DE60112598T2

DE60112598T2 - Feuchtigkeitshärtender ballonwerkstoff

Info

Publication number: DE60112598T2
Application number: DE60112598T
Authority: DE
Inventors: Jianhua John CHEN
Original assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Current assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2021-06-09
Also published as: EP1324784B1; US7182906B2; US20050238831A1; WO2002030483A1; EP1324784A1; DE60112598D1; US20070073378A1; JP2004518460A; CA2425261A1; US8137777B2; US6946174B1; ATE301479T1; AU2001266775A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von dünnen Schichten, die bei der Herstellung medizinischer Aufdehnungsballons verwendbar sind, die aus einer beständigen polymeren Zusammensetzung gebildet sind, die unter Einfluss von Feuchtigkeit durch -Si-O-Si- -Bindungen vernetzt. Insbesondere sind die Ballons aus dem Reaktionsprodukt aus mindestens einem organofunktionellen hydrolysierbaren Silan und mindestens einem Polymer gebildet, wobei deren Reaktionsprodukt unter Einfluss von Feuchtigkeit vernetzt. Durch den vernetzten Aufbau werden Zähigkeit, Verschleißfestigkeit, Lebensdauer und Formbeständigkeit des Werkstoffs sowohl während der Herstellungsvorgänge als auch bei der Verwendung erhöht.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ballonkatheter werden bei Eingriffen zur Behandlung von Stenosen oder Blockierungen in Gefäßen des Körpers eingesetzt, beispielsweise einer Arterienstenose, die üblicherweise mit angioplastischen Eingriffen behandelt wird, bei denen Ballonkatheter in das betroffene Blutgefäß des Patienten eingesetzt werden.
Der Ballon kann dazu dienen, ein Gefäß zu weiten, in das der Katheter eingesetzt wird, ein blockiertes Gefäß aufzustoßen, um das blockierte oder eingefallene Blutgefäß zu öffnen oder das ein eingefallenes) Gefäß offen zu halten. Die Anforderungen an Festigkeit und Größe der Ballons schwanken stark je nach beabsichtigter Verwendung des Ballons und der Größe des Gefäßes, in das der Katheter eingesetzt wird. Die vielleicht anspruchsvollsten Anwendungsbereiche dieser Ballons sind in der Ballonangioplastie zu finden, bei der Katheter über große Entfernungen in sehr kleine Gefäße eingesetzt und verwendet werden, um Stenosen von Blutgefäßen durch Füllen eines Ballons zu öffnen.
Bei der Ballonangioplastie werden sehr dünnwandige, hochfeste (d.h. hochzugfeste), verhältnismäßig unelastische Ballons mit vorhersagbaren Fülleigenschaften benötigt.
Dünne Wände sind deshalb notwendig, weil die Stärke der Wand und der schmalsten Stelle des Ballons den Mindestdurchmesser des distalen Endes des Katheters einschränkt und deshalb die mögliche Gefäßgröße bestimmt, die mit dem Verfahren behandelt werden kann, und wie leicht der Katheter durch das Gefäßsystem geführt werden kann. Eine hohe Festigkeit ist notwendig, weil der Ballon dafür verwendet wird, eine Stenose aufzustoßen und deshalb die dünne Wand bei dem hohen Innendruck nicht platzen darf, der benötigt wird, um diese Aufgabe zu erfüllen. Der Ballon muss eine gewisse Dehnbarkeit aufweisen, sodass der Durchmesser im gefüllten Zustand gesteuert werden kann, damit der Chirurg den Durchmesser des Ballons nach Bedarf anpassen kann, um einzelne Schädigungen zu behandeln, jedoch muss diese Dehnbarkeit recht gering sein, damit der Durchmesser leicht zu steuern ist. Geringe Druckänderungen dürfen keine große Veränderung des Durchmessers bewirken.
Damit Katheterballons eine hohe Festigkeit und dünne Wände aufweisen, bestehen sie häufig aus biaxial gerecktem Polyethylenterephthalat (PET) oder einem Polyamidwerkstoff wie Nylon 12. Diese Werkstoffe neigen jedoch dazu, weniger dehnbar zu sein und weisen eine geringere Rückfederung auf.
Ballonkatheter können auch aus stärker dehnbaren Werkstoffen wie Polyolefinen oder Polyolefinkopolymeren bestehen, jedoch müssen die Ballonwände üblicherweise stärker sein, damit die hohe Zugfestigkeit erreicht wird.
