DE60307888T2

DE60307888T2 - Chirurgisches weichteilgewebenetz

Info

Publication number: DE60307888T2
Application number: DE2003607888
Authority: DE
Inventors: Sacha Carina SNIJDER; Josef Leonard NIELABA
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: DE60307888D1; ES2268465T3; JP2006509544A; AU2003295254A1; KR20050085582A; CN100342926C; US7582576B2; ATE337033T1; EP1569701A1; CN1726054A; WO2004052421A1; DK1569701T3; US20060014459A1; EP1569701B1; CA2509141A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein chirurgisches Netz und insbesondere ein weiches und flexibles chirurgisches Weichteilgewebe-Netz.
Die Verwendung eines chirurgischen Netzes zur Reparation und Wiederherstellung von lebendem Gewebe ist wohl bekannt. In US 6.042.592 wird beispielsweise ein chirurgisches Netz beschrieben, das zur Unterstützung und/oder Verstärkung eines beschädigten oder geschwächten Körperteils verwendet wird. US 6.042.592 beschreibt weiter, dass ein Netz zusätzlich ausreichend porös sein muss, um Wachstum von Gewebe durch die Prothese nach der Implantation zu ermöglichen. Heilendes Gewebe wächst im Allgemeinen durch poröse Öffnungen im implantierten Netz, so dass das Netz assimiliert wird und dem Gewebe strukturelle Integrität verliehen wird.
US Patent Nr. 3.054.406 offenbart ein weiteres Beispiel für ein chirurgisches Netz, das zur Reparation und Wiederherstellung von lebendem Gewebe verwendet wird. Das dort beschriebene chirurgische Netz kann aus monofilen oder multifilen Polyethylen-Garnen gewebt werden. Das Netz hat nur begrenzte Nachgiebigkeit, wenn es aus monofilen Garnen geformt wird und es kann infektiöses Material beherbergen, wenn es aus multifilen Garnen besteht.
Ein chirurgisches Netz hat sich auf dem Gebiet der Reparation von Weichteilen, wie z. B. bei einer Operation zur Reparation einer Hernie, als extrem nützlich erwiesen. Die Herniorrhaphie in der Leistengegend gehört zu den ältesten und am häufigsten durchgeführten chirurgischen Eingriffen. Leider ist das durchschnittliche Operationsergebnis mit einer Zeit voller Beschwerden und resultierenden Behinderungen behaftet. Es wurden Techniken entwickelt, wie z.B. die laparoskopische Herniorrhaphie, in der Absicht, Morbidität und Rezidivraten zu verringern. In den meisten Studien wurde aber nur eine mäßige Besserung der Schmerzen und Behinderungen im Zusammenhang mit dem Eingriff beobachtet. Ferner weisen die zusätzlichen Kosten für die Ausrüstung, die Notwendigkeit einer Allgemeinnarkose und die zusätzliche Zeit im Operationssaal, die für die laparoskopische Herniorrhaphie benötigt wird, darauf hin, dass dieses Verfahren keineswegs ideal ist. Es besteht nach wie vor ein Bedarf nach einem Verfahren, das effektiv alle Überlegungen hinsichtlich Kosten, Behinderung und erneutem Auftreten der Hernie bei Patienten mit Leistenbruch ansprechen kann.
Zurzeit erfolgt die Platzierung eines Prothesennetzes im Properitonealraum zwar entweder mit einem Laparoskop oder mit einer offenen Technik, aber es ist wünschenswert, den Eingriff mit noch weniger invasiven Mitteln durchzuführen. Ein solches in Frage kommendes Mittel ist die Verwendung von Nadeln zur Ablage des Netzes im Peritonealraum. Die Ablage eines Netzes mit einer Nadel war bisher kaum möglich gewesen, was teilweise daran lag, dass es kein Netz gab, das so dünn ist, dass es durch die Kanüle einer Nadel geführt werden kann, aber gleichzeitig so zäh und flexibel ist, dass sie ihren beabsichtigten Verwendungszweck ausreichend erfüllen kann.
