DE3209044C2 - Process for the production of a porous, tubular product and its use as a vascular implant - Google Patents

Abstract

Vorgeschlagen wird ein poröses polymeres Material, welches in Rohrform als Gefäßimplantat geeignet ist. Es wird hergestellt durch ein Verfahren, bei welchem Polymerfasern auf einen Dorn aufgewickelt werden, derart, daß sie übereinanderliegen, wobei sie gleichzeitig miteinander verbunden werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine viskose Lösung eines biocompatiblen Polymers aus einem Spinnkopf in eine Anzahl von Fäden extrudiert, die auf einen rotierenden Dorn aufgewickelt werden, während der Spinnkopf in bezug auf den Dorn reziprokiert. Die Fäden sind naß, wenn sie einander berühren, so daß nach dem Verdampfen des Lösungsmittels die Fasern miteinander verbunden sind.A porous polymeric material is proposed which, in tubular form, is suitable as a vascular implant. It is made by a process in which polymer fibers are wound on a mandrel in such a manner that they are superposed while being bonded together at the same time. In a preferred embodiment, a viscous solution of a biocompatible polymer is extruded from a spinneret into a number of filaments which are wound onto a rotating mandrel as the spinneret reciprocates with respect to the mandrel. The filaments are wet when they touch each other so that after the solvent has evaporated the fibers are bonded together.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines porösen, rohrförmigen Produkts. Ein solchesThe invention relates to a method for producing a porous, tubular product. One such

Produkt eignet sich für verschiedene medizinische und nicht-medizinische Anwendungen, weist jedoch besondere Vorteile bei einer Verwendung als biocompatibles Gefäßimplantat in vivo auf.Product is suitable for various medical and non-medical applications, but has particular advantages when used as a biocompatible vascular implant in vivo.

Es ist bekannt, durch Aufwickeln von Fasern, Fäden oder ummantelten Drähten rohrförmige räumliche Produkte herzustellen. So ist es aus den DE-AS 11 25 151 und DE-AS 11 97 608 bekannt, zur Herstellung verschiedenartiger Körper, insbesondere von Lockenwicklern, ummantelte Drähte oder Fäden auf einem DornIt is known, by winding fibers, threads or sheathed wires tubular spatial Manufacture products. So it is known from DE-AS 11 25 151 and DE-AS 11 97 608 for production various bodies, especially hair curlers, coated wires or threads on a mandrel zu einem Wickelkörper aufzuwickeln, bei dem die einzelnen Fäden durch Aneinanderhaften an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbunden werden. Die aufgewickelten Fäden oder Drähte weisen dabei eine Drahtoder Fadenseele auf, die eine Längendehnung der aufgewickelten Fäden verhindert und ein Aufwickeln unter relativ hohen Zugkräften ermöglicht Die erhaltenen Wickelkörper weisen eine grobmaschige Struktur auf, die ihre Verwendungsmöglichkeiten einschränktto be wound into a bobbin, in which the individual threads are connected to one another by sticking to one another at their crossing points. The wound threads or wires have a wire or thread core that prevents the wound threads from stretching and prevents them from being wound up allows relatively high tensile forces. The wound bodies obtained have a coarse-meshed structure, which restricts their uses

Aus der US-PS 34 90 975 ist ein Verfahren zur Herstellung eines porösen rohrförmigen Produkts, insbesondere einer künstlichen Arterie oder eines Gefäßimplantats, bekannt, bei dem man einen extrudierten Silicongummifaden so auf einen Dorn aufwickelt, daß ein poröser Wickelkörper entsteht Dieser Wickelkörper wird dann zu einem Rohr ausgehärtet, das von dem Dorn abgenommen werden kann. Die Aushärtungsstufe ist wegen des verwendeten Silicongummimaterials erforderlich, damit eine Faser-Faser-Bindung und damit eine stabilisierteFrom US-PS 34 90 975 a process for the production of a porous tubular product, in particular an artificial artery or a vascular implant, is known in which an extruded silicone rubber thread is wound onto a mandrel so that a porous bobbin is formed cured a tube that can be removed from the mandrel. The curing stage is because of the The silicone rubber material used is required to create a fiber-fiber bond and thus a stabilized one

Struktur erzeugt wird. Typisch für ein solches Verfahren ist das Aufwickeln eines Siliciongummifadens von 180Structure is generated. Typical of such a procedure is winding a 180 silicon rubber thread

bis 190 μιη Dicke unter einem Winkel von 35° zur Achse des Doms. Das erhaltene Produkt weist eine Porositätup to 190 μm thickness at an angle of 35 ° to the axis of the dome. The product obtained has a porosity von 80% auf. Bedingt durch die Faserabmessungen werden in der Seitenwandung des Produkts öffnungenfrom 80% up. As a result of the fiber dimensions, there are openings in the side wall of the product erhalten, die zu groß sind, als daß das Produkt als Gefäßimplantat verwendet werden könnte.too large for the product to be used as a vascular graft.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einesThe present invention has for its object to provide an improved method for producing a

porösen, rohrförmigen Produkts, bei dem man einen kontinuierlichen Faden auf einen Dom wickelt und bei demporous tubular product in which a continuous thread is wound on a mandrel and in which die Fäden durch aneinanderhaften an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbunden werden, anzugeben, dasthe threads are connected to one another by sticking together at their crossing points, to indicate that die Herstellung eines porösen, rohrförmigen Produkts aus einem oder mehreren Einzelfäden von hoher Feinheitthe manufacture of a porous, tubular product from one or more single threads of high fineness in einem Arbeitsschritt ermöglichtmade possible in one step

Das erhaltene Produkt soll dabei in einer solchen Form herstellbar sein, daß es für eine Verwendung alsThe product obtained should be producible in such a form that it can be used as Gefäßimplantat geeignet istVascular implant is suitable

