DE2513284A1

DE2513284A1 - Sehnenprothese und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2513284A1
Application number: DE19752513284
Authority: DE
Inventors: Miroslav Dipl Ing Stol; Artur Stoy; Vladimir Dipl Ing Stoy; Jiri Dipl Ing Zima
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1975-10-09
Also published as: JPS50133694A; GB1471837A; US3987497A; CA1031904A; CS169274B1

Description

PATENTANWALT 2 ν) I 3 2

24. März 1975 Anw.-Akte: 75*801

PATENTANMELDUNG

Anmelder: Ceskoslovenska akademie vSd., Praha 1

Titel: Sehnenprothese und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft Prothesen von Sehnen aus synthetischen Polymeren bzw. Mischpolymeren.

Bis jetzt konnten keine zufriedenstellenden Sehnenprothesen hergestellt werden, weil die bekannten alloplastischen Materialen dazu ungeeignet sind, Sehnen von anderen Individuen werden als fremde Eiweisstoffe durch den Körper abgestoßen. In einigen Fällen kann eine weniger wichtige Sehne desselben Individuums als Ersatz benutzt werden, was jedoch kaum für eine befriedigende Lösung des Problems gehalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ersatz

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für Sehnen zu schaffen. Dabei soll der Ersatz hohe Reißfestigkeit, beschränkte, aber vollkommene Elastizität und einen ziemlich hohen Modulus besitzen; weiterhin ist eine perfekte physiologische Verträglichkeit erforderlich. Die Prothese muß auch leicht, zuverlässig und dauerhaft befestigt werden können, und das Material muß seine Festigkeit und Elastizität in lebendigem Körper so lange wie möglich, jedoch mindestens fünf Jahre in ausreichendem Maße behalten. Das Zusammenwachsen mit den Nachbargeweben muß ausgeschlossen werden, und die künstliche Sehne darf nicht viel größer sein als die natürliche. Die Sehnenprothese muß auch glatt über die anliegenden Bindegewebe gleiten können und keine Entzündungserscheinungen hervorrufen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sehnenprothese aus einem Kern und aus einer Hülle besteht. Der Kern ist dabei aus einem in Richtung der Längsachse orientierten, vorzugsweise hydrophilen Polymer hergestellt, das eine Reißfestigkeit von mindestens 100 kg/cm und eine elastische Dehnung von 8 bis 50 #, vorzugsweise 12 bis 25 % der Ruhelänge aufweist. Die Hülle besteht aus einem hydrophilen, im wesantlichen nicht orientierten, mit entweder kovalenten oder physikalischen Bindungen vernetzten Polymer, das eine mindestens gleiche elastische Dehnung und ein mindestens

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gleiches Quellungsvermögen in physiologischer Lösung wie der Kern besitzt. Die hydrophilen Polymeren, insbesondere das der Hülle, sind dabei einwandfrei mit den Geweben und Flüssigkeiten des lebendigen Körpers verträglich.

Der Ausdruck "Polymer" umfaßt nicht nur Homopolymere, sondern auch die verschiedensten Mischpolymere, ohne Rücksicht darauf, ob sie durch Mischpolymerisation oder durch eine chemische Umwandlung eines synthetischen, halbsynthetischen oder natürlichen Polymeren hergestellt wurden. Das orientierte Polymer des Kernes kann nachträglich vernetzt werden, und das im wesentlichen nicht orientierte Polymer kann gegebenenfalls durch kovalente und gleichzeitig durch starke physikalische Bindungen vernetzt werden. Unter dem Begriff "physikalische intermolekulare Bindungen" sind verschiedene, verhältnismäßig starke, nicht-kovalente Bindungen zu verstehen, wie Hydrogenbrücken, Dipolbindungen, Koordinationsbindungen, Chelat- und Ionenbindungen, die oft als sekundäre oder Nebenvalenzbindungen bezeichnet werden.

Es ist klafc, daß die erforderliche Elastizität nur dann vorhanden ist, wenn die chemischen oder physikalischen Querbindungen spärlich sind, so daß sie genügend lange Kettensegmente trennen, die bei Körpertemperatur frei beweglich sind·

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Die bekannten synthetischen Fäden haben zwar eine gute Festigkeit aufzuweisen, wobei die erforderliche Elastizität durch Zwirnen oder Wirken erziel! werden kann, sie sind jedoch für Wasser und wässrige Körperflüssigkeiten undurchlässig und werden durch Enzyme allmählich degradiert und zersetzt. Sie können trotzdem ihre Anwendung in dem Kern der Prothese finden, wenn sie in einem Hydrogel eingebettet sind, das entweder auch orientiert oder nicht orientiert ist, den Transport von wasserlöslichen Metaboliten, Salzen und anderen gelösten Stoffen ermöglicht und die Fäden gegen die Enzyme schützt, die wegen ihres verhältnißmäßig hohen Molekulargewichtes das Hydrogel nicht durchdringen können«, Die Durchlässigkeit für Metabolite und andere wasserlösliche Stoffe ist notwendig, da selbst sonst inerte Plaste eine Neigung zu bestimmten Krankheiten hervorrufen können, wenn sie eine größere Fläche einnehmen.

