发明公开
本发明提供具有优良结头牢固性、挠性和/或结头强度的单丝缝合线。
本发明还提供通过共挤塑方法来制造缝合线的方法,其中共挤塑能改进可纺性。
本发明涉及通过共挤塑具有不同杨氏模量的聚合物制备的单丝缝合线及其制备方法。本发明的缝合线具有优良的结头牢固性和挠性。
术语“杨氏模量”在本发明中是指通过测量纱线的拉伸强度而获得的数值,其中所述纱线是通过在合适的条件下纺丝聚合物并以3-12的拉伸比拉伸它们而制备的。
“可生物降解的聚合物”和“可吸收的聚合物”是指聚合物可在体内化学分解或降解形成无毒组分。
通过共挤塑高杨氏模量的聚合物(第一种聚合物)和低杨氏模量的另一聚合物(第二种聚合物)成使得第一种聚合物围绕第二种聚合物的形式,从而制备本发明的单丝缝合线。
适合于本发明的一类缝合线是海/岛型,其中高杨氏模量的第一种聚合物是海组分,和低杨氏模量的第二种聚合物是岛组分。本发明另一合适的类型是由高杨氏模量的第一种聚合物作为鞘组分和低杨氏模量的第二种聚合物作为芯组分制备的鞘/芯型。
对本发明所使用的聚合物种类没有限制,只要它们具有使得高杨氏模量的第一种聚合物围绕低杨氏模量的第二种聚合物的形式即可。第一种聚合物,或第二种聚合物,可以是均聚物或共聚物,和优选是可吸收聚合物。优选第一或第二种聚合物是由乙交酯、羟基乙酸、丙交酯、乳酸、己内酯、二酮、碳酸亚丙酯、乙二醇、其衍生物组成的组制备的均聚物及其共聚物。例如,聚己内酯及其共聚物、聚二酮及其共聚物、聚丙交酯共聚物、聚羟基乙酸共聚物、碳酸亚丙酯共聚物和类似物可用作第二种聚合物。优选第一种聚合物是聚羟基乙酸、聚二酮、聚丙交酯或其共聚物,和第二种聚合物是聚己内酯、碳酸亚丙酯、DL-聚丙交酯的均聚物或其共聚物。或者,由二酮、碳酸亚丙酯和己内酯组成的共聚物可用作第二种聚合物。
在本发明中,给定聚合物可用作第一种聚合物或第二种聚合物。也就是说,即使当使用相同聚合物时,聚合物的位置也还取决于当共挤塑它们时所使用的另一聚合物的杨氏模量。具体地,当使用聚二酮和聚己内酯制备海/岛型缝合线时,由于聚二酮的杨氏模量高于聚己内酯的杨氏模量,所以聚二酮用作海组分(第一种聚合物)和聚己内酯用作岛组分(第二种聚合物)。然而,当聚二酮和聚羟基乙酸共挤塑成海/岛型时,由于聚二酮的杨氏模量低于聚羟基乙酸的杨氏模量,所以聚二酮必须用作岛组分(第二种聚合物)和聚羟基乙酸用作海组分(第一种聚合物)。
在本发明中,将聚合物共挤塑成海/岛型比将聚合物共挤塑成鞘/芯型更理想。即使当所使用的两种聚合物的含量比相同时,通过海/岛型制备的缝合线的截面形状通常因打结而大大地变形,并进而甚至更加增加表面摩擦力。因此,通过共挤塑聚合物成本发明的海/岛型而制造的缝合线得到优良的结头牢固性。
一般地,当纤维的刚度低时,它变得更挠曲。刚度随着纤维截面形状的变化而变化,甚至当它们具有相同的截面面积时。海/岛型缝合线比鞘/芯型缝合线更挠曲,这是由于第二种聚合物的截面形状导致的。通常认为海/岛型缝合线的刚度低。然而,在具有相同组分比的海/岛型缝合线中,缝合线的物理性能可随岛的数量或岛的排列的变化而变化。
优选在本发明中,高杨氏模量的第一种聚合物也具有比第二种聚合物高的熔点。当共挤塑杨氏模量和熔点比第二种聚合物低的第一种聚合物时,所得缝合线的截面不是圆形(参考图4b),且具有差的结头强度。因此不适合于用作缝合线。若缝合线的截面圆度劣化,则缝合线易于引起组织牵拉和难以用针连接,因此不适于用作缝合材料。
在本发明中,第一种聚合物的用量优选10-90%体积,和第二种聚合物的用量优选10-90%体积。当每种聚合物的用量小于10%体积时,所得缝合线的截面不能清楚地区别第一种聚合物和第二种聚合物。因此,优选每种聚合物的使用量为10%体积或更高。更优选第一种聚合物的用量为50-90%体积,和第二种聚合物的用量为10-50%体积。当第二种聚合物的用量为50%或更高时,第一种聚合物的表面层变得太薄。因此,在缝合线的表面附近拉伸第二种聚合物方面存在操作问题,和所得纱线可能在制造工艺过程中断裂。另外,当进行退火工艺以改进缝合线的机械性能时,用量太大的第二种聚合物可能暴露于第一种聚合物以外,因此,缝合线的表面容易粗糙。当表面变粗糙时,缝合线可能引起损坏如组织牵拉。
优选在本发明中使用的第一种聚合物和第二种聚合物是杨氏模量为3.0GPa或更低的聚合物。当杨氏模量大于3.0GPa时,所得缝合线不适于用作单丝缝合线,这是因为即使共挤塑聚合物,它的挠性也降低。若第一种聚合物的杨氏模量高,将容易引起单丝的形状变形并引起表面不均匀和/或当它被打结时,结头龟裂,这反过来提供改进的结头牢固性的优点。然而,当第一种聚合物的杨氏模量太高,即2.0GPa或更高时,则即使当通过共挤塑制备单丝时,单丝的挠性也降低。
