DE9490446U1

DE9490446U1 - Nichtoxidierendes polymeres medizinisches Implantat

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Publication number: DE9490446U1
Application number: DE9490446U
Authority: DE
Original assignee: Howmedica Inc
Current assignee: MTG Divestitures LLC
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1994-04-26
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2004-04-27
Also published as: DE69425838D1; US6174934B1; DE69434462D1; JPH08509148A; EP0701453A1; EP1005872B1; EP1598086A2; JP2836965B2; ATE196095T1; DE69425838T2; ATE171078T1; AU684500B2; DE69413395D1; US5414049A; US6372814B1; US20030207957A1; EP0847765B1; WO1994027651A1; US20020107299A1; US20050059750A1

Description

{für die Eintragung des G&p. yorges^he^e »Unterlagen)

28. November 1995 PC 8500/RWA

HOWMEDICA INC
235 East 42nd Street New York, N.Y. 10017 USA

NICHTOXIDIERENDES POLYMERES MEDIZINISCHES IMPLANTAT

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft aus einem Polymermaterial, wie beispielsweise Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht gebildete medizinische Implantate mit einer besseren Oxidationsbeständigkeit nach einer Bestrahlung, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Beschreibung des Standes der Technik

Verschiedene Polymersysterne sind für die Herstellung von künstlichen Prothesen für eine biomedizinische Verwendung, insbesondere für orthopädische Anwendungsfälle eingesetzt worden. Unter ihnen wird Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht in breitem Umfang für Artikulationsoberflächen in künstlichen Knie- und Hüftprothesen verwendet. Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) ist als diejenigen linearen Polyethylene definiert worden, welche bei einer Lösungskonzentration von 0,05% bei 135°C in Decahydronaphthalin eine relative Viskosität von 2,3 oder mehr besitzen. Das Nenngewicht - das mittlere Molekulargewicht beträgt mindestens 400 000 und bis zu 10 000 000 und gewöhnlich von drei bis sechs Millionen. Das Herstellungsverfahren beginnt mit dem als feinkörniges Pulver gelieferten Polymer, welches durch Sinter-Extrusion oder Formpressen in verschiedene Formen, wie beispielsweise Stangen

und Platten verfestigt wird. Danach werden die verfestigten Stangen oder Platten durch maschinelle Bearbeitung in die endgültige Form der orthopädischen Implantatkomponenten gebracht. Alternativ kann die Komponente durch Formpressen des UHMWPE-Harzpulvers hergestellt werden.

Sämtliche Komponenten müssen dann vor einer Verwendung ein Sterilisationsverfahren durchlaufen, jedoch gewöhnlich bevor sie verpackt werden. Es gibt mehrere Sterilisationsverfahren, die für medizinische Anwendungsfälle eingesetzt werden können, wie beispielsweise die Verwendung von Ethylenoxid, Hitze oder Strahlung. Jedoch kann die Zufuhr von Hitze zu einem verpackten polymeren medizinischen Erzeugnis entweder die Unversehrtheit des Verpackungsmaterials (insbesondere die Dichtung, welche verhindert, daß Bakterien nach dem Sterilisationsschritt in die Packung eintreten) oder das Erzeugnis selbst zerstören.

Da Ethylenoxid die Sicherheit der Umwelt und der Beschäftigten beeinträchtigen kann, ist eine Bestrahlung mit Gamma-, Röntgen- oder Elektronenstrahlen als bevorzugtes Sterilisationsmittel eingesetzt worden. Diese Bestrahlungsarten verwenden einen Hochenergiestrahl zum Abtöten von Bakterien, Viren oder anderen Mikrobenarten, welche in den verpackten medizinischen Erzeugnissen enthalten sind, wobei das Ziel einer Sterilität des Erzeugnisses erreicht wird.

Jedoch hat man erkannt, daß der Hochenergiestrahl ungeachtet der Strahlungsart während der Bestrahlung in Polymeren die Erzeugung von freien Radikalen bewirkt. Man hat auch erkannt, daß die Menge an erzeugten freien Radikalen von der von den Polymeren aufgenommenen Strahlungsdosis abhängt, und daß die Verteilung von freien Radikalen im Polymerimplantat von der Geometrie der Komponente, der Art des Polymers, der Dosisleistung und der Art des zur Bestrahlung eingesetzten Strahls abhängt. Die Erzeugung von freien Radikalen kann durch

die folgende Reaktion beschrieben werden (welche zur Veranschaulichung Polyolefin und Bestrahlung mit Gammastrahlen verwendet):

Gammastrahlen

Polyolefin ^&kgr; &ngr; , wobei r- primäre freie

Radikale sind * (1)

(durch C-C-Kettenspaltung oder C-H-Spaltung)

Je nachdem, ob Sauerstoff vorhanden ist oder nicht, werden primäre freie Radikale r^- mit Sauerstoff und dem Polymer gemäß den folgenden Reaktionen reagieren, wie sie in "Radiation Effects on Polymers", herausgegeben von Roger L. Clough and Shalaby W. Shalaby, veröffentlicht von der American Chemical Society, Washington D.C, 1991 beschrieben sind.

Bei Vorhandensein von Sauerstoff

O₂
r· ► rO₂- (2)

rcy + Polyolefin ► rOOH + P* (3)

P- + O₂ ► PO₂- (4)

O₂ PO₂- + Polyolefin ► POOH + &Rgr;- ► PO₂- (5)

ro₂-, PO₂ ^- ► Einige Kettenspaltprodukte (6)

Raumtemperatur
rOOH, POOH freie Radikale, rOH, POH (7)

P' + PO₂ ^- ► POOP (Esterquerverbindungen) (8)

2 P^- ► P-P (C-C-Querverbindungen) (9)

Bei Bestrahlung in Luft reagieren primäre freie Radikale r^- mit Sauerstoff unter Bildung von freien Peroxylradikalen rO₂", welche dann mit Polyolefin (wie beispielsweise UHMWPE) reagieren, um die oxidativen Kettenspaltungsreaktionen (Reaktionen 2 bis 6) in Gang zu setzen. Durch diese Reaktionen werden Materialeigenschaften des Kunststoffs, wie beispielsweise Molekulargewicht, Biegefestigkeits- und Verschleißeigenschaften verschlechtert.

Neuerdings hat man gefunden, daß sich die bei den Reaktionen 3 und 5 gebildeten Hydroperoxide (rOOH und POOH) langsam aufspalten, wie in Reaktion 7 dargestellt, und eine nach der Bestrahlung erfolgende Zerlegung einleiten. Die Reaktionen 8 und 9 stellen Endstufen von freien Radikalen unter Bildung von Estern oder Kohlenstoff-Kohlenstoff-Querverbindungen dar. Je nach Art des Polymers kann das Ausmaß der Reaktion 8 und 9 im Verhältnis zu den Reaktionen 2 bis 7 schwanken. Bei bestrahltem UHMWPE hat man einen Wert von 0,3 für das Verhältnis der Kettenspaltung zur Bildung von Querverbindungen erhalten, was anzeigt, daß ein bedeutendes Ausmaß an Kettenspaltung in bestrahltem Polyethylen stattfindet, obwohl die Bildung von Querverbindungen ein dominanter Mechanismus ist.