Die Sehnenprothewe nach der Erfindung besteht daher aus zwei Teilen mit sehr verschiedenen physikalischen Eigenschaften. Die Last wird durch den Kern getragen, wobei die Hülle, die aus mehreren Schichten zusammengesetzt werden kann, die Prothese physiologisch verträglich macht und sie gleichzeitig vor der Zersetzung schützt.

Der lasttragende Kern besteht im wesentlichen aus einem

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in Richtung der Längsachse orientierten Polymer, das gegebenenfalls aus mehreren Fäden zusammengesetzt werden kann. Der Kern muß wenigstens teilweise hydrophil sein und seine Reißfestigkeit, Modul und Elastizität müssen den Eigenschaften von Natur sehnen nahekommen,, Falls die Elastizität durch Zwirnen oder Wirken von sonst wenig elastischen Fäden erzielt wird, müssen die G-arne oder Gestricke so konstruiert werden, daß der Y/inkel zwischen einzelnen Fäden und der Belastungsachse durchschnittlich weniger als 35° beträgt. Außerdem kann die erforderliche Elastizität dadurch erreicht werden, daß orientierte Polymere mit einer passenden eigenen Elastizität verwendet werden· Beide Methoden können kombiniert werden, indem man z.B. ein Faserbündel mit einer' eigenen Elastizität von 7 i° derart zwirnt, daß der Durchschnittswinkel zwischen den Einzelfasern und der Längsachse 12 beträgt. Dadurch wird eine elastische Gesamtdehnung von 10,5 i° der Ruhelänge erhalten.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man den Kern aus zwei verschiedenen Materialen herstellt. Der mittlere Teil kann aus einem orientierten hydrojahilen Polymer mit einer elastischen Dehnung von 20 # bestehen, wobei der äußere Teil des Kernes durch einen Gewirkschiauch gebildet wird, der aus einem synthetischen Faden mit 1 $ Elastizität derart gewirkt ist, daß die Einzelfäden mit

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der Längsachse einen Winkel von 23° einschließen«, Die elastische G-e samt dehnung des Prothesekernes beträgt dann 20 $.

Kombinationen von zwei oder mehreren Materialen im Kern sdind vorteilhaft, da sie einen günstigen ^erlauf der Spannungs-Verformungskurve bzw. Spannungs-Modulkurve ermöglichen, wodurch optimale Eigenschaften für einzelne Typen der Prothese erzielt werden können. Solche Kombinationen erleichtern auch die Befestigung der Prothese durch Zunähen, da die weniger elastische Komponente die hochelastische vor dem Durchschneiden schützte Die verstärkenden faserigen Einlagen ermöglichen außerdem ein Ankleben mit geeigneten synthetischen Klebstoffen; zu diesem Zwecke können die Einlagen aus den Enden der Prothese hinausragen«, Orientierte gezwirnte Garne oder Korde können dabei geschlossene Schlingen bilden, um die Befestigung zu erleichtern*

Unter verschiedenen synthetischen Fasern wie Polyamiden, aromatischen Polyestern, Polyakrylnitril, Polyolefinen, Polyacetalen, Polyvinylchlorid- und Mischpolymeren von Vinylchlorid mit Vinylidenchlorid usw. nehmen hydrophile Multiblock-Kopolymere von Akrylnitril mit Akrylamid und/oder Akrylsäure eine besondere Stellung ein, da sie zugleich zu den Hydrogelen gehören. Solche Hultiblock-

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Kopolymere können leicht durch kontrollierte teilweise Hydrolyse von Polyakrylnitril in einem homogenen sauren Medium dargestellt werden, z. B. in konzentrierter Salpetersäure oder in konzentrierten wässrigen, Zinkchlorid enthaltenden Lösungen. In dem letzten Falle genügt die eigene Azidität des Mediums nicht, die Hydrolyse genügend rasch zu verwirklichen, und es ist daher notwendig, diese durch Einwirkung von gasförmigen Halogenwasserstoffen zu beschleunigen. Ähnliche hydrophile Block-Mischpolymere lassen sich durch kontrollierte teilweise Verseifung von Polyvinylazetat in wässriger Acetonlösung mittels basischen Katalysatoren darzustellen, oder durch Umsetzung von chliarmethyliertem Polystyrol mit Aminoalkoholen. Andere hydrophile Polymere und Mischpolymere, die zur Herstellung von Sehnenprothesen verwendet werden können, sind teilweise N-substituierte Kopolyamide, ternäre Kopolyamide und Kopolyester, Polyesteramide, hydrophile Polyurethane, mit Akryl- oder Methakrylsäure gepropfte Polyamide oder dergleichen. Am besten sind jedoch dazu die oben erwähnten Multiblock-Mischpolymere von Akrylnitril mit Akrylamid geeignet, besonders solche, die bei Temperaturen zwischen -10 und + 20 langsam hydrolysiert wurden. Diese Mischpolymere haben bei einem Quellungsvermögen in Wasser von 20 - 45 $> eine erhebliche Reißfestigkeit in orientiertem Zustande, wobei die elastische Dehnung leicht auf den gewünschten Wert eingestellt

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werden kann. Dieselben Multiblock-Mischpolymere können jedoch "bei einem höheren Hydrolysegrad zur Herstellung der äußeren nicht-orientierten Hülle angewandt werden, da sie hervorragende Elastizität und Permeabilität besitzen und von den Gewebe des lebendigen Körpers gut vertragen werden«, Das Quellungsvermögen kann dabei 45 - 85 fo Wasser erreichen.

