專利名稱：外科用軟組織網(wǎng)狀織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及外科用網(wǎng)狀織物，更具體地涉及軟而柔韌的外科用軟組織網(wǎng)狀織物。
使用外科用網(wǎng)狀織物來修補并恢復(fù)活組織是公知的。例如，在US6,042,592中描述了一種外科用網(wǎng)狀織物，它用來支撐并/或增強人體受損或薄弱的部分。US 6,042,592還描述了網(wǎng)狀織物還必須足夠多孔，以允許在植入后組織生長穿過移植物。愈合的組織一般生長穿過被植入的網(wǎng)狀織物中的孔眼，從而使網(wǎng)狀織物同化，并增加了組織的結(jié)構(gòu)整體性。
美國專利No.3,054,406公開了另一用于修補并恢復(fù)活組織的外科用網(wǎng)狀織物的實例。其中所描述的外科用網(wǎng)狀織物可由單絲或多絲聚乙烯紗線紡織而成。當(dāng)由單絲紗線形成時，該網(wǎng)狀織物的柔韌性有限，當(dāng)由多絲紗線形成時，該網(wǎng)狀織物可能容易為感染性物質(zhì)提供棲息地。
在修補軟組織的領(lǐng)域中，例如在疝氣修補手術(shù)過程中，外科用網(wǎng)狀織物已非常有用。腹股溝疝縫術(shù)是所進(jìn)行的最成熟、最普通的手術(shù)步驟。遺憾的是，一般的手術(shù)結(jié)果受一段時間的由能力喪失引起的不適所困擾。為降低發(fā)病率和復(fù)發(fā)率，已開發(fā)了多種技術(shù)，例如腹腔鏡檢查疝縫術(shù)。但是，大多數(shù)試驗僅注意到適度改善與手術(shù)過程相關(guān)的疼痛和能力喪失。而且，增加的設(shè)備成本、全身麻醉的需要以及腹腔鏡檢查疝縫術(shù)所需的附加手術(shù)時間都表明這種手術(shù)過程遠(yuǎn)不是理想的。對可以有效地解決所有有關(guān)腹股溝疝氣患者的成本、能力喪失和疝氣復(fù)發(fā)問題的手術(shù)過程仍有一種持續(xù)的需要。
雖然當(dāng)前腹腔鏡檢查的或開放式的技術(shù)將修復(fù)網(wǎng)狀織物置入前腹膜空間中，但通過侵入性甚至更低的方式進(jìn)行該手術(shù)過程是所期望的。預(yù)期的這樣一種方式涉及使用針將網(wǎng)狀織物送入腹膜腔中。但是迄今為止，通過針傳送網(wǎng)狀織物幾乎不可能，這部分是由于不可能得到薄到足以穿過針的插管，又具有足夠的堅韌性和柔韌性來充分完成其預(yù)期目的的網(wǎng)狀織物。
因此，需要一種外科用的軟組織網(wǎng)狀織物，所述網(wǎng)狀織物可以被制成允許卷起或折疊該網(wǎng)狀織物并隨后將其插入針的插管內(nèi)以在人體中展開的厚度，并且所述網(wǎng)狀織物表現(xiàn)出由多絲紗線制得的網(wǎng)狀織物的軟而柔韌的特性，以及由單絲紗線制得的網(wǎng)狀織物防感染性。為了提供厚度薄的網(wǎng)狀織物，制備網(wǎng)狀織物的紗線應(yīng)該具有高的堅韌度或強度。但是，高堅韌度的紗線一般具有對于外科用網(wǎng)狀織物而言太低的柔韌性。
本發(fā)明的目的是提供一種網(wǎng)狀織物，它結(jié)合了柔韌性和足夠的堅韌度以得到比已知網(wǎng)狀織物更薄的網(wǎng)狀織物。
根據(jù)本發(fā)明，通過包含抗拉強度大于1.0GPa并由相對粘度大于5dl/g的聚乙烯組成的聚乙烯紗線的網(wǎng)狀織物，可實現(xiàn)這一點。
由此可得到足以滿足以上提到的手術(shù)應(yīng)用的既薄又柔韌的網(wǎng)狀織物。
通過編結(jié)、紡織、編織或通過其他方式使多根紗線形成網(wǎng)狀織物，可制得外科用網(wǎng)狀織物。優(yōu)選地，本發(fā)明的網(wǎng)狀織物是編結(jié)的。
