100 mm in der Länge gemessen. Die Knotenfestigkeit (Knotenzugfestigkeit)

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wurde auf gleiche Weise bestimmt, jedoch wurde vor dem Test ein einziger Knoten gebildet.

Die Schmelzflußeigenschaften wurden in einer Vorrichtung gemäß DIN 53735 bei 230⁰C mit einer Beladung von 21,6 N (dies entspricht ASTM 1238, Cond. L.) geprüft. Die Flexibilitäten wurden mit einer entsprechenden Vorrichtung (Instrontester) bestimmt, die mit einem speziellen Adapter ausgerüstet war. Ein Stück Nahtmaterial 10 wurde zwischen zwei Stiften 12, 14 befestigt (vgl. die Fig.).

Das Nahtmaterial 10 wurde dann unter Verwendung eines Hakens in die Position gebogen, welche durch die gepunkteten Linien 16 dargestellt ist. Dieser Haken wurde durch den Backen der Meßvorrichtung angetrieben. Die von der Meßvorrichtung bestimmte Biegekraft F wurde als Funktion der Entfernung f aufgezeichnet. Der Biegemodul E kann gemäß folgender Gleichung berrechnet werden:

F. L=

E =

f-d⁴-ir-2

Claims

I> 11» L·. - I i\ί G." "H A N' "S VV. G Γί Ο'ϊί NING PATKNTAN WA L T J/E 10-298 Ethicon, Inc. Route 2 2 Somerville, N.J. 08876 USA Chirurgisches Filament Patentansprüche

1. Gezogenes und orientiertes, starkes und nachgiebiges chirurgisches Filament, gekennzeichnet durch ein physikalisches Gemisch aus Polypropylen und linearem Polyäthylen mit niedriger Dichte.

2. Filament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es an einer Nadel befestigt ist.

3. Filament nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Eigenschaften:

Zugfestigkeit 350 bis 900 N/mm²

spezifische Knoten- 300 bis 800 N/mm²

festigkeit

Bruchdehnung 23 bis 53 %

Biegemodul 1200 bis 5000 N/mm²

KIKHEHTSTH. 4 · 8000 JiflNCHEN RO · I'OH 800840 · KAHKI.: HlI EI N PATKN T · TEl-. (OHI)) ^Tm₇₁) . TELEX η!ί1!(!ΠΙ>

4. Filament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,1 bis 25 Gewichtsprozent lineares Polyäthylen mit niedriger Dichte, bezogen auf das Gesamtgewicht von Polyäthylen und Polypropylen, enthält.

5. Filament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 1 bis 16 Gewichtsprozent lineares Polyäthylen mit niedriger Dichte, bezogen auf das Gesamtgewicht von Polyäthylen und Polypropylen, enthält.

6. Filament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in sterilem Zustand vorliegt.

7. Filament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein oder mehrere Additive aus der Reihe Färbemittel, Stabilisatoren, antistatisch wirkende Mittel, Antibackmittel, Schmiermittel und strahlenundurchlässige Mittel enthält.