Ein anderes geeignetes Material für die äußere Hülle ist z. B. das spärlich vernetzte 2-Hydroxyäthylmethakrylatpolymer, das gegenüber hydrolytischen Einflüssen und Enzymen sehr beständig ist. Zur spärlichen Vernetzung braucht man Monomergemi sehe, die etwa 0,05 bis 2,0 i° von Äthylenglykodimethakrylat enthalten, auf das 2-Hydroxyäthylmethakrylat berechnet. Mit diesem Hydrogel können auch die einzelnen Garne oder Korde des Kernes umgehüllt werden, um dieselben gegen Enzyme und andere schädliche Einflüsse zu schützen.

Die Hülle aus einem Hydrogel dient nicht nur zum Transport von niedrigermolekularen gelösten Stoffen, insbesondere von Metaboliten, sondern verhindert auch das unerwünschte Wachstum von Geweben in den Prothesekern, wodurch die Prothese immobilisiert würde. Die Hülle ermöglicht auch ein freies Gleiten der Prothese über das umgebende Bindegewebe ₉ bzw. über die Membranen, besonders

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wenn ihre Oberfläche durch Einführung von anionischen Substituenten schlüpfrig gemacht wird. Darüber hinaus kann das Hydrogel der Prothese zur Speicherung von geeigneten Arzneimitteln benutzt werden, die dann allmählich in die Umgebung diffundieren.

Die oben erwähnten hinausragenden Enden der faserigen Verstärkungseinlage können auch mit einem physiologisch inerten Hydrogel bedeckt werden, das gegebenenfalls passend große Poren besitzen kann, damit die Prothese durch wachsende Gewebefasern festgehalten werden kann,, Darüber hinaus können die erweiterten Enden der Einlage mittels geeigneten Polycyanakrylestern oder hydrophilen Polyurethanen auf die Knorpel oder Beine geklebt werden, wobei auch die üblichen Stiche mit diesen Klebstoffen bedeckt werden können· Die Porosität des Hydrogels kann z. B₀ durch Zumischen von löslichen Kristallen zur Polymerlösung und durch Auslaugen derselben binnen oder nach der Koagulation hervorgerufen, werden«, Die Poren sollen einen durchschnittlichen Durchmesser von wenigstens 400 μ haben, um das Durchwaschen von Prothesen mit-den Bindegeweben zu ermöglichen.

Zur Herstellung der Hülle können neben den oben erwähnten typischen Hydrogelen auch andere hydrophile Polymere und Mischpolymere verwendet werden, wie z. B. die von Akrylaten und Methakrylaten von verschiedenen Polyolen wie

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Mäthylenglykol, Glyzerin, 1,2- und 1,3-Propylenglykol, Pentaerythritol usw., mit einer kleinen Menge von vernetzenden Di- oder Triakrylaten bzw. -methakrylaten. Als weitere Beispiele können Polymere und Mischpolymere von Methacrylamid, Akrylamid, N-substituierten Akryl- bzw. Methacrylamid, auch mit nicht-hydrophilen Monomeren wie Akrylnitril, Methakrylnitril, Methylmethakrylat, n-Butylmethakrylat u.a. kopolymerisiert, genannt werden.

Als weitere Beispiele von Vernetzungsmitteln sind N,N-Methylen-bis-methakrylamid, Äthylenglykol- und Diäthylenglykoldimethakrylat, Divinylsulfon, Divinylbenzol, Triakryloyltriazin, ferner Diepoxide oder Diäthylenimine, Di- oder Triisocyanate und andere polyfunktionelle polymerisationsfähige Monomere zu erwähnen.

Die wünschenswerten hydrophilen Eigenschaften sind folgendermaßen zu definieren: Unlöslichkeit in Wasser, Quellungsvermögen in Wasser mindestens 30 $ bei 20 C, elastische Dehnung wenigstens etwa 50 $ der Ruhelänge, ohne meßbare permanente Dehnung.

Die Hülle kann aus mehreren Schichten bestehen, deren Eigenschaften der beabsichtigten Wirkung angepaßt werden können. So z. B. kann die innere Schicht durch ein weniger quellfähiges und mehr vernetztes Kopolymer gebildet werden, wogegen die äußere Schicht hochhydrophil und

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quellbar sein kann, um das Reizen der Wachbargewebe zu vermeiden· Die äußere Schicht kann anionische neutralisierte Gruppen enthalten, wie z. B. Karboxyl- SuIfuryl-, Sulfon- oder Phosphorsäuregruppen. Zu diesem Zwecke kann man z. B. die äußerste Schicht der Hülle aus einem Methakrylnitril-Ithylensulfonsaures Natrium-Mischpolymer auftragen, oder die Hülle oberflächlich mit konzentrierter Alkalilauge, mit rauchender Schwefelsäure, mit den Dämpfen von Chlorsulfonsäure oder mit einem Gemisch von Äthylenglykol oder Glyzerin mit konzentrierter Schwefelsäure in der Wärme kurz behandeln« Nach dem Auswaschen und Neutralisieren wird die oberflächliche Schicht der Hülle sehr weich und in gequollenem Zustande schlüpfrig.