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der angegebenen Art durch die Merkmale des Kennzeichens des Hauptanspruchs gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.In a method of the specified type, this task is carried out by the characteristics of the identifier of the Main claim solved. Advantageous refinements result from the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der kontinuierliche Faden aus einer viskosen Lösung eines Polymermaterials oder aus einem geschmolzenen thermoplastischen Material gezogen werden. Bei der erstenIn the method according to the invention, the continuous thread from a viscous solution can be Polymer material or drawn from a molten thermoplastic material. In the first dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein polymeres Material, aus welchem das rohrförmige Produkt hergestellt werden soll, beispielsweise ein biocompatibles Polyurethan, in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst, so daß eine viskose Lösung entsteht, aus der ein kontinuierlicher Faden gezogen werden kann.This embodiment of the method according to the invention is a polymeric material from which the tubular product is to be produced, for example a biocompatible polyurethane, dissolved in a suitable solvent, so that a viscous solution is formed from which a continuous thread is drawn can be.

Die Lösung wird immer unter Druck einer öffnung extrudiert, und ein kontinuierlicher Faden der gewünsch-The solution is always extruded under pressure from an opening, and a continuous thread of the desired

ten Dicke wird aus dem extrudierten Material gezogen. Die Dicke des gezogenen Fadens beträgt typischerweise weniger als 100 μπι, vorzugsweise ungefähr 10 bis ungefähr 30 μιη. Die öffnung, durch welche die Lösung extrudiert wird, weist typischerweise den 4- bis 5-fachen Durchmesser des Fadens, der aus dem extrudierten Material gezogen wird, auf.The th thickness is drawn from the extruded material. The thickness of the drawn thread is typically less than 100 μm, preferably about 10 to about 30 μm. The opening through which the solution is extruded, is typically 4 to 5 times the diameter of the thread that is extruded from the Material is drawn on.

Um die Geschwindigkeit der Bildung des rohrförmigen Produkts zu erhöhen, ist es bevorzugt, eine Vielzahl von Fäden oder Fasern gleichzeitig auf den Dorn aufzuwickeln, indem man die Polymerlösung in einen Spinnkopf einbringt, der mehrere Extrusionsöffnungen aufweist, und aus jeder Extrusionsöffnung einen Faden ziehtIn order to increase the rate of formation of the tubular product, it is preferable to have a plurality of threads or fibers to be wound onto the mandrel at the same time by placing the polymer solution in a spinning head introduces, which has a plurality of extrusion openings, and pulls a thread from each extrusion opening

Der gezogene Faden wird mit einem rotierenden Dorn in Berührung gebracht Der Durchmesser des Doms bestimmt den Innendurchmesser des gebildeten Rohres. Der Spinnkopf, aus welchem die Fäden extrudiert werden, bewegt sich dabei von einem axialen Ende des Doms zum anderen und parallel dazu mit einer Geschwindigkeit hin und her, die vom gewünschten Winkel der Fäden zum Dorn abhängt, so daß die Fäden, welche ic einer Richtung über den Dorn "laufen, und die Fäden, die im vorhergehenden Durchgang in entgegengesetzter Richtung auf dem Dorn abgelegt worden sind, einander kreuzen, wobei eine poröse Struktur entstehtThe drawn thread is brought into contact with a rotating mandrel. The diameter of the mandrel determines the inner diameter of the pipe formed. The spinning head from which the threads are extruded moves from one axial end of the dome to the other and parallel to it with a Speed back and forth, which depends on the desired angle of the threads to the mandrel, so that the threads, which ic one direction run over the mandrel ", and the threads that run in the previous passage in opposite Direction have been placed on the mandrel, cross each other, creating a porous structure

Der Wicklungswinkel der Fäden oder Fasern bezüglich der Achse des Doms kann beträchtlich variieren und liegt im allgemeinen zwischen ungefähr 10 und 80°, vorzugsweise ungefähr 45 bis 80". Wenn der Wicklungswinkel erhöht wird, dann nimmt die Porengröße und die Porosität des gebildeten Produkts ab, wobei sich gleichzeitig die Form der Poren ändertThe winding angle of the threads or fibers with respect to the axis of the mandrel can vary considerably and is generally between about 10 and 80 °, preferably about 45 to 80 ". When the winding angle is increased, then the pore size and the porosity of the product formed decrease, while simultaneously the shape of the pores changes

Die Hin- und Herbewegung des Spinnkopfs wird solange fortgesetzt, bis die Fadenschicht die gewünschte Dicke erreicht hat Üblicherweise ist der Dorn dabei so angeordnet, daß er sich horizontal erstreckt, während der Spinnkopf vertikal in einem Abstand vom Dorn angeordnet ist und sich entlang der Achse des Doms hin- und herbewegtThe back and forth movement of the spinning head is continued until the thread layer has the desired one Thickness has usually reached the mandrel is arranged so that it extends horizontally during the Spinning head is arranged vertically at a distance from the mandrel and reciprocates along the axis of the mandrel moved here

Dadurch, daß zur Herstellung der Fäden eine Polymerlösung verwendet wird, sind die Fäden »naß«, wenn sie auf dem Dom abgelegt werden. Dies hat eine feste Bindung der Fäden aneinander zur Folge, weil sie beim Verdampfen des Lösungsmittels an ihren Überlappungspunkten miteinander verbunden werden, wobei ohne weitere Arbeitsschritte eine stabile nicht-gewebte Struktur entsteht Die Verdampfung des Lösungsmittels kann durch die Anwendung von Wärme während des Aufwickeins der Fäden auf den Dorn und auch nach der Beendigung des Aufwickeins verbessert werden, wenn dies erforderlich ist Es hat sich gezeigt, daß eine IR-Bestrahlung des Rohres für eine geeignete Wärmezufuhr sorgtBecause a polymer solution is used to make the threads, the threads are "wet" when they be placed on the cathedral. This results in a firm binding of the threads to one another, because they during Evaporation of the solvent will be connected to each other at their points of overlap, without further work steps a stable non-woven structure is created The evaporation of the solvent can by the application of heat during the winding of the threads on the mandrel and also after the Winding termination can be improved if necessary. It has been found that a IR irradiation of the pipe ensures a suitable supply of heat