該網(wǎng)狀織物包含抗拉強度大于1.0GPa、優(yōu)選大于1.5、2.0、或甚至大于3.0GPa的聚乙烯紗線?？估瓘姸?，即簡單強度是在多絲紗線上確定的，如ASTM D885M所規(guī)定的，使用500mm纖維的標(biāo)稱計量長度，50％/min的十字頭速度和Instron 2714夾具，F(xiàn)ibre Grip D5618C型。根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)狀織物中的聚乙烯紗線由相對粘度大于5dl/g的聚乙烯組成，該粘度值是根據(jù)ASTM D4020，在135℃下，對濃度為0.05％的聚乙烯十氫化萘溶液測得的。優(yōu)選地，聚乙烯的相對粘度大于10dl/g。包含由相對粘度大于10dl/g的聚乙烯制得的紗線的網(wǎng)狀織物的優(yōu)點是這種網(wǎng)狀織物的高疲勞強度。聚乙烯還可以包括少量的通用添加劑，如催化劑殘基或穩(wěn)定劑之類的。
紗線的粗度可以在寬范圍內(nèi)變化。但是，考慮到網(wǎng)狀織物的柔韌性，用在本發(fā)明網(wǎng)狀織物中的紗線的合適粗度在10和500旦尼爾之間。
網(wǎng)狀織物可由單絲或多絲紗線制得。由單絲紗線形成的外科用網(wǎng)狀織物提供了令人滿意的增強能力，但一般柔韌性有限且硬。相反，相比較由單絲紗線形成的網(wǎng)狀織物，由多絲紗線形成的外科用網(wǎng)狀織物軟而柔韌。但是，由多絲紗線形成的網(wǎng)狀織物可能容易為例如細(xì)菌的感染物質(zhì)提供棲息場所。特別地，在多絲紗線的絲之間的小的空區(qū)域或間隙空間可能促進(jìn)了此細(xì)菌的繁殖。迄今，外科大夫通常更喜歡單絲設(shè)計，因為它提高了對感染物質(zhì)棲息的防止。這種選擇的結(jié)果是外科大夫必須放棄與多絲紗線有關(guān)的優(yōu)點。
在本發(fā)明的具體實施方案中，聚乙烯紗線是鞘核紗線，鞘和核之間的重量比小于5∶1。在這種鞘核紗線中，核由彼此之間沒有或僅有很小粘附的絲形成，也就是說，例如當(dāng)縱向切割該紗線或去除鞘時，大多數(shù)絲仍可以分離。該紗線的鞘是基本無孔層，該層例如可以已由由于受熱而熔融在一起的前驅(qū)體紗線的外絲形成。該前驅(qū)體紗線可以是連續(xù)的多絲紗線，也可以是由人造短纖維制得的紡紗。優(yōu)選地，該前驅(qū)體紗線是多絲紗線?；緹o孔的鞘應(yīng)理解為表示例如用顯微鏡不能或幾乎不能看到任何孔或空區(qū)域，以致細(xì)菌或其它微生物體不能找到繁殖地。鞘的相對厚度應(yīng)該低于某個值，以使該鞘核紗線將柔韌、且高堅韌度的多絲紗或紡紗的優(yōu)點和單絲不易棲息感染物質(zhì)的優(yōu)點相結(jié)合。這種紗線還不易磨損，抗纏結(jié)的能力也提高了。優(yōu)選地，鞘和核之間的重量比小于3∶1，或甚至小于2∶1，因為這樣會增強堅韌性，特別是對于更粗的紗線。
如果應(yīng)用更細(xì)的紗線，該網(wǎng)狀織物的柔韌性一般更高。但是，非常細(xì)的紗線可能更難于處理。在優(yōu)選的實施方案中，該網(wǎng)狀織物由像辮或無緯繩之類的、包括至少兩根低旦的鞘核紗線的結(jié)構(gòu)制得。其優(yōu)點是高柔韌性，并且在相比較多絲紗線的絲，鞘核紗線之間的間隙空間尺寸更大的情況下，感染物質(zhì)棲息的風(fēng)險仍很低。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案中，藥物(例如抗生素)已結(jié)合到該紗線中。
本發(fā)明還涉及生產(chǎn)包括聚乙烯紗線的、軟而柔韌的外科用軟組織網(wǎng)狀織物的方法，其中該紗線包括按下面步驟制得的絲a)從相對粘度大于5dl/g的聚乙烯在第一溶劑中的溶液紡絲至少一根絲；b)冷卻所得到的絲，以形成含溶劑的凝膠絲；c)從凝膠絲中脫除至少部分的溶劑；并
d)在脫溶劑之前、期間或之后的至少一個牽伸步驟中牽伸該絲，以得到大于1.0GPa的抗拉強度。
