DE1642112A1

DE1642112A1 - Verfahren zum Herstellen chirurgischer Faeden

Info

Publication number: DE1642112A1
Application number: DE19661642112
Authority: DE
Inventors: Trehu Yves Michel
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1965-04-20
Filing date: 1966-04-20
Publication date: 1971-04-15
Also published as: GB1101766A; US3531561A; SE345800B; BE679725A; NL6605292A; DE1642112C3; DE1642112B2

Description

Verfahren, zum Herstellen chirurgischer "Fäden

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung chirurgischer Fäden und insbesondere die Verstreckung von HllchsäurepolyiBeri« säten, und -copolymer!oaten zu Erzeugnissen, die sich als chirurgische Fäden verwenden lassen»,

Eo wurde gefunden, dass gewisse Polylactide mit hohem Molekulargewicht vorteilhaft als chirurgische Fäden verwendet werden können, wenn die Polymerisate unter besonders gewählten Bedingungen yerntreokt werden. Zu den Polylactlden, die für eine Verwendung bei dem erfindungsgemäusen Verfahren in Betracht kommen, gehören Polymerisate, die überwiegend einen Antipoden der a-Hydroxypropionetture enthalten und eine Inhärente Viscosität von mindestens

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1,0 und vorzugsweise mehr als 1,2» bei 0,1#iger Koncentration in Benzol bei 25° C gemessen, besitzen. Diese Polymerisate enthalten vorherrschend sich wiederholende Einheiten der Formel

H 0

» η
-C-C-O-

und können auo den cyclischen Estern der von reiner D(-)- oder Ii(+)~Miloheäure abgeleiteten Hydroxysäure hergestellt werden. Ein Beispiel für eine Klasse von Polylaotid-Copolymerisaten Innerhalb der oben angegebenen Definition ist ein Copolymer1sat, das bis zu ungefähr 15 Gew.56 sich wiederholender Einheiten der Formel

R· 0

- (R)_m -C-C-O
R^w

enthält, wobei R Niederalkylen, vorzugsweise Methylen (-CiL,-) oder Äthylen (-CHgCHg-) bedeutet,m 0 oder 1 ist, R¹ Wasserstoff oder HieHeralkyl und R" Wasserstoff oder Alkyl mit bie zu ungefähr 22 Xohlenstoffatomen, wenn m 0 1st, und Wasserstoff oder Niederalkyl, wenn m 1 ist, bedeuten und wobei Rⁿ gleich R¹ oder von diesem verschieden sein kann. Diese Copolymerisate lassen ·

eich für das erfindungsgemäese Verfahren verwenden.

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Typische Comonomere, die zusammen mit Lactid zur Herstellung von Copolymerieaten verwendet werden können, sind beispielsweise Glykolid, ß-Propiolacton, Tetramethylglykolid, ß-Butyrolacton, Tetramethylglykolid, ß-Butyrolacton, gamma-Butyrolacton, Pivalolacton und zwischenmolekulare, cyclische Ester folgender Säuren: a-Hydroxybutter^a-Hydroxy.isobutter-, a-Hydroxyvaler.ian-, a-Hydroxyisovalerian-, oc~Hydroxycarpon-, α-Hydroxy-a-äthylbutter-, α-Hydroxyieocapron-, α-Hydroxy-ß-methylvalerian-, α-Hydroxyheptan-, α-Hydroxyoctan-, a-Hydroxydecan-_p a-Hydroxymyristin-, α-Hydroxyetearin-, cc-Hydroxylignocenin- und S-Pheny!milchsäure.

Geeignete Polymerisationskatalysatoren für die oben erwähnten Monomere sind beispielsweise Zinkoxyd, Zinkcarbonat, basisches Zinkcarbonat, Diäthylzink, Titan-, Magnesium- oder Bariumverbindungen, Bleiglätte und ähnliche Stoffe.

Die Herstellung von erfindungsgemäss geeigneten Polymerisaten kann nacä solchen Methoden erfolgen, wie sie in den ÜSA-Patentschriftea Nr₀ 2 703 316 (erteilt am 1. März 1955, A«, K. Schneider) und Nr. 2 758 987 (erteilt am 14. August 1956, P.L. Salzberg) offenbart sind.