Eine Schwierigkeit bei den hochfesten, dünnwandigen Werkstoffen wie PET ist, dass sie durch Verschleiß oder Ähnliches Löcher bekommen können, obwohl sie eine hohe Zugfestigkeit aufweisen. Wenn solche Katheterballons in Kontakt mit rauen Oberflächen eingesetzt werden, können feine Löcher und Risse auftreten. Da die Ballons so dünnwandig sind, können auch durch kleinste Fehler in der Form dieser Ballons Schwachstellen entstehen.
Es ist jedoch üblicherweise unzweckmäßig, die Wanddicke dieser biaxial gereckten, nicht federnden Werkstoffe zu erhöhen, da sie bei hohen Biegemoduln zu steif werden, sodass diese Ballons beim Ablassen des Fluids nicht richtig zusammenfallen, um das einfache Zurückziehen aus dem Gefäßsystem eines Patienten zu erleichtern.
Die Ballons können mit einem Werkstoff beschichtet werden, der verschleißfester ist, jedoch erfordern Beschichtungen einen zusätzlichen Schritt während des Herstellungsvorgangs, verringern üblicherweise die Beweglichkeit und erhöhen üblicherweise auch die Wanddicke.
US 4,647,630 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Polyamidgegenständen durch Reaktion eines wasserfreien Polyamids mit einem Silan wie Isocyanatosilan, Hypoxisilan mit anschließender Vernetzung der Silangruppen in einer feuchten Umgebung. Der Werkstoff wird zur Herstellung von Folien, Feinfolien oder Fasern verwendet.
US 5,736251 offenbart ein Verfahren zum Ändern eines Foley-Ballons durch Reaktion eines Polyamid- oder Polyesterwerkstoffs mit einem vernetzbaren Silan und anschließend einem vernetzenden Silan in Gegenwart von Luftfeuchtigkeit.
EP 0651005 offenbart ein Verfahren zum Ändern eines Foley-Ballons durch Reaktion eines Polyamid- oder Polyesterwerkstoffs mit einem vernetzbaren Silan und anschließend einem vernetzenden Silan in Gegenwart von Luftfeuchtigkeit.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine medizinische Vorrichtung wie einen Ballonkatheter, die einen Aufdehnungsballon umfasst, wobei der Ballon einen feuchtigkeitsgehärteten polymeren Werkstoff umfasst, der durch -Si-O-Si- -Bindungen vernetzt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Ballonkatheter, der das Reaktionsprodukt aus mindestens einem Polymer und mindestens einem organofunktionellen hydrolysierbaren Silan umfasst, das eine organofunktionelle Gruppe aufweist, die leicht mit den Bestandteilen der Hauptkette des Polymers reagieren kann. Das Silan ist auf die Hauptkette des Polymers aufgepfropft und die hydrolysierbaren Gruppen des Silans werden durch Feuchtigkeit aktiviert, wodurch die Anordnung durch -Si-O-Si- -Bindungen vernetzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine medizinische Vorrichtung, die einen Aufdehnungsballon umfasst, der aus einem vernetzten polymeren Werkstoff gebildet ist, wobei der vernetzte polymere Werkstoff das Reaktionsprodukt aus mindestens einem Polymer und mindestens einem hydrolysierbaren Silan umfasst, das den folgenden allgemeinen Aufbau aufweist:
wobei X ein einwertiger, nicht hydrolysierbarer organischer Bestandteil ist, der mindestens eine funktionelle Gruppe W umfasst, die mit diesem Polymer unter der Bedingung reaktiv ist, dass zwischen Si und W eine Si-C-Bindung vorliegt, Y eine hydrolysierbare Gruppe ist, Z eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist und m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist. Die hydrolysierbaren Silangruppen, Y des Silans werden dann durch Feuchtigkeit aktiviert, sodass ein beständiger, zäher, hochfester polymerer Werkstoff mit hervorragender Verschleißfestigkeit entsteht, der durch -Si-O-Si- -Bindungen vernetzt ist. Der Aufbau des Ballons weist sowohl während der Herstellungsvorgänge als auch bei der Verwendung Formbeständigkeit auf. Durch den hochfesten vernetzten Werkstoff können die Ballons aus einer verhältnismäßig dünnwandigen Anordnung hergestellt werden aufweisen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Formen eines Katheterballons, das die Schritte des Bereitstellens von mindestens einem polymeren Werkstoff bei oder über seiner Schmelztemperatur, des Bereitstellens von mindestens einer organofunktionellen hydrolysierbaren Silanverbindung, des Extrudierens des polymeren Werkstoffs und der organofunktionellen hydrolysierbaren Silanverbindung in einen röhrenförmigen Vorformling bei einer Temperatur, bei der der polymere Werkstoff und das hydrolysierbare Silan miteinander reagieren, des Formens des röhrenförmigen Vorformlings in einen Ballonvorformling, des Blasens des Ballonvorformlings in einen Ballon und des dem Wasser Aussetzens des Ballons oder des Ballonvorformlings umfasst. Die hydrolysierbaren Gruppen auf dem Silan werden durch Feuchtigkeit aktiviert und bilden dadurch einen beständigen polymeren Werkstoff, der durch -Si-O-Si- -Bindungen vernetzt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufdehnungskatheters, an dessen distalem Ende ein Katheterballon der vorliegenden Erfindung befestigt ist, der im gefüllten Zustand dargestellt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung betrifft medizinische Ballons, die aus einem beständigen polymeren Werkstoff bestehen, der durch -Si-O-Si- -Bindungen vernetzt ist.