這種紡絲工藝一般被稱為凝膠紡絲工藝。各種出版物中，包括EP0205960 A、EP 0213208 A1、US 4413110、WO 01/73173 A1和AdvancedFiber Spinning Technology，Ed.T.Nakajima，Woodhead Publ.Ltd(1994)，ISBN 1-855-73182-7及其引用的參考文獻(xiàn)中都已公開了對相對粘度大于5dl/g的聚乙烯(超高分子量聚乙烯；UHMwPE)進(jìn)行凝膠紡絲。適合用于這種紡絲工藝的溶劑是已知的，例如包括石蠟、礦物油、煤油或十氫化萘。紡絲溶劑可通過蒸發(fā)、抽提或通過蒸發(fā)與抽提路線組合來脫除。
在優(yōu)選的實施方案中，溶劑幾乎被完全脫除，也就是說，達(dá)到低于擬定應(yīng)用所允許的含量的水平。優(yōu)選地，所得紗線含有低于800ppm的溶劑，更優(yōu)選低于500、250，甚至低于100ppm。
本發(fā)明還涉及優(yōu)選的方法，其中還包括可選地在聚乙烯的第二溶劑的存在下，對紗線進(jìn)行熱處理的步驟，在該步驟中，形成包括鞘和核、鞘和核之間的重量比小于5∶1、優(yōu)選小于3∶1、或甚至小于2∶1的改進(jìn)型紗線。在該工藝中，紗線可以為紡絲無捻絲，或以編織的、加捻的或混合束的絲的形式，或以紡紗的形式。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法，工藝條件像溫度和停留時間被分別選定為高、長，從而足以軟化絲，并允許它們至少在紗線表面處結(jié)合，以形成基本無孔的鞘?？捎糜诒砻娼Y(jié)合工藝的條件包括在絲聚合物的熔點范圍內(nèi)、并允許在暴露期間形成鞘核結(jié)構(gòu)的溫度或系列爐溫。對于在20℃/min掃描速率下表現(xiàn)出138℃～約162℃的經(jīng)松弛的熔融范圍、并具有大于5dl/g相對粘度的凝膠紡絲的聚乙烯紗線，優(yōu)選工藝所進(jìn)行的溫度優(yōu)選在約150℃～約157℃的范圍內(nèi)。紗線暴露在爐溫下的停留時間在約6秒～約150秒的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的特殊實施方案中，牽伸絲的部分與鞘核結(jié)構(gòu)的形成同時進(jìn)行。考慮到紗線長度增加，可能需要更長的爐，這將導(dǎo)致停留時間比上述的要長。為防止紗線受熱過多，例如通過應(yīng)用更低的初始溫度，例如在135～150℃的范圍內(nèi)，可調(diào)節(jié)所應(yīng)用的溫度分布曲線。通過升高或降低爐溫，延長或縮短停留時間，或通過對紗線表面進(jìn)行加壓，可調(diào)節(jié)鞘和核之間的重量比。技術(shù)人員通過常規(guī)實驗可以找到合適的設(shè)置。
可選地，第二溶劑可施加到紗線表面來改善制造鞘核紗線的工藝。這種第二溶劑可以包括礦物油(例如平均分子量為250～700g/mol的傳熱級礦物油)、石蠟油和植物油(例如可可油)或任意其它用于聚乙烯的溶劑，例如十氫化萘或甲苯。細(xì)線或紗線與第二溶劑之間的接觸可以在環(huán)境條件(例如20℃～25℃)下或在高溫條件(例如高達(dá)約100℃～150℃或更高)下進(jìn)行。這種第二溶劑，例如礦物油被認(rèn)為充當(dāng)了增塑劑，并提高了工藝效率，允許制造鞘核紗線的工藝在更低溫度下進(jìn)行。在形成鞘結(jié)構(gòu)之后，紗線可能要經(jīng)歷在低溫下的附加熱處理，這種處理將幾乎完全脫除第二溶劑，或者至少使第二溶劑的濃度低于紗線擬定應(yīng)用所允許的最大值。優(yōu)選地，所得紗線含有低于800ppm的溶劑，更優(yōu)選低于500、250，甚至低于100ppm。
可選地，第一和第二溶劑相同。
本發(fā)明還涉及生產(chǎn)軟而柔韌的外科用軟組織網(wǎng)狀織物的方法，其中該方法還包括將藥物結(jié)合到紗線中的步驟。
這個結(jié)合藥物的步驟可以通過向聚乙烯溶解在其中的第一溶劑中加入藥物來完成。另一將藥物結(jié)合到紗線中的方式是將藥物加入第二溶劑中，但其它路線也是可以的。
