DE2914018C3 - Verwendung von Polyamidmaterialien als bioverträgliche Materialien - Google Patents

Description

gen eine Bezugsprobe, die nichl; hydrolysiert wurde, keine Farbe annahm. Der so erhaltene hydrolysierte Faden wurde sorgfältig und gleichmäßig um einen intravenösen Polytetrafluoräthylen-Katheter gewickelt (Wallace, Länge 30 cm, Innendurchmesser 0,69 mm, ί Außendurchmesser 1,14 mm), so daß die Oberflächen ausreichend bedeckt wurde. Ein gleicher Vergleichskatheter wurde hergestellt unter Verwendung eines nicht hydrolysierten Polyamidfadens. Die beiden Katheter wurden in die Femoralisvenen eines mittelgroßen iu Hundes eingeführt, der unter einer allgemeinen Anästhesie (Pentothan) gehalten wurde und frei atmen konnte. Ein seitliches Stück der Femoralisvene wurde isoliert und eine Probe wurde längs der Gesamtlänge der Seite eingebracht, so daß ein vorwiegender Anteil des Probestücks in die Iliacusvene und in die untere Vena cava strömte. Das Ende des Probestücks wurde an den collateralen Zweig der Femoralisvene gebunden und mit Muskelbündeln bedeckt. Gegebenenfalls wurde die Wunde geklammert In der gleichen Weise wurde das zweite Probestück in die andere Femoralisvene des Testtieres eingeführt Sowohl vor als auch nach der Operation wurde Heparin an das Tier verabreicht, um vaskuläre Thromben aufgrund der chirurgischen Verletzungen zu verhindern. Die Probestücke wurden 30 Tage >i in situ belassen, ohne weitere Antikoagulantien zu verabreichen. Nach Beendigung dieiss Zeitraums wurde das Tier getötet und die Probestücke wurden entnommen. Das Probestück, das den hydrolysierten Polyamidfaden als Umhüllung aufwies, erwies sich als sauber und in frei von Klümpchen. Auch die vaskulären Wandungen zeigten sich in guum Zustand. Die Vergleichsprobe mit der nicht behandelten Polyamidfs:'2n-Umhüllung war jedoch durch zahlreiche Thromben bedeckt.

Beispiel 2 ^

3 m eines Rohres aus handelsüblichen Polyamid (erhalten aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin) (Durchmesser 9 mm. Innendurchmesser 7 mm) wurden einer Oberflächenhydrolyse unterzogen mittels einer 3%igen Lösung von HCI, die während etwa einer Stunde bei 37° C hindurchfloß. Nach beendeter Reaktion wurde das Rohr mit O₁In-NaOH und anschließend mit Wasser gewaschen. Die Beendigung der Hydrolyse wurde durch das im vorstehenden Beispiel beschriebene colorimetrische Verfahren bestätigt. Ein Blutplättchen-Adhäsionstest wurde an Abschnitten des hydrolysierten Rohres und an Abschnitten des nicht behandelten Rohres durchgeführt. Man bediente sich der Verfahrensweise von A. J. Hellem (Platlet adhesiveness in von Willebrand's disease. Eine Unterschung einer neu modifizierten Glasperlen-Filtermethode, Scand. J. Haemat, 7, 374, 1970) unter Verwendung von natürlichem Blut gesunder Individuen, das abgezogen und mittels einer Pumpe mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von 4 ml pro Minute durch die zu untersuchenden Rohre geleitet wurde. Plättchenzählungen wurden sowohl vor als auch nach der Strömung des Blutes durch die Rohre durchgeführt

Die Zählungen erfolgten durch Sammeln von Blutproben in wäßriger Lösung, die Bikalium-EDTA in Konzentrationen von 6 mg pro 10 ml enthielt

Die Plättchenzählung wurde mittels eines Phasenkontrastmikroskops nach der Methode von Brecher und Cronkite (Morphology and enumeration of human biood platelets, J. Appl. Physiol. 3, 365, 1950) durchgeführt

Im Falle der hydrolysierten Polyamidrohre wurde keine nennenswerte Verringerung der Anzahl der Plättchen in Lösung festgestellt. Im Gegensatz hierzu betrug die Plättchenadhäsion an nicht behandelten Polyarnidrohren 56,5%.