Wenn die gewünschte Dicke des rohrförmigen Produktes erreicht ist, wird die poröse Struktur von Lösungsmittelresten gewaschen und vom Dorn abgenommen. Das rohrförmige Produkt kann auch vor seiner Abnahme vom Dom zusammengedrückt werden, um die Porosität und die Porengröße noch einmal zu verändern. Das gewaschene Produkt wird dann getrocknetWhen the desired thickness of the tubular product is reached, the porous structure becomes of residual solvent washed and removed from the mandrel. The tubular product can also be used prior to its removal are compressed by the dome in order to change the porosity and the pore size again. That washed product is then dried

Die Dicke der einzelnen Fasern der nicht-gewebten Struktur, die bei dem beschriebenen Verfahren erhalten wird, kann durch das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit der Polymerlösung und der Rotationsgeschwindigkeit des Doms eingestellt werden. Die Größe und die Form der Öffnungen oder Poren, die durch die Fasern in der nichtgewebten Struktur definiert werden, kann durch den Neigungswinkel der Fasern zum Dorn sowie durch den Faserdurchmesser beeinflußt werden.The thickness of the individual fibers of the non-woven structure obtained in the process described can be determined by the ratio of the flow rate of the polymer solution and the rotation speed of the cathedral. The size and shape of the openings or pores made by the fibers in the nonwoven structure can be defined by the angle of inclination of the fibers to the mandrel as well can be influenced by the fiber diameter.

Das Verfahren eignet sich in seiner eben beschriebenen Variante für die Verwendung von Polymermaterialien, welche in flüchtigen Lösungsmitteln viskose Lösungen bilden, aus denen kontinuierliche Fäden gezogen werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in modifizierter Form auch für andere Polymermaterialien, z. B. Polyethylen, angewandt werden.The variant of the method just described is suitable for the use of polymer materials, which in volatile solvents form viscous solutions from which continuous threads are drawn can be. The method according to the invention can also be used in modified form for other polymer materials, z. B. polyethylene, can be used.

Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden extrudierte Fäden oder Fasern in einem klebrigen, verschweißbaren, im wesentlichen lösungsmittelfreien Zustand verwendet, die sich beim Aufwickeln der Fasern auf den Dorn überkreuzen, so daß eine Faser-Faser-Bindung entsteht und nach Verfestigung der Fasern eine nicht-gewebte Struktur erhalten wird. Klebrige, verschweißbare Fasern können auf jede zweckmäßige Weise erzeugt werden, beispielsweise durch heißes Extrudieren der Fasern aus einer Polymerschmelze, aus denen die übereinanderliegenden Schichten gebildet werden, solange sie noch heiß und verschweißbar sind. Alternativ kann der Dom erhitzt werden, um die zum Verschweißen der übereinanderliegenden Fasern erforderliche Wärme zu liefern, während diese auf den Dorn aufgewickelt werden. Bei dieser letzten Verfahrensvariante können Verbesserungen dadurch erzielt werden, daß man Fasern aufwickelt, die von der Extrusion her noch heiß sind.In this variant of the method according to the invention, extruded threads or fibers are in one sticky, weldable, essentially solvent-free state used, which is used when winding the fibers cross over on the mandrel, so that a fiber-fiber bond is created and after solidification of the Fibers a non-woven structure is obtained. Sticky, weldable fibers can be used on any expedient Wise generated, for example by hot extruding the fibers from a polymer melt from which the superimposed layers are formed while they are still hot and weldable. Alternatively, the dome can be heated to the extent necessary to weld the fibers lying one on top of the other To provide heat while these are being wound onto the mandrel. In this last variant of the procedure Improvements can be achieved by winding fibers that were still from extrusion are hot.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es also, nicht-gewebte, poröse rohrförmige Produkte direkt aus extrudierten Fäden herzustellen, ohne daß es nötig ist, die Struktur einer Nachbehandlung zu unterziehen.The method according to the invention thus makes it possible to produce non-woven, porous tubular products directly to produce extruded filaments without the need to subject the structure to any post-treatment.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten nicht-gewebten, porösen rohrförmigen Produkte können für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, wobei besondere Vorteile bei einer Verwendung auf biologischem und medizinischem Gebiet, insbesondere als Gefäßimplantate, erhalten werden. Dazu können die hergestellten rohrförmigen Strukturen als solche verwendet werden, sie können jedoch auch in modifizierter Form verwendet werden. Beispielsweise kann die rohrförmige Struktur aufgeschnitten werden, um eine falsche Schicht zu bilden, oder sie kann anderweitig verformt werden, um in A-V-Umlenkgefäßen, Nähringen für Herzklappen, Aufnähflecken für Herzwandungen und Blutgefäße, künstlichen Blutpumpendiaphragmen und vielen anderen Implantaten und biologischen und medizinischen Anwendungen eingesetzt werden zu können.The non-woven, porous tubular products made by the process of the present invention can be used for a variety of applications, with particular advantages in one use in the biological and medical field, in particular as vascular implants. In addition the tubular structures produced can be used as such, but they can also be used in modified form can be used. For example, the tubular structure can be cut open to to form a false layer, or it can be otherwise deformed to create A-V baffles, sewing rings for heart valves, patches for heart walls and blood vessels, artificial blood pump diaphragms and many other implants and biological and medical applications to be used too can.