Durch Bestrahlung in einer inerten Atmosphäre können die primären freien Radikale r⁴ oder die sekundären freien Radikale P^- nur gemäß den Reaktionen 10 bis 12 unten mit anderen benachbarten freien Radikalen reagieren und Kohlenstoff-Kohlenstoff -Querverbindungen bilden, da kein Oxidationsmittel vorhanden ist. Wenn alle freien Radikale über die Reaktionen 10 bis 12 reagieren, gibt es keine Kettenspaltung und eine Verringerung des Molekulargewichts findet nicht statt. Außerdem ist das Ausmaß des Vorhandenseins von Querverbindungen gegenüber dem ursprünglichen Polymer vor der Bestrahlung größer. Wenn andererseits nicht alle gebildeten freien Radikale durch die Reaktionen 10, 11 und 12 miteinander kombiniert werden, bleiben dann einige freie Radikale in der

Kunststoffkomponente zurück.

In einer inerten Atmosphäre

r· + Polyolefin * &Rgr;· (10)

2 r· * r-r (C-C-Querverbindungs-Bildung) (11)

2 p· ► p-p (C-C-Querverbindungs-Bildung) (12)

Man hat erkannt, daß das Polymer seine physikalischen Eigenschaften über die Zeit um so besser bewahrt, je kleiner die Anzahl der freien Radikale ist. Je größer die Anzahl an freien Radikalen ist, um so größer ist das Ausmaß, in dem eine Verringerung des Molekulargewichts und eine Verschlechterung der Polymereigenschaften stattfindet.

Der Anmelder hat herausgefunden, daß das Ausmaß einer Vervollständigung von Querverbindungsreaktionen zwischen freien Radikalen von den Reaktionsgeschwindigkeiten und dem für einen Reaktionsablauf gegebenen Zeitraum abhängig ist.

Mehrere Patente aus dem Stand der Technik trachten danach, Verfahren bereitzustellen, welche die physikalischen Eigenschaften von UHMWPE verbessern. Die Europäische Patentanmeldung 0 177 522 Bl offenbart UHMWPE-Pulver, welche in eine homogen aufgeschmolzene kristallisierte Morphologie ohne eine Erinnerung an die Korngrenzen der UHMWPE-Pulverpartikel und mit höherem Modul und höherer Festigkeit erwärmt und zusammengedrückt werden. Das U.S. Patent 5,037,928 offenbart ein vorgeschriebenes Aufheiz- und Abkühlverfahren zur Herstellung eines UHMWPE, welches eine Kombination von Eigenschaften zeigt, einschließlich einer Kriechbeständigkeit von weniger als 1% (bei Einwirkung einer Temperatur von 23⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 50% über 24 Stunden unter einem Druck von 1000 psi), ohne Zug- und Biegefestigkeits-Eigenschaften zu opfern. Die U.K. Patentanmeldung GB 2 180

A offenbart ein Verpackungsverfahren, bei dem eine medizinische Vorrichtung, die in einem sterilen Beutel versiegelt wird, nach einer Bestrahlung/Sterilisation zusammen mit einem Desoxidationsmittel gasdicht in einem Umhüllungselement aus sauerstoffundurchlässigem Material versiegelt wird, um eine Oxidation nach der Bestrahlung zu verhindern.

Das U.S. Patent 5,153,039 betrifft einen Gegenstand aus Polyethylen hoher Dichte mit Sauerstoffsperrschicht-Eigenschaften. Das U.S. Patent 5,160,464 betrifft ein Polymerbestrahlungsverfahren unter Vakuum.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein aus einem Polymermaterial, wie beispielsweise UHMWPE, hergestelltes medizinisches Implantat mit einer besseren Oxidationsbeständigkeit nach einer Bestrahlung. Zu Veranschaulichungszwecken wird UHMWPE als Beispiel verwendet, um die Erfindung zu beschreiben. Jedoch sollten sämtliche der nachfolgend beschriebenen Theorien und Verfahren auch auf andere Polymermaterialien, wie beispielsweise Polypropylen, Polyethylen hoher Dichte, Polyester, Nylon, Polyurethan und Polymethylmethacrylat zutreffen, falls nicht anders aufgeführt.

Wie oben ausgeführt, ist ein Polymer aus UHMWPE sehr stabil und weist außer gegen starke oxidierende Säuren eine sehr gute Beständigkeit gegen aggressive Medien auf. Nach einer Bestrahlung zur Sterilisation werden freie Radikale gebildet, welche bewirken, daß UHMWPE für chemische Reaktionen und physikalische Veränderungen aktiviert wird. Mögliche chemische Reaktionen schließen eine Reaktion mit Sauerstoff, Wasser, Körperflüssigkeiten und anderen chemischen Verbindungen ein, während physikalische Veränderungen Dichte, Kristallinität,

Farbe und andere physikalische Eigenschaften einschließen. Bei der vorliegenden Erfindung vermindert ein neues Bestrahlungsverfahren zur Sterilisation die bei einem herkömmlichen Bestrahlungsverfahren hervorgerufenen nachteiligen Wirkungen stark. Außerdem verwendet dieses neue Sterilisationsverfahren keine Stabilisatoren, Antioxidationsmittel oder irgendwelche anderen chemischen Verbindungen, welche bei biomedizinischen oder orthopädischen Anwendungsfällen mögliche nachteilige Auswirkungen besitzen können.

Bei dem neuen Sterilisationsverfahren enthält eine durch Bestrahlung zu sterilisierende polymere orthopädische Implantatkomponente keine Oxidationsmittel, wie beispielsweise Sauerstoff oder Wasser (oder Feuchtigkeit) oder freie Radikale. Dies kann mittels des erfindungsgemäßen Rohmaterials für das Implantat erreicht werden, welches durch ein spezielles Verfahren hergestellt wird, wie es hier beschrieben ist, und einen Teil der Erfindung bildet.

Die fertiggestellte polymere orthopädische Komponente wird dann in einer oxidationsmittelfreien Atmosphäre versiegelt. Diese oxidationsmittelfreie Atmosphäre wird während der Bestrahlung aufrechterhalten. Die bestrahlte polymere Komponente wird dann einer Wärmebehandlung unterzogen, um sämtliche freien Radikale untereinander zu verbinden. Während dieser Behandlung wird der Zustand der oxidationsmittelfreien Atmosphäre aufrechterhalten. Die bestrahlte, wärmebehandelte Kunststoffkomponente ist nun gebrauchsfertig. Eine Einwirkung von Sauerstoff oder Feuchtigkeit bewirkt keine Oxidation. Die Oxidationsbeständigkeit gegenüber einem beliebigen Oxidationsmittel ist ähnlich derjenigen des unbestrahlten unbehandelten Polymers.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein polymeres orthopädisches Implantat mit einer besseren Oxidationsbeständigkeit nach der Bestrahlung bereitzustellen.

Weiter soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Implantats aus seinem Harzpulver bis zum abschließenden Sterilisationsschritt bereitgestellt werden, so daß das Implantat danach der Einwirkung von Luft ausgesetzt werden kann, ohne einen Abbau aufgrund einer Oxidation.

Diese und andere Ziele werden durch ein aus einem Polymerharz hergestelltes medizinisches Implantat erreicht, welches erhältlich ist durch die Schritte: Einbringen des Polymerharzes in einen abgedichteten Behälter und Entfernen eines wesentlichen Teils des Sauerstoffs aus dem Behälter. Nach einer vorbestimmten Zeit wird der Behälter mit einem inerten Gas, wie beispielsweise Stickstoff, Argon, Helium oder Neon erneut unter Druck gesetzt. Das Harz wird danach in eine Formgebungsvorrichtung überführt, welche das Harz in einer Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt normal schmilzt und formt, um ein polymeres Rohmaterial zu erzeugen. Das polymere Rohmaterial, wie beispielsweise UHMWPE, wird dann durch maschinelle Bearbeitung in die Form eines Implantats, wie beispielsweise einer tibialen Schale oder einer Auskleidung für eine Hüftgelenkpfanne gebracht. Das fertiggestellte Teil wird dann in einer Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt in eine Packung versiegelt. Die Packung ist von luftdichter Art, um zu verhindern, daß Sauerstoff oder Feuchtigkeit eintritt, nachdem die Packung versiegelt ist. Das nunmehr verpackte Implantat wird durch Bestrahlung sterilisiert und dann wärmebehandelt, für die vorbestimmte Zeit und Temperatur, welche ausreichen, um Querverbindungen zwischen freien Radikalen der benachbarten Polymerketten zu bilden. Dies verhindert eine weitere Oxidation, sobald das Implantat aus der Packung entnommen ist.

