DE3525731A1 - Process for the production of a non-toxic plastic foam article - Google Patents
Process for the production of a non-toxic plastic foam articleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines nicht toxischen Kunststoff-Schaum-Körpers.The invention relates to a method of manufacture of a non-toxic plastic foam body.
Solche Körper finden in der Medizin als Implantate, z. B. als Luftröhren oder Gefäßprothesen, Anwendung.Such bodies are found in medicine as implants, e.g. B. as Trachea or vascular prosthesis, application.
Die Herstellung dieser Körper bereitet gewisse Schwierigkeiten:The manufacture of these bodies presents certain difficulties:
Zwar werden seit langem in großem Umfang Kunststoffschäume er zeugt. So kann man beispielsweise Polyurethan dadurch verschäu men, daß man eine CO2-Bildung bewirkt. Diese Schäume sind aber physiologisch bedenklich.Plastic foams have long been produced on a large scale. For example, polyurethane can be foamed by causing CO 2 formation. However, these foams are physiologically questionable.
Ein anderes bekanntes Verfahren, das zu nicht toxischen Schäu men führt, besteht darin, daß der Kunststoff auf einen Körper aufgespritzt wird derart, daß er im Fluge teilweise trocknet, so daß sich auf dem Körper Kunststoffäden und -partikel unter Bildung von Hohlräumen zwischen den Fäden und Partikeln auf einanderlegen. Die Hohlräume sind in ihrer Form völlig unre gelmäßig und zu einem großen Teil offen. Dieses Verfahren ist relativ aufwendig. Ferner ist der Schaumkörper in seiner Struk tur wenig variierbar und daher nur begrenzt einsetzbar.Another known procedure that leads to non-toxic foaming men leads, is that the plastic on a body is sprayed on in such a way that it partially dries in flight, so that there are plastic threads and particles on the body Formation of voids between the threads and particles put one another. The shape of the cavities is completely incorrect regular and to a large extent open. This procedure is relatively complex. Furthermore, the foam body is in its structure not very variable and can therefore only be used to a limited extent.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingans erwähnte Verfahren derart zu gestalten, daß es einfacher und billiger als das bekannte ist und ferner zu Schaumkörpern führt, die bezüg lich ihrer Struktur variierbar sind. The invention has for its object that mentioned To design processes in such a way that it is easier and cheaper than is the known and also leads to foam bodies that relate their structure can be varied.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kunststoff, mit einem Lösungsmittel eine viskose, also zäh flüssige Lösung bildend, in die gewünschte Form gebracht und einem mit dem Lösungsmittel homogen mischbaren Fällbad ausge setzt wird, d. h. insbesondere in dieses eingetaucht wird.This object is achieved in that the Plastic, with a solvent a viscous, so tough forming liquid solution, brought into the desired shape and a precipitation bath homogeneously miscible with the solvent is set, d. H. especially immersed in it.
Die hierbei entstehenden Schäume weisen Poren auf, die weitge hend sphärisch sind und völlig geschlossen sind.The resulting foams have pores that are wide are spherical and are completely closed.
Wird die viskose Lösung dem Fällmittel ausgesetzt, dann bildet sich zunächst eine Haut im Bereich der Grenzfläche zwischen der Kunststofflösung und dem Fällmittel. Durch diese findet ein Austausch zwischen dem Lösungsmittel und dem Fällmittel statt, was ein Anwachsen der Haut in das Innere des Kunststoff körpers zur Folge hat. Die auf diese Weise wachsende Schicht ist porig. Diesen Vorgang läßt man so lange ablaufen, bis das Lösungsmittel abdiffundiert ist und der Kunststoff sich voll ständig zu einem Körper mit geschlossenen bzw. weitgehend ge schlossenen Poren verfestigt hat.If the viscous solution is exposed to the precipitant, it forms First, there is a skin in the area of the interface between the plastic solution and the precipitant. Through this finds an exchange between the solvent and the precipitant instead, what an increase in skin inside the plastic body results. The layer growing in this way is porous. This process is allowed to continue until the Solvent has diffused and the plastic is full constantly to a body with closed or largely ge closed pores has solidified.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist wesentlich einfacher und billiger durchführbar als das bekannte. Hinzu kommt, daß man die Größe der Poren, die Abhängigkeit der Porengröße von ihrem Ab stand von der Oberfläche des Schaumkörpers, die Dicke der Poren wände und die Elastizität des Schaumkörpers durch Variation der verschiedenen Parameter leicht variieren kann. Außerdem kann man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dem Schaumkörper weit mehr unterschiedliche Formen verleihen als mit dem bekann ten Verfahren. Weiterhin läßt sich der erfindungsgemäß herge stellte Schaumkörper leichter und haltbarer nähen als ein sol cher, der nach dem bekannten Verfahren geschaffen worden ist. Sodann ist es möglich, die Poren insbesondere der äußeren Schicht geschlossen zu lassen oder sie auf mechanischem und/oder che mischem Wege zu öffnen. Im ersteren Falle kann der Körper als Wirkstoffreservoir dienen. Im zweiten Fall kann er wie die bekannten Körper als Implantat Verwendung finden. (Die offenen Poren ermöglichen es dem Gewebe, in die Poren hinein zu wachsen.) Natürlich kann er in diesem Fall zusätzlich auch als Wirkstoff reservoir dienen.The method according to the invention is much simpler and cheaper to do than the known. On top of that you get the Size of the pores, the dependence of the pore size on their ab stood up from the surface of the foam body, the thickness of the pores walls and the elasticity of the foam body by variation the various parameters may vary slightly. Furthermore the foam body can be used in the process according to the invention give far more different shapes than with the known procedures. Furthermore, the Herge according to the invention made foam body sewing easier and more durable than a sol cher, which was created by the known method. Then it is possible to remove the pores, especially the outer layer to leave closed or on mechanical and / or che open ways. In the former case, the body can be considered Serve drug reservoir. In the second case it can be like that known body can be used as an implant. (The open ones Pores allow the tissue to grow into the pores.) In this case, of course, it can also be used as an active ingredient serve reservoir.