Bas zur Verwendung für chirurgische Fäden bestimmt© Polylactidpolymeriaat wird erfindurtgsgemäss gewöhnlich in der Weise hergestellt, dass iBfeii ias pGlylaetidpolyiaerisat bsi ein@r Temperatur

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von 185 bis 215° O extrudiert, das so erhaltene Extrudat auf oder ungefähr auf Raumtemperatur abschreckt und danach dae Extrudat entweder in einer oder vorzugsweise in zwei Stufen bei einem Streckverhältnis im Falle der einstufigen Verstreckung von ungefähr 5 ! 1 biß ungefähr 11:1 verstreckt.

Man veretreckt itt Gegenwart einer Flüssigkeit, vorzugsweise Glycerin, die gegenüber dem Körpergewebe nicht toxisch ist und für das Polylactid ein Nichtlösungsmittel darstellt. Andere geeignete Flüssigkeiten sind beispielsweise die Polyalkylenglykole, z. B. Äthylenglykol, und Mineralöl, Diese Aufzählung ist jedoch nicht begrenzend zu werten. Auch Wasser lässt sich als geeignete Flüssigkeit verwenden; jedoch nüssen die Streckbedingungen so gewählt werden^ dass die Hydrolyse des Extrudates bei einem annehmbaren Minimum genalten wird. Die Verstreckungsflüssigkeit muss auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 140° C erwärmt werden. Der Temperaturbereich ist bei dem vorliegenden Verfahren kritisch.

Das Polylactid kann andererseits auch in Form einer Folie extrudier*; werden, die nach dem Verstrecken in chirurgische Fäden zerlegt werden kann. Vorzugsweise wird das Polylactid jedoch in Form eines Monof!lamentes extrudiert, das snschlieseend abgeschreckt und verstreckt wix'd, weil sich dadurch eine weitere Zerlegung dea Extrudates erübrigt.

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Gemäss der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Folylactid als goschmolzoneβ Honofilament extrudlert, und das Monof!lament wird abgeschreckt und in 2 Stufen verstricktι Das Streckverhältnis in der ersten Stufe liegt im Bereich von 4,0 : 1 bis 6,2 : 1; das der zweiten Stufe im Bereich τοη 1,5 * 1 bis 2,5 : 1. Die verwendete Flüssigkeit wird auf eine Tempera- ^j tür von 80 bis 100° C und In der zweiten Stufe auf eine Temperatur von 100 bis 130° C erhitzt, Wie oben angegeben, sind die Sfcreckteaiperaturen bei dem vorliegenden Verfahren kritisch.

Auster aase die Strecktemperatur in den oben erwähnten Bereichen liegen muss, muss daο Streckverhältnis so gewählt werden, dass dan Produkt aus dem Gesamtatreckverhältnla und der inhärenten Viacool tat (gemessen an gesponnenem, unverstrecktem Filament) ungefähr 23 nicht übersteigt. Vorzugsweise sollte diesso Produkt bei der einstufigen Veretreokmig nicht grosser ale 20 und bei · dar zweistufigen Veratreclcung nicht grosser als 23 sein.

Streckverhältnis, Streokgeochv/iMlgkelt und Streckt©aperatur sind wichtige Variable, welche die physikalischen Eigenschaften den Endproduktes beeinflussen, Wenn die Fördergeschwindigkeit des Filamentes 1,5 m Je Minute beträgt, wobei die gesamte BerUhrungewegstreoke des Filamentes in dem Glyeerinbad 38,1 cm beträgt, so kann dii> »jptiraale Strecktemperatur durch die Formel

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T + 5° C « 2,37 (D.R.)(^) + 1t9 (D.R.) + 26 (7) + 22

definiert werden, in der T die optimale 3treoktemperatur₍ DR das Streckverhältnis und η die inhärente Viecosität sind. Bei der doppelten Verstreckung lautet die Formel für die optimale Streok temperatur im zweiten Veratreckungsbad:

T + 5° C « 1,76 (D.R.) (^) «■ 1.5 (DoR.) + 28 (^) + 24.

In der letzteren Formel beträgt die Fördergdschwlndigkelt in das era te Bad 1,5 m je Hinute.» und bei der Verstreckung in der ersten Stufe wird bei 90° C auf das fünffache vorstreckt. Für ein Copolymer i oat wird die obige Formel folgendermasβen geringfügig abgewandelt i

T₀ + 5° C a (T + 7) - Mol # Comonomer,

wobei T₀ die optimale Strecktamperatur für das Copolymerisat und ΐ die berechnete optimale Strecktemperatur fUr das Homopolymerisat unter Verwendung des entsprechenden Streokrerhältnissen und der entsprechenden inhärenten Visoosität bedeuten.

