DK159997B - Polyesterholdigt filamentmateriale samt fremgangsmaade til fremstilling deraf - Google Patents

Description

i

DK 159997B

Den foreliggende opfindelse angår et fi 1amentmateriale og en fremgangsmåde til fremstilling af et sådant materiale. Materialet er egnet til kirurgisk anvendelse som sådan eller i vævet, flettet eller knyttet form, og også som forstærkende 5 emner. Det er som kirurgisk materiale, bioforligeligt og er bionedbrydeligt.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen spindes et polyester-materiale i nærværelse af et bestemt additiv. Der kan således 10 fremstilles stærkt fibrillerede suturer, der på grund af deres fi bri 11 er i ng udviser god resorptionshastighed og f1eksi bi 1 i -tet, der er vigtig for håndtering af suturen og binding af knuden.

15 Regelmæss i g strukturering på f iberoverf1aden, der er frembragt ved den foreliggende spindeproces, og bevaret i fiberen, selv efter varmtrækning, giver fiberen en høj knudestyrke.

Der eksisterer et antal kommercielle biokompatible og bioned-20 brydelige suturer, baseret på polyglycolid (Dexon®), copolymer af lactid og glycolid (Vicryl®), eller lacton af hydroxyethy1 -glycolsyre (PDS®). Disse velkendte materialer er bekvemme at håndtere og har den krævede bioresorptionshastighed. Der eksisterer imidlertid stadig et behov for nye biokompatible og 25 bionedbrydelige suturmaterialer.

Som det fremgår fra 1 itteraturdata, er polylactidfibre allerede blevet fremstillet, men nedbrydningshastigheden af disse fibre er for lav i sammenligning med nedbrydningshastigheden 30 for Vicryl®-, Dexon®- eller PDS®-suturer.

Medens Vicryl®-, Dexon®- og PDS®-suturer forsvinder henholdsvis efter ca. 90, 120 og 180 dage efter implantering, resorberes polylactidsuturer ikke før end efter ca. 8 til 17 måneder 35 efter imp 1antering.

Selv om polylactid er en biokompatibel, bionedbrydelig og fiberdannende polymer, har poly1 act idsuturer derfor ikke hidtil

DK 159997 B

2 fundet praktisk anvendelse i kirurgi.

Det er et formål med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe suturer med passende trækstyrke, høj dimensionsstabi1i-5 tet og en hydrolysehastighed, der er sammenlignelig med de tilsvarende for Vicryl®-, Dexon®- eller PDS®-suturer. Det er et andet formål ifølge den foreliggende opfindelse at tilvejebringe fibre, der har en større fleksibilitet end de, der fremstilles i overensstemmelse med standardmetoder, og stadig 10 med høj trækstyrke og elasticitetsmodul.. Det er et yderligere formål ifølge den foreliggende opfindelse at tilvejebringe suturer med en knudestyrke, der er større end den af fibre, som er fremstillet ved standardspindemetoder.

15 Disse og andre formål nås ved filamentmateriale, der er ejendommelig ved, at det er fremstillet ved tør- eller vådspin-ding af en spindeblanding som i alt væsentligt består af et polylactid og et additiv af polyurethanmateri ale. Ved våd-spinding er et koaguleringsmiddel nødvendigt. Foretrukne poly-20 estermaterialer er poly (L-lactid), (PLLA), poly(dL-lactid) (PdLLA) og kombinationer deraf med en viskositet-gennemsnitsmolekylvægt på mindst ca. 3 x 105 og fortrinsvis over 5,0 x 105 kg/kmol, som beregnet i overensstemmelse med formlen: [n] = 5,45 x 10“^MV 0»73 for en viskositet målt ved 25 e C i tri-25 chlormethan hvor [n] er det begrænsende viskositetstal og Mv er viskositet-gennemsni tsmolekyl vægt.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af filamentmaterialet, der er ejendommelig ved tør- eller våd-30 spinding af en spindeblanding som i alt væsentligt består af polylactid og et additiv af polyurethanmateriale.