Die Herstellung von Sehnenprothesen gemäß der Erfindung kann auf verschiedene Weite erfolgen, je nach der Art des Materials und der Prothese. Der Kern kann durch Extrudieren einer lösung eines hydrophilen Mischpolymers durch ein Mundstück von beliebiger Form in ein Koagulationsbad und durch anschließende Streckung hergestellt werden, wobei entweder nichtorientierte oder bereits orientierte synthetische Fäden in einer solchen Form dem Mundstück zugeführt werden, daß sie gleichzeitig mit dem Hydrogel bei der höchsten elastischen Dehnung desselben auch orientiert bzw. gespannt werden« Bei der elastischen Relaxation des Hydrogels werden die Fäden kräuselig zusammen-

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gezogen«, Der Elastizitätsmodul wird dadurch erhöht; die Festigkeit der Fäden macht sich jedoch erst bei der Maximalspannung geltend.

Falls einzelne dünne Fäden aus einem orientierten Hydrogel extrudiert werden, können sie in Bündeln angeordnet werden, die dann in ein anderes Hydrogel, z. B. ein spärlich vernetztes 2-Hydroxyäthylmethakrylatpolymer einpolymerisiert werden« Das Einpolymerisieren kann natürlich nur "bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt werden, oder aber die orientierten Hydrogelfäden sind dabei gespannt, um die unerwünschte Relaxation von orientierten Fäden zu verhindern.

Die verstärkenden Garne aus orientierten Synthesefasern werden dem Mundstück mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt, daß sie in extrudierter Mischpolymerlösung in gekräuselter Form gerammt sind. Bei der Orientierung des Hydrogels durch Strecken werden sie dann auf die oben erwähnte Weise gespannt. Das vorherige Zwirnen wird der beabsichtigten Elastizität der Prothese angepaßte

Gezwirnte Garne können durch gewirkte Streifen oder Röhrchen ersetzt werden. Sie können sich nicht nur im Kern befinden, im Hydrogel auf die oben beschriebene Weise eingebettet, sondern sie können auch als eine Schicht zwischen dem Hydrogelkern und der Hülle angeordnet werden_e

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Dann kann wieder das gewirkte Röhrchen den Kern überragen, so daß z. B. der Hest der ursprünglichen Sehne darin eingeschoben werden kann. Die Verbindung geschieht dann auf beliebige Weise durch Annähern, Ankleben usw., wie es oben erwähnt wurde.

Das Extrudieren oder Strangpressen kann auch durch Tauchen von entsprechend gestauchten Faserbündeln oder stark gekräuselten Garnen in eine Mischpolymerlösung, Koagulieren, Waschen und Strecken ersetzt werden«, Dabei muß die eingeschlossene Luft aus den Fadenbündeln durch Evakuieren entfernt werden. Am einfachsten wird es so durchgeführt, daß das gekräuselte Garn oder ein Faserbündel oder dgl. in ein Röhrchen gestampft wird. Ein Ende des Röhrchens wird unter die Oberfläche der Polymerlösung getaucht, das andere mit einer Saugpumpe verbunden. Die dickflüssige Polymerlösung wird in die faserige Verstärkungseinlage langsam eingesaugt, wobei gleichzeitig die Luft beseitigt wird. Anstatt der Polymerlösung kann man eine initiierte Monomerlösung benützen und dieselbe im Röhrchen polymerisieren. Wurde eine Polymerlösung verwendet, kann man den Prothesekern vor dem Ausdrucken aus dem Röhrchen gefrieren lassen. Der Kern kann direkt in ein Koagulationsbad ausgepreßt werden.

Anstatt des eben beschriebenen Röhrchens kann eine beliebige

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andere Gießform verwendet werden, z. B. eine zweiteilige, in welcher ein Monomergemisch, z. B. eine lösung von Akrylnitril in konzentrierter Salpetersäure auf einer aufgerammten Verstärkungseinlage aus Polyäthylenterephthalatseide polymerisiert wird. Das Polymer wird dann teilweise hydrolysiert, die Form geöffnet, das mit Salpetersäure plastifizierte Gel gewaschen und gestreckte Wenn die Verstreckung in einem heißen Bade vorgenommen wird, muß der Kern in gestrecktem Zustande abgekühlt werden.

Anstatt einer dickflüssigen Polymerlösung kann man auch zum Füllen der Form eine weniger viskose Dispersion von z. B. Polyakrylnitril in stark gekühlten - z.B. auf -40° C hochkonzentrierter Salpetersäure anwenden«, Die Auflösung des Polymers findet erst nach dem Erwärmen statt, nachdem die Luft aus der Dispersion und Einlage abgesaugt wurde. Man läßt dann das Polymer in geschlossener Form teilweise hydrolisieren usw. wie oben beschrieben.