Das Verfahren zum Herstellen der medizinischen Ballons der vorliegenden Erfindung umfasst das Aufpfropfen hydrolysierbarer Silane auf die Hauptkette eines Polymers und die anschließende Feuchtigkeitshärtung der entstehenden polymeren Anordnung. Die hydrolysierbaren Gruppen des Silans werden unter Einfluss von Feuchtigkeit aktiviert und bilden beständige -Si-O-Si-Bindungen.
Der allgemeine Reaktionsverlauf, der kennzeichnend für die Aufpfropf-/Feuchtigkeitshärtungsreaktion der vorliegenden Erfindung ist, umfasst im Allgemeinen einen zweistufigen Reaktionsvorgang, bei dem der erste Schritt die Reaktion zwischen der hydrolysierbaren Silanverbindung und dem Polymer bei Schmelztemperatur unter Abwesenheit von Feuchtigkeit ist, und der zweite Schritt die Vernetzungsreaktion ist, bei der die hydrolysierbaren Gruppen des Silans durch Feuchtigkeit aktiviert werden und die beständigen -Si-O-Si- -Bindungen bilden.
Dieser zweistufige Vorgang kann mit dem folgenden allgemeinen Reaktionsverlauf dargestellt werden. Der erste Schritt der Darstellung veranschaulicht die Reaktion zwischen dem Polymer und der hydrolysierbaren Silanverbindung. Die zweite und dritte Reaktion veranschaulichen die Hydrolyse und Kondensation des Polymers, sodass die -Si-O-Si- -Bindungen gebildet werden. Die letzten beiden Reaktionen erfolgen im Grunde gleichzeitig und werden als zweiter Schritt betrachtet.
Zu den hier verwendbaren Silanen gehören diejenigen, die hydrolysierbare Gruppen aufweisen, von denen jede an das Siliziumatom gebunden ist, und die wirksam auf die Hauptkette eines Polymers aufgeproft und mit ihr vernetzt werden können. Zu den hydrolysierbaren Gruppen gehören C₁- bis C₁₂-Alkoxygruppen, insbesondere die niederen C₁- bis C₄-Alkoxygruppen wie Methoxy- oder Ethoxy-, C₂- bis C₄-Acryloxy- bis zu etwa den C₆-(Poly)alkoxyalkoxy-, Phenoxy-, Oxim-, Amin-, Halogengruppen einschließlich Chlor, Fluor und Brom und so weiter. Bei besonderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hydrolysierbare Gruppen einschließlich den Alkoxy-, den Alkoxyalkoxy- und den Acryloxygruppen verwendet. Die hydrolysierbaren Gruppen, beispielsweise die Alkoxygruppen, werden durch Feuchtigkeit aktiviert, um beständige Anordnungen zu bilden, die durch -Si-O-Si- Bindungen vernetzt sind.