Im allgemeinen wird das Implantat über mindestens 48 Stunden bei einer Temperatur von etwa 37⁰C bis etwa 70⁰C und vorzugsweise über 144 Stunden bei 5O⁰C erwärmt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Ein polymeres Rohmaterial für das medizinische Implantat, wie beispielsweise UHMWPE, erhält man bevorzugt zum Beispiel durch Sinter-Extrusion, Formpressen oder andere Formgebungsverfahren. Diese Verfahren verwenden unbearbeitetes Polymerpulver als Ausgangsmaterial. Jedoch kann unbearbeitetes Polymerharzpulver Luft oder Feuchtigkeit enthalten, welche in der Harzmikrostruktur vorhanden oder einfach an den Harzoberflächen angelagert sein kann. Falls Luft oder Feuchtigkeit nicht vor dem Formgebungsverfahren aus dem Harzpulver entfernt wird, kann es nach der Formgebung in der Kunststoffmatrix eingeschlossen sein und kann nicht austreten. Dies gilt sogar bei Verwendung von Vakuum- oder Gasspül-Verfahren. Während des Bestrahlungsverfahrens zur Sterilisation reagiert die eingeschlossene Luft oder Feuchtigkeit oder beide mit im Kunststoff erzeugten freien Radikalen, so daß eine Oxidation hervorgerufen wird. Die eingeschlossene Feuchtigkeit kann auch Strahlungsenergie absorbieren und in freie Sauerstoff- und Hydroxylradikale dissoziieren, welche ebenfalls mit dem Kunststoff reagieren und eine Oxidation hervorrufen. Durch Entfernung von Luft und Feuchtigkeit vor dem Formgebungsverfahren kann daher eine Oxidation während der Bestrahlung zur Sterilisation vermieden werden.

Das bevorzugte Verfahren zum Beseitigen von Luft und Feuchtigkeit besteht darin, ein Vakuum von weniger als 3" Quecksilber (76 Torr) über eine vorgeschriebene Zeit am Polymerharz anzulegen, um den Luft- und Feuchtigkeitsgehalt auf einen minimalen oder annehmbaren Wert abzusenken. Der Sauerstoffgehalt beträgt vorzugsweise 0,5% (volumenbezogen und nicht mehr als 1%). Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt vorzugsweise 10% relative Feuchtigkeit (und nicht mehr als 20% relative Feuchtigkeit). Dann werden ausreichende Mengen an Desoxidationsmitteln, wie Sauerstoffabsorptionsmittel und Feuchtigkeitstrocknungsmittel zusammen mit dem Polymerharz in

&iacgr;&ogr;

einen abgedichteten Behälter eingebracht, um die Luft- und Feuchtigkeitsgehalte auf den minimalen oder annehmbaren Wert zu verringern. Ein Beispiel eines Sauerstoffabsorptionsmittels ist AGELESS®, welches eine Eisenoxidverbindung und im Handel über die Cryovac Division, W.R. Grace & Co., Duncan, S.C. erhältlich ist. Ein Beispiel eines

Feuchtigkeitstrocknungsmittels ist Silicagel, welches im Handel erhältlich ist. Diese Stoffe werden zusammen mit dem Harz ungefähr 10 Stunden lang in den abgedichteten Behälter eingebracht. Alternativ oder in Kombination wird ein Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff, Argon, Helium oder Neon verwendet, um den Behälter zu spülen, welcher das Polymerharzpulver enthält, bis die Luft- und Feuchtigkeitsgehalte auf den akzeptierten Wert verringert worden sind. Selbstverständlich kann auch eine beliebige Kombination der obigen Verfahren verwendet werden.

Um ein Rohmaterial für ein orthopädisches Implantat ohne Sauerstoff sicherzustellen, muß das UHMWPE-Harzpulver nicht nur frei von Luft und Feuchtigkeit sein, sondern der gesamte Formgebungsvorgang, zum Beispiel durch Sinter-Extrusion, Formpressen oder ein anderes Formgebungsverfahren sollten ebenfalls in einer inerten Atmosphäre oder einer Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffgehalt durchgeführt werden. Während des Formgebungsverfahrens können aufgrund einer hohen Temperatur und eines hohen Drucks, die bei dem Verfahren aufgebracht werden, ÜHMWPE-Polymerketten aufgebrochen und freie Radikale und Querverbindungen erzeugt werden. Während beim Formgebungsverfahren erzeugte Querverbindungen keine nachteiligen Auswirkungen auf die Materialeigenschaften haben, können die erzeugten freien Radikale, wie oben beschrieben, mit Luft oder anderen Oxidationsmitteln reagieren. Daher ist es wichtig, die inerte Atmosphäre während des Formgebungsverfahrens aufrechtzuerhalten, um die Oxidation zu minimieren.

Jegliche freien Radikale, die erzeugt worden sind, sollten

sobald das Formgebungsverfahren abgeschlossen ist, durch Tempern beseitigt werden. Wenn das gebildete UHMWPE freie Radikale enthält und nach dem Formgebungsverfahren einer Einwirkung von Luft oder anderen Oxidationsmitteln ausgesetzt ist, wird eine Oxidation stattfinden. Das Polymer sollte über eine vorgeschriebene Zeit bei einer erhöhten Temperatur in einer inerten Atmosphäre getempert werden. Der Grund dafür liegt darin, daß die Geschwindigkeit der Reaktionen von freien Radikalen (Reaktionen 10 bis 12) mit zunehmender Temperatur größer wird, gemäß den folgenden allgemeinen Ausdrücken.

dr· dP·

— = K₁ [r·] und — = k₂ [P-] (13)

Verglichen mit Raumtemperatur vergrößert eine erhöhte Temperatur nicht nur die Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten k_x und k₂, sondern trägt auch dazu bei, daß freie Radikale &ngr; und P' in die Kunststoffmatrix migrieren und für Reaktionen zur Bildung von Querverbindungen mit anderen benachbarten freien Radikalen zusammentreffen. Im allgemeinen liegt die gewünschte erhöhte Temperatur zwischen der Raumtemperatur und dem Schmelzpunkt des Polymers. Bei UHMWPE liegt dieser Temperaturbereich zwischen etwa 25⁰C und etwa 140⁰C. Jedoch reicht der bevorzugte Temperaturbereich beim Tempern von etwa 37⁰C bis etwa 135⁰C. Die bevorzugte Zeit und Temperatur betragen 130⁰C über 20 Stunden, wobei die Mindesttemperzeit etwa 4 Stunden beträgt (wobei eine Temperatur am oberen Ende des Bereichs erforderlich ist). Es soll angemerkt werden, daß der zum Kombinieren freier Radikale benötigte Zeitraum um so kürzer ist, je höher die benutzte Temperatur ist. Aufgrund der hohen Viskosität einer UHMWPE-Schmelze enthält das gebildete UHMWPE zudem häufig (innere) Restspannungen, welche durch eine unvollständige Entspannung während des Abkühlungsverfahrens hervorgerufen werden, welches der letzte Schritt des Formgebungsverfahrens ist. Das hier beschriebene Temperverfahren trägt auch dazu bei, die Restspannung zu beseitigen oder zu verringern. Eine in einer Kunststoffmatrix

enthaltene Restspannung kann eine Instabilität hinsichtlich der Abmessungen verursachen und ist im allgemeinen unerwünscht.

