DE102008053793A1

DE102008053793A1 - Antioxidativ wirksames, synthetisches Polymermaterial

Info

Publication number: DE102008053793A1
Application number: DE102008053793A
Authority: DE
Inventors: Katrin Dr. Schuhen
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein synthetisches Polymermaterial, welches antioxidativ wirksame Aminosäuren und/oder antioxidativ wirksame Peptide enthält, einen medizintechnischen Gegenstand, der das synthetische Polymermaterial aufweist, sowie ein Herstellungsverfahren für das synthetische Polymermaterial.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein synthetisches Polymermaterial, welches Aminosäuren bzw. Peptide als Antioxidantien enthält, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie die Verwendung des synthetischen Polymermaterials zur Herstellung eines medizintechnischen Gegenstandes.
Ultra-hochmolekulares Polyethylen (UHMWPE, Ultra-High Molecular Weight Polyethylene) wird in großem Maße in der orthopädischen Industrie für die Herstellung von orthopädischen Implantaten verwendet. So besitzen beispielsweise ca. 70% aller weltweit eingesetzten Hüft- und Knieendoprothesen Gleitflächen aus UHMWPE. Obwohl sich diese nunmehr seit mehr als 30 Jahren erfolgreich im klinischen Einsatz befinden, ist ihre Lebensdauer zumeist auf 10 bis 15 Jahre begrenzt. Grund für diese Lebensdauerbegrenzung sind oxidative Schädigungsmechanismen des UHMWPE im menschlichen Körper, wodurch der Abrieb des Polymermaterials dramatisch zunehmen kann und es zu Entzündungen in der Umgebung des Implantats kommen kann. In vielen Fällen werden dadurch aufwendige Revisionsoperationen erforderlich.
In den letzten Jahren ist mit strahlenvernetztem UHMWPE eine weitere Spezifikation von standardisiertem UHMWPE für Implantate in Erscheinung getreten. Durch die Behandlung mit hochenergetischer Strahlung kann das Abriebverhalten von UHMWPE deutlich verbessert werden. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise aus der EP 1 086 709 B1 und der EP 0 923 945 A2 bekannt. Eine wesentliche Voraussetzung für den Einsatz von derartig hergestelltem hochvernetzten Polyethylen ist allerdings, dass die durch Bestrahlung erzeugten Radikale im fertigen Produkt, d. h. vor der Verwendung als Implantat, vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig abgebaut sind, da sie ansonsten zu unspezifischen Gewebeschädigungen führen können.
Die vollständige Beseitigung der Radikale erweist sich jedoch in den meisten Fällen als äußerst problematisch. So wird die Stabilität und damit auch die Lebensdauer von Radikalen allgemein durch unterschiedliche kinetische und/oder thermodynamische Effekte begünstigt. Im Falle von vernetztem UHMWPE üben die vorhandenen Alkylgruppen einen grundsätzlich stabilisierenden Einfluss auf im Polymer vorhandene Radikale aus. Durch die Stabilisierung der Radikale verringert sich jedoch deren Tendenz zur Rekombination untereinander (langlebige bzw. persistente Radikale). Hinzu kommen oft sterische Hinderungen durch sperrige Substituenten und eine mangelhafte Beweglichkeit der Radikale, so dass die Radikale häufig kaum Gelegenheit zur Rekombination haben und daher mehr oder weniger separiert voneinander im Polymer verbleiben. Dadurch besteht jedoch ein erhöhtes Risiko, dass die Radikale aus dem Polymer in das umliegende Gewebe gelangen und dort eine Gewebe zerstörende Wirkung entfalten können.
Deswegen schließt sich in vielen Fällen nach der Bestrahlung des UHMWPE ein spezieller Temperschritt an, um den im Polymer verbliebenen Radikalen auf diese Weise eine erhöhte Mobilität zu verschaffen und ihre Rekombination zu ermöglichen. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise aus der US 6,017,975 , US 5,414,049 sowie der EP 0 722 973 A1 bekannt.