在本发明中,第二种聚合物的杨氏模量优选为1.5GPa或更低,和更优选第二种聚合物的杨氏模量为1.2GPa或更低。当聚合物的杨氏模量较低时,缝合线变得更有挠性。更优选,杨氏模量为1.0-1.5GPa的聚合物用作第一种聚合物,和第二种聚合物的杨氏模量比第一种聚合物的杨氏模量低至少0.3GPa。
当第一种聚合物和第二种聚合物之间的杨氏模量之差较大时,通过结头打结导致的表面不均匀度较大。因此优选本发明的第二种聚合物的杨氏模量为0.4-1.2GPa。
本发明获得的缝合线具有优良的结头牢固性和挠性。因此,它可用于软组织的贴剂、薄膜型绷带、外科毡料、人工血管、治疗神经的辅助材料、人工皮肤、胸骨胶带、缝合线和类似物。
除了促进伤口修复和/或组织生长之外,可将小量药物加入到第一种聚合物或第二种聚合物中。此外,为了改进结头的牢固性和挠性,可将小量的各种聚合物和/或添加剂加入到上述聚合物之一中。因此,本发明的目的还包括共挤塑含本发明第一种和第二种聚合物的这些聚合物。
实施本发明的最佳模式
本发明不限于此处所披露的特定结构、工艺步骤和物质,和有时可变化各材料。
还应理解,此处所使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的,和不打算为限制,因为本发明的范围仅仅通过所附权利要求及其等价范围来限制。
在本说明书和所附权利要求中,单数形式的“一个”和“这个、该”包括复数形式,除非上下文另有清楚的说明。在描述和要求保护的本发明中,根据以下列出的定义使用下述术语。
本发明涉及通过共挤塑具有不同杨氏模量的两种可生物降解聚合物制备单丝缝合线,其中参考附图对其解释如下:
图1a和1b示出了本发明将包括的长丝的最终形状。单丝10共挤塑成海/岛型,其中岛组分11被海组分12围绕。单丝13共挤塑成鞘/芯型,其中芯组分14被鞘组分15围绕。由于构成长丝及其缝合线的组分影响物理性能,所以各长丝10、13的特征不同于常规涂布的长丝的特征。
图2图示了生产具有本发明结构的共挤塑的单丝所使用的常规制造工艺。具体地,在共挤塑工艺中,通过两个挤塑机21独立地熔化每一聚合物。熔化的聚合物经过计量泵22以所需的用量流出。通过控制流出量,可控制在共挤塑的聚合物内每一聚合物的含量比。
经过计量泵22流出的熔化聚合物以图3a和3b的方式结合通过纺丝单元(block)23形成长丝24。尽管为了简化在图2中示出了单根长丝,但可使用具有任何所需数量流出孔隙的喷丝头。熔化的长丝24在骤冷浴25中固化。气隙是喷丝头出口与浴之间的距离。优选气隙距离范围为0.5-100cm,和更优选约1-30cm。采用拉伸体系26拉伸固化的纱线24,以实现所需的取向和改进物理性能。之后,将成品单丝缠绕在络筒机27上。或者,为了改进缝合线的物理性能,不直接拉伸固化的纱线24,而是以未拉伸的纱线(UDY)形式缠绕。它可在合适的条件下熟化,然后通过拉伸体系拉伸制备拉伸纱线。在拉伸工艺之后,可退火单丝24,进一步改进它的性能。
图3a和3b示出了可在本发明中用作纺丝单元23的喷丝组件的实例,它包括喷嘴和分配板等。第一种聚合物和第二种聚合物熔融通过各挤塑机,流过分配板31和36,和各自流动到喷嘴32内,其中熔化的聚合物被粘接,进而形成连续的聚合物熔体。
具体地,图3a是获得海/岛型缝合线的喷丝组件的实例。第一种聚合物和第二种聚合物流过分配板31。流经流动通道33的第二种聚合物变为岛组分,和流经流动通道34的第一种聚合物变为绕第二种聚合物的海组分。
流动通道33的数量随着最终长丝的所需物理性能而变化。若流动通道数量为1,则聚合物变为图3b所示的共挤塑的鞘/芯型长丝。图3b是制备鞘/芯型缝合线的喷丝组件的实例。形成芯组分所使用的熔融的第二种聚合物流过中心的流动通道37,和流过外部的流动通道的熔融的第一种聚合物在喷嘴32处掺入到单根长丝内。
在以上工艺获得的缝合线中,可通过使用杨氏模量、强度和熔点彼此不同的聚合物和控制每一聚合物的含量比,来控制缝合线的结头牢固性、挠性和强度。
本发明通过共挤塑具有不同杨氏模量的聚合物,制备单丝缝合线,其形式使得高杨氏模量的聚合物围绕低杨氏模量的聚合物,从而改进缝合线的结头牢固性和挠性。通过本发明获得的缝合线可用作医疗应用,如人工榫钉、软组织贴剂、外科网状物、薄膜型绷带、外科毡料、人工血管、人工皮肤、胸骨胶带和类似物以及用作缝合线。
下文将基于下述实施例和对比例,更详细地解释本发明。然而,提供这些实施例,为的是仅仅阐述本发明的目的,因此无论如何不打算限制本发明到实施例。
测量缝合线的物理性能的方法-结头牢固性