Die physikalischen Eigenschaften des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Produkts hängen bis zu einem gewissen Grade vom Material ab, ans dem das rohrförmige Produkt hergestellt wird. Anisotrope Eigenschaften des Produkts können dadurch erhalten werden, daß man die Art des Aufspulens der Fasern verändert. Produkte mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, z. B. unflexible Produkte, können durch die Verwendung entsprechender Fasermaterialien erhalten werden.The physical properties of the product obtained by the process of the invention depend to some extent on the material from which the tubular product is made. Anisotropic Properties of the product can be obtained by looking at the manner in which the fibers are wound up changes. Products with different physical properties, e.g. B. inflexible products can get through the use of appropriate fiber materials can be obtained.

Nachfolgend werden die Vorteile der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Produkte für die Verwendung als Gefäßimplantate noch genauer erläutert. Für die Verwendung als Gefäßimplantate ist es erforderlich, biocompatible Materialien zu verwenden und ein flexibles Produkt herzustellen, das eine hohe Nähfestigkeit und zur Vermeidung einer cyclischen Ermüdung auch eine hohe Zähigkeit aufweisen muß. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Produkte weisen für die Verwendung als Gefäßimplantate dieThe following are the advantages of the products obtained by the process according to the invention for the Use as vascular implants explained in more detail. For use as vascular implants, it is required to use biocompatible materials and manufacture a flexible product that has a high Stitch strength and to avoid cyclic fatigue must also have high toughness. The at The products obtained by the process according to the invention are suitable for use as vascular implants

Vorteile auf, daß sie eine verhältnismäßig kleine Porengröße aufweisen, die eine Endothelisierung der inneren Oberfläche des Implantats und ein Gewebewachstum in die äußere Oberfläche induziert, wenn das Implantat im Körper angeordnet ist Das Phänomen der Endothelisierung von Oberflächen poröser Gefäßimplantate ist in ^;;' der CA-PS10 92 303 beschrieben. % Advantages of having a relatively small pore size which induces endothelialization of the inner surface of the implant and tissue growth into the outer surface when the implant is placed in the body. The phenomenon of endothelialization of surfaces of porous vascular grafts is in ^;; 'of CA-PS10 92 303. %

s Wie in dieser Patentschrift ausgeführt wird, kolonisieren nukleierte Zellen im Blutstrom auf der porösen £'i s As will be explained in this patent, nucleated cells colonize in the blood stream on the porous £ 'i

Oberfläche und differenzieren später in andere Zelltypen. Die Gewebeschicht organisiert sich während eines '■■ Surface and later differentiate into other cell types. The tissue layer organizes itself during a '■■

Zeitraums von ungefähr 1 bis 3 Monaten, nimmt dann anscheinend in der Dicke nicht mehr wesentlich zu und enthält an der äußeren Oberfläche abgeflachte, endothelartige Zellen. 'Period of about 1 to 3 months, then apparently no longer increases in thickness and contains flattened, endothelial-like cells on the outer surface. '

Gefäßimplantate aus den erfindungsgemäß erhaltenen Produkten können hinsichtlich ihrer Abmessungen to innerhalb weiter Bereiche variieren, und zwar in Abhängigkeit von der Größe und dem Typ des Blutgefäßes,Vascular implants made from the products obtained according to the invention can, with regard to their dimensions to vary within wide ranges, depending on the size and type of the blood vessel,

welches sie ersetzen sollen. Der Innendurchmesser kann stark von ungefähr 1 bis ungefähr 50 mm, typischerwei ,which to replace. The inside diameter can vary widely from about 1 to about 50 mm, typically

se von ungefähr 3 bis 25 mm, variieren und wird durch den Durchmesser des Doms, auf welchem das rohrförmi- ; ;se from about 3 to 25 mm, and is determined by the diameter of the dome on which the tubular; ;

ge Implantat hergestellt wird, bestimmt Die Wandstärke kann von ungefähr 0,1 bis ungefähr 2 mm, typischerweise ungefähr 0,5 bis ungefähr 1 mm, variieren und wird durch die Anzahl der auf dem Dorn gebildeten ,' Wicklungslagen bestimmt /; Die Porengröße des Implantats hängt von der Dicke der aufgewickelten Fäden und deren Wicklungswinkel :' ab. Die Porengröße wird ?.!σ der kürzeste Abstand zwischen zwei in der gleichen Ebene angeordneten Fasern ,; betrachtet und beträgt in der längeren Dimension üblicherweise ungeähr 5 bis ungefähr 1000 μηι, typischerweise ' ungefähr 10 bis ungefähr 100 μηι. Ϊ Wie bereits gesagt wurde, kann die Porosität des Implantats durch Zusammendrücken vor dem Trocknen und _: vor der Abnahme vom Dorn verändert werden, so daß eine Variation der Porosität innerhalb eines weiteren Bereichs durch eine Kombination dieser Maßnahmen erreicht werden kann. Die Porosität kann von 5 bis ungefähr 85 Volumenprozent, typischerweise ungefähr 50 bis ungefähr 80 Volumenprozent, variieren.The wall thickness can vary from about 0.1 to about 2 mm, typically about 0.5 to about 1 mm, and is determined by the number of winding layers formed on the mandrel /; The pore size of the implant depends on the thickness of the wound threads and their winding angle: '. The pore size becomes?.! Σ the shortest distance between two fibers arranged in the same plane,; considered and in the longer dimension is usually about 5 to about 1000 μm, typically about 10 to about 100 μm. Ϊ As already mentioned, the porosity of the implant can be changed by pressing it _{together before drying and:} before removing it from the mandrel, so that a variation of the porosity within a wider range can be achieved by a combination of these measures. The porosity can vary from 5 to about 85 percent by volume, typically about 50 to about 80 percent by volume.