Die hier verwendbaren organofunktionellen hydrolysierbaren Silane können grob durch den folgenden allgemeinen Aufbau dargestellt werden:
wobei X ein einwertiger, nicht hydrolysierbarer organischer Bestandteil ist, der mindestens eine funktionelle Gruppe W umfasst, die mit dem polymeren Werkstoff, auf den das Silan aufgepfropft werden soll, unter der Bedingung reaktiv ist, dass zwischen Si und W mindestens eine Si-C-Bindung vorliegt, Y eine hydrolysierbare Gruppe ist, Z eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist und m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist. Das hydrolysierbare Silan ist nutzbar von etwa 0,05 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent der Polymer/Silan-Zusammensetzung.
W kann (Meth)acrylamido-, (Meth)acryloxy-, Karboxyl-, Epoxy-, Amino-, Ureido-, Isocyanato-, Thiocyanato-, Mercapto-, Halogenalkyl-, Styryl-, Vinyl-, Allyl-, Sulfonylazid-, Säureanhydrid- oder können Karbonsäureester aromatischer Alkohole sein, deren Alkohole 2 bis 15 Kohlenstoffatome aufweisen, sowie ein Gemisch daraus, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Bei besonderen Ausführungsformen ist X Epoxycyclohexyl, Glycidoxypropyl, Isocyanatopropyl, Vinyl oder Allyl. Weitere Beispiele für X umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, 3-Acryloxypropyl, 3-Methacryloxypropyl, 3-Glycidoxypropyl, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl, 3-Aminopropyl, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyl, (Aminoethylaminomethyl)phenethyl, 3-(1-Aminopropoxy)-3,3-dimethyl-1-propenyl, N-Phenylaminopropyl, Diethylentriaminopropyl und 3-Ureidopropyl. Organofunktionelle Bestandteile, die aminofunktionelle Gruppen oder isocyanatofunktionelle Gruppen umfassen, sind besonders vielseitig, da sie mit einer großen Vielzahl von verschiedenen Polymerarten reaktiv oder verträglich sind.
Bei besonderen Ausführungsformen ist Y eine Alkoxygruppe von C₁ bis C₄ und m ist 2 oder 3.
Einige Beispiele für bestimmte ungesättigte Silane, die durch die vorstehende Formel II) dargestellt und hier verwendbar sind, umfassen; sind jedoch nicht beschränkt auf, diejenigen, die eine ethylenisch ungesättigte Hydrocarbylgruppe wie eine Vinyl-, Allyl-, Isopropenyl-, Butenyl-, Cyclohexenyl- oder eine n-(Meth)acryloxyalkylgruppe aufweisen, und eine hydrolysierbare Gruppe, beispielsweise eine Hydrocarbyloxy-, Hydrocarbonyloxy- oder Hydrocarbylaminogruppe. Beispiele für hydrolysierbare Gruppen umfassen Methoxy-, Ethoxy-, Formyloxy-, Acetoxy-, Proprionyloxy- und Alkyl- oder Arylaminogruppen.
Bevorzugte Silane dieser Gruppe sind die ungesättigten Alkoxysilane, die auf das Polymer aufgepfropft werden können.
Einige dieser ungesättigten Silane und ihr Herstellungsverfahren sind ausführlicher in den US-Patentschriften 5312861 und 5266627 beschrieben. Genaue Beispiele für diese Silane, die hier verwendbar sind, sind Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan, Allyltrimethoxysilan.
Eine besondere Klasse hydrolysierbarer Silane, die hier verwendbar sind, umfassen die, die durch die folgende allgemeine Formel dargestellt sind:
wobei R' ein Wasserstoffatom oder ein niederes Alkyl von C₁ bis C₄ ist, insbesondere Methyl; x und y 0 oder 1 sind, unter der Bedingung, dass y 1 ist, wenn x 1 ist; n eine ganze Zahl von 1 bis einschließlich 12 ist, vorzugsweise von 1 bis 4, und jedes R unabhängig eine hydrolysierbare organische Gruppe ist wie eine Alkoxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen (z.B. Methoxy-, Ethoxy-, Butoxy-), eine Aryloxygruppe (z.B. Phenoxy-), eine Araloxygruppe (z.B. Benzyloxy-), eine aliphatische Acyloxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen (z.B. Formyloxy-, Acetyloxy-, Propanoyloxy-), eine Aminogruppe oder substituierte Aminogruppe (Alkylamino-, Arylamino-) oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis einschließlich 6 Kohlenstoffatomen, unter der Bedingung, dass nicht mehr als eine der drei R-Gruppen ein Alkyl ist.