Polyurethanadditivet i spindebl andingen, kan være en polyes-terurethan baseret på hexamethylendiisocyanat, 1,4-butandiol 35 og en copolymer af mælkesyre og ethylenglycol , diethylengly-col eller tetramethylenglycol; hexamethy1 end i isocyanat, 2,4,6-tris(dimethylaminomethylJphenol og copolymer af mælke-

3 DK 159997B

syre og diethylenglycol, ethylenglycol eller tetramethylen-glycol, en polyesterurethan baseret på hexamethylendiisocya-nat, trimethylolpropan og en copolymer af polymælkesyre og tetramethylenglycol eller en polyesterurethan baseret på 4,4'-5 di phenylmethandi i socyanat, 1,4-butandiol og polytetramethylen- adipat. Koncentrationen af additivet i polylactidmater i alet kan være i intervallet 1 til 45 vægt%.

Filamentmateriale, der er fremstillet udfra denne type poly-10 1 actid/additiv-bland i nger, formes ved tørspinding af polymeren fra en opløsning i et godt opløsende materiale, særligt i di-chlor-methan og/eller trich1 ormethan ved stuetemperatur gennem en spindedyse. Det opnåede filamentmateriale underkastes derpå i overensstemmelse med en særlig foretrukken udførelsesform 15 for fremgangsmåden ifølge opfindelsen for en varmtrækningsoperation, der anvender et trækforhold inden for et bredt interval, særligt op til 25.

De resulterende orienterede filamenter er stærke og danner 20 stærke knuder på grund af deres regelmæssigt strukturerede overf 1ade.

På grund af omfattende fibrillering i kraft af anvendelsen af et additiv, er fibrene fleksible og lette at håndtere ved 25 suturering eller knytning og hydrolyserer meget hurtigere end standardpolylactidfibrene.

De polylactidholdige fibre ifølge opfindelsen udviser meget lille indskrumpning, når de opvarmes til 37eC i vand i 30 ti -30 mer, nemlig ca. 1 til 5% af deres oprindelige længde. Spinde-processen undgår nedbrydning af polymeren under ekstruder ing, resulterende i fibre med højere trækstyrke.

Det kan anbefales, at ethylenoxid anvendes til sterilisering 35 af fibrene, f.eks. polylactidholdige fibre, da høj-energi-stråling kan resultere i tværbinding og kædespaltning og nogen formindskelse i trækstyrke.

DK 159997 B

4

Efter sterilisering med ethylenoxid underkastes suturerne i forseglede pakninger for et vakuum på 10~4 Torr ved 70eC i en time. Dette forhindrer absorption af steriliserende gas i suturerne .

5

Filamenterne ifølge den foreliggende opfindelse har en god trækstyrke på mindst 0,4 GPa (Gigapascal), fortrinsvis 0,7 GPa. Nogle har trækstyrker så høje som 0,8 til 1,0 GPa. Fibrene ifølge opfindelsen resorberes til 50% efter ca. 150 dage, 10 hvilken hydrolysehastighed er sammenlignelig med den for PDS®- fibre med tilsvarende tykkelse og styrke.

De polylactidholdige fibre ifølge opfindelsen kan være vævede, flettede, knyttede eller anvendt som monofilamenter med gene-15 rel kirurgisk anvendelse, kan benyttes som forstærkende emner til konstruktionen af bionedbrydelige luftrørs- eller karproteser, især til omledningssystemer. Polymermaterialet, især når det er PLLA og/eller PdLLA, der kan omdannes til filamenter, særligt ved tørspinding, kan være til stede i en spinde-20 opløsning, og dette i en koncentration på 10 til 40 vægt% i dichlormethan og/eller trichlormethan, da disse to opløsningsmidler let opløser polylactidet med den ovennævnte viskositetgennemsnitsmolekylvægt på 3 x 10^ kg/kmol ved stuetemperatur. Spinding af polylactidfibre fra en opløsning med en koncentra-25 tion i intervallet fra 10 til 40 vægt% tilvejebringer et mono filament med rimelig trækstyrke, hvilket foruden er regelmæssigt struktureret som følge af smeltebruddet, som det er vist skematisk i den medfølgende tegning, som opnået (trækforhold λ = 0) og efter varmtrækning ved trækforhold λ på henholdsvis 6, 30 10 og 20. Selv varmtrækning ved høje trækforhold fjerner ikke fuldstændigt overfladestrukturen, men resulterer i en forlængelse af spiralstrukturens stigning.