Das aus dem erfindungsgemäß erhaltenen Produkt hergestellte Implantat muß bei seiner Verwendung eine Mindestfestigkeit aufweisen, damit es leicht ohne Ausreißen genäht werden kann und außerdem eine ausreichende Festigkeit aufweist, um einen strukturellen Zusammenbruch an der Anastomose und über die Länge des Implantats zu verhindern. Die Gefäßimplantate aus den Produkten des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzen diese Eigenschaften.The implant produced from the product obtained according to the invention must have a Have minimum strength so that it can be easily sutured without tearing, and also have sufficient strength to prevent structural breakdown at the anastomosis and along the length of the Prevent implant. Have the vascular implants made from the products of the method of the invention these properties.

Die tatsächlich erforderliche jeweilige Mindestfestigkeit richtet sich nach der vorgesehenen besonderen Verwendung des Gefäßimplantats. So sind die Festigkeitsanforderungen an venöse Implantate viel geringer als _f The minimum strength actually required depends on the intended particular use of the vascular implant. The strength requirements for venous implants are much lower than _f

diejenigen an arterielle Implantate, da der venöse Blutdruck wesentlich niedriger ist Die für eine venöse ,those on arterial implants, since the venous blood pressure is much lower.

Anwendung vorgesehenen Implantate sollten in einer physiologischen Umgebung einem venösen Blutdruck von nicht weniger als 25 mm Hg während längerer Zeiten widerstehen, und zwar im allgemeinen mehr als 1 Jahr und vorzugsweise mehr als 5 Jahre. Ein arterielles Implantat sollte einem pulsierenden arteriellen Blutdruck von mehr als ungefähr 300 mm Hg, vorzugsweise mehr als ungefähr 500 mm Hg, während längerer Zeiträume widerstehen, im allgemeinen mehr als 5 Jahre, vorzugsweise mehr als 10 Jahre.Implants intended for use should be in a physiological setting with a venous blood pressure of withstand no less than 25 mm Hg for prolonged periods, generally more than 1 year and preferably more than 5 years. An arterial implant should have a pulsating arterial blood pressure of greater than about 300 mm Hg, preferably greater than about 500 mm Hg, for extended periods of time resist, generally more than 5 years, preferably more than 10 years.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie die bevorzugte Verwendung des Verfahrensproduktes anhand von Beispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigtThe process according to the invention and the preferred use of the process product are explained in more detail below on the basis of examples with reference to the drawings

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens; F i g. 2 eine Fotografie eines Produkts des Verfahrens, das für eine Verwendung als Gefäßimplantat mittleren Durchmessers bestimmt ist;F i g. 1 shows a schematic representation of an apparatus for carrying out the method; F i g. Figure 2 is a photograph of a product of the procedure suitable for use as a vascular graft mean Diameter is determined;

F i g. 3 eine Abtastelektronenmikrografie der Oberfläche des Produkts aus F i g. 2 in 20facher Vergrößerung; F i g. 4 eine Abtastelektronenmikrografie eines Rands des Produkts aus F i g. 2 in lOOOfacher Vergrößerung; Fig.4 bis 8 Abtastelektronenmikrografien in 150facher Vergrößerung der Innenseite von 4 Produkten des Verfahrens, die aus Fasern mit einem Durchmesser von 13,16,20 bzw. 30 μπι bestehen;F i g. Figure 3 is a scanning electron micrograph of the surface of the product of Figure 3. 2 in 20x magnification; F i g. Figure 4 is a scanning electron micrograph of an edge of the product of Figure 4. 2 magnified 1000 times; 4 to 8 scanning electron micrographs magnified 150 times of the inside of 4 products of the Method that consist of fibers with a diameter of 13,16,20 or 30 μπι;

F i g. 9 und 10 Abtastelektronenmikrografien in 15Ofacher Vergrößerung der Innenseite von 2 Produkten des Verfahrens, die mit Wicklungswinkeln von 30 bz. 80" erhalten worden sind; undF i g. 9 and 10 scanning electron micrographs magnified 150 times of the inside of 2 products of the Processes obtained with winding angles of 30 or 80 "; and

F i g. 11 bis 14 Mikrografien des Produkts von F i g. 2, nachdem es als Implantat in die abdominale Aorta eines Hundes für einen Zeitraum von 3 Monaten eingesetzt worden war, wobei Fig. 11 eine Mikrofotografie des allgemeinen Aussehens des Implantats ist, welche die gleichförmige, glatte, glänzende Neointima mit vollständiger Abwesenheit großer Thromben zeigt, F i g. 12 eine Abtastelektronenmikrografie mit 70facher Vergrößerung der distalen Anastomose ist, F i g. 11 eine Abtastelektronenmikrografie in 500facher Vergrößerung des Mittelteils ist und F i g. 14 eine Mikrofotografie in 40facher Vergrößerung eines Querschnitts des Implantats ist welche die Neointima auf der inneren Oberfläche, das transmurale Wachstum von fibrovasculärem Gewebe und äußere Gewebeeinkapselung zeigtF i g. 11-14 micrographs of the product of FIG. 2, having it as an implant in the abdominal aorta of a Dog had been used for a period of 3 months, FIG. 11 being a photomicrograph of the general appearance of the implant, showing the uniform, smooth, shiny neointima with the complete absence of large thrombi, FIG. Figure 12 is a scanning electron micrograph at 70X the distal anastomosis is, F i g. 11 is a scanning electron micrograph, enlarged 500 times, of the central portion; and FIG. 14 is a photomicrograph, enlarged 40 times, of a cross section of the implant the neointima on the inner surface, the transmural growth of fibrovascular tissue and outer Shows tissue encapsulation