Die maxinale Verstreckungsgeachwlndlgkeit (FBrdergesohwlndlgkeit χ Streckverhältnis) ändert sich mit der Strecktemperatur, Wenn die Fördergeschwindigkeit des Filamentes bei konstantem Streok-

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verhältnis erhöht wird, wird schliesslich ein Punkt erreicht, bei dem das Filament weise und schwächer wird. Diese Erscheinung ist unerwünscht und kann dadurch vermieden werden, dase die ■Badtemperatur so weit erhöht wird, bis das Filament nicht mehr weise wird. Die optimale erhöhte Temperatur T₁ kann nach der folgenden Formel bestimmt werden M

T₁ + 5° C « T₀ + 1,3 (R-1,5).

Hierbei ist T₀ die nach der weiter oben angegebenen Formel bestimmte optimale Strecktemperatur für eine Fördergeechwindigkeit von 1,3 iß je Minute, und H 1st die modifizierte Fördergesohwindigkeit in Fuoe je Minute„

Dae Verstrecken führt nicht nur zu einer Verbesserung der Reiesfeetlgkeii; dc» Filamentes bzw. der Folie, sondern auch zu einer ™ wesentlichen Verbesserung der Knotenzugfestigkeit, welche ein wichtiges physikalisches Merkmal eines chirurgischen Fadens ist.

Durch die folgenden Beispiele soll die vorliegende Erfindung weiter erläutert, jedoch nicht begrenzt werden.Die inhärente Vieeoaltät wir? am eroponnenen, unverstreckten Filsuent durch Auflösen des Polyic?ris£.teß in Bensol bis zu einer Konzentration von 0,1 Gew.Jt und VissooeifcätsEioEeuiig bei 25° C bestimmt*

_A . - _Λ , r, . ^AD ORIGINAL

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Beispiel 1

Ein Polylactid-Homopolymerisat mit einer inhärenten Visoosität von 2,5 wurde in einen Standard-Kolbenextruder gebracht, dessen Kolbendurahmeeeer 2,2 cm betrug und der so eingestellt war, dass das geschmolzene Lactid mit einer Geschwindigkeit von 1,1 kg je Stunde bei einer Temperatur der Kolbenführung von 200° C zu einem Monofilaaent, das einen Durchmesser von 0,8 mm beBass, extrudiert wurde. Das mit. dem Extruder erhaltene Filament wurde in Wasser bei 20° C abgeschreckt und auf eine Standardspule aufgewickelt* Das aufgespulte Filament wurde dann mittels eines gewöhnlichen Satzes von zentralen Streckrollen zu einem üblichen 3 Rollen-2 Stufen-Verstreckungeapparat geführt. In die Bäder beider Stufen des Yerstreokungsapparates wurde Glycerin gegeben. Die erste Stufe wurde bei 98° C und die zweite bei 115° 0 gehalten. Das Filament wurde in der ersten Stufe auf das 5»Ofache und in der «weiten Stufe auf das 2,Ofache verstreokt; anschliessend wurde dieses orientierte Material mit Wasser gewaschen, um restliches Glycerin aus dem Monofilament cu entfernen. Nach dem Verstrecken wurde das Filament auf einem "Inet ron Tester¹* vom Standard typ geprüft. Es zeigte eine Reissfestigkelt von ungefähr 6.800 kg/oa² und eine Knotenfestigkeit von 3.800 kg/e« , was anzeigt, dass das Material für eine Verwendung als chirurgischer Faden befriedigt, während dee unverstreckte Material nicht befriedigen würde.

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Beispiel 2

Die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wurde wiederholt, indem ein Copolymerisat, das 90 Gew.^ L(+)-Lactid und 11,6 Oew.ji des zwischenmolekularen, cyclischen Esters der e-Hydroxybuttereäure enthielt, bei 185° C extrudiert und das so erhaltene Filament Ln Wasser von 20° C abgeschreckt wurde. Das abgeschreckte ^ Filament (die inhärente Viscoeität des Polymerisate in der Pilasentfarm betrug 1,42) wurde in Glycerin bei 94° C auf das 7fache verstreokt und dann in Glycerin bei 122° C so stark veratreckt, dass sich eine Gesamtverstreckung auf das 1Ofache er« gab. Naoh den Waschen zeigte das Filament eine Reissfestigkeit von 4*650 kg/cm , eine Bruchdehnung von 22,3 ί> und einen Modul von 73ο 000 kg/cm . Ein Filament mit diesen physikalischen Eigenschaften befriedigt vollkommen für eine Verwendung als chirurgiBoher Faden.