根据结头的滑动比来测量结头牢固性。选择外科医生的结头(2=1=1)用于结头打结方法。将打结的缝合线放置在拉伸强度测试机上,并牵拉开,一直到发生结头断裂或结头滑动解开。在10次测量之后,滑动的结头数量对打结的结头数量之比表示结头滑动比。因此该比值越小,缝合线的结头牢固性越好。
测量缝合线的物理性能-挠性
大多数报道的挠性数据是以来自于测量线性拉伸强度的杨氏模量为基础。然而,来自于杨氏模量的挠性可误导缝合线材料的评价,这是因为它代表拉伸模式的挠性,这可能完全不同于在缠绕闭合过程中缝合线实际经历的弯曲刚度。因此,在本发明中,测量弯曲刚度作为挠性的标志。该数值越小,缝合线的挠性越大。
表1列出了测量缝合线的物理性能的方法。
表1测量缝合线的物理性能
物理性能 |
测量方法与装置 |
直径,mm |
EP规程,直径 |
结头强度,kgf |
EP规程,拉伸强度Instron Corporation |
刚度,mgf/mm2 |
刚度Gurley刚度测试机 |
结头滑动比,% |
外科医生的结头(2=1=1)Instron Corporation |
实施例1
在该实施例中,相对粘度为2.3dl/g(采用0.1g/dl的HFIP溶液,在25℃下测量)的聚二酮用作第一种聚合物,和相对粘度为1.7dl/g(采用0.2g/dl的氯仿溶液,在25℃下测量)的聚己内酯用作第二种聚合物。根据下表2列出的参数、术语和条件制备海/岛型单丝缝合线。根据以上解释的测量物理性能的方法,测量所制备的直径、结头强度、刚度和结头滑动比。
表2加工海/岛型共挤塑缝合线的条件
缝合线的尺寸 |
EP4 |
聚合物 |
聚己内酯 |
聚二酮 |
杨氏模量(GPa) |
0.7 |
1.3 |
熔点(℃) |
55-65 |
95-110 |
工艺条件 |
挤塑条件 |
挤塑机 |
Ext.1(岛) |
Ext.2(海) |
岛组分的数量 |
19 |
- |
挤塑机的螺杆,rpm |
7.5 |
11.4 |
歧管*压力(kgf/cm2) |
80 |
80 |
挤塑机温度(℃) |
区段1 |
175 |
180 |
区段2 |
178 |
183 |
区段3 |
180 |
185 |
歧管温度(℃) |
180 |
185 |
计量泵温度(℃) |
180 |
185 |
喷嘴组件模头的温度(℃) |
185 |
计量泵的容量(cc/rev) |
1.2 |
1.2 |
计量泵的转数(rpm) |
4.0 |
9.3 |
骤冷浴的温度(℃) |
23 |
未拉伸纱线的缠绕速度(m/min) |
13.4 |
|
拉伸条件 |
第一辊筒(m/min) |
4.4 |
第一拉伸烘箱的温度(℃) |
110 |
第二辊筒(m/min) |
26.6 |
第二拉伸烘箱的温度(℃) |
115 |
第三辊筒(m/min) |
27.3 |
第三拉伸烘箱的温度(℃) |
115 |
第四辊筒(m/min) |
22.0 |
总拉伸比 |
5.0 |
*歧管-连接挤塑机与计量泵之间的位置
实施例2
在该实施例中,相对粘度为1.4dl/g(采用0.5g/dl的HFIP溶液,在25℃下测量)的比例为75/25的羟基乙酸和己内酯的共聚物用作第一种聚合物,和相对粘度为1.5dl/g(采用0.2g/dl的氯仿溶液,在25℃下测量)的聚己内酯用作第二种聚合物。根据下表3列出的参数、术语和条件制备海/岛型单丝缝合线。根据以上解释的测量物理性能的方法,测量所制备的直径、结头强度、刚度和结头滑动比。
表3加工海/岛型共挤塑缝合线的条件
缝合线的尺寸 |
EP4 |
聚合物 |
聚己内酯 |
共聚物* |
杨氏模量(GPa) |
0.7 |
1.1 |
熔点(℃) |
55-65 |
210-220 |
工艺条件 |
挤塑条件 |
挤塑机 |
Ext.1(岛) |
Ext.2(海) |
岛组分的数量 |
19 |
- |
挤塑机的螺杆,rpm |
7.6 |
22.3 |
歧管压力(kgf/cm2) |
80 |
80 |
挤塑机温度(℃) |
区段1 |
170 |
210 |
区段2 |
180 |
215 |
区段3 |
190 |
220 |
歧管温度(℃) |
190 |
230 |
计量泵温度(℃) |
190 |
230 |
喷嘴组件模头的温度(℃) |
240 |
计量泵的容量(cc/rev) |
1.2 |
1.2 |
计量泵的转数(rpm) |
8.0 |
12.0 |
骤冷浴的温度(℃) |
5 |
未拉伸纱线的缠绕速度(m/min) |
18.1 |
|
拉伸条件 |
第一辊筒(m/min) |