Deshalb besteht ein Bedarf nach einem chirurgischen Weichteilgewebenetz, das mit einer solchen Dicke hergestellt werden kann, dass es gerollt oder gefaltet und anschließend in die Kanüle einer Nadel eingeführt werden kann, um im Körper abgelegt zu werden, und das die weichen und nachgiebigen Merkmale eines Netzes aus multifilen Garnen und den Infektionswiderstand eines Netzes aus monofilen Garnen aufweist. Um ein Netz mit geringer Dicke bereitzustellen, sollten die Garne, aus denen das Netz besteht, hohe Zähigkeit oder Stärke aufweisen. Garne mit hoher Zähigkeit weisen in der Regel aber zu geringe Flexibilität für chirurgische Netze auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Netzes, das Flexibilität mit ausreichender Zähigkeit kombiniert, um ein dünneres Netz als die bekannten Netze zu erhalten.
Erfindungsgemäß wird dies mit einem Netz erreicht, das aus Polyethylen-Garnen mit einer Zugfestigkeit von über 1,0 GPa und aus Polyethylen mit einer relativen Viskosität von über 5 dl/g besteht.
Damit kann ein Netz erhalten werden, das so dünn und flexibel ist, dass es für den oben beschriebenen chirurgischen Anwendungszweck eingesetzt werden kann.
Ein chirurgisches Netz kann durch Wirken, Weben, Flechten oder anderweitiges Formen einer Vielzahl von Garnen zu einem Netz hergestellt werden. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Netz gewirkt.
Das Netz besteht aus Polyethylen-Garnen mit einer Zugfestigkeit von über 1,0 GPa, vorzugsweise über 1,5, 2,0 oder sogar über 3,0 GPa. Die Zugfestigkeit, auch einfach Festigkeit, wird an multifilen Garnen wie in ASTM D885M aufgeführt mit einer nominalen Gauge-Länge der Faser von 500 mm, einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 50%/Min und Instrom 2714 Klemmen, Typ Fibre Grip D5618C. Die Polyethylen-Garne im erfindungsgemäßen Netz bestehen aus Polyethylen mit einer relativen Viskosität von über 5 dl/g, gemessen an einer Lösung von Polyethylen in Decalin mit einer Konzentration von 0,05% bei 135°C gemäß ASTM D 4020. Vorzugsweise beträgt die relative Viskosität des Polyethylens über 10 dl/g. Ein Vorteil eines Netzes aus einem Garn aus Polyethylen mit einer relativen Viskosität von über 10 dl/g ist die hohe Ermüdungsfestigkeit dieses Netzes. Das Polyethylen kann ferner geringe Mengen der üblichen Zusatzstoffe, wie z.B. Katalysatorreste oder Stabilisatoren, enthalten.
Die Dicke des Garns kann zwischen weiten Bereichen schwanken. Eine geeignete Dicke für die Garne im erfindungsgemäßen Netz beträgt jedoch 10 bis 500 Denier, da das Netz flexibel sein soll.
Ein Netz kann aus monofilen oder multifilen Garnen hergestellt werden. Ein chirurgisches Netz aus einem monofilen Garn liefert zufriedenstellende Verstärkung, ist aber im Allgemeinen steif und nur begrenzt nachgiebig. Demgegenüber ist ein chirurgisches Netz aus einem multifilen Garn weich und flexible im Vergleich mit einem Netz aus einem monofilen Garn. Ein Netz aus einem multifilen Garn kann aber infektiöses Material, wie z.B. Bakterien beherbergen. Insbesondere können die kleinen Leerräume oder Zwischenräume zwischen den Fäden von multifilen Garnen die Züchtung solcher Bakterien fördern. Bis heute ziehen Chirurgen in der Regel das monofile Design vor, weil es widerstandsfähiger gegen infektiöses Material ist. Deshalb müssen Chirurgen, die diese Wahl treffen, auf die Vorteile von multifilen Garnen verzichten.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Polyethylen-Garne Hüll- und Kerngarne mit einem Gewichtsverhältnis zwischen Hülle und Kern von unter 5:1. Bei diesem Hüll- und Kerngarn besteht der Kern aus Fäden, die nicht oder nur wenig aneinander haften, d.h. die meisten Fäden können noch voneinander getrennt werden, z.B. wenn das Garn der Länge nach geschnitten oder die Hülle entfernt wird. Die Hülle des Garns ist eine im Wesentlichen nicht-poröse Schicht, die beispielsweise aus äußeren Fäden eines Vorläufergarns geformt worden sein kann, das durch Wärmeexposition geschmolzen ist. Das Vorläufergarn kann ein kontinuierliches multifiles Garn sein, aber auch ein gesponnenes Garn aus Stapelfasern. Vorzugsweise ist das Vorläufergarn ein multifiles Garn. Im Wesentlichen nicht-porös im Zusammenhang mit der Hülle ist so zu verstehen, dass keine oder kaum Poren oder Leerräume zu sehen sind, z.B. mit einem Mikroskop, so dass Bakterien oder andere Mikroorganismen keinen Nährboden finden. Die relative Dicke der Hülle sollte unter einem bestimmten Wert liegen, so dass das Hüll- und Kerngarn die Vorteile eines flexiblen, aber dennoch zähen multifilen oder gesponnenen Garns mit denen eines monofilen Garns vereint und weniger gut infektiöses Material beherbergen kann. Ein solches Garn franst weniger leicht aus und zeigt verbesserten Ausreißwidersand. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis zwischen Hülle und Kern unter 3:1, oder sogar unter 2:1, da dies die Flexibilität erhöht, insbesondere bei dickeren Garnen.