Der Porendurchmesser der erfindungsgemäßen Schaumkörper liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 50-500 µm.The pore diameter of the foam body according to the invention is preferably in the order of 50-500 microns.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß zur Schaffung von zusätzli chen Mikroporen die viskose Lösung mit kleinsten Partikeln aus einer unlöslichen Substanz versetzt wird, die nach der Fällung durch einen Extraktionsprozeß (bei dem die Substanz zunächst gelöst wird) herausgeholt werden. Auf diese Weise ist es möglich, Poren in der Größenordnung von 5-10 µm zu schaffen.It is also proposed that to create additional micropores eliminate the viscous solution with the smallest particles an insoluble substance is added after the precipitation by an extraction process (in which the substance first is solved). In this way it is possible To create pores in the order of 5-10 µm.
Andererseits ist es auch unter Umständen sinnvoll, daß die viskose Lösung mit einer Substanz versetzt wird, die sich in der viskosen Lösung löst und im Fällbad löst oder nicht löst und nach der Fällung gegebenenfalls durch einen Extraktions prozeß herausgeholt wird. Auf diese Weise können zusätzliche Poren von der Größe im molekularen Bereich geschaffen werden.On the other hand, it may also make sense that the a viscous solution is mixed with a substance that is in dissolves the viscous solution and dissolves or does not dissolve in the precipitation bath and after the precipitation, if necessary, by an extraction process is brought out. This way, additional Pores of size can be created in the molecular range.
Außerdem wird vorgeschlagen, daß ein solcher Kunststoff ver wendet wird, der vom menschlichen oder tierischen Körper nicht resorbiert wird. Ein Luft- oder Speiseröhrenstück aus diesem Kunststoff wird dann vom Körper nach gewisser Zeit ausgeschie den, sei es, daß er ausgebrochen wird oder in den Magen gelangt.It is also proposed that such a plastic ver that is not used by the human or animal body is absorbed. A piece of air or esophagus from this Plastic is then ejected from the body after a certain time that, whether it is broken out or gets into the stomach.
Der Kunststoff kann aber auch durch den menschlichen Körper schadlos resorbiert werden, wobei die Resorptionsgeschwindig keit auf den Heilungsprozeß abgestimmt wird. The plastic can also pass through the human body be absorbed harmlessly, the rate of absorption being rapid is coordinated with the healing process.
Ein Stab aus Teflon, Glas oder Metall wird langsam in eine hochviskose Polyurethanlösung getaucht (z. B. 15% Polyurethan in Dimethylformamid, η = 105 mPas) und langsam wieder heraus gezogen, wobei die Polyurethanlösung durch Drehen des Stabes gleichmäßig auf diesem verteilt wird. Sofort anschließend wird das Ganze in ein Fällbad (z. B. Wasser mit einem Detergenz, 0-10°C) getaucht und 20 Stunden ruhend daringelassen, wobei sich das Fällbad langsam auf Zimmertemperatur erwärmt. Das Polymere wird dabei unter Porenbildung ausgefällt. Dann wird der Schaumkörper mehrere Stunden in fließendem Wasser lösungs mittelfrei gewaschen. Anschließend wird die Prothese bei 60°C im Umlufttrockenschrank oder im Vakuum getrocknet.A rod made of Teflon, glass or metal is slowly immersed in a highly viscous polyurethane solution (e.g. 15% polyurethane in dimethylformamide, η = 10 5 mPas) and slowly pulled out again, the polyurethane solution being evenly distributed on the rod by rotating it . Immediately afterwards, the whole is immersed in a precipitation bath (e.g. water with a detergent, 0-10 ° C.) and left to rest for 20 hours, during which the precipitation bath slowly warms up to room temperature. The polymer is precipitated with the formation of pores. Then the foam body is washed solvent-free in running water for several hours. The prosthesis is then dried at 60 ° C in a forced-air drying cabinet or in a vacuum.
