DE69527382T2

DE69527382T2 - Bioabsorbierbarer Verbundwerkstoff und Verfahren zu ihrer Herstellung und chirurgische Gegenstände daraus

Info

Publication number: DE69527382T2
Application number: DE69527382T
Authority: DE
Inventors: Steven L. Bennett; Ying Jiang; Cheng-Kung Liu; Jeffrey P. Pietrangeli; Mark S. Roby; Richard P. Stevenson
Original assignee: United States Surgical Corp
Current assignee: United States Surgical Corp
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: US5626611A; CA2140090C; DE69527382D1; EP0668083A1; EP0668083B1; EP0668083B2; CA2140090A1; DE69527382T3; US5578046A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft biologisch abbaubare Materialien, und insbesondere biologisch abbaubare Kompositmaterialien bzw. Verbundmaterialien, wie beispielsweise Sehnen und Bänder. Der Verbund enthält einen Kern und ein erstes biologisch abbaubares Material und zumindest eine Hülle, welche mit dem Kern verbunden ist, wobei die Hülle aus einem zweiten biologisch abbaubaren Material ausgebildet ist. Das erste und das zweite biologisch abbaubare Material haben voneinander unterschiedliche Absorptiionsarten.

2. Stand der Technik

Biologisch abbaubare Materialien sind in der Technik für eine Vielzahl von Verwendungen bekannt, insbesondere für diejenigen Verwendungen bekannt, bei welchen das biologisch abbaubare Material innerhalb eines lebenden Organismus aus medizinischen Gründen implantiert ist. Der Ausdruck biologisch abbaubar wird dazu verwendet, um zu beschreiben, dass ein Material fähig ist, in kleinere Bestandteile aufgebrochen zu werden, welche von dem lebenden Organismus metabolisiert bzw. umgesetzt und/oder ausgeschieden werden können. Hydrolyse ist ein Mechanismus, durch welchen viele biologisch abbaubare Materialien nach der Implantation innerhalb eines lebenden Organismus aufgespalten bzw. aufgebrochen werden können. Derartige Materialien sind nützlich, um zeitweilig Gewebe in einer gewünschten Position während des Heilungsprozesses zu halten, und welche von dem Organismus nach einer Zeitdauer absorbiert werden können. Verschiedene biologisch abbaubare Materialien und medizinische Vorrichtungen, welche daraus hergestellt sind, sind in der Technik bekannt. Diese sind beispielsweise aus den folgenden US-Patenten mit den folgenden Nummern bekannt: 2,668,162; 2,703,316; 2,758,987; 3,22,766; 3,297,033; 3,422,181; 3,531,561; 3,565,077; 3,565,869; 3,620,218; 3,626,948; 3,636,956; 3,736,646; 3,772,420; 3,773,919; 3,792,010; 3,797,499; 3,839,297; 3,867,190; 3,878,284; 3,982,543; 4,047,533; 4,052,988; 4,060,089; 4,137,921; 4,157,437; 4,234,775; 4,237,920; 4,300,565; 4,429,080; 4,441,496; 4,523,591; 4,546,152; 4,559,945; 4,643,191; 4,646,741; 4,653,497; und 4,747,337; ferner ist das U.K. Patent Nr. 779,291; D. K. Gilding et al., "Biologisch zersetzbare Polymere zur Verwendung in der Chirurgie - Polyglycolide/Poly(lacticsäure)-Homo- und Copolymere: 1" Polymer, Volume 20, Seiten 1459-1464 (1979), und D. F. Williams (ed.), Biokompatibilität von klinischen Implantatmaterialien, Vol. II, Kapitel 9: "Biologisch zersetzbare Polymere" (1981) bekannt.
Faserverstärkte Zusammensetzungen, welche für chirurgische Implantate verwendet werden, sind in den US-Patenten mit den folgenden Nummern beschrieben; 4,279,249; 4,550,449; 4,539,931; 4,743,257; 5,080,665. Die Faserverstärkungen in diesem Kompositionen sind vorgesehen, um die Stärke und Steifigkeit zu verbessern, wie es für eine Knochenreparatur erforderlich sein kann, wobei diese Zusammensetzungen jedoch nicht geeignet sind, wenn eine Flexibilität gefordert ist.
Die vorliegende Erfindung schafft ein implantierbares Komposit- bzw. einen implantierbaren Verbund mit einer biologischen Absorptionsrate, welche über die Zeit variiert und welche für die Verwendung zur Herstellung einer Vielzahl von medizinischen Vorrichtungen geeignet ist, einschließlich denen, in welchen Flexibilität eine gewünschte Charakteristik ist.
Ferner beschreibt das Dokument NL-A-92 01 035 ein Implantat, welches aus einem Material hergestellt ist, das im menschlichen oder tierischen Körper wieder absorbierbar ist, und welches von einem ersten wieder absorbierbaren Material und einem zweiten wieder absorbierbaren Material hergestellt ist. Als derartige Materialien sind Copolymere von Lactiten und Glycolide erwähnt, wobei die Glycolide-Komponente des zweiten Materials höher ist als in dem ersten Material. Des Weiteren sind Poly(L-Lactid) als erstes Material erwähnt.
Darüber hinaus beschreibt das Dokument FR-A-26 35 966 Implantate, welche zuerst durch Formen des Implantats mit zumindest zwei unterschiedlichen Fasern bzw. Sehnen hergestellt werden, die aus zumindest zwei unterschiedlichen Materialien aufgebaut sind, und wobei diese Filamente bzw. Fasern dann aufgeheizt werden, um eine Implantatstruktur auszubilden. Das Implantat weist eine verwegene oder gewebte Struktur auf, welche als eine Folge der wesentlichen Oberflächenbindung der einzelnen Filamente aufgrund der Wärme verursacht, dass die Filamente an der Stelle zusammenschmelzen, wo sich die Filamente kontaktieren. Daher führt die unregelmäßige Verteilung der beiden Materialien in unterschiedlichen Regionen des Implantats zu einer nicht einheitlichen biologischen Absorption.