Das röhrenförmige G-estrick kann auf ein Fadenbündel aus orientierten Hydrogelfäden aufgeschoben und darauf mit einem elastischen Klebstoff · angeklebt werden«, Als Klebstoff dient z. B. eine Lösung desselben oder ähmlichen Hydrogels, das dann nach einem passenden Zeitintervall koaguliert und gewaschen wird, bis das Lösungsmittel

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vollkommen entfernt wird. Dann kann gegebenenfalls die Vernetzung auf die oben beschriebene Weise folgen.

Der Kern wird auf die erwünschte Länge zugeschnitten und dann mit der elastischen vernetzten Hülle versehen. Dabei können die erforderlichen Mittel an den Enden der Prothese zur Befestigung derselben gebildet werden, z. B. auch faserverstärkte Vorsätze oder dgl. Sie können gegebenenfalls in einer dazu bestimmten Form mit der Prothese mittels eines besonders zähen Hydrogels verbunden werden, wobei entweder eine Hydrogellösung oder eine polymerisierende Monomerlösung als Bindemittel verwendet wird.

Die Hülle kann ebenfalls entweder durch ^olymerisationsguß oder durch Tauchen in einer Polymerlösung und nachträgliche Koagulation gebildet werden. Falls die Hülle aus einer Lösung von Polyakrylnitril in einer wässrigen, Zinkchlorid enthaltenden Lösung durch Tauchen gebildet wird, erfolgt die teilweise Hydrolyse am besten durch Einwirkung von gasförmigem Halogenwasserstoff von Außen her«, Die Temperatur und Zeit ist dabei so zu wählen, daß die äußeren Schichten mehr, die inneren weniger hydrolysiert werden. Infolgedessen sind dann die inneren Schichten zäher und fester, die äußeren dagegen weicher und mehr quellfähig. Die stärker hydrolysierte äußerste

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Schicht enthält außerdem mehr Karboxylgruppen, die nach der Neutralisation die Oberfläche schlüpfriger machen. Selbstverständlich kann die Konzentration von Karboxylgruppen in der Oberflächenschicht durch passende chemische Behandlung, Z₀ B. mit Alkalilaugen oder mit salpetriger Säure bedeutend erhöht werden.

Ähnlich wie bei allen anderen Implantaten ist das Waschen, Sterilisieren und Verpacken sehr wichtig. Das letzte Waschen wird in einer physiologischen Lösung durchgeführt, in der die Prothese dann aufbewahrt wird, vorzugsweise bei Siedetemperatur bei atmosphärischem oder erhöhtem Druck, wodurch die Prothese gleichzeitig sterilisiert wird. Vor dem Kochen muß jedoch die Prothese in einem Spannzeug aufgespannt werden, um das Schrumpfen des orientierten Polymers zu vermeiden· Falls die Prothese mit dem Spannzeug verpackt wird, kann die Sterilisation noch vor der Anwendung, wenn nötig, wiederholt werden« Es ist selbstverständlich auch möglich, auf chemischem Wege, z. B. mit Ithylenoxid oder dgl. zu sterilisieren.

In den folgenden Beispielen werden die oben erwähnten Herstellungsmethoden näher erläutert«, Sämtliche Prozentsätze sind als Gewicht zu verstehen, falls nichts anderes ausgesagt ist«,

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Beispiel 1

Der orientierte hydrophile Kern wurde in folgender Weise dargestellt: 250 ml Akrylnitril wurden in 750 ml 65 $iger Salpetersäure gelöst. Die Säure soll farblos und frei von Stickstoffoxyden sein«, Dann wurde 1,3 g Harnstoff, in 2 ml Wasser gelöst, in die Lösung eingerührt, und die Polymerisation wurde durch Zusatz von 3,75 ml einer 5 $igen wässrigen Ammoniumperoxodisulfat ausgelöst. Die gut homogenisierte Lösung wurde 72 Stunden bei 20° C im Dunkeln und dann 22 Tage in einem Kühlschrank bei 7 - 8⁰C aufbewahrt«, Die leicht trübe, sehr dickflüssige Lösung wurde durch ein Mundstück mit 5 mm Durchmesser extrudiert«. Als Koagulationsbad wurde Leitungswasser mit 14° C verwendet.

Der dicke Draht hatte nach dem vollständigem Entfernen der Säure durch Waschen und Neutrallysieren in einer verdünnten Natriumbikarbonatlösung etwa 4,5 im Durchmesser. Die Orientierung wurde in Wasser bei 75 - 80° G mittels eines Spannrahmens mit Schrauben durchgeführte Die Orientierung dauerte 2 Stunden und der Draht aus Akrylnitril-Akrylamid-multiblockmischpolymer wurde in gespanntem Zustande erkalten gelassene Seine elastische Dehnung bei einer Belastung von 2-3 kp/mm erreichte 15 # ohne meßbare perj&anente Dehnung. Die Durchschnittsfläche in tinge spannt em Zustande war 8 mm , die Reiß-

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festigkeit bedeutend höher als 12 kg/mm , die Gesamtfestigkeit daher mehr als 96 kp. Quellung in Wasser 40 *.