Zur Schaffung eines Schaumkörpers mit offenen Poren wird die Prothese mit der Form in eine Drehbank eingespannt, und die Poren werden mittels eines scharfen Messers aufgeschnitten.To create a foam body with open pores, the Prosthesis with the shape clamped in a lathe, and the Pores are cut open with a sharp knife.
Um den Schaumstoffschlauch bequem von der Form abziehen zu können, wird er in ein Quellbad getaucht (z. B. Chloroform/Tetra kohlenstoff 1 : 4). Dann wird die Prothese vorsichtig abgezogen und anschließend getrocknet.To easily pull the foam hose off the mold , it is immersed in a swelling bath (e.g. chloroform / tetra carbon 1: 4). Then the prosthesis is carefully removed and then dried.
Das Implantat kann mit Äthylenoxyd sterilisiert werden. Es sollte vor einer Implantation ca. 10 Tage bei etwa 50°C im Vakuum ausgasen. Unmittelbar vor der Implantation sollte das Implantat 1-2 Stunden in steriler physiologischer Kochsalz lösung lagern, wodurch das Material wieder weich und geschmei dig wird. Die Prothese wird erst vor dem Einnähen auf die ge wünschten Abmessungen zugeschnitten.The implant can be sterilized with ethylene oxide. It should be at about 50 ° C in about 10 days before implantation Degas the vacuum. This should be done immediately prior to implantation Implant in sterile physiological saline for 1-2 hours store solution, which makes the material soft and smooth again dig. The prosthesis is only on the ge before sewing cut to the desired dimensions.
Vor dem Aufbringen der porösen Polyurethanschicht wird der Formkörper in eine 10%ige Polyurethanlösung in Dimethylform amid (Viskosität ca. 8.000-10.000 mPas) getaucht. Die Be schichtung wird bei ca. 60°C getrocknet. Die getrocknete (nicht poröse) Schicht hat eine Schichtdicke von ca. 30-50 µm. Diese Schicht dient als Infektionssperre. Nach dem Abkühlen verfährt man wie beschrieben.Before the porous polyurethane layer is applied, the Shaped body in a 10% polyurethane solution in dimethyl form amide (viscosity approx. 8,000-10,000 mPas) immersed. The Be Layering is dried at approx. 60 ° C. The dried (not porous) layer has a layer thickness of approx. 30-50 µm. These Layer serves as an infection barrier. Moves after cooling one as described.
Zur Verstärkung wird nach dem Aufbringen der nicht porösen Schicht auf diese eine Lage aus Dacrongaze aufgeklebt. Ebenso eignet sich das spiralförmige Aufziehen eines Fadens aus Poly amid, der zuvor durch thermische Verformung (10 Minuten bei 170°C) in die Form der Prothese gebracht wird. Dann wird wie bereits beschrieben die Schaumstoffschicht erzeugt.For reinforcement, after the application of the non-porous Layer on this a layer of Dacrongaze glued. As well the spiral winding of a thread made of poly is suitable amide, which was previously caused by thermal deformation (10 minutes at 170 ° C) is brought into the shape of the prosthesis. Then how already described creates the foam layer.
Zur Schaffung einer spiralförmigen Wulst auf dem Schaumschlauch wird dieser, nachdem er getrocknet worden ist, mit dem Stab in eine Drehbank eingespannt und langsam gedreht. Aus einer Spritze wird auf ihn eine hochviskose Polyurethanlösung spiral förmig aufgetragen (Windungsabstand ca. 1 cm). Zur Haftung des spiralförmigen Wulstes auf dem Schlauchkörper gewährt man dem Ganzen eine Trocknungszeit von 20-30 Minuten bei Zimmertem peratur. Dann wird die Prothese erneut in das Fällbad getaucht. Auf diese Weise wird auch die Wulst porenförmig.To create a spiral bead on the foam tube after drying, use the stick clamped in a lathe and slowly turned. From one Syringe is spiraled onto it a highly viscous polyurethane solution applied in the form of a coil (approx. 1 cm between turns). Liability of the Spiral beads on the tube body are granted All in all a drying time of 20-30 minutes at room temperature temperature. Then the prosthesis is immersed again in the precipitation bath. In this way, the bulge also becomes pore-shaped.