Beschreibung der Erfindung

Daher ist es ausgehend von dem Dokument NL-A-92 01 035 die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen implantierbaren Verbund mit einer biologischen Absorptionsrate bereitzustellen, welcher zu jeder Zeit variabel ist und welcher eine Flexibilität für medizinische Vorrichtungen aufweist, welche aus diesem Verbund aufgebaut sind.
Diese Aufgabe wird durch ein biologisch absorbierbares Verbundfilament bzw. Verbundfaser gelöst, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Darüber hinaus ist die Erfindung auf einen Faden für chirurgische Anwendungen und eine gewebte oder nicht gewebte prosthetische Vorrichtung gerichtet, welche aus einem biologisch absorbierbaren Filament gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Zusätzlich ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen biologisch absorbierbaren Kompositmaterials bzw. Verbundmaterials gerichtet.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundmaterialien mit einem Kernabschnitt, welcher aus einem ersten biologisch absorbierbaren Material aufgebaut ist, und mit zumindest einem Hüllenabschnitt, welcher aus einem zweiten biologisch absorbierbaren Material ausgebildet ist, und welcher mit dem Kernabschnitt verbunden ist. Die ersten und zweiten biologisch absorbierbaren Materialien weisen unterschiedliche biologische Absorptionsraten auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kernabschnitt mit dem Hüllenabschnitt gemeinsam extrudiert, um ein Kompositfilament oder ein Kompositband bzw. Verbundband auszubilden. Die Materialien der vorliegenden Erfindung können als Fäden ausgebildet sein oder in medizinische Vorrichtungen ausgeformt sein oder Operationsgegenstände zur Implantierung innerhalb eines lebenden Organismus bilden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A stellt ein Filament mit einem Kernabschnitt und einem Hüllenabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 1B stellt ein Filament mit einem Kernabschnitt und einer Vielzahl von Hüllenabschnitten gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 2A stellt ein Band mit einem Kernabschnitt und einem Hüllenabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 2B stellt ein Band mit einem Kernabschnitt und einer Vielzahl, von Hüllenabschnitten gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 3 ist ein Coextrusionswerkzeug, welches optional zur Ausbildung eines Kompositfilaments gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Fig. 4 ist ein Coextrusionswerkzeug, welches optional zur Ausbildung eines Verbundbandes bzw. Kompositbandes gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Fig. 5 stellt schematisch einen Spinnvorgang dar, welcher zur Ausbildung der Filamente gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In Bezug auf die Zeichnungen im Einzelnen zeigt Fig. 1 ein Filament 10 mit einem Kernabschnitt 20, welcher von einem Hüllenabschnitt 30 umgeben ist. Der Hüllenabschnitt 30 ist an dem Kernabschnitt 20 in der Art und Weise verbunden, dass die beiden Abschnitte ein einzelnes strukturelles Element bilden, d. h. ein Filament 10. Das Filament 10 ist als solches ein Kompositmaterial bzw. Verbundmaterial, in welchem alle der Bestandteile zu den Eigenschaften der gesamten Struktur beitragen. Somit unterscheidet sich das Filament 10 von beschichteten Filamenten darin, dass die Beschichtungen von derartigen Filamenten selbst für sehr dicke Beschichtungen im Wesentlichen nicht zu der Stärke bzw. Festigkeit des Filaments beitragen.
Fig. 1B stellt ein Kompositfilament 15 mit einem Kernabschnitt 25, einem ersten Hüllenabschnitt 35 und einem zweiten Hüllenabschnitt 38 dar. Bei dieser Ausführungsform können die drei separaten Materialien verwendet werden, um die Abschnitte 25, 35 und 38 auszubilden, oder wobei die äußere Hülle 38 aus dem gleichen Material wie der Kernabschnitt 25 hergestellt sein kann. Es liegt innerhalb des Rahmens bzw. des Umfangs der Erfindung, Filamente mit jeglicher Anzahl von Hüllenabschnitten herzustellen, in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung des Filaments.
Fig. 2A zeigt ein Verbundband 40 mit einem Kernabschnitt 50 und einem Hüllenabschnitt 60. Wie bei dem Kompositfilament von Fig. 1, ist das Kompositband 40 derart hergestellt, dass der Kern 50 mit der Hülle 60 derart verbunden ist, dass sich das Band als vereinte strukturelle Einheit verhält.