Beispiel 3

Es wurden Ringe aus Polyamid (Handelsprodukt, wie im Beispiel 2) mit einer Länge von 9 mm, einem Innendurchmesser von 7 mm und einem Außendurchmesser von 8 mm nergestellt, wobei besondere Sorgfalt auf die Verarbeitung der Kanten angewendet wurde, die abgeschrägt und abgerundet wurden. Eine bedingte Anzahl dieser Ringe wurde mit 3,5n-HCl bei 37°C während einer Stunde hydrolysiert. Auch in diesem Falle wurde die Vollständigkeit der Hydrolyse durch Trinitrobenzolsulfonat-Untersuchungen bestätigt. Die Ringe aus dem an der Oberfläche hydrolysierten Polyamid und andere Vergleichsringe wurden in die untere Vena cava von mittelgroßen Hunden mittels einer Thoracotomie unter allgemeiner Anästhesie (Nembutal) eingeführt. Bei Einführung der Ringe wurde sorgfältig gearbeitet. Es wurde darauf geachtet, daß die Ringe nicht die Atriumwandung berührten und daß die Venenwandung bei der Einführung der Ringe nicht zu sehr geschädigt wurde. Es wurde festgestellt, daß die Vergleichsringe nach 2 Stunden bereits zahlreiche Klümpchen aufwiesen, die an den Wandungen klebten und in einigen Fällen wurde sogar die Verstopfung der Prothese festgestellt. Die hydrolsierten Polyamidringe dagegen wurden nach 2 Wochen entnommen und gereinigt, und nur in wenigen Fällen zeigten sich wenige Thromben an der Innenwandung des Ringes.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung von Polyamidmateriaiien, deren Oberfläche durch Umsetzung mit Chlorwasserstoff in 3- bis 4fach normaler Lösung behandelt wurde, als bioverträgliche Materialien.

   Das Interesse an der Verwendung polymerer Materialien mit guten mechanischen Eigenschaften, beispielsweise als künstliche Prothesen oder chirurgische Gegenstände, hat in der Medizin in den letzten Jahren stark zugenommen. Dabei liegt eines der Haupthindernisse gegen eine weitere Verbreitung derartiger Materialien in ihrer geringen Verträglichkeit mit Blut, da sie in der Praxis zur Thrombenbildung neigen. Ein Beispiel für derartige Materialien sind Polyamide, die wegen ihrer mechanischen Eigenschaften auf dem vorstehenden Gebiet weit verbreitet Verwendung finden könnten, wenn sie nicht extrem zur Thrombenbildung beitragen würden.

   Es wurde versucht, die thrombogene Natur polymerer Materialien mit der Oberflächenspannung oder dem Z-Potential in Verbindung zu bringen. Aus S. D. Brück in Biomat, Med. Dev. Art Org. 1,191, 1973 und J. Biomed. Mat Res. Symposium No. 8, Seite 1 (1977) geht hervor, daß die Bioverträglichkeit einiger weniger Materialien, wie Polyurethane, einhergehen kann mit einem negativen Z-Potential, gemessen in vitro unter Verwendung der Krebs-Lösung und mit einer kritischen Oberflächenspannung unter 30 dyn/cm.

   Allgemein nimmt man an, daß ein Material mit einer negativen Oberflächenladung bioverträglich sein kann, (la die Blutplättchen eine negative Oberflächenladung aufweisen.

   Ein weiterer Parameter der im allgemeinen zur Bewertung der Materialien als brauchbar angesehen wird, ist die Fähigkeit, einige wenige Proteine an der Oberfläche selektiv zu adsorbieren, wenn sie mit Blut in Kontakt kommt.

   Hierzu sei auf den Artikel von D. J. Simon in Trans. Amer. Soc. Art. Int. Organs. XXI. 49,1975. hingewiesen, wo die mangelnde Adhäsion der Blutplättchen an verschiedenen Materialien, wie Polyurethanen und verschiedenen Harzen mil der bevorzugten Adsorption von Albumin im Vergleich mit Globulinen und fibrinogen in Verbindung gebracht wird.

   In der Literatur wird die Oberflächenbehandlung von Polyamidsubstraten beschrieben. So wird nach der DEAS 10 32 211. nach der US-PS 30 75 823 und der |P-PS 66/11 627 die Anfärbbarkeit von Polyamidfasern durch Behandlung mit Säuren beispielsweise in Gegenwart von Wasserstoffperoxid oder bei erhöhter Temperatur beschrieben. Nach der AT-PS 2 37 903 wird die Viskosität von Polyamiden durch Behandlung mit Chlorwasserstoff verbessert.

   Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Polyamidmaterialien, deren Oberfläche durch Umsetzung mit Chlorwasserstoff in 3' bis 4faeh normaler Lösung behandelt wurde, als bioverträgliche Materia* Hen Verwendung finden können, ohne die vorstehenden Nachteile aufzuweisen.

   Gegenstand der Erfindung ist daher die im Patentanspruch beschriebene Verwendung.

   Zur Behandlung der erfindungsgemäß verwendeten Pölyamidrnatt'rialien verwendet man Chlorwasserstoff' säure in einer Konzentration von 3- bis 4normal und hält die Temperatur insbesondere im Bereich von 20 bis 40⁰C.

   Die Reaktionszeit wählt man als eine Funktion der Arbeitstemperatur: so arbeitet man von 10 bis 30 Stunden bei einer Temperatur von 25°C bis zu 30 bis 60 Minuten bei einer Temperatur von 37°C. In der Praxis besteht eine umgekehrte Beziehung zwischen der Temperatur innerhalb des vorstehenden Bereichs und

   ίο der Reaktionszeit Diese beiden Parameter müssen genau koordiniert sein, so daß die gewünschten Werte erzielt werden können, da niedrigere Temperaturwerte längere Reaktionszeiten erfordern.

   Was die Ausgangsmaterialien betrifft, so ist es möglich, von jeglichen Materialien mit Polyamidnatur auszugehen: Polycaprolactam und die verschiedenen Arten von aliphatischen oder aromatischen Polyamiden (z. B. Fasern) (beispielsweise ein handelsübliches, gegebenenfalls faserförmiges Polyamid, erhalten aus Caprolactam, oder ein handelsübliches, gegebenenfalls faserförmiges Polyamid, erhalten aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin) sind besonders günstig. Bei der Behandlung werden auf der Oberfläche derartiger Materialien zahlreiche Dipole eingeführt, deren Ge-

   2*> samtladung Null ist

   Da die Verfahrensweise, die die Gegenstände aus diesen Materialien bioverträglich macht, eine milde Oberflächenhydrolyse ist, kann davon ausgegangen werden, daß jegliche chemische Modifikation, die derartige bioverträgliche Gegenstände eingegangen sind (vorausgesetzt selbstverständlich, daß es sich um keine zerstörende Modifikation handelt), die Bioverträglichkeitscharakteristika des betreffenden Materials nicht beeinträchtigt.

   i> Es ist möglich, aus der Vielzahl bekannter Polyamide Materialien zu wählen, die sich für verschiedene Anwendungszwecke anbieten. Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyamidmaterialien können in Form von Langzeitprothesen bis zu dünnen Membranen

   <o vorliegen, die gasdurchlässig sind und für Herz-Lungen-Maschinen und für künstliche Nieren geeignet sind. Solche Gegenstände können hergestellt werden ausgehend von einem bereits modifizierten Polyamid oder kann die Modifizierung an einem bereits geformten

   ⁴^ Gegenstand durchgeführt werden. Darüber hinaus kann das Polyamid mit einem oder mehreren üblichen Bestandteilen vermischt werden.

   Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

   Beispiel 1

   ^r m Polyamid-Faden (Durchmesser 0,25 mm. handelsübliches Polycaprolactam) wurden zweimal mit Dioxan und Petroläther (40/60. bezogen auf das Volumen) unter RückfluObedingungen während zwei Stunden extrahiert. Der Faden wurde anschließend gewaschen, zuerst fm; Aceton und anschließend mit Wasser, worauf er einer Oberflächenhydrolyse mit HCI (3-normal = 3n) bei 37¹C unterzogen wurde. Die Hydrolyse dauerte

   so 30 Minuten, worauf der Faden mit 0.1 η NaOH und anschließend mit WasseF gewaschen wurde.

   Die beendete Hydrolyse Und somit die Anwesenheit von Amingrüppen auf der Oberfläche des Fadens wurden durch coiorimetrische Untersuchungen bestä· tigt. Eine Probe des Fadens wurde in eine 0,1% (GewyVoI) Lösung von Trinitföbenzölsulfönsäüfe in gesättigtem Telraborat getaucht und nach einer Stunde nahm sie einen gelblich-rötlichen Farbton an, Wohinge*