Diameteren af den resulterende fiber vil sædvanligvis være i 35 intervallet fra 0,3 til 1 x 10~4 m. Foretrukne monofilamenter har en diameter på ca. 0,4 til 1 x 10-4 m.

5

DK 15999 7 B

Spindedyser med mundingsstørrelser på 0,2 til 1 mm og en længde af kapillarrøret på 10 mm er egnede til spinding af monofilamenterne. Ved tørspinding fra dichlormethan- eller trichlor-methanopløsninger ekstruderes opløsningen ved stuetemperatur, 5 ved hvilken opløsningsmidlet langsomt fordamper. En foretruk-ken polymerkoncentration er 15-25, særligt ca. 20 vægt%.

Filamentet ekstruderes ved en hastighed i intervallet fra 0,02 til 2 mm/min. Dette giver ingen orientering af fibrene, når de 10 er spundet. Efter spinding varmt rækkes polylactidfibrene ved en temperatur i intervallet fra 45 til 200®C, fortrinsvis ved 110, 170, 180 eller 200°C, hvilken temperatur afhænger af additivkoncentrationen i polymeren og additivets smeltepunkt.

15 Trækforholdet λ kan være op til 25, fortrinsvis 14 til 18.

Hastigheden ved optagning kan være i intervallet på 0,2 til l cm sek.“l med en deformationshastighed i området 10“3 sek.

Varmtrækningen af fibre kan udføres i en elektrisk rørovn med 20 en længde på 60 cm under en tør, oxygenfri atmosfære. Varm trækning ved temperaturer over 120eC kan reducere molekylvægten af udgangspolymeren med 1 til 2%.

Filamentet kan farves ved tilsætning af et indifferent mate-25 riale, f.eks. Cosmetic Violet nr. 2 med Co lour-index nr.

42520, til opløsningsmidlet inden fremstilling af spindeopløs-n i ngen.

Opfindelsen illustreres i og ved hjælp af de følgende eksemp-30 ler:

Eksempel 1.

Filamenter med en regelmæssigt struktureret overflade og med 35 en diameter på 0,7 x 10“4 m, en trækstyrke på 0,65 GPa, et elasticitetsmodul på 8 GPa, en råbåndsknobstyrke på 0,45 GPa og en brudforlængelse på 19% blev fremstillet ved at spinde

Claims (8)

1. 2. Fremgangsmåde til fremstilling af et filamentmateriale ifølge krav 1, kendetegnet ved tør- eller vådspinding af en spindeblanding, som i alt væsentligt består af polylactid og et additiv af polyurethanmateriale. 20 ------------
2. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det fremstillede filament underkastes en varmtrækningsoperation .
3. 4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at trækningsoperationen udføres, idet der anvendes et trækforhold på op til 25.
4. 5. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, 30 at filamenterne fremstilles ved tørspinding ved stuetemperatur af en opløsning af poly(L-lactid), PLLA, og/eller poly(dL-lac-tid), PdLLA, i en koncentration i intervallet 5-70 vægt% i nærværelse af et bionedbrydeligt polyesterurethanmateriale.
5. 6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at koncentrationen ligger i intervallet 10-40 vægt%, særligt ca. 20 vægt%. DK 15999 7 B
6. 7. Fremgangsmåde ifølge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at CHC13 og/eller CH2C12 anvendes som opløsningsmidlet.
7. 8. Fremgangsmåde ifølge krav 2-7, kendetegnet ved, at der anvendes et polyurethanmateriale, som er opløseligt i CHC13 og/eller CH2C12 og/eller C2H5OH og har et smeltepunkt i intervallet på 40-180®C.
8. 9. Fremgangsmåde ifølge krav 2-8, kendetegnet ved, at koncentrationen af polyurethanmaterialet i polylactidmaterialet ligger i intervallet 1-45 vægt%. 15 20 25 30 35