In Anwendungsfällen, wie beispielsweise bei orthopädischen Implantaten, wird das gebildete UHMWPE weiter durch maschinelle Bearbeitung in gewünschte Formen gebracht. Allgemein erfolgt die maschinelle Bearbeitung bei Raumtemperatur, und es findet keine Schädigung des Kunststoffs statt. Jedoch können gewisse Maschinenwerkzeuge, wenn sie bei hoher Geschwindigkeit arbeiten, eine örtliche Erwärmung hervorrufen und eine thermische Spaltung von UHMWPE-Polymerketten verursachen. In diesem Fall kann das oben beschriebene Temperverfahren verwendet werden, um jegliche neu gebildeten freien Radikale vor dem Verpacken zu beseitigten.

Nach der maschinellen Bearbeitung wird die polymere Komponente in einer oxidationsmittelfreien Atmosphäre in einer luftdichten Packung verpackt. Somit muß vor dem Versiegelungsschritt die gesamte Luft und Feuchtigkeit aus der Packung entfernt werden. Maschinen, um dies zu erreichen, sind im Handel erhältlich, wie beispielsweise bei Orics Industries Inc., College Point, New York, welche die Packung mit einem ausgewählten Inertgas spülen, den Behälter mit einem Vakuum beaufschlagen, den Behälter ein zweites Mal spülen und dann den Behälter mit einem Deckel wärmeversiegeln. Im allgemeinen kann man eine Sauerstoffkonzentration von weniger als 0,5% (volumenbezogen) dauerhaft erhalten. Ein Beispiel eines geeigneten, für Oxidationsmittel undurchlässigen (luftdichten) Verpackungsmaterials ist Polyethylenterephthalat (PET). Andere Beispiele von oxidationsmittelundurchlässigem Verpackungsmaterial sind Polyethylenvinylalkohol und Aluminiumfolie, deren Sauerstoff- und

Wasserdampfdurchlässigkeit im wesentlichen gleich null sind. Sämtliche dieser Materialien sind im Handel erhältlich. Mehrere andere geeignete kommerzielle Verpackungsmaterialien verwenden eine Schichtstruktur, um ein Verbundmaterial mit

besseren Sauerstoff- und Feuchtigkeitssperrschicht-Eigenschaften zu bilden. Ein Beispiel dieser Art ist ein geschichteter Verbundwerkstoff bestehend aus Polypropylen/Polyethylenvinylalkohol/Polypropylen.

Im allgemeinen kann es einige Stunden dauern, bis der Bestrahlungsschritt zur Sterilisation des verpackten Implantats beendet ist. Wie oben beschrieben, ist es unbedingt erforderlich, daß während dieses Zeitraums der Durchtritt von Oxidationsmitteln, wie beispielsweise Sauerstoff und Feuchtigkeit, in die Packung auf einem minimalen oder auf einem annehmbaren Wert gehalten wird, um eine Oxidation zu vermeiden.

Im Anschluß an die Bestrahlung zur Sterilisation sollte ein Wärmebehandlungsschritt in einer inerten Atmosphäre und bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt werden, um zu bewirken, daß freie Radikale ohne eine Oxidation Querverbindungen bilden. Wenn geeignete Verpackungsmaterialien und -verfahren verwendet werden und die Oxidationsmitteldurchlässigkeiten minimal sind, dann kann die oxidationsmittelfreie Atmosphäre in der Packung aufrechterhalten werden, und es kann ein normaler Ofen mit Luftzirkulation für die Wärmebehandlung nach der Sterilisation verwendet werden. Um absolut sicherzustellen, daß keine Oxidationsmittel in die Packung einsickern, kann der Ofen unter einem Vakuum betrieben oder mit einem Inertgas gespült werden. Wenn eine höhere Temperatur verwendet wird, ist allgemein ein kürzerer Zeitraum erforderlich, um einen vorgeschriebenen Grad an Oxidationsbeständigkeit und Querverbindungen zu erreichen. In vielen Fällen folgt die Beziehung zwischen der Reaktionstemperatur und der Reaktionsgeschwindigkeit der wohlbekannten Arrheniusgleichung:

Jc₁ oder k₂ = A * exp (&Dgr;&EEgr;/&Tgr;) (14)

wobei K₁ und k₂ Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten aus den Reaktionen 13 und 14 sind, A eine reaktionsabhängige Konstante, &Dgr;&EEgr; die Aktivierungsenergie der Reaktion, T die Absoluttemperatur (K) ist.

Jedoch sollte die Temperatur weder die Verformungstemperatur des Verpackungsmaterials noch diejenige der Kunststoffkomponenten überschreiten. Bei UHMWPE liegt der Temperaturbereich zwischen etwa 25⁰C und etwa 140⁰C. Unter Berücksichtigung der Verformung des Verpackungsmaterials beträgt die bevorzugte Temperatur jedoch 37⁰C bis 70⁰C.

Es ist sehr wichtig, sicherzustellen, daß die Anzahl freier Radikale durch die Wärmebehandlung auf ein minimales oder annehmbares Niveau verringert worden ist. Der Grund dafür ist, daß die Anwesenheit eines Oxidationsmittels nicht nur die Oxidation von zuvor vorhandenen freien Radikalen, sondern auch die Bildung von neuen freien Radikalen über die Reaktionen bis 7 verursacht. Wenn die Anzahl freier Radikale wächst, nehmen das Ausmaß der Oxidation und die Oxidationsgeschwindigkeit gemäß der folgenden Gleichungen zu:

dr· dP-

= k₃ [IT][O₂] und = k₄ [P^-][O₂] (15)

dt dt

Dort, wo die Anzahl der freien Radikale r¹ und P^- bei Vorhandensein von Oxidationsmitteln wachsen kann, nehmen wiederum die Oxidationsgeschwindigkeiten zu. Es soll auch angemerkt werden, daß die Geschwindigkeitskonstanten k₃ und k₄ der Oxidationsreaktion ähnlich wie K₁ und k₂ mit zunehmender Temperatur größer werden. Um festzustellen, ob ein gewisser Gehalt an restlichen freien Radikalen annehmbar ist oder nicht, ist es daher erforderlich, spezielle Materialeigenschaften zu beurteilen, nachdem die Kunststoffprobe bei der Anwendungstemperatur über einen Zeitraum hinweg gelagert worden oder gealtert ist, welcher gleich oder langer als der Zeitraum ist, der für den Einsatz

der Kunststoffkomponente vorgesehen ist. Eine Alternative zu dem Verfahren zur Beurteilung der Alterungswirkung besteht darin, die Alterungstemperatur der Kunststoffprobe über einen kürzeren Zeitraum zu erhöhen. Dies vergrößert die Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten k₃ und k^ merklich und verkürzt die Alterungszeit. Man hat gefunden, daß ein akzeptabler Gehalt an restlichen freien Radikalen bei einer Verwendung von UHMWPE für orthopädische Implantate 1,0 &khgr; 10¹⁷/g beträgt.

Nach der Wärmebehandlung ist die bestrahlte verpackte Kunststoffkomponente nun gebrauchsfertig. Die Packung kann geöffnet und einer Luft- oder Feuchtigkeitseinwirkung ausgesetzt werden, ohne eine Oxidation zu verursachen. Die Oxidationsbeständigkeit der sterilisierten Kunststoffkomponente gegenüber anderen Oxidationsmitteln ist ähnlich derjenigen des unbehandelten, unbestrahlten Polymers.