Ein oder mehrere von diesen Drähten wurden dann in ein röhrenförmiges Gestrick aus orientiertem Polyäthylenterephthalat eingeschoben und durch eltliche Stiche mit Faden aus demselben Material befestigt. Der Kern wurde dann unter Austreiben der Luft mit einer Lösung folgender Zusammensetzung getränkt: 50 f> Glyzerin, 49,5 # von 2-Hydroxyäthylmethakrylat, 0,2 fo von Äthylenglykoldimethakrylat und 0,3 ^ Diäthylperkarbonat, durch Zusatz eines löslichen Kopolymers von 2-Hydroxyäthylmethakrylat mit 1 # Ithylenglykoldimethakrylat in einer Menge von 10 # verdickt. Der getränkte Kern wurde nach der Entgasung in einem inerten Gas auf 60 - 70° C erhitzt, wodurch das Gemisch zu einem durchsichtigen Gel polymerisierte. Durch wiederholtes Eintauchen in demselben Monomergemisch und Polymerisieren wurd eine genügend dicke elastische Hülle mit glatter Oberfläche erhalten. Durch 15 Sekunden dauerndes Eintauohen in 90° C warme konzentrierte Schwefelsäure, Abspülen, Neutralisieren in verdünnter Sodalösung und gründliches Auswaschen in destilliertem Y/asser wurde die Bearbeitung beendet. Die Prothese konnte auf geeignete Länge geschnitten und an beliebiger Stelle zugenäht werden» Die Befestigung konnte durch Ankleben mit einem Gyanakrylatklebstoff veräärkt werden«

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Beispiel 2

Ein Gestrick aus Polyäthylenterephthalat mit 25 # Dehnung wurde zu einer 5 mm Diameter zylindrischen Rolle aufgerollt und mit einem Faden aus demselben Material durchgenäht«, Die Rolle wurde dann in ein Glasrohr eingeschoben und auf 75 1° der Ruhelänge gestaucht. Ein Ende des Glasrohres wurde unter die Oberfläche eines flüssigen Monomergemisehes getaucht, das aus 70 # 2-Hydroxyäthylmethakrylat, 0,25 $ Ithylenglykoldimethakrylat, 0,25 $> Diäthylperkarbonat und 29,5 $ sauerstoffreiem Wasser bestand. Das andere Ende des Glasrohre» wurde mit einer Wasserstrahlpumpe mittels eines Gummischiauches verbunden und das Monomergemisch wurde langsam in das Rohr gesaugt, so daß die zwischen den Fäden aufgefangene Luft entweichen konnte«. Dann wurden die beiden Enden des Glasrohres dicht verstopft und das Rohr in ein 65° C warmes Wasserbad getaucht. Nach einer halben Stunde wurde der Kern - nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur - aus dem Rohr herausgezogen und auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise mit einer Hülle aus spärlich vernetztem 2-Hydroxyäthylmethakrylatpolymer versehen» Nach gründlichem Waschen und Sterilisieren wurde die Prothese gepackt.

Beispiel 5

Beispiel 2 wurde mit folgendem Monomergemisch wieder-

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holt: 70 i° 2-Hydroxyäthylmethakrylat, 0,4 1° von Athylenglykoldimethakrylat, 29,8 ?δ aauerstoffreies destilliertes Wasser, 0,1 9^ Kaliumpyrosulfit und 0,1 9έ Ammoniumperoxodisulfat. Vor dem Zusatz von Peroxodisulfat wurde die Lösung auf 5⁰C abgekühlt. Die initiierte Lösung wurde in ein Polyäthylenrohr mit dem Gestrick nach "Beispiel 1 gesaugt und das Rohr wurde bei Raumtemperatur 2 Stunden stehen gelassen. Nach sorgfältigen Zerschneiden des Polyäthylenrohres längs der Achse wurde der Kern herausgenommen und mit einer Hülle nach Beispiel 1 versehen. Die fertige Prothese wurde gründlich gewaschen, sterilisiert und steril verpackt.

Beispiel 4

Ein in Wasser getjuollenes Fadenbündel aus einem Akrylnitril-Akrylamid-Multiblock-Mischpolymer in der Form von 110 Fäden je 50 Den, mit 20 $ elastischer Dehnung und 2100 kg/cm bei einem Wassergehalt von 19 $ beim Quellungsgleichgewicht wurde in einen Schlauch aus einem PoIyäthylenterephthalatgestrick mit 20 $ Dehnung eingezogen und das Ganze in ein Glasrohr in nichtgespanntem Zustande eingeschoben· Das Rohr wurde dann nach Beispiel 2 mit einem Monomergemisch unter vermindertem Druck gefüllt. Die Zusammensetzung des Monomergemisehes war die folgende: 5 Volumteile von inhibitorenfreier Methakrylsäure,