Zur Verminderung des Radikalanteils in Polyolefinen werden seit geraumer Zeit auch diverse Antioxidantien, vor allem Vitamin E und Vitamin C, eingesetzt. Entsprechend stabilisierte, d. h. mit Antioxidantien dotierte, Polymere bzw. Verfahren zu deren Herstellung sind aus den Druckschriften WO 2005/074619 A2 , EP 1 161 489 B1 , WO 2005/110276 A1 , WO 2008/006890 A2 , US 6,448,315 B1 und der EP 1 624 905 B1 bekannt. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass sich die aus dem Stand der Technik bekannten Antioxidantien häufig nur mit Hilfe von aufwendigen und insbesondere kostenintensiven Verfahren in das Polymer einbauen lassen. So wird beispielsweise das Vitamin E als viskose Flüssigkeit mittels überkritischem Kohlenstoffdioxid in ultrahochmolekulares Polyethylen eingebracht. Zudem sind die aus dem Stand der Technik bekannten Antioxidantien entweder erheblich teuer. Dies gilt beispielsweise für α-Tocopherol und Ubichinol. Oder sie zeigen eine lediglich begrenzte antioxidative Wirksamkeit, wie beispielsweise im Falle von Vitamin C.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein mit Antioxidantien versehenes synthetisches Polymermaterial bereitzustellen, welches eine gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Polymermaterialien verbesserte Alterungsdiagnostik aufweist. Darüber hinaus soll das synthetische Polymermaterial möglichst einfach und kostengünstig in seiner Herstellung sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein synthetisches Polymermaterial mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen des synthetischen Polymermaterials sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen medizintechnischen Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11. Bevorzugte Ausführungsformen des medizintechnischen Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen 12 und 13 aufgeführt. Des Weiteren umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Polymermaterials mit antioxidativen Eigenschaften mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 14. Bevorzugte Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 15 bis 22. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines synthetischen Polymermaterials gemäß unabhängigem Anspruch 23. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Bei dem erfindungsgemäßen Polymermaterial handelt es sich um ein synthetisches Polymermaterial, insbesondere zur Herstellung von medizintechnischen Gegenständen, wobei das synthetische Polymermaterial antioxidativ wirksame Aminosäuren und/oder antioxidativ wirksame Peptide enthält bzw. umfasst. Mit anderen Worten betrifft die vorliegende Erfindung ein synthetisches Polymermaterial bzw. ein Kunststoffmaterial, welches Aminosäuren und/oder Peptide als Antioxidantien, d. h. antioxidativ wirkende Aminosäuren und/oder antioxidativ wirkende Peptide, enthält bzw. umfasst.
Peptide im Sinne der vorliegenden Erfindung sind im Wesentlichen aus Aminosäuren, insbesondere alpha-Aminocarbonsäuren, aufgebaut. Der Ausdruck „im Wesentlichen” bedeutet hierbei, dass die Peptide gegebenenfalls modifiziert sein können, insbesondere N- und/oder C-terminale Modifikationen aufweisen können.
Der Ausdruck „Aminosäuren” im Sinne der vorliegenden Erfindung soll als Synonym für den Ausdruck „Aminosäurereste” verstanden werden.
Überraschenderweise konnte festgestellt werden, dass beim Versehen, insbesondere Dotieren, von synthetischen Polymermaterialien mit antioxidativ wirksamen Aminosäuren bzw. Peptiden hinsichtlich der Alterung stabilisierte Polymermaterialien erhalten werden können. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbaren Aminosäuren bzw. Peptide besitzen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Antioxidantien den Vorteil, dass sie gegenüber Luftsauerstoff im Wesentlichen stabil sind. Deswegen zeigt das erfindungsgemäße Polymermaterial in vorteilhafter Weise ein gegenüber den bekannten stabilisierten Polymermaterialien verbessertes Alterungsverhalten. Darüber hinaus haben die gemäß der Erfindung einsetzbaren Aminosäuren bzw. Peptide den Vorteil, dass sie eine hohe Reaktivität gegenüber gewebeschädigenden und insbesondere auf Sauerstoff basierenden Radikalen aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Aminosäuren um natürlich vorkommende, insbesondere proteinogene, Aminosäuren und/oder um Derivate davon. Aromatische und/oder schwefelhaltige Aminosäuren bzw. deren Derivate sind bevorzugt. So können die Aminosäuren insbesondere aus der Gruppe Tryptophan, Tyrosin, Cystein, Methionin und Derivate davon ausgewählt sein. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Aminosäuren um aromatische Aminosäuren, vorzugsweise aus der Gruppe Tryptophan, Tyrosin und Derivate davon. Aromatische Aminosäuren sind besonders bevorzugt, da sie aufgrund ihrer aromatischen Ringsysteme stabile Radikale auszubilden vermögen.