Probenherstellunq

Eine durch Sinter-Extrusion erzeugte Stange aus einem für chirurgische Zwecke geeigneten UHMWPE wurde durch maschinelle Bearbeitung in Proben mit gewünschten Formen gebracht. Vier Gruppen von Proben wurden unter Verwendung dieser maschinell bearbeiteten Proben mit den folgenden Verfahren hergestellt:

Verfahren A: eine UHMWPE-Probe, wie maschinell bearbeitet und unbestrahlt

Verfahren B: eine UHMWPE-Probe wurde in einem glykolmodifizierten

Polyethylenterephthalat (PETG, hergestellt von Eastman Plastics, Inc., Kingsport, Tennessee)-Blister in Luft mit einem Aluminiumdeckel von 0,1 mm Dicke wärmeversiegelt. Der versiegelte Blister, welcher den UHMWPE-Bogen enthielt, wurde durch Bestrahlung mit Gammastrahlen in

Verfahren C:

Verfahren D:

16

einer Dosis von 2,5 Mrad sterilisiert. Die Packung wurde dann geöffnet und einer Einwirkung von Raumluft ausgesetzt.

eine UHMWPE-Probe wurde in einen PETG-Blister eingebracht und in trockenem Stickstoff mit einem Aluminiumdeckel von 0,1 mm Dicke mittels der Orics Vacuum Gas Flush Heat Seal Machine (Modell SLS-VGF-IOOM für eine Verpackung in einer modifizierten Atmosphäre, hergestellt von Orics Industries Inc., College Point, New York) wärmeversiegelt, welche die folgenden Zyklen durchlief:
i) Spülung mit (feuchtigkeitsfreiem)

Stickstoffgas über fünf Sekunden ii) Vakuum bis zu einem Druck von gleich oder

unter 3" Quecksilber
iii) Stickstoffgasspülung (feuchtigkeitsfrei)

über fünf Sekunden
iv) Wärmeversiegelung

Die Sauerstoffkonzentration im versiegelten Blister wurde mit einem Mocon Sauerstoff-Analysator gemessen und betrug 0,325% (volumenbezogen). Der die UHMWPE-Probe enthaltende versiegelte Blister wurde durch Bestrahlung mit Gammastrahlen in einer Dosis von 2,5 Mrad sterilisiert. Die

Sauerstoffkonzentration im versiegelten Blister nach der Bestrahlung zur Sterilisation wurde gemessen und betrug 0,350%. Die Packung wurde dann geöffnet und der Einwirkung der Raumluft ausgesetzt.

dasselbe wie Verfahren C, außer daß der die UHMWPE-Probe enthaltende versiegelte Blister nach der Bestrahlung mit Gammastrahlen bei 50⁰C

über 144 Stunden in einem Ofen wärmebehandelt wurde, dann aus dem Ofen zum Abkühlen in Raumtemperatur überführt wurde. Nachdem die Packung auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde die Sauerstoffkonzentration mit einem Mocon Sauerstoff-Analysator gemessen und betrug 0,3 60%. Die Packung wurde dann geöffnet und der Einwirkung von Raumluft ausgesetzt.

Die mit den obigen Verfahren hergestellten Proben wurden in den folgenden Beispielen zur Auswertung verwendet.

Beispiel 1:

Zwei Gruppen von 1 mm dicken UHMWPE-Bögen, welche mit den obigen Verfahren A bis D hergestellt worden waren, ließ man in einem Ofen in Luft bei 8O⁰C über 11 bzw. 23 Tage altern. Nachdem diese Bögen bei Raumtemperatur abgekühlt waren, wurde eine dünne Filmprobe von etwa 100 Mikron Dicke von jedem der 1 mm dicken gealterten UHMWPE-Bögen abgeschnitten und für eine Standard-FTIR(es wurde ein Nicolet 710 FTIR-System verwendet)-Durchlässigkeitsprüfung in einem IR-Fenster angebracht. Insgesamt 32 Spektren (Scans) wurden aufgenommen und gemittelt. Um das Ausmaß der Oxidation zu bestimmen, wurden die IR-Absorptionspeaks im Freguenzbereich zwischen 1660 und 1800 cm"¹, entsprechend funktioneilen Carbonyl(C-O) Gruppen über die Peakflache integriert. Die Peakflache ist proportional der Menge an oxidiertem UHMWPE in der Probe. Zur Korrektur einer unterschiedlichen Probendicke wurde die integrierte Peakflache dann durch Dividieren durch die Fläche des 1463 cm'¹ (Methyl)Peaks, welche zur Probendicke proportional ist, hinsichtlich der Probendicke normiert. Das erhaltene Verhältnis wurde als Oxidationsindex definiert. Eine dritte Gruppe von 1 mm dicken UHMWPE-Bögen, welche mit den Verfahren A bis D, jedoch ohne Ofenalterung, hergestellt worden war, wurde zum Vergleich ebenfalls mit demselben FTIR-Verfahren ausgewertet. Die erhaltenen Oxidationsindices sind in Tabelle

■ · 1 ^w

1 dargestellt:

TABELLE 1

Probe	Oxidationsindex
Verfahren A / nicht im Ofen gealtert	ca. 0
Verfahren A / 11 Tage im Ofen gealtert	ca. 0
Verfahren A / 23 Tage im Ofen gealtert	ca. 0

Verfahren B / nicht im Ofen gealtert	0,02
Verfahren B / 11 Tage im Ofen gealtert	0,06
Verfahren B / 23 Tage im Ofen gealtert	0,11

Verfahren C / nicht im Ofen gealtert	0,01
Verfahren C / 11 Tage im Ofen gealtert	0,04
Verfahren C / 23 Tage im Ofen gealtert	0,08

Verfahren D / nicht im Ofen gealtert	0,01
Verfahren D / 11 Tage im Ofen gealtert	0,01
Verfahren D / 23 Tage im Ofen gealtert	0,01

Aus den Ergebnissen der Tabelle 1 kann man sehen, daß die unbestrahlte UHMWPE-Probe (Verfahren A) selbst nach 23 Tagen Alterung im Ofen in Luft bei 80⁰C frei von Oxidation (unterhalb des Erfassungspegels des FTIR) war. Andererseits zeigte die in Luft bestrahlte UHMWPE-Probe (Verfahren B) eine beträchtliche Oxidation, und das Ausmaß der Oxidation (wie durch den Oxidationsindex angezeigt) nahm mit zunehmender Alterungszeit zu. Nach 23 Tagen Alterung im Ofen erreichte der Oxidationsindex 0,11. Bei der in Stickstoff bestrahlten UHMWPE-Probe (Verfahren C) betrug der anfängliche Oxidationsindex vor einer Alterung im Ofen 0,01, was nicht signifikant war. Jedoch stieg der Oxidationsindex während der Alterung im Ofen über 11 Tage auf 0,04, bzw. über 23 Tage auf 0,08. Die Ergebnisse zeigen an, daß die Bestrahlung in einer

inerten Atmosphäre zwar eine Verbesserung gegenüber einer Oxidation in Luft darstellt, die bestrahlte Kunststoffkomponente jedoch mit der Zeit weiteroxidiert, sobald sie einer Einwirkung von Luft oder anderen Oxidationsmitteln ausgesetzt ist. Im Gegensatz dazu zeigte die UHMWPE-Probe nach einer Bestrahlung in Stickstoff gefolgt von einer Wärmebehandlung bei 50⁰C über 144 Stunden (Verfahren D) einen anfänglichen Oxidationsindex von lediglich 0,01, welcher nach 11 oder 23 Tagen Alterung im Ofen nicht zunahm, was anzeigt, daß diese Probe eine bessere Oxidationsbeständigkeit als die mit den Verfahren B oder C hergestellten Proben aufweist.