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5 Volumteile von 2-Hydroxyäthylmethakrylat, 5 Volumteile von wasserfreiem Acrylnitril, 0,03 Volumteil von Äthylenglykoldimethakrylat, 3 Yolumteile von üVasser, 0,5 Volumteile einer 5$igen wässrigen Lösung von Kaliumpyrosulfit, 0,5 Volumteile einer 5 ^igen wässrigen Lösung von Ammoniumperoxodisulfat und 0,03 Volumteil von einer 0,1 $igen wässrigen Lösung von Kupferdichlorid-Dihydrat wurden "bei 0-5⁰C vermischt und in das oben erwähnte Glasrohr eingesaugt. Die Mischpolymerisation dauerte 2 Stunden "bei Raumtemperatur. Der Kern wurde aus dem Rohr herausgezogen und gründlich erst in Wasser und dann in einer verdünnten wässrigen Kaliumazetatlösung gewaschen« Auf diesen Kern wurde ein Hydrogelröhrchen aus einem Multiblock-Mischpolymer von Akrylnitril mit Akrylamid, gequollen in einem Dirnethylsulfoxid-v/assergemisch 1:1, dicht aufgeschoben. Das Hydrogelröhrchen wurde durch Extrudieren der Hydrogellösung in Salpetersäure nach Beispiel 1 durch ein Mundstück mit axialer Wasserzuführung in ein wässriges Koagulationsbad dargestellt. Der Kern mit der aufgeschobenen Hydrogelhülle wurde dann 2 Stunden liegen gelassen und dann bis zum vollständigen Entfernen des Dirnethylsulfoxids in V/asser gewaschen. Die Hülle wurde dadurch mit dem Kern fest verbunden. Die Sehnenprothese wurde dann mit Äthylenoxid sterilisiert und in ein Säckchen aus einer Polyäthylenfolie zusammen mit 20 ml einer sterilen physiologischen Lösung eingeschlossene

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Beispiel 5

Ein 800 Den Polyätheylenterephthalatkord, auf eine elastische Dehnung von 5 - 6 $> gezwirnt, wurde durch ein Paar von Zahnrädern mit einer Geschwindigkeit von 48 cm pro Minute in ein Zentralröhrchen eines Extrusionsmundstückes gestauchte Das Mundstück hatte einen äußeren Durchmesser von 8 mm. Eine nach Beispiel 1 hergestellte Lösung von teilweise hydrolysiertem Polyakrylnitril in 65 ^iger Salpetersäure wurde durch die Kreisringfläche des Mundstückes ausgepreßt, wobei das Stauchgerät unter vermindertem Druck gehalten wurde« Die Hydrogellösung wurde mit einer Geschwindigkeit von nur 10 cm pro Minute extrudiert. Das Koagulationsbad 'war etwa 5 ^ige Sajpeter-r säure. Es wurde ein etwa 6 mm dicker Draht von nichtorientiertem Hydrogel mit gestauchtem Kord in seinem Innern gewonnen. Derselbe wurde zur Neutralreaktion gewaschen und dann in 85° G warmem Wasser so gestreckt, daß der Kord im Inneren beinahe gespannt wurde. Im Streckbad wurde vorher 1 fi Formaldehyd und 0,5 konzentrierte Salzsäure aufgelöst, so daß das Hydrogel bei der 20 Minuten dauernden Streckung gleichzeitig spärlich vernetzt wurde. Bei der höchsten elastischen Spannung des Kernes wurde der Kord ebenfalls vollständig gespannt, so daß die Festigkeit bedeutend erhöht wurde. Der Kern wurde dann mit einem Schlauch aus Polyestergestrick überzogen und das Ganze in einem" Silikongummisohlauch in

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ein Monomergemi sch, bestehend aus 99,5 i° von 2-Hydroxyäthylmethakrylat, 0,3 # Äthylenglykoldimethakrylat und 0,2 $ von Diisopropylperkarbonat bei 60 C einpolymerisiert. Die Prothese wurde dann aus dem Schlauch herausgenommen, gründlich in Wasser gewaschen, mit Äthylenoxid sterilisiert und steril verpackt, wobei 20 ml einer sterilen physiologischen Lösung zugesetzt wurden«,

Beispiel 6

Ein 200 Den Faserbündel aus nicht orientiertem PoIyäthylenterephthalat wurde durch ein Mundstück einer Strangpresse gezogen, durch welchen gleichzeitig die Polymerlösung in Salpetersäure nach Beispiel 1 extrudiert wurde. Der koagulierte, neutralisierte und gewaschene Strang wurde dann in einem 98° C heißem Wasserbad auf 520 # der Ruhelänge gestreckt· Der abgekühlte Kern hatte 20 % elastische Dehnung, bei welcher die orientierten Polyesterfäden vollständig gespannt wurden. Im elastisch geschrumpften Hydrogel wurden die Polyesterfäden leicht zu 83,3 fi der gestreckten Länge gekräuselt. Ein Gewirkschiauch aus Polyesterfäden wurde auf den Kern aufgeschoben und das Ganze wie im Beispiel 2 in das Glykolmethakrylat-Hydroge]. einpolymerisiert und weiter behandelt.