Fig. 2B zeigt ein Kompositband 45 mit einem Kernabschnitt 55 und Hüllenabschnitten 65 und 75. Wie bei dem Kompositfilament von Fig. 1B, kann das Band von Fig. 2B jegliche Anzahl von Hüllenabschnitten aufweisen, in Abhängigkeit von deren endgültiger Verwendung.
Die Dimensionen des Kernabschnitts und des Hüllenabschnitts können in Abhängigkeit von einer Anzahl von Faktoren einschließlich der Materialien stark variieren, aus welchen der Verbund hergestellt ist und in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung des Verbunds. Im Allgemeinen kann sich die Dicke des Kernabschnitts in einem Bereich von in etwa 0,001 mm bis 10 mm oder mehr befinden, und wobei die Dicke des Hüllenabschnitts von in etwa 0,0001 bis in etwa 10 mm oder mehr variieren kann. Wenn beispielsweise die beabsichtigte Verwendung ein Faden ist, wird ein Verbund mit einem im Allgemeinen zylindrischen Kernabschnitt, der aus einem Polydioxanon hergestellt ist, mit einem Durchmesser im Bereich von in etwa 0,01 mm bis in etwa 0,8 mm mit einem Hüllenabschnitt, welcher aus Polycaprolacton mit einer Dicke von in etwa 0,001 mm bis in etwa 0,5 mm hergestellt ist, dafür vorgesehen, dass ein Filament mit akzeptabler Flexibilität und Stärke bzw. Festigkeit geschaffen wird. Dort, wo eine steifere, stangenartige Struktur gefordert ist bzw. gewünscht ist, beispielsweise, um als eine Osteosynthesevorrichtung verwendet zu werden, wird für ein im Allgemeinen zylindrischer Kernabschnitt, der aus Polyglycolid mit einem Durchmesser von in etwa 0,1 mm bis in etwa 1,0 mm zusammen mit einem Hüllenabschnitt aus Polydiaxanon und mit einer Stärke von in etwa 0,001 mm bis in etwa 0,2 mm, für eine geeignete Steifigkeit und Festigkeit sorgt. Für laminierte bandartige Verbunde, welche beispielsweise als Adhäsionsbarriere verwendbar sind, würden Herniarepairvorrichtungen, Organstütze, künstliche Hautsubstrate, Knochenplatten oder Stents einen Verbund mit geeigneten physikalischen Charakteristiken bzw. Eigenschaften schaffen, wobei ein Kernabschnitt aus Polyglycolid mit einer Dicke von in etwa 0,0 mm mit in etwa 5 mm und ein Hüllenabschnitt vorgesehen ist, welcher aus Polydioxanon mit einer Dicke von in etwa 0,01 mm bis in etwa 0,25 mm ausgestattet ist, welcher zumindest an einer Seite des Kernabschnitts verbunden ist.
Bei besonders nützlichen Ausführungsformen ist der Kernabschnitt und der Hüllenabschnitt im Wesentlichen koextensiv. Es ist jedoch ferner erwähnenswert, dass die Verbunde, wobei der Hüllenabschnitt lediglich teilweise den Kernabschnitt abdeckt, in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt werden können.
Die Materialien, welche zur Ausbildung des Kern- und Hüllenabschnitts des Kompositfilaments 10 und des Kompositbands 40 verwendet werden, sind biologisch abbaubare bzw. biologisch absorbierbare Materialien.
Der Kernabschnitt weist ein Glycolid-enthaltendes Polymer, und der Hüllenabschnitt weist ein Polydioxan auf, und/oder der Kernabschnitt weist ein Polydioxan und der Hüllenabschnitt Polycaprolacton auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat das Material, welches zur Ausbildung des Kernabschnitts des Kompositmaterials, eine höhere biologische Absorptionsrate als das Material, welches zur Ausbildung des Hüllenmaterials des Kompositmaterials verwendet wird. Diese Ausführungsform stellt ein starkes faserbildendes Kernmaterial bereit, welches mit einem flexiblen Hüllenmaterial kombiniert ist, um einen starken und flexiblen Verbund zu bilden. Derartige Kernmaterialien enthalten bioabsorbierbare Polymere, Copolymere oder Mixturen, welche aus Glycolid oder Glycolicsäure hergestellt sind, wobei die Kernmaterialien nicht darauf beschränkt sind. Besonders bevorzugte Glycolid-enthaltende Polymere sind Copolymere von Glycolid und Lactid mit 90% Glycolid und 10% Lactid, Copolymere von Glycolid und Lactid mit 92,5% Glycolid und 7,5% Lactid sowie Copolymere von Glycolid und Lactid mit 18% Glycolid und 82% Lactid.
Materialien mit einem niedrigeren Anteil von Hydrolyse in Bezug auf die vorstehend erwähnten Glycolid-enthaltenden Polymere werden verwendet, um den Hüllenabschnitt des vorstehenden Verbundmaterials zu bilden. Solche relativ geringen Hydrolyseanteilmaterialien enthalten bioabsorbierbare Polymere, Copolymere oder Mischungen, welche aus Polydioxanon oder Polycaprolacton hergestellt sind.