Weitere Silane, die hier verwendbar sind, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltris(methoxyethoxy)silan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, (3-Glycidoxypropyl)methyldiethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, (3-Aminopropyl)methyldiethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, (Aminoethylaminomethyl)phenethyltrimethoxysilan, 3-(1-Aminopropoxy)-3,3-dimethyl-1-propenyltrimethoxysilan, N-Phenylaminopropyltrimethoxysilan, (3-Trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin, Ureidopropyltriethoxysilan, 3-Isocyanatopropyltriethoxysilan, 3-Thiocyanatopropyltriethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-(N-Styrylmethyl-2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilanhydrochlorid, Phenyltriethoxysilan, Phenethyltrimethoxysilan, (p-Chloromethyl)phenyltrimethoxysilan, (Chloromethyl)phenylethyltrimethoxysilan.
Geeignete Polymere umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen und im Wesentlichen lineare Ethylen- und Propylen-α-Olefine; Acrylpolymere; Kopolymere aus Olefinen und Acrylsäureesterkopolymere thermoplastische oder elastomere Polyurethane; thermoplastische oder elastomere Polyester; Polyamide; Polysulfone; Polyvinyle.
Der Einbau von Silanen in Polyamide sowie andere Polymere einschließlich Polyolefinen ist in der US-Patentschrift 4637640 und in der US-Patentschrift 5055249 dargestellt.
Einige besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch die folgenden Reaktionsvorgänge dargestellt. Bei einigen besonderen Ausführungsformen wird ein aminofunktionelles Polymer mit einem isocyanatfunktionellen hydrolysierbaren Silan zur Reaktion gebracht. Poly(meth)acrylatpolymere mit Hydroxylseitengruppen können auch mit isocyanatofunktionellen Alkoxysilanen zur Reaktion gebracht werden. Diese Reaktionsarten haben sich hier als besonders nützlich herausgestellt.
Beispielsweise kann ein Beispiel für eine Reaktion zwischen der isocyanatfunktionellen Silanverbindung Isocyanatopropyltriethoxysilan und einem aminhaltigen Polymer durch den folgenden allgemeinen Reaktionsverlauf dargestellt werden:
Ein Beispiel für eine Reaktion, bei der eine Silanverbindung, die Epoxyfunktionalität aufweist, mit einem Polymer zur Reaktion gebracht wird, das Aminfunktionalität aufweist, kann durch den folgenden allgemeinen Reaktionsverlauf dargestellt werden:
Ein weiteres Beispiel für eine Reaktion zwischen einem anderen epoxyfunktionellen Silan und einer polymeren aminhaltigen Verbindung kann durch den folgenden allgemeinen Reaktionsverlauf dargestellt werden:
Ein besonderes Verfahren zum Aufpfropfen eines ungesättigten hydrolysierbaren Silans auf die Hauptkette eines Polymers erfolgt durch einen Radikalmechanismus, bei dem ein Radikalinitiator, beispielsweise ein organisches Peroxid, verwendet wird.
Der folgende Reaktionsverlauf ist kennzeichnend für ein ungesättigtes Silan, d.h. in diesem Fall ein vinylhaltiges Silan, das durch einen Radikalmechanismus mit einem Peroxid als Radikalinitiator mit der Hauptkette eines Polymers zur Reaktion gebracht wird.
Der zweite Teil des Reaktionsvorgangs ist ein Feuchtigkeitshärtungsschritt, bei dem die hydrolysierbaren Alkoxygruppen des Silans in Anwesenheit von Feuchtigkeit reagieren, um Polymere zu bilden, die durch die Gegenwart von -Si-O-Si- -Bindungen vernetzt werden. Diese vernetzten Polymere stellen Anordnungen bereit, die während der Entkeimung beständiger sind sowie eine bessere Verschleiß- und Reißfestigkeit und Formbeständigkeit aufweisen als unvernetzte polymere Werkstoffe.
Der entstehende vernetzte Werkstoff ist besonders nützlich für medizinische Vorrichtungen, insbesondere für Katheterballons für die Angioplastie, wo Lebensdauer und Zähigkeit besonders wichtig sind.
Bei der Herstellung der medizinischen Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung wird zuerst ein röhrenförmiger Vorformling hergestellt, indem der aminhaltige polymere Werkstoff und die funktionelle Silanverbindung unter Abwesenheit von Feuchtigkeit gemeinsam bei einer Temperatur über der Schmelztemperatur des Polymers bzw. der Polymere schonend gemischt und extrudiert werden. Der röhrenförmige Vorformling kann mit einem beliebigen Extrusionsverfahren hergestellt werden, das im Fachgebiet bekannt ist.