Beispiel 2:

Zwei Gruppen von 1 mm dicken UHMWPE-Bögen, die mit den bei der. Probenherstellung aufgeführten Verfahren B bis D hergestellt worden waren, ließ man in einem Ofen in Luft bei SO⁰C über bzw. 23 Tage altern. Nachdem diese Bögen bei Raumtemperatur abgekühlt waren, wurden sechs Zugfestigkeitsproben mit einer Dumbbell-Form gemäß ASTM D638 (Typ IV) aus jedem der 1 mm dicken gealterten UHMWPE-Bögen herausgeschnitten. Eine Standard-Zugfestigkeitsprüfung wurde für jede Probe bei einer Geschwindigkeit von 2 Inches/min durchgeführt. Eine andere Gruppe von 1 mm dicken UHMWPE-Bögen, die mit den bei der Probenherstellung genannten Verfahren B bis D, jedoch ohne Alterung im Ofen hergestellt worden waren, wurde zum Vergleich mit demselben Zugfestigkeitsprüfverfahren ausgewertet. Die Ergebnisse der Reißfestigkeit unter Zug (Durchschnitt von sechs Prüfungen für jeden Zustand) sind in Tabelle 2 dargestellt:

TABELLE 2

Probe	Reißfestigkeit unter Zug, psi
Verfahren B / nicht im Ofen gealtert	6510
Verfahren B / 11 Tage im Ofen gealtert	5227
Verfahren B / 23 Tage im Ofen gealtert	3192

Verfahren C / nicht im Ofen gealtert	6875
Verfahren C / 11 Tage im Ofen gealtert	6400
Verfahren C / 23 Tage im Ofen gealtert	6004

Verfahren D / nicht im Ofen gealtert	6941
Verfahren D / 11 Tage im Ofen gealtert	7113
Verfahren D / 23 Tage im Ofen gealtert	6904

Aus Tabelle 2 sieht man, daß die Reißfestigkeit unter Zug bei der in Luft bestrahlten Probe (Verfahren B) die größte Abnahme zeigt. Die in Stickstoff bestrahlte Probe (Verfahren C) zeigt eine gewisse Verbesserung gegenüber der mit dem Verfahren B hergestellten Probe. Jedoch tritt noch immer eine Abnahme der Reißfestigkeit unter Zug nach der Alterung im Ofen auf. Im Gegensatz dazu zeigt die Probe nach einer Bestrahlung in Stickstoff gefolgt von einer Wärmebehandlung (50⁰C über 144 Stunden, Verfahren D) keine Veränderung der Reißfestigkeit unter Zug, was eine bessere Oxidationsbeständigkeit anzeigt.

Beispiel 3:

Zwei Gruppen von 1 mm dicken UHMWPE-Bögen, die mit den bei der Probenherstellung aufgeführten Verfahren B und D hergestellt worden waren, ließ man in einem Ofen in Luft bei 8O⁰C über bzw. 23 Tage altern. Nachdem diese Bögen bei Raumtemperatur abgekühlt waren, wurden aus den Bögen herausgeschnittene Proben mittels einer Hochtemperatur-Gelpermeations-Chromatographie(GPC) säule hinsichtlich der

Molekulargewichtsverteilung charakterisiert. Die Proben wurden in heißem Trichlorbenzol (TCB) aufgelöst. Dann ließ man sie im zuvor genannten Lösungsmittel unter Verwendung einer Jordi Gel-Mischbettsäule, 50 cm &khgr; 10,0 mm Innendurchmesser, bei einer Säulenofentemperatur von 145⁰C auf dem Waters 150 C Chromatographen mit 1,2 ml/min durchlaufen. Die Injektionsgröße betrug 250 &mgr;&idiagr; einer 0,1%-igen Lösung. Ein Oxidationsinhibitor (N-Phenyl-2-Naphthylamin) wurde sämtlichen Hochtemperatur-GPC-Proben zugegeben, um einen Polymerabbau zu verhindern.

Vor den Probendurchläufen wurde die Säule unter Verwendung schmaler MW-Polystyrol-Standards kalibriert. Da die Proben aufgrund der Bildung von Querverbindungen im Lösungsmittel nur teilweise löslich waren, betraf die derart bestimmte Molekulargewichtsverteilung nur den löslichen Teil. Um das Ausmaß der Bildung von Querverbindungen (Löslichkeit) zu bestimmen, wurde eine von den Bögen abgeschnittene Zweihundert-Milligramm-Probe in 100 cm³ 1,2,4-Trichchlorbenzol aufgelöst. Jede Probe wurde dann unter Zugabe des Oxidationsinhibitors N-Phenyl-2-Naphthylamin über sechs Stunden auf etwa 170⁰C erwärmt. Die Proben wurden dann unter Verwendung getrennter, zuvor gewogener Hochtemperaturfilter für jede Probe bei etwa 17O⁰C heißgefiltert.

Nach der Filtration wurden die Filter auf Raumtemperatur abgekühlt und einzeln mit Dichlormethan gewaschen. Sie wurden dann zum Trocknen für sechs Stunden bei 105⁰C in einen Konvektionsofen eingebracht und dann von neuem gewogen. Der Gewichtsanteil des ungelösten (vernetzten) Teils wurde dann auf der Grundlage des Anfangsgewichts von 200 mg bestimmt. Um den in jeder Probe vorhandenen Anteil mit niedrigem Molekulargewicht zu bestimmen, wurde der mittels GPC bestimmte Gewichtsanteil mit einem Molekulargewicht unter 10⁵ im löslichen Teil mit der prozentualen Löslichkeit multipliziert, so daß sich der Gewichtsprozentsatz des niedrigmolekularen Gewichtsanteils in jeder Probe ergab. Die Ergebnisse sind in

Tabelle 3 dargestellt:

TABELLE 3

Probe	Sew.-Prozent des löslichen Teils unter 10⁵	Prozent Löslichkeit in Lsg.mittel	Gew.-Prozent der ganzen Probe unter io⁵
Verfahren B/ ohne Alte rung im Ofen	28,0	98,2	27,5
Verfahren B/ 11 Tage Alte rung im Ofen	36,2	100,0	36,2
Verfahren B/ 23 Tage Alte rung im Ofen	48,1	100,0	48,1

Verfahren D/ ohne Alte rung im Ofen	22,7	80,9	18,4
Verfahren D/ 11 Tage Alte rung im Ofen	20,5	73,6	15,1
Verfahren D/ 23 Tage Alte rung im Ofen	24,2	74,7	18,1

Aus Tabelle 3 kann man sehen, daß die mit dem Verfahren D hergestellte Probe mehr Querverbindungen enthält (d.h. weniger löslich ist) als eine mit dem Verfahren B hergestellte Probe. Beim Altern im Ofen nimmt der niedrigmolekulare (als unter 10⁵ liegend definiert) Gewichtsanteil in der mit dem Verfahren B hergestellten Probe von 0,275 auf 0,481 zu, während derjenige der mit dem Verfahren D hergestellten Probe nach 23 Tagen Alterung im Ofen praktisch unverändert bei etwa 0,18 bleibt. Die Zunahme des niedrigmolekularen Gewichtsanteils war auf Kettenspaltung zurückzuführen, die durch oxidative Reaktionen

verursacht wurde. Die Ergebnisse zeigen, daß die Vorgehensweise des Verfahrens D ein bestrahltes Polymer mit einer besseren Oxidationsbeständigkeit erzeugen kann.