Besonders bevorzugte Kombinationen der Verbundmaterialien mit einem Kern mit einem höheren Anteil von Hydrolyse als der Hülle enthalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: einen Kern eines Copolymers von 18% Glycolid und 82% Lactid mit einer Hülle aus Polydioxanon; einen Kern aus einem Copolymer mit 92,5% Glycolid und 7,5% Lactid mit einer Hülle aus Polydioxanon; einen Kern eines Copolymers mit 25% Glycolid und 75% Lactid mit einer Hinterfüllung aus Glycolid, wie in dem US-Patent Nr. 4,844,845 gezeigt, mit einer Hülle aus Polydioxanon; ein Kern aus einem Dreiblockpolymerglycolid und Dioxanon (wie vorstehend beschrieben) mit einer Hülle aus Polycaprolacton; und ein Kern aus Polydioxanon mit einer Hülle aus Polycaprolacton.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat das Material, welches zur Ausbildung des Kernabschnitts des Verbundmaterials verwendet wird, eine niedrigere biologische Absorptionsrate als das Material, welches zur Ausbildung des Hüllenabschnitts des Verbundmaterials verwendet wird. Eine höhere biologische Absorptionsrate für die Hülle kann in einigen Anwendungen dazu dienen, dass der Gewebeeinwuchs und die darauffolgende Heilung und der Wundverschluss verstärkt werden. Bei dieser Ausführungsform kann der Kern ein biologisch absorbierbares Polymer, Copolymer oder Mischungen sein, welche aus Polydioxanon, Polycaprolacton und Polytrimethylencarbonaten hergestellt ist. Die Hülle kann aus biologisch absorbierbaren Polymeren, Copolymeren oder Mischungen bestehen, welche aus Glycolid oder glycolischer Säure hergestellt sind. Besonders bevorzugte Glycolid-enthaltende Polymere weisen Copolymere von Glycolid und Lactid mit 90% Glycolid und 10% Lactid, Copolymere von Glycolid und Lactid mit 92,5% Glycolid und 7,5% Lactid sowie Copolymere von Glycolid und Lactid mit 18% Glycolid und 82% Lactid auf.
Die Erfindung zieht es ebenso in Betracht, Materialien zu verwenden, welche aus dem gleichen Verbund für sowohl dem Kern als auch dem Hüllenabschnitt ausgebildet sind. Jedoch ist die Morphologie des Materials der Kernschicht derart auszuwählen, dass diese von der Morphologie des Materials der Hüllenschicht unterschiedlich ist, so dass die beiden Schichten unterschiedliche biologische Absorptionsraten aufweisen. Im Allgemeinen ist es bekannt, dass amorphe Polymere höhere Hydrolyseraten als kristalline Versionen des gleichen Polymers aufweisen. Beispielsweise kann das Kernmaterial aus einem amorphen Glycolid-enthaltenden Polymer ausgebildet sein, wobei die Hülle aus einem kristallinen Glycolid-enthaltenden Polymer aufgebaut sein kann. Die Materialien können zu der Polymerschmelze während der Bildung des Verbundmaterials hinzugefügt werden, um die Kristallinität der Hüllenschicht zu bilden.
Biologisch kompatible Implantate, wie beispielsweise Fäden, Weichgewebeflecken, Operationsgittermaterial, Wundkompressen, Operationsfilze, vaskuläre Pfropfen, Nervenreparaturvorrichtungen, künstliche Haut und Sternumtape bzw. Sternumband, können aus den biologisch kompatiblen Verbundmaterialien hergestellt werden.
Die Verbundfilamente und Bänder der vorliegenden Erfindung können durch eine Anzahl von bekannten Polymerherstellungstechniken hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren ist die Coextrusion. Extrusion ist ein Polymerherstellungsverfahren, bei dem eine viskose Schmelze unter Druck durch ein Werkzeug in einem kontinuierlichen Strom zugeführt wird. Bei der Coextrusion wird eine Vielzahl von Polymerschmelzströmen durch einzelne Flusskanäle zugeführt, die als ein einzelner polymerer Gegenstand ausgeformt sind. Die Polymerschmelzen können in verschiedene Arten kombiniert werden. Eine Vielzahl von Schmelzen kann getrennt von einem einzelnen Werkzeug extrudiert werden, wobei die Vielzahl von Schmelzen teilweise getrennt extrudiert werden kann, und daraufhin eine kombinierte Extrusion folgt, oder die Vielzahl von Schmelzen kann gemeinsam coextrudiert werden.
Ein Coextrusionswerkzeug, welches verwendet werden kann, um ein Kompositfilament gemäß der vorliegenden Erfindung auszubilden, ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 strömt die Polymerschmelze, welche zur Ausbildung des Kerns 20 des Filaments 10 verwendet wird, durch einen zentralen Strömungskanal 70, wo dieser derart ausgeformt ist, dass diese durch einen Kanalausgang 72 strömt. Die Polymer schmelze, welche zur Ausbildung der Hülle 30 des Filaments 10 verwendet wird, strömt durch den äußeren Strömungskanal 80, wo dieser ausgeformt ist, so dass sie durch einen Kanalausgang 82 hindurchgeführt wird. Die beiden konzentrischen Polymerschmelzen werden bei einem Werkzeugausgang 90 miteinander verbunden, wobei eine kontinuierliche-Polymerschmelze gebildet wird.
