专利名称：外科用软组织网状织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及外科用网状织物，更具体地涉及软而柔韧的外科用软组织网状织物。
使用外科用网状织物来修补并恢复活组织是公知的。例如，在US6,042,592中描述了一种外科用网状织物，它用来支撑并/或增强人体受损或薄弱的部分。US 6,042,592还描述了网状织物还必须足够多孔，以允许在植入后组织生长穿过移植物。愈合的组织一般生长穿过被植入的网状织物中的孔眼，从而使网状织物同化，并增加了组织的结构整体性。
美国专利No.3,054,406公开了另一用于修补并恢复活组织的外科用网状织物的实例。其中所描述的外科用网状织物可由单丝或多丝聚乙烯纱线纺织而成。当由单丝纱线形成时，该网状织物的柔韧性有限，当由多丝纱线形成时，该网状织物可能容易为感染性物质提供栖息地。
在修补软组织的领域中，例如在疝气修补手术过程中，外科用网状织物已非常有用。腹股沟疝缝术是所进行的最成熟、最普通的手术步骤。遗憾的是，一般的手术结果受一段时间的由能力丧失引起的不适所困扰。为降低发病率和复发率，已开发了多种技术，例如腹腔镜检查疝缝术。但是，大多数试验仅注意到适度改善与手术过程相关的疼痛和能力丧失。而且，增加的设备成本、全身麻醉的需要以及腹腔镜检查疝缝术所需的附加手术时间都表明这种手术过程远不是理想的。对可以有效地解决所有有关腹股沟疝气患者的成本、能力丧失和疝气复发问题的手术过程仍有一种持续的需要。
虽然当前腹腔镜检查的或开放式的技术将修复网状织物置入前腹膜空间中，但通过侵入性甚至更低的方式进行该手术过程是所期望的。预期的这样一种方式涉及使用针将网状织物送入腹膜腔中。但是迄今为止，通过针传送网状织物几乎不可能，这部分是由于不可能得到薄到足以穿过针的插管，又具有足够的坚韧性和柔韧性来充分完成其预期目的的网状织物。
因此，需要一种外科用的软组织网状织物，所述网状织物可以被制成允许卷起或折叠该网状织物并随后将其插入针的插管内以在人体中展开的厚度，并且所述网状织物表现出由多丝纱线制得的网状织物的软而柔韧的特性，以及由单丝纱线制得的网状织物防感染性。为了提供厚度薄的网状织物，制备网状织物的纱线应该具有高的坚韧度或强度。但是，高坚韧度的纱线一般具有对于外科用网状织物而言太低的柔韧性。
本发明的目的是提供一种网状织物，它结合了柔韧性和足够的坚韧度以得到比已知网状织物更薄的网状织物。
根据本发明，通过包含抗拉强度大于1.0GPa并由相对粘度大于5dl/g的聚乙烯组成的聚乙烯纱线的网状织物，可实现这一点。
由此可得到足以满足以上提到的手术应用的既薄又柔韧的网状织物。
通过编结、纺织、编织或通过其他方式使多根纱线形成网状织物，可制得外科用网状织物。优选地，本发明的网状织物是编结的。
该网状织物包含抗拉强度大于1.0GPa、优选大于1.5、2.0、或甚至大于3.0GPa的聚乙烯纱线。抗拉强度，即简单强度是在多丝纱线上确定的，如ASTM D885M所规定的，使用500mm纤维的标称计量长度，50％/min的十字头速度和Instron 2714夹具，Fibre Grip D5618C型。根据本发明的网状织物中的聚乙烯纱线由相对粘度大于5dl/g的聚乙烯组成，该粘度值是根据ASTM D4020，在135℃下，对浓度为0.05％的聚乙烯十氢化萘溶液测得的。优选地，聚乙烯的相对粘度大于10dl/g。包含由相对粘度大于10dl/g的聚乙烯制得的纱线的网状织物的优点是这种网状织物的高疲劳强度。聚乙烯还可以包括少量的通用添加剂，如催化剂残基或稳定剂之类的。
纱线的粗度可以在宽范围内变化。但是，考虑到网状织物的柔韧性，用在本发明网状织物中的纱线的合适粗度在10和500旦尼尔之间。
网状织物可由单丝或多丝纱线制得。由单丝纱线形成的外科用网状织物提供了令人满意的增强能力，但一般柔韧性有限且硬。相反，相比较由单丝纱线形成的网状织物，由多丝纱线形成的外科用网状织物软而柔韧。但是，由多丝纱线形成的网状织物可能容易为例如细菌的感染物质提供栖息场所。特别地，在多丝纱线的丝之间的小的空区域或间隙空间可能促进了此细菌的繁殖。迄今，外科大夫通常更喜欢单丝设计，因为它提高了对感染物质栖息的防止。这种选择的结果是外科大夫必须放弃与多丝纱线有关的优点。