Bei den im vorherigen Abschnitt genannten Derivaten der antioxidativ wirksamen Aminosäuren handelt es sich in der Regel um synthetisch hergestellte Aminosäureverbindungen. Bevorzugt leiten sich die Derivate von Tryptophan und/oder Tyrosin ab. Geeignete Derivate können beispielweise einen Phenolring, vorzugsweise einen alkoxy-substituierten Phenolring (Phenolring mit einer Alkoxy-Gruppe als Substituent), insbesondere einen methoxy-substituierten Phenolring (Phenolring mit einer Methoxygruppe als Substituent), aufweisen. Alternativ oder in Kombination dazu können geeignete Derivate auch einen Indolring, vorzugsweise einen alkoxy-substituierten Indolring (Indolring mit einer Alkoxy-Gruppe als Substituent), insbesondere einen methoxy-substituierten Indol-Ring (Indolring mit einer Methoxygruppe als Substituent), aufweisen.
Die Aminosäuren können in einer weiteren Ausführungsform in Form von Aminosäurekonjugaten vorliegen. Als mögliche Konjugationspartner können beispielsweise antimikrobielle, desinfizierende, entzündungshemmende und/oder geruchshemmende Verbindungen in Frage kommen. Durch Verwendung derartiger Aminsäureverbindungen können dem synthetischen Polymermaterial neben einem verbesserten Alterungsverhalten zusätzliche vorteilhafte Eigenschaften verliehen werden, insbesondere im Hinblick auf bevorzugte Verwendung des Polymermaterials als Werkstoff für die Medizintechnik.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Peptide eine Peptidlänge zwischen 2 und 15 Aminosäuren, bevorzugt 2 und 10 Aminosäuren, besonders bevorzugt 2 und 7 Aminosäuren, aufweisen. Die Peptide können insbesondere zumindest zwei antioxidativ wirksame Aminosäuren, vorzugsweise aus der Gruppe Tyrosin, Tryptophan und Derivate davon, aufweisen. Die Peptide weisen in einer weitergehenden Ausführungsform zumindest einen Tryptophanrest und zumindest einen Tyrosinrest, auf. So können die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbaren Peptide zumindest einen Tryptophanrest und zumindest zwei Tyrosinreste oder umgekehrt aufweisen. Eine räumliche Nachbarschaft der antioxidativ wirksamen Aminosäuren in den Peptiden kann hierbei von Vorteil sein. So ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die antioxidativ wirksamen Aminosäuren höchstens durch zwei dazwischen liegende, nicht antioxidativ wirksame Aminosäurereste, vorzugsweise einen dazwischen liegenden, nicht antioxidativ wirksamen Aminosäurerest, voneinander getrennt in den Peptiden vorliegen. Besonders bevorzugt sind die antioxidativ wirksamen bzw. wirkenden Aminosäuren direkt miteinander verbunden, d. h. über eine Peptidbindung miteinander kovalent verknüpft.
Bei den gemäß der vorliegenden Erfindung in Frage kommenden Peptiden kann es sich um Oligo- und/oder Polypeptide handeln. Oligopeptide sind bevorzugt. Oligopeptide haben gegenüber Polypeptiden den Vorteil, dass sie leichter und insbesondere homogener in ein synthetisches Polymermaterial eingebracht werden können. Erfindungsgemäß bevorzugt sind synthetische Peptide. Allerdings können auch natürliche Peptide, beispielsweise Glutathion, verwendet werden. Darüber hinaus kommen auch Peptide in Betracht, die sowohl proteinogene als auch synthetische Aminosäuren aufweisen.
Bevorzugt handelt es sich bei den Peptiden gemäß der vorliegenden Erfindung um niedermolekulare Peptide. Die Peptide weisen daher in einer weiteren Ausführungsform ein Molekulargewicht bis zu 2.500 Da (Dalton) auf. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Peptiden um niedermolekulare Peptide mit amphiphilen Eigenschaften.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Peptide Modifikationen auf. Bei den Modifikationen kann es sich insbesondere um N-terminale und/oder C-terminale Modifikationen handeln. Im Falle einer N-terminalen Modifikation kann es sich beispielsweise um eine N-terminale Acylierung handeln. Bezüglich in Frage kommender C-terminaler Modifikationen sind C-terminale Veresterungen, C-terminale Amidierungen und/oder C-terminale cyclische Strukturen zu erwähnen.
Grundsätzlich können die im Rahmen der Erfindung verwendbaren Aminosäuren und/oder Peptide in der L- und/oder D-Konformation vorliegen. Bevorzugt liegen die Aminosäuren und/oder Peptide in der L-Konformation vor.
Zweckmäßigerweise enthält das synthetische Polymermaterial eine oxidativ wirksame Menge der Aminosäuren und/oder Peptide. Bevorzugt weisen die Aminosäuren und/oder die Peptide einen Anteil zwischen 0,005 und 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 und 5,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 und 1,0 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht des synthetischen Polymermaterials.