為了得到更穩(wěn)定的網(wǎng)狀織物結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)狀織物的紗線可選地經(jīng)歷熱定形步驟。這可通過在聚乙烯的熔融溫度與低于該熔融溫度不超過20度的溫度之間的溫度下，在恒定應(yīng)變下加熱網(wǎng)狀織物來完成。在這種熱處理期間，也可能發(fā)生松弛過程。該步驟的希求性性取決于網(wǎng)狀織物的結(jié)構(gòu)，并且似乎對經(jīng)編結(jié)的網(wǎng)狀織物不夠有效。
本發(fā)明還涉及修補患者體內(nèi)受損軟組織的方法，包括其中將根據(jù)本發(fā)明的外科用網(wǎng)狀織物植入所述人體內(nèi)來加固所述受損組織的步驟。在根據(jù)本發(fā)明方法的特殊實施方案中，使用中空針來植入外科用網(wǎng)狀織物。
權(quán)利要求
1.軟而柔韌的外科用軟組織網(wǎng)狀織物，包括聚乙烯紗線，其特征在于所述聚乙烯紗線的抗拉強度大于1.0GPa，并由相對粘度大于5dl/g的聚乙烯組成。
2.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)狀織物，其中所述網(wǎng)狀織物是經(jīng)編結(jié)的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)狀織物，其中所述紗線是鞘核紗線，所述鞘和核之間的重量比低于3∶1。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的網(wǎng)狀織物，其中所述紗線包括藥物。
5.生產(chǎn)包括聚乙烯紗線的、軟而柔韌的外科用軟組織網(wǎng)狀織物的方法，其特征在于所應(yīng)用的紗線包括按下面步驟制得的絲a)從相對粘度大于5dl/g的聚乙烯在第一溶劑中的溶液紡絲至少一根絲；b)冷卻所得到的絲，以形成含溶劑的凝膠絲；c)從所述凝膠絲中脫除至少部分的所述溶劑；并d)在脫溶劑之前、期間或之后的至少一個牽伸步驟中牽伸所述絲，以得到大于1.0GPa的抗拉強度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括其中所述紗線經(jīng)歷熱處理來形成包括鞘和核的改進(jìn)型紗線的步驟，所述鞘和核之間的重量比低于3∶1。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述熱處理在聚乙烯的第二溶劑的存在下進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求5-7任一項所述的方法，還包括通過將藥物加入到所述第一或第二溶劑中來將所述藥物結(jié)合到所述紗線中的步驟。
9.如權(quán)利要求5-8任一項所述的方法，還包括在所述聚乙烯的熔融溫度與低于該熔融溫度不超過20度的溫度之間的溫度下，在恒定應(yīng)變下加熱所述網(wǎng)狀織物的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及軟而柔韌的外科用軟組織網(wǎng)狀織物，包括聚乙烯紗線，其中聚乙烯紗線的抗拉強度大于1.0GPa，并由相對粘度大于5dl/g的聚乙烯組成。本發(fā)明的另一方面是生產(chǎn)包括聚乙烯紗線的、軟而柔韌的外科用軟組織網(wǎng)狀織物的方法，其中所應(yīng)用的紗線包括按下面步驟制得的絲a)從相對粘度大于5dl/g的聚乙烯在第一溶劑中的溶液紡絲至少一根絲；b)冷卻所得到的絲，以形成含溶劑的凝膠絲；c)從凝膠絲中脫除至少部分的溶劑；并d)在脫溶劑之前、期間或之后的在至少一個牽伸步驟中牽伸絲，以得到大于1.0GPa的抗拉強度。
文檔編號A61L31/04GK1726054SQ200380105745
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者卡里娜·薩哈·斯杰德爾, 倫納德·約瑟夫·阿諾德·尼蘭貝 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司