在本发明的具体实施方案中，聚乙烯纱线是鞘核纱线，鞘和核之间的重量比小于5∶1。在这种鞘核纱线中，核由彼此之间没有或仅有很小粘附的丝形成，也就是说，例如当纵向切割该纱线或去除鞘时，大多数丝仍可以分离。该纱线的鞘是基本无孔层，该层例如可以已由由于受热而熔融在一起的前驱体纱线的外丝形成。该前驱体纱线可以是连续的多丝纱线，也可以是由人造短纤维制得的纺纱。优选地，该前驱体纱线是多丝纱线。基本无孔的鞘应理解为表示例如用显微镜不能或几乎不能看到任何孔或空区域，以致细菌或其它微生物体不能找到繁殖地。鞘的相对厚度应该低于某个值，以使该鞘核纱线将柔韧、且高坚韧度的多丝纱或纺纱的优点和单丝不易栖息感染物质的优点相结合。这种纱线还不易磨损，抗缠结的能力也提高了。优选地，鞘和核之间的重量比小于3∶1，或甚至小于2∶1，因为这样会增强坚韧性，特别是对于更粗的纱线。
如果应用更细的纱线，该网状织物的柔韧性一般更高。但是，非常细的纱线可能更难于处理。在优选的实施方案中，该网状织物由像辫或无纬绳之类的、包括至少两根低旦的鞘核纱线的结构制得。其优点是高柔韧性，并且在相比较多丝纱线的丝，鞘核纱线之间的间隙空间尺寸更大的情况下，感染物质栖息的风险仍很低。
在本发明的另一优选实施方案中，药物(例如抗生素)已结合到该纱线中。
本发明还涉及生产包括聚乙烯纱线的、软而柔韧的外科用软组织网状织物的方法，其中该纱线包括按下面步骤制得的丝a)从相对粘度大于5dl/g的聚乙烯在第一溶剂中的溶液纺丝至少一根丝；b)冷却所得到的丝，以形成含溶剂的凝胶丝；c)从凝胶丝中脱除至少部分的溶剂；并
d)在脱溶剂之前、期间或之后的至少一个牵伸步骤中牵伸该丝，以得到大于1.0GPa的抗拉强度。
这种纺丝工艺一般被称为凝胶纺丝工艺。各种出版物中，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及其引用的参考文献中都已公开了对相对粘度大于5dl/g的聚乙烯(超高分子量聚乙烯；UHMwPE)进行凝胶纺丝。适合用于这种纺丝工艺的溶剂是已知的，例如包括石蜡、矿物油、煤油或十氢化萘。纺丝溶剂可通过蒸发、抽提或通过蒸发与抽提路线组合来脱除。
在优选的实施方案中，溶剂几乎被完全脱除，也就是说，达到低于拟定应用所允许的含量的水平。优选地，所得纱线含有低于800ppm的溶剂，更优选低于500、250，甚至低于100ppm。
本发明还涉及优选的方法，其中还包括可选地在聚乙烯的第二溶剂的存在下，对纱线进行热处理的步骤，在该步骤中，形成包括鞘和核、鞘和核之间的重量比小于5∶1、优选小于3∶1、或甚至小于2∶1的改进型纱线。在该工艺中，纱线可以为纺丝无捻丝，或以编织的、加捻的或混合束的丝的形式，或以纺纱的形式。
根据本发明的优选方法，工艺条件像温度和停留时间被分别选定为高、长，从而足以软化丝，并允许它们至少在纱线表面处结合，以形成基本无孔的鞘。可用于表面结合工艺的条件包括在丝聚合物的熔点范围内、并允许在暴露期间形成鞘核结构的温度或系列炉温。对于在20℃/min扫描速率下表现出138℃～约162℃的经松弛的熔融范围、并具有大于5dl/g相对粘度的凝胶纺丝的聚乙烯纱线，优选工艺所进行的温度优选在约150℃～约157℃的范围内。纱线暴露在炉温下的停留时间在约6秒～约150秒的范围内。在本发明的特殊实施方案中，牵伸丝的部分与鞘核结构的形成同时进行。考虑到纱线长度增加，可能需要更长的炉，这将导致停留时间比上述的要长。为防止纱线受热过多，例如通过应用更低的初始温度，例如在135～150℃的范围内，可调节所应用的温度分布曲线。通过升高或降低炉温，延长或缩短停留时间，或通过对纱线表面进行加压，可调节鞘和核之间的重量比。技术人员通过常规实验可以找到合适的设置。