Ein Coextrusionswerkzeug, welches zur Ausbildung eines Verbundbandes gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4 wird das Polymer, welches zur Ausbildung des Kernabschnitts 50 des Bandes 40 verwendet wird, von einem Extruder zu einem Strömungskanal 100 zugeführt. Das Polymer, welches zur Ausbildung des Hüllenabschnitts 60 des Bandes 40 verwendet wird, wird von Extrudern zugeführt, um durch die Kanäle 110 und 120 zu strömen. Die Schmelzen sind in dem Bereich 130 des Werkzeugs und sind in einem Band in der Region 140 ausgebildet.
Die Werkzeuge und Verfahren, welche in Bezug auf die Fig. 3 und 4 vorstehend beschrieben worden sind, sind beispielhafte Coextrusionstechniken, welche zur Ausbildung der Filamente und Bänder der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Jegliches Coextrusionsverfahren zur Ausbildung der biologisch absorbierbaren Verbundfilamente und Verbundbänder kann verwendet werden. Beispiele anderer Coextrusionsverfahren, welche für die Verwendung zur Ausbildung der Materialien der Erfindung geeignet sind, als auch Beispiele von geeigneten Extrusionsapparaten, welche mit den Werkzeugen der Fig. 3 und 4 verwendet werden können, sind in den Bändern 4 und 6 der Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, (John Wiley & Sons, New York), c. 1986, auf den Seiten 812-832 bzw. 571- 631 zu finden.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Verbundmaterialien in Fasern gesponnen werden, welche als Monofilament- oder Multifilamentfäden zu verwenden sind. Ein beispielhafter Spinnvorgang ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Um Fasern mit der Kern-Hüllenstruktur von Fig. 1 herzustellen, werden die kern- und hüllenbildenden Materialien getrennt geschmolzen. Die Materialbestandteile werden als Polymerschmelzen 213 getrennt zu dem Spinneret 215 zugeführt und werden in der in Fig. 3 gezeigten Art kombiniert, unmittelbar vor der Öffnung des Spinneretausgangs. Obwohl ein einzelnes Filament aus Klarheitsgründen in Fig. 5 gezeigt ist, ist es offensichtlich, dass Spinnerette mit jeglicher gewünschter Anzahl von Ausgangsöffnungen im Bereich des Ausgangsdurchmessers verwendet werden können.
Das geschmolzene Monofilament 216 verläset das Spinneret 215, führt durch einen Luftspalt 214 und tritt in ein Abkühlbad 217 ein. Der Luftspalt 214 ist der Abstand zwischen dem Spinneretausgang und dem Bad 217. Bevorzugterweise ist der Abstand des Luftspalts in dem Bereich von 0,5 bis 100 Zentimeter, und bevorzugterweise in dem Bereich von in etwa 1 bis 20 Zentimeter. Wenn das Monofilament 216 durch das Bad 21 geführt wird, erstarrt es. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Abkühlbad 217 ein Wasserbad.
Innerhalb des Abkühlbads wird das Filament 216 von Antriebsrollen 218 angetrieben. Wenn es aus dem Bad heraustritt, kann optional ein Wischer überschüssiges Wasser entfernen. Das Monofilament 216 wird um einen ersten Keil 221 gewickelt und wird von einer Nipprolle 222 am Abgleiten gehindert. Die Keile 301, 302, 303 und 304 sind mit dem Filament in Eingriff und treiben dieses vor einem Dehnvorgang an. Die Anzahl der Keile ist nicht kritisch; jegliches geeignetes Keilsystem bzw. Rollensystem kann bei dem Spinnprozess der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Während des Dehnens wird das Monofilament 216 durch ein Heißwasserbad 223 von Rollen 224, 305, 306, 307 und 308 oder jeglicher anderer geeigneter Anordnung gezogen. Dieses zweite Rollensystem rotiert mit einer höheren Geschwindigkeit als das Rollensystem der Rolle 104, um ein gewünschtes Dehnverhältnis zu schaffen.
Nach dem Dehnen kann das Monofilament innerhalb einer Heißluftofenkammer 225 geglüht werden, wobei es von Rollen 226, 309, 310, 311 oder 312 oder jeglichem anderen geeigneten Antriebssystem angetrieben wird. Die Aufnahmerolle 313 wickelt das fertige Monofilamentprodukt.
Andere geeignete Faserherstellungsprozesse einschließlich anderer Spinnprozesse, welche zur Ausbildung der Verbundmaterialien der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, werden im Band 6 der Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, (John Wiley & Sons, New York), c. 1986, Seiten 802-839, beschrieben.