Der röhrenförmige Vorformling kann anschließend in eine Ballonform gegeben werden. Der Ballon wird dann dem Einfluss von Feuchtigkeit in einer beliebigen Form ausgesetzt, damit die vernetzte Ballonanordnung der vorliegenden Erfindung entsteht. Dieses der Feuchtigkeit Aussetzen kann erfolgen, indem der Ballon tatsächlich in einem Wasserbad geformt wird, bei Temperaturen und Drücken, die üblich für das Formen von Ballons sind, oder es kann nach dem Formen des Ballons erfolgen, beispielsweise, indem der bereits geformte Ballon mit oder ohne Druck in ein Wasserbad gelegt wird.
Ballons werden üblicherweise in einem Blasformverfahren geformt. Jedoch kann ein Ballon auf jede herkömmliche Art mit herkömmlichen Extrusions- und Blasverfahren geformt werden, grundsätzlich aber gibt es drei Hauptschritte bei dem Vorgang, zu denen das Extrudieren des röhrenförmigen Vorformlings, das Blasformen des Ballons und das Tempern des Ballons gehört. Der Vorformling kann axial gestreckt und/oder biaxial gereckt werden, bevor er geblasen wird. Allgemeine Verfahren zum Formen von Ballons sind in der US-Patentschrift 4,490,421 (Levy) und in der US-Patentschrift 5,348,538 (Wang et al., erteilt am 20. September 1994) dargestellt. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufdehnungskatheters, der im gefüllten Zustand gezeigt ist, an dessen distalem Ende ein Katheterballon befestigt ist, der ganz allgemein unter 10 gezeigt ist. Der Katheterballon 14 ist aus dem vernetzten polymeren Werkstoff der vorliegenden Erfindung geformt und weist einen herkömmlichen Aufbau mit einem Körperabschnitt 12, den Kegelabschnitten 14 und dem schmaler werdenden Abschnitt 16 auf. Ein Fachmann wird erkennen, dass die feuchtigkeitsgehärteten polymeren Werkstoffe der vorliegenden Erfindung bei jeder Katheterballonanordnung verwendet werden können, die aus einem polymeren Werkstoff geformt werden kann, und dass zahlreiche Änderungen an diesen Anordnungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Durch das der Feuchtigkeit Aussetzen der Alkoxygruppen des Silans kommt es zur Vernetzungsreaktion. Nach dem Formen kann der Ballon für eine vorbestimmte Zeit unter Druck und Spannung im heißen Wasserbad bleiben, bei üblichen Formtemperaturen, beispielsweise im Bereich von etwa 65°C bis etwa 145°C, um sicherzustellen, dass der Vernetzungsvorgang abgeschlossen ist. Verbleibende unvernetzte funktionelle Gruppen werden jedoch mit der Zeit vernetzen.
Das sich daraus ergebende Verfahren zum Herstellen der verbesserten Ballons der vorliegenden Erfindung ist damit sehr einfach, ohne dass das Verfahren zum Herstellen des röhrenförmigen Vorformlings um zusätzliche Schritte erweitert werden muss.
Im Vergleich zu einigen Verfahren nach dem Stand der Technik ist bei Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung keine Bestrahlung oder Elektronenstrahlung notwendig. Ein bekannter Nachteil bei der Verwendung von Elektronenstrahlung ist die Schwierigkeit, eine vollständige Härtung zu erreichen, ohne dass eine Kettenspaltung auftritt. Darüber hinaus ist das Elektronenstrahlverfahren nicht wirtschaftlich.
Die Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, sollen in keiner Weise die vorliegende Erfindung einschränken und ein Fachmann wird erkennen, dass Änderungen vorgenommen werden können.