4.4 |
第一拉伸烘箱的温度(℃) |
90 |
第二辊筒(m/min) |
26.0 |
第二拉伸烘箱的温度(℃) |
120 |
第三辊筒(m/min) |
29.3 |
第三拉伸烘箱的温度(℃) |
120 |
第四辊筒(m/min) |
26.4 |
总拉伸比 |
6.0 |
*羟基乙酸和己内酯的共聚物
实施例3
在该实施例中,相对粘度为2.3dl/g(采用0.1g/dl的HFIP溶液,在25℃下测量)的聚二酮用作第一种聚合物,和分子量(Mw)为约200000(通过GPC来测量)的比例为90/10的丙交酯和己内酯的共聚物用作第二种聚合物。根据下表4列出的参数、术语和条件制备海/岛型单丝缝合线。根据以上解释的测量物理性能的方法,测量所制备的直径、结头强度、刚度和结头滑动比。
表4加工海/岛型共挤塑缝合线的条件
缝合线的尺寸 |
EP3 |
聚合物 |
共聚物* |
聚二酮 |
杨氏模量(GPa) |
0.6 |
1.3 |
熔点(℃) |
无定形 |
95-110 |
工艺条件 |
挤塑条件 |
挤塑机 |
Ext.1(岛) |
Ext.2(海) |
岛组分的数量 |
37 |
- |
挤塑机的螺杆,rpm |
7.3 |
11.5 |
歧管压力(kgf/cm2) |
80 |
80 |
挤塑机温度(℃) |
区段1 |
140 |
180 |
区段2 |
145 |
183 |
区段3 |
150 |
185 |
歧管温度(℃) |
150 |
185 |
计量泵温度(℃) |
150 |
185 |
喷嘴组件模头的温度(℃) |
185 |
计量泵的容量(cc/rev) |
1.2 |
1.2 |
计量泵的转数(rpm) |
4.0 |
9.3 |
骤冷浴的温度(℃) |
22 |
未拉伸纱线的缠绕速度(m/min) |
31.1 |
|
拉伸条件 |
第一辊筒(m/min) |
5.3 |
第一拉伸烘箱的温度(℃) |
100 |
第二辊筒(m/min) |
26.6 |
第二拉伸烘箱的温度(℃) |
105 |
第三辊筒(m/min) |
27.7 |
第三拉伸烘箱的温度(℃) |
105 |
第四辊筒(m/min) |
25.0 |
总拉伸比 |
4.7 |
*丙交酯和己内酯的共聚物
实施例4
在该实施例中,相对粘度为2.6dl/g(采用0.1g/dl的HFIP溶液,在25℃下测量)的聚二酮用作第一种聚合物,和由二酮、碳酸亚丙酯和己内酯组成且相对粘度为2.2dl/g(采用0.1g/dl的HFIP溶液,在25℃下测量)的三元嵌段共聚物用作第二种聚合物。根据下表5列出的参数、术语和条件制备海/岛型单丝缝合线。根据以上解释的测量物理性能的方法,测量所制备的直径、结头强度、刚度和结头滑动比。
表5加工海/岛型共挤塑缝合线的条件
缝合线的尺寸 |
EP4 |
聚合物 |
共聚物* |
聚二酮 |
杨氏模量(GPa) |
0.85 |
1.3 |
熔点(℃) |
95-110 |
95-110 |
工艺条件 |
挤塑条件 |
挤塑机 |
Ext.1(岛) |
Ext.2(海) |
岛组分的数量 |
8 |
- |
挤塑机的螺杆,rpm |
9.4 |
4.5 |
歧管压力(kgf/cm2) |
80 |
80 |
挤塑机温度(℃) |
区段1 |
175 |
170 |
区段2 |
180 |
172 |
区段3 |
180 |
175 |
歧管温度(℃) |
180 |
175 |
计量泵温度(℃) |
180 |
175 |
喷嘴组件模头的温度(℃) |
175 |
计量泵的容量(cc/rev) |
1.168 |
1.2 |
计量泵的转数(rpm) |
7.0 |
3.0 |
骤冷浴的温度(℃) |
24 |
未拉伸纱线的缠绕速度(m/min) |
9.8 |
|
拉伸条件 |
第一辊筒(m/min) |
6.0 |
第一拉伸烘箱的温度(℃) |
90 |
第二辊筒(m/min) |
29.5 |
第二拉伸烘箱的温度(℃) |
95 |
第三辊筒(m/min) |
31.2 |
第三拉伸烘箱的温度(℃) |
95 |
第四辊筒(m/min) |
25.0 |
总拉伸比 |
4.2 |
*由二酮、碳酸亚丙酯和己内酯组成的三元嵌段共聚物
实施例5
在该实施例中,相对粘度为2.4dl/g(采用0.1g/dl的HFIP溶液,在25℃下测量)的聚二酮用作第一种聚合物,和相对粘度为1.7dl/g(采用0.2g/dl的氯仿溶液,在25℃下测量)的聚己内酯用作第二种聚合物。根据下表6列出的参数、术语和条件制备鞘/芯型单丝缝合线。根据以上解释的测量物理性能的方法,测量所制备的直径、结头强度、刚度和结头滑动比。