Beispiel 4:

UHMWPE-Proben in Form von 0,5 Inch-Würfeln, die mit den bei der Probenherstellung aufgeführten Verfahren B und D hergestellt worden waren, wurden hinsichtlich ihrer Verformung unter Belastung (Kriechbeständigkeit) bewertet. Es wurden Untersuchungsverfahren gemäß ASTM-D 621 (A) (24h/23°C/1000psi /90min Erholungszeit) verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefaßt:

TABELLE 4

Probe	Verformung unter Belastung, %
Verfahren B	0,80
Verfahren D	0,60

Aus Tabelle 4 wird geschlossen, daß die mit dem Verfahren D hergestellte Probe, die Erfindung, eine bessere Kriechbeständigkeit (0,6%) gegenüber einer mit dem Verfahren B hergestellten Probe (0,8%) besitzt.

Beispiel 5:

Zwei 1 mm dicke UHMWPE-Proben wurden in einem mit Luft bzw. trockenem Stickstoff (Sauerstoffkonzentration liegt unter 0,2%) gefüllten Ofen jeweils bei 13O⁰C über 20 Stunden getempert, um eine Restspannung in den Proben zu beseitigen. Nachdem die Bögen im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt waren, wurden sie aus dem Ofen entnommen und zur Auswertung in dumbbellförmige Zugfestigkeitsproben (ASTM D 628, Typ V)

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Oxidationsindices sind in Tabelle 6 dargestellt.

TABELLE 6

Probe	Oxidationsindex
Luftgetempert	0,10
Stickstoffgetempert	ca. 0,0

Aus den obigen Ergebnissen sieht man, daß die nach einer Sinter-Extrusion in Luft getemperte UHMWPE-Probe eine merkliche Oxidation aufgrund von freien Radikalen zeigte, die beim Formgebungsverfahren erzeugt wurden. Im Gegensatz dazu zeigte die in Stickstoff getemperte UHMWPE-Probe keine Oxidation (unter dem FTIR-Erfassungspegel). Daraus wird geschlossen, daß eine Temperung in Stickstoff eine Oxidation des Polymers verhindern und ein Polymer mit einer besseren Dehnbarkeit erzeugen kann.

Während mehrere Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist klar, daß viele Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne den Geist und Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

' B. Dez, 19S5 G 9<-f 30 SCHUTZANSPRUCHE

1. Aus einem Polymermaterial hergestelltes medizinisches Implantat mit einer verbesserten Oxidationsbeständigkeit, erhältlich durch die Schritte:

Formen des Implantats aus dem Polymermaterial;

Versiegeln des geformten Implantats in einer Packung in einer Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt;

Sterilisieren des besagten verpackten Implantats durch Bestrahlung; und

Erwärmen des besagten verpackten Implantats über eine vorbestimmte Zeit und Temperatur, welche ausreichen, um Querverbindungen zwischen freien Radikalen in benachbarten Polymerketten zu bilden.

2. Medizinisches Implantat nach Anspruch 1, bei welchem die besagte vorbestimmte Temperatur zwischen etwa 37⁰C und etwa 70⁰C liegt.

3. Medizinisches Implantat nach Anspruch 2, bei welchem die besagte vorbestimmte Zeit mindestens achtundvierzig Stunden beträgt.

4. Medizinisches Implantat nach Anspruch 3, bei welchem die besagte vorbestimmte Temperatur 50⁰C beträgt und die besagte vorbestimmte Zeit 144 Stunden beträgt.

5. Medizinisches Implantat nach Anspruch 1, bei welchem das Polymermaterial Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht mit einem Molekulargewicht zwischen 400 000 und 10 000 000 ist.

6. Medizinisches Implantat nach Anspruch 5, bei welchem die besagte vorbestimmte Temperatur 5O⁰C beträgt und die besagte vorbestimmte Zeit 144 Stunden beträgt.

7. Medizinisches Implantat nach Anspruch 1, bei welchem die besagte Sterilisation durch Bestrahlung durch Bestrahlung mit Gamma-, Röntgen- oder Elektronenstrahlenr durchgeführt wird.

8. Medizinisches Implantat nach Anspruch 1, bei welchem die besagte Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt nicht mehr als 1% Sauerstoff enthält.

9. Medizinisches Implantat nach Anspruch 8, bei welchem die besagte Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt aus einem Gas besteht, das aus der aus Stickstoff, Helium, Argon und Neon und einer Kombination von diesen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

10. Medizinisches Implantat nach Anspruch 8, bei welchem die besagte Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt durch ein Vakuum von weniger als drei Inches Quecksilber erzeugt wird.

11. Medizinisches Implantat nach Anspruch 8, bei welchem das besagte Versiegeln in einer Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt erreicht wird, indem man zuerst die besagte Packung mit einem Gas spült, das aus der aus Stickstoff, Helium, Argon und Neon und einer Kombination von diesen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, gefolgt von dem Anlegen eines Vakuums von weniger als 3 Inches Quecksilber an der besagten Packung, gefolgt von einem Spülen der besagten Packung mit einem Gas, das aus der besagten Gruppe und einer Kombination davon ausgewählt ist.

12. Medizinisches Implantat, welches aus einem Polymermaterial hergestellt ist, umfassend Polymerketten mit einer Konzentration von freien Radikalen von weniger als 1 &khgr; 1O¹¹Zg, die durch Erwärmen des besagten Implantats auf eine Temperatur zwischen etwa 37⁰C und etwa 70⁰C über mindestens achtundvierzig Stunden in einer Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt vor der Oxidation der besagten freien Radikale erreicht wird.

13. Medizinisches Implantat nach Anspruch 12, bei welchem das besagte Polymermaterial Polyethylen mit einem Molekulargewicht von zwischen 400 000 und 10 000 000 ist.¹

14. Polymer-Rohmaterial mit verbesserter Oxidationsbeständigkeit für ein medizinisches Implantat, erhältlich aus einem Kunststoff-Harzpulver durch die Schritte:

Einbringen des Harzes in einen abgedichteten Behälter;

Entfernen eines wesentlichen Teils des Sauerstoffs aus dem besagten abgedichteten Behälter;

erneutes Unterdrucksetzen des abgedichteten Behälters mit einem Gas, das aus der aus Stickstoff, Argon, Helium und Neon und einer Kombination von diesen bestehenden Gruppe ausgewählt ist;

anschließendes Überführen des besagten Harzes in eine Formgebungsvorrichtung, welche das besagte Harz in einer Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt sowohl schmilzt und formt, um das Rohmaterial zu erzeugen; und

nachfolgendes Tempern des Rohmaterials über einen vorbestimmten Zeitraum bei einer vorbestimmten Temperatur.

15. Polymer-Rohmaterial nach Anspruch 14, bei welchem der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre in dem besagten abgedichteten Behälter auf weniger als 1% verringert wird.

16. Polymer-Rohmaterial nach Anspruch 15, bei welchem die besagte Formgebungsvorrichtung in einer Atmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 1% arbeitet.

17. Polymer-Rohmaterial nach Anspruch 14, bei welchem das Harzmaterial Polyethylen mit einem Molekulargewicht zwischen 400 000 und 10 000 000 ist.

18. Polymer-Rohmaterial nach Anspruch 14, bei welchem die besagte Entfernung des besagten Sauerstoffs aus dem besagten Behälter ein Verfahren ist, das aus der aus dem Anlegen eines Vakuums, dem Spülen mit einem Inertgas und der Verwendung

eines Sauerstoffabsorptionsmittels sowie einer Kombination von diesen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

19. Polymer-Rohmaterial nach Anspruch 14, bei welchem der besagte Temperschritt bei einer Temperatur zwischen etwa 37⁰C und etwa 135⁰C über mindestens vier Stunden in einer Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt stattfindet.