Die Flexibilität des Garns ist im Allgemeinen höher, wenn ein dünneres Garn verwendet wird. Ein sehr dünnes Garn kann jedoch schwieriger zu handhaben sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Netz aus einer Konstruktion wie einem Geflecht oder einer Schnur aus mindestens zwei Hüll- und Kerngarnen mit niedrigem Denier hergestellt. Der Vorteil dieses Vorgehens ist hohe Flexibilität und ein noch immer geringes Risiko für die Beherbergung von infektiösem Material, weil die Zwischenräume zwischen den Hüll- und Kerngarnen größer sind als bei den Fäden eines multifilen Garns.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde ein Medikament (z.B. ein Antibiotikum) in die Garne eingearbeitet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines weichen und flexiblen chirurgischen Weichteilgewebenetzes aus Polyethylen-Garnen, wobei die Garne aus Fäden bestehen, die wie folgt hergestellt werden:

a) Spinnen mindestens eines Fadens aus einer Lösung von Polyethylen mit einer relativen Viskosität von über 5 dl/g in einem ersten Lösungsmittel;
b) Abkühlen des erhaltenen Fadens, um einen lösungsmittelhaltigen Gelfaden zu erhalten;
c) mindestens teilweises Entfernen des Lösungsmittels aus dem Gelfaden; und
d) Ziehen des Fadens in mindestens einem Ziehschritt vor, während oder nach dem Entfernen des Lösungsmittels, so dass eine Zugfestigkeit von über 1,0 GPa erhalten wird.

Ein solches Spinnverfahren wird im Allgemeinen als Gelspinnverfahren bezeichnet. Gelspinnen von Polyethylen mit einer relativen Viskosität von über 5 dl/g (Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht; UHMwPE) wurde in verschiedenen Publikationen beschrieben, einschließlich EP 0205960 A , EP 0213208 A1 , US 4413110 , WO 01/73173 A1, und Advanced Fiber Spinning Technology, Hrsg. T. Nakajima, Woodhead Publ. Ltd (1994), ISBN 1-855-73182-7 und die darin aufgeführten Literaturstellen. Geeignete Lösungsmittel für dieses Spinnverfahren sind bekannt und umfassen beispielsweise Paraffine, Mineralöl, Kerosin oder Decalin. Das Spinn-Lösungsmittel kann durch Verdampfen, Extraktion oder eine Kombination aus Verdampfen und Extraktion entfernt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Lösungsmittel im Wesentlichen vollständig entfernt, d.h. bis auf ein Niveau unter dem Gehalt, der für die vorgesehene Anwendung zulässig ist. Vorzugsweise enthält das erhaltene Garn weniger als 800 ppm Lösungsmittel, insbesondere weniger als 500, 250 oder sogar weniger als 100 ppm.
Die Erfindung betrifft ferner ein bevorzugtes Verfahren, das ferner einen Schritt umfasst, bei dem die Garne einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wahlweise in Anwesenheit eines zweiten Lösungsmittels für Polyethylen, wobei bei diesem Schritt ein modifiziertes Garn mit einer Hülle und einem Kern geformt wird, mit einem Gewichtsverhältnis zwischen Hülle und Kern von unter 5:1, vorzugsweise unter 3:1 oder sogar unter 2:1. In diesem Verfahren können die Garne gesponnene unverdrehte Fäden sein oder in Form von geflochtenen, verdrehten oder vermischten Fadenbündeln oder in Form eines gesponnenen Garns vorliegen.