Beiapiel 3

Die in Beispiel 1 umrlssene Arbeitsweise wurde wiederholt, nur dass das Filament aus dem ersten Verstreckungsbad zu der Wasserwäsche und dann zu der Wickelepule geleitet wurde, so dass eine einstufige Verstreckung ermöglicht wurde. Das verwendete Polymerisat war ein Polylactide dessen inhärente Viscoeität 1,6 betrug, und das Glycerin wurde bei 125° C gehalten. Das Filament wurde eo geführt, daea bei einer Fördergeechwindigkeit des Fi-

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laments von 1,5 m/Minute eine Berührungelänge des Filamente mit der Flüssigkeit von 38 cm erreicht wurde. Das Filament wurde auf das 1Ofache veretreckt. Die Reisefestigkeit des Filamentes nahm von· 350 auf 6.000 kg/cm zu. BaB erhaltene Produkt konnte als chirurgischer Faden verwendet werden.

Pie in Beispiel 3 beschriebene Arbeitsweise wurde wiederholt, indem ein Copolymer!sat, das 88,4 Gew.^ L(+)-Lactid und 10 Gew.4> des Kwlschenmolekularen, cyclischen Beters der oc-Hydroxyheptansäure eithielt, bei 190° Q extradiert wurde. Das so erhaltene Monofil/uoent wurde in Wasser von 20° C abgeschreckt. Anschliessend wu:*de aas abgeschreckte Filament in Berührung mit Glycerin bei 98° C auf das 8fache vorstreckt. Das verstreckt· Filament zeigte ;ine Reissfestigkeit von 4.100 kg/cm , die ausreicht, um dae Filament ale chirurgischen Faden verwendbar zu machen.

Bale ρ i e 1 5

Ein Pol^-L(~)-lactid"Filament wurde in Glycerin nach der Doppelrerstreikungsmethode verstreckt. Die Temperatur des ersten Bades wurde a<if 84° C₁ diejenige des zweiten Bades auf 109° C gehalten. Die Förflergeechwindigkelt in das erste Veretreckungsbad betrug 1,7 m j<.' Minute, das Strackverhältnis durch das erste Bad 5 ι 1 und das Geaamtetreckverhältnia 7,1 : '· Das so erhaltene Filament

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war hell und feste Venn die Fördergeschwindigkeit auf 8,2 n je Hinute erhöht wurde, wurde das Filament weise und schwach. Um ' auch bei der erhöhten Fördergeechwinäigkeit ein helles, festes Filament zu erhalten, musste die Temperatur im zweiten Bad auf 114° C erhöht werden.

Zusätzliche Versuche ergaben, dass DL-Lactid-Copolymerisate, die 5 bis 15 öew.jG Comonomer enthielten, und Hydroxyessigsäure-Copolymerieate, die bis zu 10 Gew.^ Comonomer enthielten, in befriedigender Weise nach der zweistufigen Verstreokungsmethode der vorliegenden Erfindung orientiert werden konnten*

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Claims

I O. APR. 1966 AD-4080 /t Pat β· η tens ρ r Ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung eines chirurgiechen Padenβ, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Polylactide das eine inhärente Viecooität von mindestens 1,0 bei 0,1#iger Konzentration in Benzol "bei 25° C aufweist, extradiert und danach das Extrudat bei einem Streckverhältnis von ungefähr 5 » 1 bis ungefähr 11 : 1 in einer Flüssigkeit, die gegenüber dem Körpergewebe nicht toxisch ist, für das Polylactid ein Nichtlösungsmittel ist und bei einer Temperatur Im Bereich von 80 bis 140° C gehalten wird, verstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus Streckverhältnis und inhärenter Viecoeität kleiner als ungefähr 2^T iet.