Andere polymerherstellende Verfahren können zur Ausbildung der Kompositfilamente und Bänder der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Diese enthalten, sind jedoch nicht auf Gießen, Einspritzgießen und Blasverfahren. Kurz gesagt kann jeglicher Polymerherstellungsvorgang, welcher zur Bildung von Kompositmaterialien mit Hüllenabschnitten, die in geeigneter Art und Weise mit Kernmaterialien verbunden sind, zur Ausbildung der biologisch absorbierbaren Verbundmaterialien der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Im Allgemeinen hängt die Bildung eines Komposits von beiden Materialien ab, welche auf eine Temperatur zu erhitzen sind, bei welcher die Fusion zumindest der Oberfläche der Materialien beginnt. Wenn Coextrusion als Verfahren zur Ausbildung des Verbunds verwendet wird, werden beide Materialien auf eine Temperatur oberhalb deren entsprechenden Schmelzpunkten erhitzt. Wenn ein Pressen zur Ausbildung des Verbunds verwendet wird, sollte die Kombination von Temperatur und Druck derart sein, dass zumindest die Oberfläche des Kernabschnitts und die. Oberfläche des Hüllenabschnitts, welcher damit in Kontakt ist, zu schmelzen anfangen, so dass die beiden Abschnitte in eine einheitliche Struktur verbunden werden.
Wie für die Fachmänner ersichtlich, wird ein bestimmter Betrag der Vermischung des Kern- und Hüllenmaterials an der Zwischenschicht der beiden Abschnitte auftreten. Die Höhe der Vermischung kann lediglich auf dem molekularen Level auftreten und ist somit praktisch nicht erfassbar. Jedoch kann in einigen Fällen die Höhe der Durchmischung ausreichend sein, um eine Mikrohüllenschicht an der Zwischenschicht zwischen der Hülle und dem Kernabschnitt auszubilden. Diese Mikrohüllenschicht ist aus einer Mischung des Kern- und Hüllenmaterials ausgebildet und weist ein eigenes biologisches Absorptionsprofil auf.
Die biologisch absorbierbaren Verbundmaterialien der vorliegenden Erfindung können zur Ausbildung verschiedener medizinischer Vorrichtungen verwendet werden. Die Kompositfilamente können als Monofilamentfäden verwendet oder kombiniert werden, um Multifilamentfäden zu bilden. Die Filamente können zur Ausbildung von Blättern bzw. Bändern gewebt werden, welche zur Ausbildung von verschiedenen prosthetischen Vorrichtungen, wie beispielsweise vaskulären Pfropfen, Knochenfüllern usw. verwendet werden. Alternativ können die Filamente in nicht gewebte Gewirke durch Laminierung mit oder ohne eine zusätzliche polymere Matrix ausgebildet werden. Derartige nicht gewebte Gewirke können für den gleichen Zweck wie die gewebten Gewirke verwendet werden, welche vorstehend erwähnt sind.
Die biologisch abbaubaren Verbundbänder der vorliegenden Erfindung können ebenso zur Ausbildung von prosthetischen Vorrichtungen verwendet werden. Die Vorrichtungen können durch Formen bzw. Gießen von Verbundbändern in die vorstehend erwähnten Vorrichtungen ausgebildet werden. Die Bänder können ebenso in andere medizinische Implantate bzw. Operationsimplantate, wie beispielsweise Operationsclips, Operationsbefestigungseinrichtungen, Klammern, Knochenzapfen, Knochenschrauben, Anastomoseringe, Wundkompressen, Wirkstoff liefernde Vorrichtungen, usw. ausgebildet werden.
Ferner ist es innerhalb des Rahmens bzw. Unifangs der Erfindung, die bioabsorbierbaren Verbundmaterialien der vorliegenden Erfindung zu beschichten oder zu imprägnieren und auch die Implantate und prosthetischen Vorrichtungen, welche aus einem oder mehreren Materialien hergestellt sind, die die Funktionalität erhöhen, beispielsweise für die Operation nützliche Substanzen, wie diejenigen, welche den Heilungsprozess beschleunigen oder in vorteilhafter Weise modifizieren, wenn das Material innerhalb eines lebenden Organismus implantiert ist. Beispielsweise können somit antimikrobielle Helfer, wie beispielsweise Breitbandantibiotika (Gentamicinsulfate, Erythromycin oder Derivate von Glycopeptiden), welche langsam in das Gewebe übergehen, zum Heilen von klinischen und subklinischen Infektionen in einem Operationsbereich oder in traumatisierten Wunden eingesetzt werden.