表6加工鞘/芯型共挤塑缝合线的条件
缝合线的尺寸 |
EP4 |
聚合物 |
聚己内酯 |
聚二酮 |
杨氏模量(GPa) |
0.7 |
1.3 |
熔点(℃) |
55-65 |
95-110 |
工艺条件 |
挤塑条件 |
挤塑机 |
Ext.1(芯) |
Ext.2(鞘) |
挤塑机的螺杆,rpm |
6.8 |
11.8 |
歧管压力(kgf/cm2) |
80 |
80 |
挤塑机温度(℃) |
区段1 |
175 |
180 |
区段2 |
178 |
183 |
区段3 |
180 |
185 |
歧管温度(℃) |
180 |
185 |
计量泵温度(℃) |
180 |
185 |
喷嘴组件模头的温度(℃) |
185 |
计量泵的容量(cc/rev) |
1.2 |
1.2 |
计量泵的转数(rpm) |
4.0 |
9.3 |
骤冷浴的温度(℃) |
21 |
未拉伸纱线的缠绕速度(m/min) |
13.7 |
|
拉伸条件 |
第一辊筒(m/min) |
4.4 |
第一拉伸烘箱的温度(℃) |
110 |
第二辊筒(m/min) |
26.6 |
第二拉伸烘箱的温度(℃) |
115 |
第三辊筒(m/min) |
27.3 |
第三拉伸烘箱的温度(℃) |
115 |
第四辊筒(m/min) |
22.0 |
总拉伸比 |
5.0 |
对比例1
在该实施例中,相对粘度为1.7dl/g(采用0.2g/dl的氯仿溶液,在25℃下测量)的聚己内酯用作海组分,和相对粘度为2.3dl/g(采用0.1g/dl的氯仿溶液,在25℃下测量)的聚二酮用作岛组分。根据下表7列出的参数、术语和条件制备海/岛型单丝缝合线。根据以上解释的测量物理性能的方法,测量所制备的直径、结头强度、刚度和结头滑动比。
表7加工海/岛型共挤塑缝合线的条件
缝合线的尺寸 |
EP4 |
聚合物 |
聚二酮 |
聚己内酯 |
杨氏模量(GPa) |
1.3 |
0.7 |
熔点(℃) |
95-110 |
55-65 |
工艺条件 |
挤塑条件 |
挤塑机 |
Ext.1(岛) |
Ext.2(海) |
岛组分的数量 |
19 |
- |
挤塑机的螺杆,rpm |
19.2 |
7.8 |
歧管压力(kgf/cm2) |
80 |
80 |
挤塑机温度(℃) |
区段1 |
180 |
175 |
区段2 |
183 |
178 |
区段3 |
185 |
180 |
歧管温度(℃) |
185 |
180 |
计量泵温度(℃) |
185 |
180 |
喷嘴组件模头的温度(℃) |
185 |
计量泵的容量(cc/rev) |
1.2 |
1.2 |
计量泵的转数(rpm) |
14.0 |
6.0 |
骤冷浴的温度(℃) |
8 |
未拉伸纱线的缠绕速度(m/min) |
25.7 |
|
拉伸条件 |
第一辊筒(m/min) |
6.5 |
第一拉伸烘箱的温度(℃) |
60 |
第二辊筒(m/min) |
26.8 |
第二拉伸烘箱的温度(℃) |
70 |
第三辊筒(m/min) |
27.8 |
第三拉伸烘箱的温度(℃) |
70 |
第四辊筒(m/min) |
25.1 |
总拉伸比 |
3.9 |
对比例2
在该实施例中,相对粘度为1.7dl/g(采用0.2g/dl的氯仿溶液,在25℃下测量)的聚己内酯用作海组分,和相对粘度为1.5dl/g(采用0.5g/dl的氯仿溶液,在25℃下测量)的比例为75/25的羟基乙酸和己内酯的共聚物用作岛组分。根据下表8列出的参数、术语和条件制备海/岛型单丝缝合线。根据以上解释的测量物理性能的方法,测量所制备的直径、结头强度、刚度和结头滑动比。
表8加工海/岛型共挤塑缝合线的条件
缝合线的尺寸 |
EP4 |
聚合物 |
共聚物* |
聚己内酯 |
杨氏模量(GPa) |
1.1 |
0.7 |
熔点(℃) |
210-220 |
55-65 |
工艺条件 |
挤塑条件 |
挤塑机 |
Ext.1(岛) |
Ext.2(海) |
岛组分的数量 |
19 |
- |
挤塑机的螺杆,rpm |
19.5 |
7.8 |
歧管压力(kgf/cm2) |
80 |
80 |
挤塑机温度(℃) |
区段1 |
210 |
170 |
区段2 |
215 |
180 |
区段3 |
220 |
190 |
歧管温度(℃) |
230 |
190 |
计量泵温度(℃) |
230 |
190 |
喷嘴组件模头的温度(℃) |
230 |
计量泵的容量(cc/rev) |