Claims

Medizinische Vorrichtung, die aus feuchtigkeitshärtenden Werkstoffen gebildet ist und Folgendes umfasst: einen Aufdehnungsballon, der aus einem vernetzten polymeren Werkstoff gebildet ist, wobei der vernetzte polymere Werkstoff das Reaktionsprodukt umfasst aus: I) mindestens einem Polymer; und II) mindestens einem hydrolysierbaren Silan, das den folgenden allgemeinen Aufbau aufweist:
wobei X ein einwertiger, nicht hydrolysierbarer organischer Bestandteil ist, der mindestens eine funktionelle Gruppe W umfasst, die mit diesem Polymer unter der Bedingung reaktiv ist, dass zwischen Si und W eine Si-C-Bindung vorliegt, Y eine hydrolysierbare Gruppe ist, Z eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist und m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist; wobei das Reaktionsprodukt weiterhin mit Feuchtigkeit zur Reaktion gebracht ist, sodass ein polymerer Werkstoff entsteht, der durch -Si-O-Si- -Bindungen vernetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei Y eine Alkoxygruppe ist, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei W aus (Meth)acrylamido-, (Meth)acryloxy-, Karboxyl-, Epoxy-, Amino-, Ureido-, Isocyanato-, Thiocyanato-, Mercapto-, Styryl-, Vinyl-, Allyl-, Halogenalkyl-, Säureanhydrid-, Sulfonylazid-, Karbonsäureestern aromatischer Alkohole sowie aus Gemischen daraus ausgewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei X aus Epoxycyclohexyl, Glycidoxypropyl, Isocyanatopropyl, Vinyl und Alkyl ausgewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine hydrolysierbare Silan eine organofunktionelle Gruppe aufweist, die leicht mit einem primären oder sekundären Amin reagieren kann und wobei das mindestens eine Polymer ein aminofunktionelles Polymer ist.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das hydrolysierbare Silan aus Isocyanatoalkylalkoxysilanen, Glycidoxyalkylalkoxysilanen und Epoxycylcohexylalkylalkoxysilanen ausgewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das hydrolysierbare Silan aus Isocyanatopropyltriethoxysilan, Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan ausgewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein hydrolysierbares Silan den folgenden allgemeinen Aufbau aufweist:
wobei R' ein Wasserstoffatom oder ein niederes Alkyl von C₁ bis C₄ ist; x und y 0 oder 1 sind, unter der Bedingung, dass y 1 ist, wenn x 1 ist; n eine ganze Zahl von 1 bis einschließlich 12 ist, vorzugsweise von 1 bis 4, und jedes R unabhängig eine hydrolysierbare organische Gruppe ist wie eine Alkoxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Aryloxygruppe, eine Aralkoxygruppe, eine aliphatische Acyloxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Aminogruppe oder substituierte Aminogruppe oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis einschließlich 6 Kohlenstoffatomen, unter der Bedingung, dass nicht mehr als eine der drei R-Gruppen ein Alkyl ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Reaktion durch einen Radikalmechanismus erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Radikalinitiator ein organisches Peroxid ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das hydrolysierbare Silan aus Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Allytrimethoxysilan, γ-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan und Gemischen daraus ausgewählt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Aufdehnungsballon auf einem Ballonkatheter angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der feuchtigkeitsgehärtete polymere Werkstoff das Reaktionsprodukt ist aus: a) mindestens einem Polymer; und b) mindestens einem hydrolysierbaren Silan, das den folgenden allgemeinen Aufbau aufweist:
wobei X ein einwertiger, nicht hydrolysierbarer organischer Bestandteil ist, der mindestens eine funktionelle Gruppe W umfasst, die mit diesem Polymer unter der Bedingung reaktiv ist, dass zwischen Si und W eine Si-C-Bindung vorliegt, Y eine hydrolysierbare Gruppe ist, Z eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist und m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das mindestens eine hydrolysierbare Silan eine organofunktionelle Gruppe aufweist, die leicht mit einem primären oder sekundären Amin reagieren kann und wobei das mindestens eine Polymer aminofunktionell ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei Y eine Alkoxygruppe von C1 bis C4 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei W aus (Meth)acrylamido-, (Meth)acryloxy-, Karboxyl-, Epoxy-, Amino-, Ureido-, Isocyanato-, Thiocyanato-, Mercapto-, Styryl-, Vinyl-, Allyl-, Halogenalkyl-, Säureanhydrid-, Sulfonylazid-, Karbonsäureestern aromatischer Alkohole sowie aus Gemischen daraus ausgewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei X aus Epoxycyclohexyl, Glycidoxypropyl, Isocyanatopropyl, Vinyl und Allyl ausgewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das hydrolysierbare Silan aus Isocyanatopropyltriethoxysilan, Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 2-(3,4-Epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilan ausgewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der feuchtigkeitsgehärtete polymere Werkstoff das Reaktionsprodukt ist aus: a) mindestens einem Polymer; und b) mindestens einem hydrolysierbaren Silan, das den folgenden allgemeinen Aufbau aufweist:
wobei R' ein Wasserstoffatom oder ein niederes Alkyl von C₁ bis C₄ ist; x und y 0 oder 1 sind, unter der Bedingung, dass y 1 ist, wenn x 1 ist; n eine ganze Zahl von 1 bis einschließlich 12 ist, vorzugsweise von 1 bis 4, und jedes R unabhängig eine hydrolysierbare organische Gruppe ist wie eine Alkoxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen (z.B. Methoxy-, Ethoxy-, Butoxy-), eine Aryloxygruppe (z.B. Phenoxy-), eine Araloxygruppe (z.B. Benzyloxy-), eine aliphatische Acyloxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen (z.B. Formyloxy-, Acetyloxy-, Propanoyloxy-), eine Aminogruppe oder substituierte Aminogruppe (Alkylamino-, Arylamino-) oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis einschließlich 6 Kohlenstoffatomen, unter der Bedingung, dass nicht mehr als eine der drei R-Gruppen ein Alkyl ist.