可选地，第二溶剂可施加到纱线表面来改善制造鞘核纱线的工艺。这种第二溶剂可以包括矿物油(例如平均分子量为250～700g/mol的传热级矿物油)、石蜡油和植物油(例如可可油)或任意其它用于聚乙烯的溶剂，例如十氢化萘或甲苯。细线或纱线与第二溶剂之间的接触可以在环境条件(例如20℃～25℃)下或在高温条件(例如高达约100℃～150℃或更高)下进行。这种第二溶剂，例如矿物油被认为充当了增塑剂，并提高了工艺效率，允许制造鞘核纱线的工艺在更低温度下进行。在形成鞘结构之后，纱线可能要经历在低温下的附加热处理，这种处理将几乎完全脱除第二溶剂，或者至少使第二溶剂的浓度低于纱线拟定应用所允许的最大值。优选地，所得纱线含有低于800ppm的溶剂，更优选低于500、250，甚至低于100ppm。
可选地，第一和第二溶剂相同。
本发明还涉及生产软而柔韧的外科用软组织网状织物的方法，其中该方法还包括将药物结合到纱线中的步骤。
这个结合药物的步骤可以通过向聚乙烯溶解在其中的第一溶剂中加入药物来完成。另一将药物结合到纱线中的方式是将药物加入第二溶剂中，但其它路线也是可以的。
为了得到更稳定的网状织物结构，该网状织物的纱线可选地经历热定形步骤。这可通过在聚乙烯的熔融温度与低于该熔融温度不超过20度的温度之间的温度下，在恒定应变下加热网状织物来完成。在这种热处理期间，也可能发生松弛过程。该步骤的希求性性取决于网状织物的结构，并且似乎对经编结的网状织物不够有效。
本发明还涉及修补患者体内受损软组织的方法，包括其中将根据本发明的外科用网状织物植入所述人体内来加固所述受损组织的步骤。在根据本发明方法的特殊实施方案中，使用中空针来植入外科用网状织物。
权利要求
1.软而柔韧的外科用软组织网状织物，包括聚乙烯纱线，其特征在于所述聚乙烯纱线的抗拉强度大于1.0GPa，并由相对粘度大于5dl/g的聚乙烯组成。
2.如权利要求1所述的网状织物，其中所述网状织物是经编结的。
3.如权利要求1或2所述的网状织物，其中所述纱线是鞘核纱线，所述鞘和核之间的重量比低于3∶1。
4.如权利要求1-3任一项所述的网状织物，其中所述纱线包括药物。
5.生产包括聚乙烯纱线的、软而柔韧的外科用软组织网状织物的方法，其特征在于所应用的纱线包括按下面步骤制得的丝a)从相对粘度大于5dl/g的聚乙烯在第一溶剂中的溶液纺丝至少一根丝；b)冷却所得到的丝，以形成含溶剂的凝胶丝；c)从所述凝胶丝中脱除至少部分的所述溶剂；并d)在脱溶剂之前、期间或之后的至少一个牵伸步骤中牵伸所述丝，以得到大于1.0GPa的抗拉强度。
6.如权利要求5所述的方法，还包括其中所述纱线经历热处理来形成包括鞘和核的改进型纱线的步骤，所述鞘和核之间的重量比低于3∶1。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述热处理在聚乙烯的第二溶剂的存在下进行。
8.如权利要求5-7任一项所述的方法，还包括通过将药物加入到所述第一或第二溶剂中来将所述药物结合到所述纱线中的步骤。
9.如权利要求5-8任一项所述的方法，还包括在所述聚乙烯的熔融温度与低于该熔融温度不超过20度的温度之间的温度下，在恒定应变下加热所述网状织物的步骤。
全文摘要
本发明涉及软而柔韧的外科用软组织网状织物，包括聚乙烯纱线，其中聚乙烯纱线的抗拉强度大于1.0GPa，并由相对粘度大于5dl/g的聚乙烯组成。本发明的另一方面是生产包括聚乙烯纱线的、软而柔韧的外科用软组织网状织物的方法，其中所应用的纱线包括按下面步骤制得的丝a)从相对粘度大于5dl/g的聚乙烯在第一溶剂中的溶液纺丝至少一根丝；b)冷却所得到的丝，以形成含溶剂的凝胶丝；c)从凝胶丝中脱除至少部分的溶剂；并d)在脱溶剂之前、期间或之后的在至少一个牵伸步骤中牵伸丝，以得到大于1.0GPa的抗拉强度。
文档编号A61L31/04GK1726054SQ200380105745
公开日2006年1月25日 申请日期2003年12月11日 优先权日2002年12月11日
发明者卡里娜·萨哈·斯杰德尔, 伦纳德·约瑟夫·阿诺德·尼兰贝 申请人:帝斯曼知识产权资产管理有限公司