Die praktische Durchführung des Verfahrens wird nachfolgend unter Bezugnahme auf F i g. 1 näher erläutertThe practical implementation of the method is described below with reference to FIG. 1 explained in more detail Wie F i g. 1 zeigt, wird Alkohol aus einem Tank 10 durch eine Meßpumpe 12 in einen Hochdruckzylinder 14Like F i g. 1 shows, alcohol is drawn from a tank 10 by a metering pump 12 into a high pressure cylinder 14

eingepumpt, der eine Polymerlösung 16 enhält, die vom Alkohol durch einen Kolben 18 getrennt ist Diesepumped in, which contains a polymer solution 16, which is separated from the alcohol by a piston 18 This

Anordnung wird verwendet um das Pumpen einer hochviskosen Polymerlösung durch eine Präzisionspumpe zuArrangement is used to pump a highly viscous polymer solution through a precision pump

vermeiden.avoid.

Der Kolben 18 wird durch den Alkohol vorwärts getrieben, während er seinerseits die Polymerlösung durch einen Verteiler 20 in sechs öffnungen 22 drückt Die Polymerlösung wird durch die öffnungen extrudiert, wobei Fasern 24 gebildet werden, die auf einen rotierenden Dorn 26 aufgewickelt werdea Die hohe Umfangsgeschwindigkeit des Doms 26 hat ein Dehnen der Fasern 24 zur Folge.The piston 18 is propelled through the alcohol as it in turn moves the polymer solution through pushes a manifold 20 into six openings 22. The polymer solution is extruded through the openings, wherein Fibers 24 are formed, which are wound onto a rotating mandrel 26. The high peripheral speed of the mandrel 26 results in the fibers 24 being stretched.

Der Verteiler 20 bewegt sich entlang der Länge des Doms 26 hin und her, bis die erforderliche Dicke eines Rohres ausgebildet ist Beispielsweise sind 800 Hin- und Herbewegungen des Verteilers 20 erforderlich, um ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 6 mm und einer Wandstärke von 500 μπι zu erhalten. Nachfolgend wird die Erfindung anhand konkreter Ausführungsbeispiele weiter erläutertThe manifold 20 moves back and forth along the length of the dome 26 until the required thickness of a Tube is formed, for example, 800 back and forth movements of the manifold 20 are required to a To obtain tube with an inner diameter of 6 mm and a wall thickness of 500 μπι. The invention is explained in more detail below on the basis of specific exemplary embodiments

Beispiel 1example 1

Unter Verwendung der in F i g. 1 schematisch dargestellten Vorrichtung wurde ein rohrförmiges, poröses Produkt hergestellt, das als Gefäßimplantat geeignet war. Eine 45 Gew.-%ige Lösung eines hydrophilen segmentierten Polyetherpolyurethan/Hamstoff-Blockcopolymers in Dimethylformamid wurde aus einem Extrusionskopf mit sechs öffnungen unter einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,1 ml/min extrudiert Sechs Fasern wurden gleichzeitig auf einen Dorn aufgewickelt, der sich mit einer Geschwindigkeit von 900 U/min drehte und einen Durchmesser von 10 mm aufwies, während das Gehäuse bezüglich des Dorns hin und her bewegt wurde, so daß ein Wicklungswinkel von 45° entstand. Es wurde eine ausreichende Zahl von Hin- und Herbewegungen durchgeführt, um eine Wandstärke des Rohrs von ungefähr 850 μΐη zu erzielen. Während der Bildung des Produkts wurde die Verdampfung des Lösungsmittels und die Trocknung der Fasern durch die Verwendung einer IR-Lampe unterstützt.Using the methods shown in FIG. 1 device shown schematically was a tubular, porous Manufactured product that was suitable as a vascular implant. A 45% by weight solution of a hydrophilic segmented Polyether polyurethane / urea block copolymer in dimethylformamide was produced from an extrusion head extruded six fibers with six openings at a flow rate of 0.1 ml / min were simultaneously wound on a mandrel rotating at a speed of 900 rpm and had a diameter of 10 mm while the housing was moved back and forth with respect to the mandrel, so that a winding angle of 45 ° was created. It got a sufficient number of back and forth motions carried out in order to achieve a wall thickness of the pipe of approximately 850 μΐη. During the formation of the Product has been the evaporation of the solvent and the drying of the fibers through the use supported by an IR lamp.

Die gezogenen Fasern waren beim Ablegen nicht vollständig trocken und verbanden sich an den Berührungsstellen miteinander, wobei ein nicht-gewebtes textiles Rohr entstand. Nachdem das Rohr unter der IR-Lampe getrocknet worden war, wurde es in Wasser eingeweicht, um restliches Lösungsmittel zu entfernen, und dann vom Dorn abgezogen. Das Rohr zeigt Elastizität und FlexibilitätThe drawn fibers were not completely dry when they were laid down and bonded at the points of contact with each other, creating a non-woven textile tube. After the tube under the IR lamp It was soaked in water to remove residual solvent and then dried withdrawn from the mandrel. The pipe shows elasticity and flexibility

Die Struktur des gebildeten Produkts ist in den F i g. 2 bis 4 gezeigt F i g. 2 ist eine Fotografie des gesamten Aussehens des Produkts, während F i g. 3 eine Abtastelektronenmikrografie der äußeren Oberfläche des Implantats in 20facher Vergrößerung ist und F i g. 4 eine Abtastelektronenmikrografie eines Rands des Implantats in lOOOfacher Vergrößerung ist, wobei die Verschweißung der übereinanderliegenden Fasern klar erkennbar ist.The structure of the product formed is shown in FIGS. 2 to 4 shown in FIG. 2 is a photograph of the entire Appearance of the product, while FIG. 3 is a scanning electron micrograph of the outer surface of the implant is magnified 20 times and FIG. 4 is a scanning electron micrograph of an edge of the implant in FIG 100 times magnification, the welding of the fibers lying one on top of the other can be clearly seen.