Die Bedingungen, wie z.B. Temperatur und Verweilzeit des Verfahrens gemäß dem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren werden so gewählt, dass sie ausreichend hoch bzw. lang sind, um die Fäden zu erweichen, damit sie sich mindestens an der Oberfläche des Garns vermischen können, so dass eine Hülle geformt wird, die im Wesentlichen nicht porös ist.
Nützliche Bedingungen für den Oberflächenkombinationsprozess sind eine Temperatur oder eine Reihe von Ofentemperaturen innerhalb des Schmelzpunktbereiches des Fadenpolymers, die die Bildung einer Hüll- und Kernstruktur während des Expositionszeitraumes gestattet. Die Temperatur, bei der das bevorzugte Verfahren durchgeführt wird, liegt vorzugsweise im Bereich von ca. 150°C bis ca. 157°C für gelgesponnene Polyethylen-Garne mit einem entspannten Schmelzbereich von 138°C bis ca. 162°C bei einer Scan-Rate von 20°C/Minute und mit einer relativen Viskosität von über 5 dl/g. Die Verweilzeiten, während denen das Garn der Ofentemperatur ausgesetzt ist, liegen im Bereich von ca. 6 Sekunden bis ca. 150 Sekunden. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann ein Teil des Ziehvorgangs der Fäden gleichzeitig mit der Formung einer Hüll- und Kernstruktur erfolgen. Angesichts der Zunahme der Garnlänge können jedoch längere Öfen benötigt werden, was zu längeren Verweilzeiten als oben angegeben führen würde. Um zu verhindern, dass das Garn zu starker Hitze ausgesetzt wird, kann das Temperaturprofil angepasst werden, z.B. durch Aufbringen einer niedrigeren Anfangstemperatur, beispielsweise im Bereich von 135–150°C. Das Gewichtsverhältnis zwischen Hülle und Kern kann angepasst werden, indem die Ofentemperatur erhöht oder verringert, die Verweilzeit verlängert oder verkürzt oder ein Druck auf die Oberfläche der Garne aufgebracht wird. Der Fachmann findet vorteilhafte Bedingungen durch Routineexperimente.
Wahlweise kann ein zweites Lösungsmittel auf die Oberfläche der Garne aufgebracht werden, um das Verfahren der Herstellung eines Hüll- und Kerngarnes zu verbessern. Dieses zweite Lösungsmittel kann ein Mineralöl (z.B. Wärmetransfer-Mineralöl mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 250–700 g/mol), Paraffinöl und Pflanzenöl (z.B. Kokosnussöl) oder jedes andere Lösungsmittel für Polyethylen, wie z.B. Decalin oder Toluol enthalten. Kontakt zwischen dem Faden oder Garn und dem zweiten Lösungsmittel kann unter Umgebungsbedingungen 8 z.B. 20–25°C) unter erhöhter Temperatur (z.B. bis zu ca. 100–150°C oder höher) erfolgen. Dieses zweite Lösungsmittel, beispielsweise Mineralöl, fungiert als Weichmacher und verbessert die Effizienz des Verfahrens; es ermöglicht die Durchführung des Verfahrens zur Herstellung des Hüll- und Kerngarnes bei niedrigeren Temperaturen. Nach dem Formen der Hüllstruktur kann das Garn einer zusätzlichen Wärmebehandlung bei niedrigeren Temperaturen ausgesetzt werden, die zur im Wesentlichen vollständigen Entfernung des zweiten Lösungsmittels oder zumindest zur Entfernung des zweiten Lösungsmittels bis unter die Konzentrationen, die als Höchstgrenze für den vorgesehenen Verwendungszweck des Garnes zulässig sind, führen. Vorzugsweise enthält das erhaltene Garn weniger als 800 ppm Lösungsmittel, insbesondere weniger als 500, 250 oder sogar weniger als 100 ppm.
Wahlweise sind das erste und zweite Lösungsmittel identisch.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines weichen und flexiblen chirurgischen Weichteilgewebenetzes, ferner umfassend einen Schritt des Einarbeitens eines medizinischen Arzneimittels in die Garne.