1.2 |
1.2 |
计量泵的转数(rpm) |
16 |
4 |
骤冷浴的温度(℃) |
5 |
未拉伸纱线的缠绕速度(m/min) |
22.3 |
|
拉伸条件 |
第一辊筒(m/min) |
4.6 |
第一拉伸烘箱的温度(℃) |
60 |
第二辊筒(m/min) |
22.7 |
第二拉伸烘箱的温度(℃) |
70 |
第三辊筒(m/min) |
23.2 |
第三拉伸烘箱的温度(℃) |
70 |
第四辊筒(m/min) |
22.0 |
总拉伸比 |
4.8 |
*羟基乙酸和己内酯的共聚物
对比例3
在该实施例中,分子量(Mw)为约200000(通过GPC来测量)的丙交酯和己内酯的共聚物用作海组分,和相对粘度为2.3dl/g(采用0.1g/dl的HFIP溶液,在25℃下测量)的聚二酮用作岛组分。根据下表9列出的参数、术语和条件制备海/岛型单丝缝合线。根据以上解释的测量物理性能的方法,测量所制备的直径、结头强度、刚度和结头滑动比。
表9加工海/岛型共挤塑缝合线的条件
缝合线的尺寸 |
EP3 |
聚合物 |
聚二酮 |
共聚物* |
杨氏模量(GPa) |
1.3 |
0.6 |
熔点(℃) |
95-110 |
无定形 |
工艺条件 |
挤塑条件 |
挤塑机 |
Ext.1(岛) |
Ext.2(海) |
岛组分的数量 |
37 |
- |
挤塑机的螺杆,rpm |
11.5 |
7.6 |
歧管压力(kgf/cm2) |
80 |
80 |
挤塑机温度(℃) |
区段1 |
180 |
140 |
区段2 |
183 |
145 |
区段3 |
185 |
145 |
歧管温度(℃) |
185 |
145 |
计量泵温度(℃) |
185 |
150 |
喷嘴组件模头的温度(℃) |
185 |
计量泵的容量(cc/rev) |
1.2 |
1.2 |
计量泵的转数(rpm) |
9.3 |
4.0 |
骤冷浴的温度(℃) |
21 |
未拉伸纱线的缠绕速度(m/min) |
41.3 |
|
拉伸条件 |
第一辊筒(m/min) |
7.0 |
第一拉伸烘箱的温度(℃) |
60 |
第二辊筒(m/min) |
25.5 |
第二拉伸烘箱的温度(℃) |
65 |
第三辊筒(m/min) |
26.3 |
第三拉伸烘箱的温度(℃) |
65 |
第四辊筒(m/min) |
25.0 |
总拉伸比 |
3.6 |
*丙交酯和己内酯的共聚物
对比例4
在该实施例中,由二酮、碳酸亚丙酯和己内酯以90/9/1的比例组成且相对粘度为2.2dl/g(采用0.1g/dl的HFIP溶液,在25℃下测量)的三元嵌段共聚物用作海组分,和相对粘度为2.6dl/g(采用0.1g/dl的HFIP溶液,在25℃下测量)的聚二酮用作岛组分。根据下表10列出的参数、术语和条件制备海/岛型单丝缝合线。根据以上解释的测量物理性能的方法,测量所制备的直径、结头强度、刚度和结头滑动比。
表10加工海/岛型共挤塑缝合线的条件
缝合线的尺寸 |
EP4 |
聚合物 |
聚二酮 |
共聚物* |
杨氏模量(GPa) |
1.3 |
0.85 |
熔点(℃) |
95-110 |
95-110 |
工艺条件 |
挤塑条件 |
挤塑机 |
Ext.1(岛) |
Ext.2(海) |
岛组分的数量 |
8 |
- |
挤塑机的螺杆,rpm |
5.1 |
8.9 |
歧管压力(kgf/cm2) |
80 |
80 |
挤塑机温度(℃) |
区段1 |
170 |
175 |
区段2 |
174 |
178 |
区段3 |
175 |
180 |
歧管温度(℃) |
175 |
180 |
计量泵温度(℃) |
175 |
180 |
喷嘴组件模头的温度(℃) |
180 |
计量泵的容量(cc/rev) |
1.168 |
1.2 |
计量泵的转数(rpm) |
3.0 |
7.0 |
骤冷浴的温度(℃) |
24 |
未拉伸纱线的缠绕速度(m/min) |
9.8 |
|
拉伸条件 |
第一辊筒(m/min) |
6.0 |
第一拉伸烘箱的温度(℃) |
110 |
第二辊筒(m/min) |
29.5 |
第二拉伸烘箱的温度(℃) |
115 |
第三辊筒(m/min) |
31.2 |
第三拉伸烘箱的温度(℃) |
115 |
第四辊筒(m/min) |
25.0 |
总拉伸比 |
4.2 |
*由二酮、碳酸亚丙酯和己内酯组成的三元嵌段共聚物
下表11列出了根据上述实施例制备的缝合线的物理性能。
表11缝合线的物理性能
测量项目 |
实施例 |