Beispiel 2Example 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt wobei eine 40%ige Lösung eines Polyurethans (Pellethane 2363-75DX) in Dimethylformamid zur Herstellung von nicht gewebten Rohren verwendet wurde. Die rohrförmigen, porösen Produkte wurden aus Fasern verschiedener Durchmesser von 13,16,20 bzw. 30 μπι hergestellt. Abtastelektronenmikrografie der Innenseiten der Produkte sind in den F i g. 5 bis 8 gezeigt.The procedure of Example 1 was repeated using a 40% solution of a polyurethane (Pellethane 2363-75DX) in dimethylformamide was used to make non-woven tubes. The tubular, Porous products were made from fibers of various diameters of 13, 16, 20 and 30 μm. Scanning electron micrographs of the insides of the products are shown in FIGS. 5 to 8 shown.

Der Einfluß der Veränderung des Wicklungswinkels auf die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Produkts wurde bestimmt Die Resultate sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben:The influence of the change in the winding angle on the physical properties of the obtained Product was determined The results are given in Table 1 below:

Tabelle ITable I.

WicklungswinkelWinding angle

Faserdurchmesser¹) in μπιFiber diameter ¹ ) in μπι

Porositätporosity

Porengröße²) in μπιPore size ² ) in μπι

Steifheit³) geringsterStiffness ³ ) lowest

in N/mm Knick-in N / mm buckling

(10% Dehnung) durchmesser⁴) in cm(10% elongation) diameter ⁴ ) in cm

Wandstärke in mmWall thickness in mm

Anzahlnumber

derthe

ZyklenCycles

45°45 ° 16,416.4 7575 35,735.7 5,! 75 ,! 7th 3,83.8 0,550.55 10001000 45°45 ° 30,030.0 8787 146,8146.8 4,724.72 2323 0,590.59 180180 60°60 ° 16,416.4 7474 333333 1,511.51 UU 0,510.51 720720 80°80 ° 16,416.4 6767 22,422.4 0,490.49 0,30.3 0,650.65 322322 Fußnoten:Footnotes: ·) Berechnet aus dem Ausdruck·) Calculated from the expression

4000 VS 4000 VS

V\)V \)

worin Vdie Pumpengeschwindigkeit in ml/min ist, Sder Volumenbruch des Polymers in der Lösung ist, d/der Faserdurchmesser in mm ist, vTdie Anzahl des Extrusionsdüsen ist Vi bzw. V₂ die Umfangsgeschwindigkeit des Doms bzw. die Längsgeschwindigkeit des Wagens in nun/min sind.where V is the pump speed in ml / min, S is the volume fraction of the polymer in the solution, d / is the fiber diameter in mm, vT is the number of extrusion nozzles Vi and V _{2 is} the circumferential speed of the mandrel or the longitudinal speed of the carriage in mm / min are.

²) Berechnet aus der Porosität und dem Faserdurchmesser. ² ) Calculated from the porosity and the fiber diameter.

³) Kraft, die zum Dehnen eines Produkts mit 6 mm Innendurchmesser und mit einer Wandstärke von 1 mm erforderlich ist ³ ) Force required to stretch a product with 6mm inside diameter and 1mm wall thickness

⁴) Geringster Durchmesser eines Stabs, um welchen das Rohr — ohne zu kollabieren — gebogen werden kann. ⁴ ) Smallest diameter of a rod around which the tube can be bent without collapsing.

Wie aus den Resultaten von Tabelle 1 ersichtlich ist nehmen die Porosität und die Porengröße des Produkts ab, wenn der Wicklungswinkel erhöht wird Weiterhin ist ersichtlich, daß die Steifheit und der geringste Knickdurchmesser beträchtlich abnehmen, wenn der Wicklungswinkel erhöht wird. Diese Variationen ermöglichen einen Ausgleich zwischen der Porengröße, der Porosität der Steifheit und dem geringsten Knickdurchmesser durch Veränderung des Wicklungswinkels.As can be seen from the results in Table 1, the porosity and pore size of the product increase from when the winding angle is increased Further, it can be seen that the rigidity and the least The kink diameter decreases considerably when the winding angle is increased. These variations allow a balance between the pore size, the porosity of the stiffness and the smallest buckling diameter by changing the winding angle.

Das physikalische Aussehen von Produkten, die mit Wicklungswinkeln von 30 bzw. 80° erhalten worden sind, sind in den F i g. 9 bzw. 10 zu sehen. Wie ersichtlich, verringert eine Veränderung des Wicklungswinkels von 30° auf 80° die Porosität um mehr als 10% und die Porengröße von ungefähr 45 μπι auf ungefähr 21 μπι.The physical appearance of products obtained with winding angles of 30 or 80 °, are shown in FIGS. 9 and 10 respectively. As can be seen, a change in the winding angle of 30 ° decreases to 80 ° the porosity by more than 10% and the pore size of approximately 45 μm to approximately 21 μm.

Beispiel 3Example 3

Zwei Produkte des Verfahrens von Beispiel 2 wurden als Prototypen in der Verwendung als Gefäßimplantate in vivo getestet. Ein Implantat war von mittlerem Kaliber und besaß einen Innendurchmesser von 10 mm sowie 5 eine Wandstärke von 858 μηι, während das andere Implantat von kleinem Kaliber war und einen Innendurchmesser von 4 mm sowie eine Wandstärke von 822 μηι aufwies.Two products of the procedure of Example 2 were prototyped for use as vascular grafts tested in vivo. One implant was medium caliber and 10 mm inside diameter as well 5 had a wall thickness of 858 μm, while the other implant was of small caliber and had an inner diameter of 4 mm and a wall thickness of 822 μm.