Dieser Schritt des Einarbeitens eines Arzneimittels kann durch Hinzufügen des medizinischen Arzneimittels zu dem ersten Lösungsmittel, in dem das Polyethylen gelöst wird, erfolgen. Ein weiterer Weg zum Einarbeiten eines medizinischen Arzneimittels in Garne ist das Hinzufügen des medizinischen Arzneimittels zum zweiten Lösungsmittel. Es sind aber auch andere Wege möglich.
Um eine stabilere Netzstruktur zu erhalten, können die Garne des Netzes wahlweise einem Wärmeschritt unterzogen werden. Dies kann durch Erhitzen des Netzes unter konstanter Spannung bei einer Temperatur zwischen der Schmelztemperatur des Polyethylens und einer Temperatur, die nicht mehr als 20 Grad unter der Schmelztemperatur liegt, erfolgen. Bei dieser Wärmebehandlung können auch Entspannungsprozesse auftreten. Wie wünschenswert dieser Schritt ist, hängt von der Struktur des Netzes ab; er scheint für ein gewirktes Netz weniger effektiv zu sein.

Claims

Weiches und flexibles Weichteilgewebenetz aus Polyethylen-Garnen, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylen-Garne eine Zugfestigkeit von über 1 GPa, bestimmt gemäß ASTM D885M unter Verwendung einer nominalen Gauge-Länge der Faser von 500 mm und einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 50%/Min, aufweisen, aus Polyethylen mit einer relativen Viskosität von über 5 dl/g, gemessen an einer Lösung von Polyethylen in Decalin mit einer Konzentration von 0,05% bei 135°C gemäß ASTM D 4020, bestehen, und Hüll- und Kerngarne mit einem Gewichtsverhältnis zwischen Hülle und Kern von unter 5:1 sind, wobei der Kern aus Fäden geformt wird, die nicht oder nur wenig aneinander haften und die Hülle eine im Wesentlichen nicht poröse Schicht ist.
Gewebenetz nach Anspruch 1, worin das Gewebenetz gewirkt ist.
Gewebenetz nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Garne ein Gewichtsverhältnis zwischen Hülle und Kern von unter 3:1 aufweisen.
Gewebenetz nach einem der Ansprüche 1–3, worin das Garn ein medizinisches Arzneimittel enthält.
Verfahren zur Herstellung eines weichen und flexiblen Weichteilgewebenetzes aus Polyethylen-Garnen, dadurch gekennzeichnet, dass Garne verwendet werden, die aus Fäden bestehen, die wie folgt hergestellt werden: a) Spinnen mindestens eines Fadens aus einer Lösung von Polyethylen mit einer relativen Viskosität von über 5 dl/g, gemessen an einer Lösung von Polyethylen in Decalin mit einer Konzentration von 0,05% bei 135°C gemäß ASTM D 4020, in einem ersten Lösungsmittel; b) Abkühlen des erhaltenen Fadens, um einen lösungsmittelhaltigen Gelfaden zu erhalten; c) mindestens teilweises Entfernen des Lösungsmittels aus dem Gelfaden; und d) Ziehen des Fadens in mindestens einem Ziehschritt vor, während oder nach dem Entfernen des Lösungsmittels, so dass eine Zugfestigkeit von über 1,0 GPa erhalten wird, bestimmt gemäß ASTM D885M unter Verwendung einer nominalen Gauge-Länge der Faser von 500 mm und einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 50%/Min; ferner umfassend einen Schritt, bei dem die Garne einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um ein modifiziertes Garn mit einer Hülle und einem Kern mit einem Gewichtsverhältnis zwischen Hülle und Kern von unter 5:1 zu erhalten, wobei die Hülle im Wesentlichen nicht porös ist.
Verfahren nach Anspruch 5, worin das Gewichtsverhältnis unter 3:1 liegt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, worin die Wärmebehandlung in Anwesenheit eines zweiten Lösungsmittels für Polyethylen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, ferner umfassend einen Schritt des Einarbeitens eines medizinischen Arzneimittels in die Garne durch Hinzufügen des Arzneimittels zum ersten oder zweiten Lösungsmittel.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–8, ferner umfassend einen Schritt des Erwärmens des Gewebenetzes unter konstanter Spannung bei einer Temperatur zwischen der Schmelztemperatur des Polyethylens und einer Temperatur, die höchstens 20 Grad unter der Schmelztemperatur liegt.