对比例 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
尺寸 |
EP4 |
EP4 |
EP3 |
EP3.5 |
EP4 |
EP4 |
EP4 |
EP3 |
EP3.5 |
直径,mm |
0.549 |
0.532 |
0.373 |
0.487 |
0.545 |
0.552 |
0.535 |
0.370 |
0.463 |
结头强度,kgf |
5.5 |
6.0 |
3.3 |
6.21 |
4.9 |
3.1 |
3.5 |
1.8 |
4.19 |
刚度,mgf/mm2 |
80 |
72 |
55 |
65 |
106 |
100 |
85 |
73 |
59 |
结头滑动比,% |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10 |
30 |
40 |
20 |
如表11所示,根据本发明,通过使用高杨氏模量的聚合物作为第一种聚合物制备的缝合线的物理性能具有优良的结头牢固性和挠性。另外,也可获得具有优良结头强度的单丝缝合线。
具体地,由于通过使用聚二酮和聚己内酯共挤塑实施例1和对比例1获得的缝合线,这两种缝合线具有EP4尺寸和具有彼此类似的直径。然而,尽管具有类似的直径,但使用高杨氏模量的聚二酮作为第一种聚合物的实施例1的缝合线,具有比对比例1低的刚度。因此,表明在制备本发明缝合线的情况下,可获得更挠曲的缝合线。
另外,在制备本发明的单丝缝合线的情况下,结头滑动比为0%,这意味着所打的结头没有解开。然而,在制备使得低杨氏模量的聚合物围绕高杨氏模量的聚合物形式的缝合线的情况下,如对比例一样,它的结头牢固性降低。此外,在制备使得低杨氏模量的聚合物围绕高杨氏模量的聚合物的形式的缝合线的情况下,如对比例1一样,它的结头强度显著下降。
为了增加缝合线的结头强度,在增加拉伸比的情况下,圆度不是适合用作缝合线的形状,如图4b所示。认为理由如下:当向低杨氏模量的聚合物(在拉伸工艺过程中它用作外围聚合物)施加拉伸力时,聚合物的形状容易变形。
实验实施例1
为了比较海/岛型缝合线与鞘/芯型缝合线,通过挤塑作为第一种聚合物的聚二酮和作为第二种聚合物的聚己内酯并拉伸挤出物,制备缝合线。此时,在海/岛型情况下,岛组分的数量为7。测量缝合线的物理性能。
表12比较海/岛型缝合线与鞘/芯型缝合线的物理性能
|
结头强度(Kgf) |
刚度(mgf/mm2) |
PDO50%PCL50% |
海/岛型 |
0.134 |
57 |
鞘/芯型 |
0.117 |
122 |
PDO70%PCL30% |
海/岛型 |
0.182 |
99 |
鞘/芯型 |
0.131 |
99 |
如表12所示,通过共挤塑聚合物形成海/岛型制备的缝合线的结头强度高于通过共挤塑聚合物形成鞘/芯型制备的缝合线的结头强度。另外,由于海/岛型缝合线刚度较低,所以它的挠性优良。
实验实施例2
当以使得低杨氏模量和低熔点的聚合物围绕高杨氏模量和高熔点的聚合物的形式制备单丝缝合线时,在拉伸工艺过程中缝合线的圆度可能较低。图4a是显示通过使用高杨氏模量和高熔点的聚二酮作为海组分以及低杨氏模量和低熔点的聚己内酯作为岛组分制备的缝合线的截面照片。在实施例1列出的条件下制备缝合线,且表明缝合线的截面圆度好以及它的形状稳定。图4b是显示如对比例1中通过使用聚己内酯作为海组分以及聚二酮作为岛组分制备的缝合线的截面照片。结果表明,所得形状不适于用作缝合线,因为截面圆度显著较低。当缝合线具有诸如图4b中所看到的截面时,针头与缝合线的连接困难。在实际使用中,具有图4b所示截面形状(几乎是平面的(planar))的缝合线可能引起组织牵拉。
实验实施例3
为了表明本发明的有益效果,比较本发明的缝合线与单独使用聚二酮和聚己内酯以及具有改进挠性的共聚物(MONOCRYLTM)制备的缝合线。下表13列出了结果。
表13根据制备缝合线的方法比较物理性能(EP4尺寸)
样品 |
组分 |
刚度(mgf/mm2) |
结头滑动比(%) |
PDO |
聚二酮(单独挤塑) |
149 |
50 |
PCL |
聚己内酯(单独挤塑) |
33 |
90 |
实施例1 |
聚二酮/聚己内酯(共挤塑) |
80 |
0 |
MonocrylTM |
乙交酯和己内酯的共聚物(单独挤塑) |
105 |
60 |
如表13所示,通过共挤塑一种聚合物和聚己内酯或其共聚物制造的缝合线,与由单独挤塑聚二酮的方法形成的那些相比,具有显著改进的挠性。然而,即使它们具有类似的刚度,但作为结头牢固性表征的结头滑动比随制备缝合线所使用的方法的变化而变化。当共挤塑聚二酮和聚己内酯时,结头根本不滑动,这表明结头的滑动比为0%。然而,单独挤塑聚二酮均聚物、聚己内酯均聚物,和乙交酯与己内酯的共聚物显示出50%或更高的结头滑动比。