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Beispiel 7

Das im Beispiel 6 beschriebene Verfahren wird mit dem Unterschied wiederholt, daß. anstatt der Kopolymerlösung in Salpetersäure eine ähnliche Lösung in einer wässrigen Zinkchloridlösung verwendet wurde_o Die Polymerlösung wurde durch Polymerisation von 12 $> wasserfreies Akrylnitril in 88 io eines Gemisches von 3 Volumteilen einer 70 $igen wässrigen Zinkchloridlösung und 2 Volumteilen einer bei der Raumtemperatur gesättigten Kalziumchloridlösung vorbereitet« Die Lösung wurde durch Zusatz von 0,15 i° Kaliumpyrosulfit und von demselben Menge von Ammoniumperoxodisulfat bei 5 ⁰C initiiert, auf das Monomer berechnet. Die Polymerisation wurde ohne Rühren und Kühlen durchgeführt und dauerte etwa 20 Minuten, wobei die Temperatur auf 35° C stieg. Die dickflüssige Lösung wurde durch eine 1 mm Spinndüse in ein 1 m hohes Glasgefäß '■ ausgepreßt, das mit einer Mischung von 80 i° Stickstoff und 20 io Chlorwasserstoff (Raumteile) gefüllt wurde. Als eine 50 mm hohe Schicht der Lösung sich am Boden des Gefäßes aufgesammelt hatte, wurde die Lösung langsam abgezogen, so daß die Höhe der Schicht am Boden ungefähr unverändert blieb. Jede Stunde wurde eine Probe genommen und in überschüssigem Wasser koaguliert. Als der Wassergehalt im Hydrogel auf etwa 40 io gestiegen war, wurde die Lösung kurz entgast und zusammen mit dem nichtorientierten Polyesterfadenbündel in eine überschüssige

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0,5 #ige wässrige Natriumhydrokarbonatlösung extrudiert. Nach vollständigem Entfernen von Zink- und Kalziumchlorid wurde kein Niederschlag mehr gebildet. Der Strang wurde gewaschen und nach Beispiel 6 gestreckt und weiter behandelt.

Es ist ebenfalls möglich, das teilweise hydrolysierte Polyakrylnitril erst einfach in eine verdünnte Natriumhydrokarbonatlösung zu verspinnen und den gut gewaschenen Faden dann in Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxid aufzulösen und die so gewonnene Lösung anstatt der Lösung im Zinkchlorid zu extrudieren.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

( 1./ Sehnenprothese, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem Kern und aus einer Hülle "besteht, wobei der Kern vorwiegend ays einem nichtvernetzten, im wesentlichen längs der Hauptachse orientierten Polymeren mit einer Reißfestigkeit von mindestens 100 kg/cm zusammengesetzt ist und eine elastische Dehnung von 8 bis 50 $, vorzugsweise 12 bis 25 i° der Ruhelänge aufweist und die Hülle aus einer oder mehreren Schichten eines physiologisch verträglichen, nichtorientierten, entweder durch kovalente oder starke physikalische intermolekulare Bindungen vernetzten hydrophilen Polymers mit einer gleichen oder höheren elastischen Dehnung und einer gleichen oder höheren Quellbarkeit in Wasser als der Kern besteht.
2. Sehnenprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch das orientierte Polymer des Kernes hydrophil ist und mindestens 15 i° Wasser beim Quellungsgleichgewicht aufnimmt.
3. Sehnenprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das orientierte Polymer des Kernes in einem Hydrogel eingebettet ist.

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4. Sehnenpro these nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern eine faserige Verstärkungseinlage enthält.
5. Sehnenprothese nach Anspruch 1, bzw. 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage ein schlauchförmiges Gestrick bildet, das ungefähr gleiche elastische Dehnung wie die anderen Komponenten des Kernes besitzt,
6. Sehnenprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Kernes bzw. der Verstärkungseinlage über die Hülle herausragen.
7. Sehnenprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus einem spärlich vernetzten 2-Hydroxyäthylmethakrylatpolymer zusammengesetzt ist.
8. Sehnenprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus orientierten Fäden eines linearen Polymers besteht, die in einem ebenfalls orientiertem Hydrogel eingebettet sind.
9. Verfahren zur Herstellung von Sehnenprothesen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,

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daß eine Lösung eines hydrophilen Polymers, insbesondere eines Multiblock-Mischpolymers von Akrylnitril mit Akrylamid und/oder Akrylsäure, durch ein Mundstück in ein Koagulationsbad extrudiert, bis zum vollständigen Entfernen des Lösungsmittels gewaschen, vorher, dabei oder danach gestreckt und zuletzt mit einer Hülle eines spärlich vernetzten elastischen Hydrogels versehen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mundstück gleichzeitig mit der Polymerlösung eine faserige Verstärkungseinlage mit einer höheren Geschwindigkeit zugeführt und so gestaucht und in der Polymerlösung eingebettet extrudiert wird, worauf der so erhaltene Strang gewaschen und gestreckt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet, daß dem Mundstück, gleichzeitig mit der Polymerlösung ein Fadenbündel aus einem nichtorientierten linearen Polymer mit gleicher Geschwindigkeit ohne Stauchung zugeführt und so in der Polymerlösung eingebettet extrudiert wird, worauf der so erhaltene Strang gewaschen und gestreckt wird.

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12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein schlauchförmiges Gestrick auf den Kern aufgeschoben und das Ganze mit einer Hülle eines spärlich vernetzten Hydrogels versehen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine faserige, gezwirnte oder gestrickte Einlage in ein nichtorientiertes, spärlich vernetztes Hydrogel eingebettet und dann das Ganze mit einer Hülle aus einem ebenfalls vernetzten Hydrogel versehen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das durch physikalische Bindungen vernetzte Hydrogel nachträglich mit kovalenten Bindungen spärlich vernetzt wird.

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