Verfahren zum Formen eines Katheterballons, das die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen von mindestens einem polymeren Werkstoff bei oder über seiner Schmelztemperatur; b) Bereitstellen von mindestens einer organofunktionellen hydrolysierbaren Silanverbindung; c) Extrudieren von a) und b) in einen röhrenförmigen Vorformling bei einer Temperatur, bei der a) und b) miteinander reagieren; d) Formen des röhrenförmigen Vorformlings in einen Ballonvorformling; e) Blasen des Ballonvorformlings in einen Ballon; und f) das dem Wasser Aussetzen des Ballons oder des Ballonvorformlings; wobei a) und b) miteinander reagieren, sodass ein polymerer Werkstoff entsteht, der hydrolysierbare Gruppen an dem Silan aufweist, wobei die hydrolysierbaren Gruppen unter Einfluss von Wasser vernetzen und -Si-O-Si- -Bindungen bilden.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das mindestens eine organofunktionelle hydrolysierbare Silan den folgenden allgemeinen Aufbau aufweist:
wobei X ein einwertiger, nicht hydrolysierbarer organischer Bestandteil ist, der mindestens eine funktionelle Gruppe W umfasst, die mit dem polymeren Werkstoff unter der Bedingung reaktiv ist, dass zwischen Si und W eine Si-C-Bindung vorliegt, Y eine hydrolysierbare Gruppe ist, Z eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist und m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei mindestens ein hydrolysierbares Silan den folgenden allgemeinen Aufbau aufweist:
wobei R' ein Wasserstoffatom oder ein niederes Alkyl von C1 bis C4 ist; x und y 0 oder 1 sind, unter der Bedingung, dass y 1 ist, wenn x 1 ist; n eine ganze Zahl von 1 bis einschließlich 12 ist, vorzugsweise von 1 bis 4, und jedes R unabhängig eine hydrolysierbare organische Gruppe ist wie eine Alkoxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Aryloxygruppe, eine Araloxygruppe, eine aliphatische Acyloxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Aminogruppe oder substituierte Aminogruppe oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis einschließlich 6 Kohlenstoffatomen, unter der Bedingung, dass nicht mehr als eine der drei R-Gruppen ein Alkyl ist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das hydrolysierbare Silan aus Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Allytrimethoxysilan und n-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei W aus (Meth)acrylamido-, (Meth)acryloxy-, Karboxyl-, Epoxy-, Amino-, Ureido-, Isocyanato-, Thiocyanato-, Mercapto-, Styryl-, Vinyl-, Allyl-, Halogenalkyl-, Säureanhydrid-, Sulfonylazid-, Karbonsäureestern aromatischer Alkohole sowie aus Gemischen daraus ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei X aus Epoxycyclohexyl, Glycidoxypropyl, Isocyanatopropyl, Vinyl und Allyl ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei Y eine Alkoxygruppe von C₁ bis C₄ ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das hydrolysierbare Silan aus Isocyanatopropyltriethoxysilan, Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 2-(3,4-Epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilan ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der polymere Werkstoff aminofunktionell ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das dem Wasser Aussetzen in einem Wasserbad erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Ballon in während des Blasschritts weiter axial gestreckt wird.