当结头打结时,以与长丝长度方向相垂直的方向施加法向力。若根据本发明,高杨氏模量的聚合物用作第一种聚合物,则如图5a和5b所示,在受到结头打结力的位置处发生不均匀度和/或龟裂,且结头形状容易变形。因此,当表面的摩擦力增加时,结头牢固性得到改进。
图6a和6b是比较通过本发明获得的结头特征与常规缝合线的结头特征的SEM照片。图6a代表由实施例1获得的海/岛单丝缝合线的结头外形。图6b代表由实验实施例5获得的使用聚丙交酯和聚己内酯的海/岛单丝缝合线的结头外形。图6c代表仅仅使用聚二酮制备的单丝缝合线的结头外形。如图6a和6b所示,当结头打结时,发生本发明所得缝合线的形状变形,结果当坚固地给缝合线打结时,在结头内很少有留下的空间。相反,在图6c的缝合线内的结头在其中具有很多空间,所得的结头容易解开。
实验实施例4
该实施例阐述了第一种聚合物和第二种聚合物的含量比与缝合线的截面形状的关系。在实施例2所述的相同条件下进行工序,所不同的是岛组分的数量为7。在进行实验之后,图7示出了缝合线的截面形状。图7a代表具有70%体积含量的第一种聚合物的缝合线的截面,图7b代表具有50%体积含量的第一种聚合物的缝合线的截面,和图7c代表具有20%体积含量的第一种聚合物的缝合线的截面。
如图7c所示,当第一种聚合物的含量为20%体积时,第二种聚合物占据的面积变得较大。因此,被第二种聚合物环绕的第一种聚合物的厚度较低,当制备缝合线时,拉伸性可能较低。甚至当制备缝合线时,通过退火工艺可能改变它的形状,和因此缝合线的表面易于变糙。所以,为了制备适合于本发明目的的缝合线,第一种聚合物的含量为20%或更高体积,和更优选50%或更高体积。
实验实施例5
杨氏模量为2.7GPa且分子量(Mw)为约450000(通过GPC测量)的聚丙交酯用作第一种聚合物,和聚己内酯用作第二种聚合物。根据下表14列出的参数、术语和条件,通过共挤塑聚合物制备海/岛型单丝缝合线。
表14加工海/岛型共挤塑缝合线的条件
缝合线的尺寸 |
EP4 |
聚合物 |
聚己内酯 |
聚丙交酯 |
杨氏模量(GPa) |
0.7 |
2.7 |
熔点(℃) |
55-65 |
170-180 |
工艺条件 |
挤塑条件 |
挤塑机 |
Ext.1(岛) |
Ext.2(海) |
岛组分的数量 |
19 |
- |
挤塑机的螺杆,rpm |
8.3 |
2.2 |
歧管*压力(kgf/cm2) |
80 |
80 |
挤塑机温度(℃) |
区段1 |
185 |
190 |
区段2 |
188 |
192 |
区段3 |
200 |
195 |
歧管温度(℃) |
200 |
195 |
计量泵温度(℃) |
200 |
195 |
喷嘴组件模头的温度(℃) |
200 |
计量泵的容量(cc/rev) |
1.2 |
1.2 |
计量泵的转数(rpm) |
6.3 |
2.7 |
骤冷浴的温度(℃) |
23 |
未拉伸纱线的缠绕速度(m/min) |
13.2 |
|
拉伸条件 |
第一辊筒(m/min) |
4 |
第一拉伸烘箱的温度(℃) |
120 |
第二辊筒(m/min) |
17.7 |
第二拉伸烘箱的温度(℃) |
120 |
第三辊筒(m/min) |
18.6 |
总拉伸比 |
4.7 |
为了比较物理性能,在与实施例1相同的条件下,挤塑作为第一种聚合物的杨氏模量为1.3GPa的聚二酮和作为第二种聚合物的聚己内酯,所不同的是缠绕速度和拉伸温度不同。
使用以上解释的测量物理性能的方法,测量所制备的缝合线的直径、结头强度、刚度、和结头滑动比。
表15缝合线物理性能的比较
组成 |
直径(mm) |
结头强度(Kgf) |
刚度(mgf/mm2) |
结头滑动比(%) |
PDO/PCL |
0.481 |
4.22 |
75 |
0 |
PLA/PCL |
0.409 |
1.12 |
98 |
0 |
PLA |
0.458 |
- |
245 |
- |
如表15所示,根据本发明共挤塑制备的两种单丝缝合线证明具有优良的结头牢固性和0%的结头滑动比。另外,通过使用聚二酮作为第一种聚合物制备的缝合线不是刚性的,而是挠性大,且具有优良的结头牢固性。然而,通过使用聚丙交酯作为第一种聚合物制备的缝合线具有低的挠性,这是因聚丙交酯高的杨氏模量引起的。因此,为了制备具有优良结头牢固性和挠性的单丝缝合线,优选使用杨氏模量为2.0GPa或更低的聚合物。