5 cm lange Stücke der Implantate mittleren und kleineren Kalibers wurden zwischen 2 Abschnitte der abdominalen Aorta bzw. der linken Carotidarterie von zwei Hunden eingefügt Beide Hunde wurden 3 Monate nach dem Einsetzen des Implantats getötet, worauf die Implantate makroskopisch und durch Fotografie und ίο Abtastelektronenmikrografie untersucht wurden.5 cm long pieces of the medium and smaller caliber implants were placed between 2 sections of the abdominal aorta and the left carotid artery, respectively, of two dogs inserted. Both dogs were 3 months old killed after the insertion of the implant, whereupon the implants macroscopically and by photography and ίο Scanning electron micrographs have been studied.

Es wurde festgestellt, daß das Aortaimplantat mittleren Kalibers durch eine gleichförmige, glatte, glänzende Neointima, bei der großen Thromben völlig fehlten, ausgekleidet war. Eine Mikrofotografie des Implantats (F i g. 11) zeigte die gleichförmige, glatte, glänzende Neointima, bei der große Thromben vollkommen fehlten.It was found that the aortic implant of medium caliber by a uniform, smooth, shiny Neointima, in which large thrombi were completely absent, was lined. A photomicrograph of the implant (Fig. 11) showed the uniform, smooth, shiny neointima, in which large thrombi were completely absent.

Die Abtastelektronenmikrografie zeigte eine vollständige Endotheüsierung der anastomotischen Steilen 15 (F i g. 12) und eine fleckige Endothelisierung des mittleren Teils des Implantats, wobei die dazwischenliegenden Bereiche durch verzweigte Collagenbündel bedeckt waren, an denen Plättchen und Stränge aus Fibrin hafteten (F i g. 13). Die Fotografie eines Querschnitts eines Implantats (F i g. 14) bestätigte die Anwesenheit einer neointimalen Auskleidung mit transmuralem Wachstum des fibrovasculären Gewebes und eine äußere Gewebeeinkapselung. The scanning electron micrograph showed complete endoscopy of the anastomotic sites 15 (Fig. 12) and a patchy endothelialization of the central part of the implant, with the intervening Areas were covered by branched collagen bundles to which platelets and strands of fibrin were attached (Fig. 13). The photograph of a cross section of an implant (Fig. 14) confirmed the presence of a neointimal Lining with transmural growth of fibrovascular tissue and an outer tissue encapsulation.

20 Das Carotidimplantat kleinen Kalibers war ebenfalls mit einer ähnlichen gleichförmigen, glatten, glänzenden Neointima bedeckt. Das Aussehen der Neointima bei Abtastelektronen- und Fotomikrografie war mit derjenigen des Implantats mittleren Kalibers identisch.20 The small caliber carotid implant was also of a similar uniform, smooth, shiny finish Neointima covered. The appearance of the neointima on scanning electron and photomicrographs was with that of the medium-caliber implant.

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung eines porösen, rohrförmigen Produkts, bei dem man einen kontinuierlichen Faden auf einen Dorn wickelt, wobei die Fäden durch Aneinanderhaften an ihren Kreuzungspunkten1. A process for the manufacture of a porous, tubular product, in which one continuous The thread is wound on a mandrel, the threads sticking together at their crossing points s miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierliche Faden aus einem extrudierten Pülymermaterial gezogen, in mehreren Lagen übereinander gewickelt und dabei gestreckt wird.s are interconnected, characterized in that the continuous thread is made an extruded polymer material is drawn, wrapped in several layers on top of each other and stretched in the process. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden aus einer viskosen Lösung eines Polymermaterials gezogen wird und die übereinanderliegenden Fasern durch Entfernen des Lösungsmittels2. The method according to claim 1, characterized in that the thread from a viscous solution one Polymer material is drawn and the superimposed fibers by removing the solvent ι ο miteinander verbunden werden.ι ο be connected to each other. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdampfung des Lösungsmittels aus den übereinanderliegenden Fasern der Dorn erhitzt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that for evaporation of the solvent from the superimposed fibers of the mandrel is heated. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden aus einem geschmolzenen thermoplastischen Material gezogen wird und durch Verschweißen der übereinanderliegenden Fasern und Verfesti-4. The method according to claim 1, characterized in that the thread is drawn from a molten thermoplastic material and by welding the superimposed fibers and Verfesti- gung der Schweißstellen die Fasern miteinander verbunden werden.The fibers are connected to one another at the welding point. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Fasern gleichzeitig gezogen und auf einen Dorn aufgewickelt wird.5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that a plurality of fibers is pulled and wound on a mandrel at the same time. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Fasern aus einem Spinnkopf, der das polymere Material enthält, gezogen wird und direkt auf den Dorn aufgewickelt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the plurality of fibers from a spinning head, containing the polymeric material is drawn and wound directly onto the mandrel. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern mit einem Durchmesser von weniger7. The method according to claim 6, characterized in that fibers with a diameter of less als ungefähr 100 μιη aus dem Spinnkopf gezogen und unter einsm Winkel von ungefähr 10 bis ungefähr 80° zur Achse des Doms auf den rotierenden Dorn aufgewickelt werden.pulled out of the spinning head as about 100 μm and at an angle of about 10 to about 80 ° to the axis of the dome are wound onto the rotating mandrel. 8. Verwendung des nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 erhaltenen Produkts als Gefäßimplantat8. Use of the product obtained by the method according to any one of claims 1 to 7 as Vascular implant