Um die Wundheilung und/oder das Gewebewachs turn zu fördern, können ein oder mehrere Substanzen in die bioabsorbierbaren Verbundmaterialien der vorliegenden Erfindung eingeführt werden oder in Gewirken bzw. Geweben oder Prosthesen imprägniert werden, welche aus bioabsorbierbaren Verbundmaterialien hergestellt sind. Exemplarische Substanzen enthalten Polypeptide, wie beispielsweise menschliche Wachstumsfaktoren. Der Ausdruck menschlicher Wachstumsfaktor oder "HGF" umfasst diejenigen Materialien, welche in der Literatur bekannt sind, auf die an sich Bezug genommen wird und welche deren biologisch aktive nahverwandten Derivate enthalten. Die HGFs können von natürlich vorkommenden Quellen abgeleitet werden und bevorzugt von Rekombinaten-DNA- Techniken hergestellt werden. Insbesondere sind jegliche der HGFs darin nützlich, welche mitogenikal aktiv sind und an sich bei der Stimulierung, Beschleunigung, Potensierung oder in anderer Weise den Wundheilprozess verbessern. Wachstumsfaktoren, welche zur Verwendung in Materialien der vorliegenden Erfindung nützlich sind, enthalten hEGF (Urogastron), TGF-Beta, IGF, PDGF, FGF, usw. Diese Wachstumsfaktoren, die Verfahren, durch welche diese erhalten werden können, und Verfahren und Verbunde, welche verwendet werden können, um den Heilungsprozess zu verbessern, sind verschieden offenbart, u. a. in den folgenden US-Patenten mit den Nummern 3,883,497; 3,917,824; 3,948,875; 4,338,397; 4,418,691; 4,528,186; 4,621,052; 4,743,679 und 4,717,717; sowie in den europäischen Patentanmeldungen mit den Nummern 0 046 039; 0 128 733; 0 131 868; 0 136 490; 0 147 178; 0 150 572; 0 177 915 und 0 267 015; sowie in den internationalen PCT-Anmeldungen mit den Nummern WO 83/04030; WO 85/00369; WO 85/01284 und WO 86/02271 sowie in den britischen Patentanmeldungen mit den Nummern GB 2 092 155 A; 2,162,851 A und GB 2 172 890 A. Wenn wundheilende Substanzen eingesetzt werden, wie beispielsweise die vorstehend erläuterten, kann es vorteilhaft sein. Verbundmaterialien mit zumindest einer Hüllenschicht zu verwenden, welche aus einem biologisch absorbierbaren Material mit einer relativ hohen biologischen Absorptionsrate ausgebildet sind. Durch Einbeziehung von wundheilenden Substanzen in eine Schicht mit hoher biologischer Absorptionsrate wird die Substanz schneller absorbiert werden, wobei die verbleibenden Verbundmaterialien noch mit ausreichend guten mechanischen Eigenschaften aufrechterhalten werden, um deren medizinische oder Operationsfunktionen zu erfüllen.
Um die Abrasion zu verringern, die Lubrizität usw. zu erhöhen, können die biologisch absorbierbaren Verbundmaterialien mit verschiedenen Substanzen beschichtet werden. Es können Copolymere aus Glycolid und Lactid und Polyäthylenoxide, Calciumsalze, wie beispielsweise Calciumstearate, Komponenten einer pluronischen Klasse, Copolymere aus Caprolacton, Caprolacton mit PEO, PolyHEMA usw. verwendet werden.
Tabelle I zeigt weiter unten typische Bedingungen für die Extrusion und das Dehnen von Kompositmonofilamentnähten gemäß dieser Erfindung. TABELLE I BEDINGUNGEN ZUR HERSTELLUNG VON KOMPOSITMONOFILAMENTEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die physikalischen Eigenschaften der Nähte und die verwendeten Vorgänge, welche für die Messung verwendet werden, werden in Tabelle II wie folgt erwähnt: TABELLE II VERFAHREN ZUR MESSUNG VON PHYSIKALISCHEN EIGENSCHAFTEN VON KOMPOSITMONOFILAMENTNÄHTEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die Tabelle III zeigt weiter unten die physikalischen Eigenschaften der Kompositmonofilamentnähte der vorliegenden Erfindung. TABELLE III
Obwohl die biologisch abbaubaren Verbundmaterialien und Prozesse für deren Herstellung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden sind, sind verschiedene Modifikationen für einen Fachmann ersichtlich. Beispielsweise können medizinische oder Operationsverbundmaterialien mit einer Kern-Hüllenverbundstruktur direkt durch Coextrusion, Einspritzformen, Gießen usw. hergestellt werden. Kompositmaterialien mit einer Kern-Hüllenstruktur können ebenso durch Laminierungs- bzw. Laminsationsklebeverfahren hergestellt werden, wie beispielsweise einem heißisostatischen Pressen. Derartige Techniken führen ebenso zu Kompositmaterialien, dessen mechanische Eigenschaften beschrieben werden können, wobei die vorstehenden Regeln zur Mischungsgleichung verwendet werden.
Die Ansprüche identifizieren die folgenden Ausführungsformen der Erfindung zusätzlich zu den im Einzelnen beschriebenen Ausführungsformen.