20. Aus einem Kunststoff-Harzpulver hergestelltes medizinisches Implantat mit einer verbesserten Oxidationsbeständigkeit erhältlich durch die Schritte:

Einbringen des Harzes in einen abgedichteten Behälter;

anschließendes Überführen des besagten Harzes in eine Formgebungsvorrichtung, welche das besagte Harz in einer Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt sowohl schmilzt und formt, um ein Polymer-Rohmaterial zu erzeugen;

nachfolgendes Tempern des Rohmaterials über eine vorbestimmte Zeit bei einer vorbestimmten Temperatur; Formen des Implantats aus dem Polymer-Rohmaterial;

Sterilisieren des besagten verpackten Implantats durch Bestrahlung; und

21. Medizinisches Implantat nach Anspruch 20, bei welchem die besagte Entfernung des besagten Sauerstoffs aus dem besagten Behälter ein Verfahren ist, das aus der aus dem Anlegen eines

Vakuums, dem Spülen mit einem Inertgas und der Verwendung eines Sauerstoffabsorptionsmittels sowie einer Kombination von diesen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

22. Medizinisches Implantat nach Anspruch 20, bei welchem der besagte Temperschritt bei einer Temperatur zwischen etwa 37⁰C und etwa 135⁰C über mindestens vier Stunden in einer Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt stattfindet.

23. Aus einem Polymermaterial hergestelltes medizinisches Implantat mit einer verbesserten Oxidationsbeständigkeit, erhältlich durch die Schritte:

Formen des Implantats aus dem Polymermaterial;

Verpacken des geformten Implantats in einer Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt;

Sterilisieren des besagten verpackten Implantats durch Bestrahlung unter Aufrechterhaltung der besagten Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt; und

Erwärmen des besagten verpackten Implantats unter Aufrechterhaltung der besagten Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt über mindestens 48 Stunden bei einer Temperatur von etwa 37⁰C bis etwa 70⁰C.

24. Medizinisches Implantat nach Anspruch 23, bei welchem das Polymermaterial Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht mit einem Molekulargewicht zwischen 400 000 und 10 000 000 ist.

25. Medizinisches Implantat nach Anspruch 23, bei welchem die besagte vorbestimmte Temperatur 50⁰C beträgt und die besagte vorbestimmte Zeit 144 Stunden beträgt.

26. Medizinisches Implantat nach Anspruch 19, bei welchem die besagte Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt nicht mehr als 1% Sauerstoff enthält.

27. Medizinisches Implantat nach Anspruch 26, bei welchem die

besagte Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt aus einem Gas besteht, das aus der aus Stickstoff, Helium, Argon und Neon und einer Kombination von diesen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

28. Medizinisches Implantat nach Anspruch 26, bei welchem die besagte Atmosphäre mit verringertem Sauerstoffgehalt durch ein Vakuum von weniger als 3 Inches Quecksilber erzeugt wird.

29. Medizinisches Implantat nach Anspruch 23, bei welchem der besagte Erwarmungsschritt in einer inerten Atmosphäre durchgeführt wird.

30. Medizinisches Implantat, welches aus einem Polymermaterial hergestellt ist und nach einer Sterilisation durch Bestrahlung Polymerketten mit einer Konzentration von freien Radikalen von weniger als 1 &khgr; 10¹⁷/g enthält.

31. Medizinisches Implantat nach Anspruch 12, bei welchem das besagte Polymermaterial Polyethylen mit einem Molekulargewicht von zwischen 400 000 und 10 000 000 ist.

32. Medizinisches Implantat nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einer Alterung über 23 Tage in Luft bei 80⁰C nach ASTM D638 (Typ IV) eine Reißfestigkeit unter Zug von mehr als 6500 psi aufweist.

33. Medizinisches Implantat nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einer Alterung über 23 Tage in Luft bei 80⁰C unter 20 Gew.-% Polyethylen mit einem Molekulargewicht von weniger als 10⁵ enthält.

34. Medizinisches Implantat nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß es nach ASTM-D 621 (A) (24h/23°C/1000psi /90min Erholungszeit) eine Verformung unter Belastung (Kriechbeständigkeit) von weniger als 0,7 % zeigt.

35. Medizinisches Implantat, umfassend ein olefinisches Material, das in einer Atmosphäre mit nicht mehr als 1% Sauerstoff bestrahlt worden ist, wodurch sich in dem Material freie Radikale gebildet haben und bei dem unter Anwendung von Wärme Querverbindungen zwischen freien Radikalen in benachbarten Polymerketten ausbildet wurden, in einer Atmosphäre mit nicht mehr als 1% Sauerstoff, für eine ausreichende Zeit, um restliche freie Radikale zu deaktivieren, wobei die Temperatur zwischen 25⁰C und dem Schmelzpunkt des olefinischen Materials liegt.

36. Medizinisches Implantat nach Anspruch 35, wobei die freien Radikale Peroxy- und Hydroperoxygruppen in den Polymerketten einschließen.

37. Medizinisches Implantat nach Anspruch 35, wobei die Atmosphäre Inertgas oder Vakuum umfaßt.

38. Medizinisches Implantat, umfassend ein olefinisches Polymermaterial mit einem Molekulargewicht von 400,000 bis 10,000,000, wobei das Material in einer Atmospäre mit nicht mehr als 1% Sauerstoff bestrahlt worden ist und in einer Atmosphäre mit nicht mehr als 1% Sauerstoff ausreichend lange und bei einer Temperatur zwischen 25°C und dem Schmelzpunkt des olefinischen Materials erwärmt worden ist, um Querverbindungen zwischen freien Radikalen in benachbarten Polymerketten zu bilden.

39. Medizinisches Implantat nach Anspruch 38, wobei die freien Radikale Peroxy- und Hydroperoxygruppen in den Polymerketten einschließen.

40. Medizinisches Implantat nach Anspruch 38, wobei die Atmosphäre Inertgas oder Vakuum umfaßt.

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41. Medizinisches Implantat aus einem olefinischen Material mit einem Molekulargewicht von 400,000 bis 10,000,000, umfassend Polymerketten mit einer Konzentration an freien Radikalen von weniger als 1 &khgr; 10 /g, was erreicht wurde durch Bestrahlen des Materials und Erhitzen des Materials auf eine Temperatur zwischen 25⁰C und etwa 14O⁰C über zumindest etwa vier Stunden in einer Atmosphäre mit nicht mehr als 1% Sauerstoff vor der Oxidation der freien Radikale.

42. Medizinisches Implantat nach Anspruch 41, wobei das Polymermaterial Polyethylen ist.

43. Medizinisches Implantat, umfassend ein olefinisches Material mit verbesserten Eigenschaften, die daraus resultieren, daß in dem Material zunächst freie Radikale dadurch erzeugt wurden, daß das Material in einer Atmosphäre mit nicht mehr als 1% Sauerstoff bestrahlt wurde und daß durch Wärme Querverbindungen zwischen den freien Radikalen gebildet wurden während das Material bei einer Temperatur zwischen 25⁰C und dem Schmelzpunkt des olefinischen Materials in einer Atmosphäre mit nicht mehr als 1% Sauerstoff gehalten wurde.

44. Medizinisches Implantat nach Anspruch 43, wobei die freien Radikale Peroxy- und Hydroperoxygruppen in den Polymerketten einschließen.

45. Medizinisches Implantat nach Anspruch 43, wobei die Atmosphäre Inertgas oder Vakuum umfaßt.

46. Medizinisches Implantat nach Anspruch 45, wobei die Bestrahlung eine Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl ist.