Um der Gefahr einer Infektion gerade während der ersten Zeit nach der Implantation zu begegnen wird die Prothese mit einer verdünnten Lösung eines Antibiotikums getränkt (z. B. 2 ml Re fobazin oder Gentamyzin 40,0 mg in 40 ml physiologischer Koch salzlösung). Das Imprägnieren mit dem Antibiotikum sollte auf sterile Weise an der bereits sterilisierten und entgasten Pro these vorgenommen werden, da das Sterilisationsverfahren die antibiotische Wirkung herabsetzen würde. Die Prothese wird zu diesem Zweck in einem druckfesten Glasgefäß zusammen mit der Antibiotika-Lösung evakuiert, bis keine Gasblasen mehr aufstei gen. Dann belüftet man das Gefäß langsam mit steriler Luft. Un ter Umständen wiederholt man diesen Vorgang ein bis zwei weite re Male. To the risk of infection especially during the first time after implantation, the prosthesis is met with a diluted solution of an antibiotic (e.g. 2 ml Re fobazin or gentamyzin 40.0 mg in 40 ml physiological cook saline solution). The impregnation with the antibiotic should be on sterile way on the already sterilized and degassed pro These are made because the sterilization process would reduce antibiotic effects. The prosthesis becomes too this purpose in a pressure-resistant glass jar together with the Antibiotic solution is evacuated until no more gas bubbles rise Then the vessel is slowly aerated with sterile air. Un Under certain circumstances, this process is repeated one or two further times re male.
Soll ein Implantat aus resorbierbarem Kunststoff geschaffen werden, bestehen verschiedene Möglichkeiten des Abbaus des Kunst stoffes: Es kann ein hydrolytischer oder ein oxidativer Spal tungsprozeß erfolgen. Wichtig ist, daß die Molekülfragmente physiologisch unbedenklich sind. Zweckmäßig ist es, wenn der Abbau nicht vor zwei Monaten erfolgt.Is an implant made of resorbable plastic there are various ways of dismantling art substance: It can be a hydrolytic or an oxidative gap tion process take place. It is important that the molecular fragments are physiologically harmless. It is useful if the Dismantling did not take place two months ago.
Die Wandstärke der Prothesen kann durch die Konzentration (Viskosität) der Polymerlösung variiert werden.The wall thickness of the prosthesis can be determined by the concentration (Viscosity) of the polymer solution can be varied.
Die Größe der Poren läßt sich innerhalb gewisser Grenzen durch Variation des Herstellungsverfahrens einstellen:The size of the pores can be determined within certain limits Set the variation of the manufacturing process:
- a) Warmes Wasser als Fällmittel (ca. 60°C) verkleinert die Poren,a) Warm water as a precipitant (approx. 60 ° C) makes the pores smaller,
- b) Fällen bei Rotation, insbesondere bei lang samer Rotation der Form führt zu kleineren Poren an der Außenseite der Prothese,b) cases with rotation, especially with long Slower rotation of the form leads to smaller ones Pores on the outside of the prosthesis,
- c) Andere Fällmittel als Wasser (z. B. Alkohole) vergrößern die Diffusionsgeschwindigkeit des Lösungsmittels; die Folge ist kleinere Poren und größere Wandstärken der Poren,c) Other precipitants than water (e.g. alcohols) increase the rate of diffusion of the Solvent; the result is smaller pores and larger wall thicknesses of the pores,
- d) Durch Suspension fein zerkleinerter, im Lö sungsmittel des Polymeren unlöslicher Substan zen (z. B. Soda oder Kaliumkarbonat) und an schließende Extraktion dieser Substanzen (z. B. Behandlung mit alkoholischer Salzsäure) werden Mikroporen erzeugt. Die Porengröße richtet sich nach der Größe der Partikel.d) By suspension finely chopped, in Lö solvent of the polymer insoluble substance zen (e.g. soda or potassium carbonate) and an final extraction of these substances (e.g. Treatment with alcoholic hydrochloric acid) Micropores created. The pore size depends according to the size of the particles.
Die erfindungsgemäßen Implantate können als Speiseröhren, Luft röhren, Gefäßprothesen, künstliche Haut, permanente Hautdurch leitungen, Reparaturpatches, Drug-Release-Systeme usw. Verwen dung finden. Das sind elastische Implantate. Es ist aber auch möglich, durch Wahl der Komponenten, einen anschließenden Här tungsprozeß oder Erhöhung der Konzentration des Kunststoffes im Lösungsmittel einen harten bzw. teilelastischen Schaum zu schaffen.The implants according to the invention can be used as esophagus, air tubes, vascular prostheses, artificial skin, permanent skin penetration lines, repair patches, drug release systems, etc. Use find. These are elastic implants. It is also possible, by choosing the components, a subsequent hardening tion process or increasing the concentration of the plastic a hard or partially elastic foam in the solvent create.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: A61L 15/01 |
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8130 | Withdrawal |