Claims

1. Biologisch absorbierbares Kompositfilament, welches innerhalb eines lebenden Organismus implantierbar ist, welches aufweist:

einen Kernabschnitt, welcher aus einem ersten biologisch absorbierbaren Material ausgebildet ist;

einen Hüllenabschnitt, welcher mit dem Kernabschnitt verbunden ist, wobei der Hüllenabschnitt aus einem zweiten biologisch absorbierbaren Material ausgebildet ist;

wobei das erste und zweite biologisch absorbierbare Material unterschiedliche biologische Absorptionsraten aufweisen, und wobei das erste biologisch absorbierbare Material ein Glycolid-enthaltendes Polymer und das zweite biologisch absorbierbare Material Polydioxanon aufweist und/oder

wobei das erste biologisch absorbierbare Material Polydioxanon und das zweite biologisch absorbierbare Material Polycaprolacton aufweist.

2. Biologisch absorbierbares Filament nach Anspruch 1, wobei das erste biologisch absorbierbare Material eine größere biologische Absorptionsrate als das zweite biologisch absorbierbare Material aufweist.

3. Biologisch absorbierbares Filament nach Anspruch 1, wobei das zweite biologisch absorbierbare Material eine größere biologische Absorptionsrate als das erste biologisch absorbierbare Material aufweist.

4. Biologisch absorbierbares Filament nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das biologisch absorbierbare Filament durch Coextrusion des Kernabschnitts und des Hüllenabschnitts ausgebildet wird.

5. Biologisch absorbierbares Filament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hüllenabschnitt einen ersten Hüllenabschnitt, der aus dem zweiten biologisch absorbierbaren Material aufgebaut ist, und einen zweiten Hüllenabschnitt auf weist, welcher aus einem dritten biologisch absorbierbaren Material ausgebildet ist, wobei das zweite und das dritte biologisch absorbierbare Material unterschiedliche biologische Absorptionsraten aufweisen.

6. Biologisch absorbierbares Filament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner eine Beschichtung auf weist, die über dem Hüllenabschnitt ausgebildet ist.

7. Naht, welche von einem biologisch absorbierbaren Filament nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

8. Gewebte oder nicht gewebte prosthetische Vorrichtung, welche aus dem Kompositfilament nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines biologisch absorbierbaren Verbundmaterials, welches aufweist:

Bilden einer ersten Schmelze eines ersten biologisch absorbierbaren Materials;

Bilden einer zweiten Schmelze eines zweiten biologisch absorbierbaren Materials, wobei das zweite biologisch absorbierbare Material eine unterschiedliche biologische Absorptionsrate als das erste biologisch absorbierbare Material auf weist; wobei das erste biologisch absorbierbare Material ein Glycolid-enthaltendes Polymer und das zweite biologisch absorbierbare Material Polydioxanon aufweist,

und/oder wobei das erste biologisch absorbierbare Material Polydioxanon und das zweite biologisch absorbierbare Material Polycaprolacton aufweist;

Extrudieren der ersten und zweiten Materialschmelze, um ein biologisch absorbierbares Verbundmaterial mit einem Kernabschnitt und einem Hüllenabschnitt integral mit dem Kernabschnitt auszubilden, so dass die erste Schmelze den Kernabschnitt und die zweite Schmelze den Hüllenabschnitt bildet.

10. Verfahren zur Herstellung eines biologisch absorbierbaren Verbundmaterials nach Anspruch 9, wobei die Coextrusion durch ein Spinneret durchgeführt wird, um ein Filament zu bilden, wobei das Filament daraufhin gedehnt wird, um eine Monofilamentnaht zu bilden.