3. Verfahren zur Herstellung eines chirurgischen Padens, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Polylactid, das eine inhärente Viecoeität von mindestens 1,0 bei 0,1jCiger Konzentration in Benzol bei 25° C aufweist, extrudiert, das so erhaltene Extrudat abschreckt und das abgeschreckte Extrudat bei einem Streckverhältnis von ungefähr 5 : 1 bis ungefähr 11 ϊ.1 in. .einer Flüssigkeit, die gegenüber dem Körpergewebe nicht toxisch ist, für das Polylactid ein Nichtlüsungsmittel darntellt und bei einer Temperatur im Bereich von 80 bia 140° C gehalten wird, verstreckt«,

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4> Verfahren nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet» dase das Produkt aus Streckverhältnis und inhärenter Viscoeität kleiner als ungefähr 20 ist.

5. Verfahren zur Her»teilung eines chirurgischen Fadens» dadurch gekennzeichnet, dass man ein Polylaotid, das eine inhärente Viscosität von mindestens 1,0 bei 0,1#iger Konzen- M tration in Benzol bei 25° C aufweist, zu einem Monofilament extrudiert, das Monofilament bei einer Temperatur unterhalb 50° C abschreckt und das so erhaltene Monofilament bei einem Streckverhältnis von ungefähr 5 : 1 bis ungefähr 11 : 1 in einer Flüssigkeit, die gegenüber dem Körpergewebe nicht toxisch lot, gegenüber Polylaetid praktisch inert ist und bei einer Temperatur im Bereich von 80 bis 140° C gehalten wird, verβtreckt.

6. Verfuhren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Ver strecken in Glycerin bei einer Temperatur im Bereich von 90 bis 135° C durchführt und das Produkt aus Streckverhältnis und inhärenter Viscosität kleiner als ungefähr 23 hält.

7. Verfahren zur Herstellung eines chirurgischen Fadens, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Polylaetid, das eine inhäreato Viscosität von mindestens 1,0 bei 0,i£lger Konzen-

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AJD-4080 ff

tration in Benzol bei 25° C aufweist, bei einer Temperatur im Bereich von 185 bis 215° C extrudiert, das θο erhaltene Extrudat abßchreckt und das abgeschreckte Extrudat bei einem Streckverhältnis von ungefähr 5 : 1 bis ungefähr 11 : 1 in einer Flüssigkeit, die gegenüber dem Körpergewebe nicht toxisch ist, für Polylactid ein Nichtlöeungsmittel darstellt und bei einer Temperatur iai Bereich von 80 bis 140° C gehalten wird, -werstreckt.

8. Verfahren zur Herstellung eines chirurgischen Fadens, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Polylactid, das eine inhärente Viseosität von mindestens 1,0 bei 0,1#iger Konzentration in Benzol bei 25° C aufweist, bei einer Temperatur im Bereich von 185 bis 215° C zu einem Monofilament extrudiert, das Honofilament bei einer Temperatur unterhalb 50° C abschreckt und das so erhaltene Honofilament bei einem Streckverhältnis von ungefähr 5:1 bis ungefähr 11 » 1 in einer Flüssigkeit, die gegenüber dem Körpergewebe nicht toxisch ist, gegenüber Polylactid praktisch inert ist und bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 140° 0 gehalten wird, verstreckt.

9* Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Verstrecken bei einer Temperatur im Bereich von 90 bis 135^δ C in Glycerin durchführt.

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10*. Verfahren zur Herstellung eines chirurgischen Fadens aus einem hochmolekularen Polylaotid, das eine inhärente Viscosität von mindestens 1,0 bei O,i#Lger Konzentration in Benzol bei 25° C aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass man ein geschmolzenes Honofilament aus dem Polylactid bildet _t das Monofilament abschreckt und dann das Honofilament in 2 Stufen in Berührung mit einer Flüssigkeit verstreckt, ™ die gegenüber dem Polylactid praktisch inert und gegenüber dem Körpergewebe nicht toxisch ist und in der ersten Stufe bei einer Temperatur im Bereich von 80 bis 100° C und in der zweiten Stufe von 100 bis 130° C gehalten wird, wobei das Streckverhältnis in der ersten Stufe im Bereich von 4fÖ : 1,0 bis 6,2 ; 1,0 und in der zweiten Stufe im Bereich von 1,5 ι 1,0 bis 2,5 : 1,0 liegt.

11; Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass | die Flüssigkeit Glycerin ist und das Produkt aus dem Gesamtstreckverhältnis und der inhärenten Viscoeität kleiner als ungefähr 20 ist.

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