Als synthetisches Polymermaterial kommen grundsätzlich alle synthetischen Polymere bzw. Kunststoffe in Betracht, die als Werkstoffe in der Medizintechnik, insbesondere zur Herstellung von Implantaten, Epithesen und/oder Orthesen, zum Einsatz kommen. So kann das synthetische Polymermaterial aus der Gruppe Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polyurethane und Polyketone, insbesondere Polyetherketone, ausgewählt sein. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass es sich bei dem synthetischen Polymermaterial um ein Polyolefin, insbesondere Olefinhomo- oder Olefincopolymer, handelt. In einer weitergehenden Ausführungsform ist das synthetische Polymermaterial ein Polyolefin mit hohen Molekulargewichten. Unter Polyolefinen mit hohen Molekulargewichten werden Polyolefine verstanden, welche eine Molekulargewichtsverteilung zwischen 10³ und 10⁹, insbesondere 10³ und 10⁴–10⁶, aufweisen. Bei dem synthetischen Polymermaterial handelt es sich vorzugsweise um ein Polyolefin aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen und Copolymere davon.
Das synthetische Polymermaterial ist bei einer weiteren Ausführungsform aus der Gruppe Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und hochmolekulares Polyethylen (HMWPE), vorzugsweise ultra-hochmolekulares Polyethylen (UHMWPE), ausgewählt. Das hochmolekulare Polyethylen kann dabei ein Molekulargewicht zwischen 10⁵ und 10⁶ g/mol aufweisen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem synthetischen Polymermaterial um ultrahochmolekulares Polyethylen, insbesondere mit einem Molekulargewicht zwischen 10⁴ und 10⁷ g/mol.
In einer weiteren Ausführungsform ist das synthetische Polymermaterial vernetzt. Das Polymermaterial kann chemisch oder physikalisch vernetzt vorliegen. Die physikalische Vernetzung des Polymermaterials erfolgt vorzugsweise durch eine Bestrahlung, insbesondere durch eine ionisierende Bestrahlung. Beispielsweise kann die Vernetzung des Polymermaterials durch Bestrahlen mit γ-Strahlen, β-Strahlen, Röntgenstrahlen, Ultraviolettstrahlen, Neutronenstrahlen, Protonenstrahlen oder Elektronenstrahlen erfolgen. Bevorzugt ist das synthetische Polymermaterial durch β- oder γ-Strahlung vernetzt. Besonders bevorzugt ist synthetisches Polymermaterial, bei welchem es sich um vernetztes ultrahochmolekulares Polyethylen handelt.
Das erfindungsgemäße Polymermaterial kann weiterhin als Pulver, Granulat, Pellet oder Formkörper, beispielsweise als Rohling bzw. Halbzeug oder fertiges Produkt, vorliegen. Beispielsweise kann das Polymermaterial in kompaktierter, vorzugsweise gepresster, Form, insbesondere in Form von Platten, vorliegen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen medizintechnischen Gegenstand, der das erfindungsgemäße Polymermaterial aufweist. Grundsätzlich kann der medizintechnische Gegenstand als Implantat, Epithese oder Orthese ausgebildet sein. So kann der medizintechnische Gegenstand aus der Gruppe Katheter, Trokar, chirurgisches Nahtmaterial, Herniennetz, Prolapsnetz bzw. Prolapsband, Harninkontinenzband oder Prothese ausgewählt sein. Bevorzugt ist der medizintechnische Gegenstand ein Implantat, insbesondere eine Endoprothese. Als Endoprothesen kommen grundsätzlich Stents, Gefäßprothesen, Knie- und Hüftendoprothesen in Betracht. Knie- bzw. Hüftendoprothesen sind dabei besonders bevorzugt. So können insbesondere die Gleitflächen der Knie- bzw. Hüftendoprothesen aus dem erfindungsgemäßen Polymermaterial gebildet sein.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Polymermaterials mit antioxidativen Eigenschaften, wobei ein synthetisches Ausgangspolymermaterial mit antioxidativ wirksamen Aminosäuren und/oder mit antioxidativ wirksamen Peptiden unter Ausbildung des synthetischen Polymermaterials versehen, insbesondere dotiert, wird. Die antioxidativ wirksamen Aminosäuren und/oder antioxidativ wirksamen Peptide werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise in das synthetische Ausgangspolymermaterial eingebaut.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das synthetische Ausgangspolymermaterial vor dem Versehen mit den antioxidativ wirksamen Aminosäuren und/oder antioxidativ wirksamen Peptiden getempert, d. h. einer sogenannten Vortemperung unterworfen. Dies ist besonders vorteilhaft, da durch eine derartige Vortemperung die Aufnahmekapazität des Ausgangspolymermaterials für die antioxidativ wirksamen Aminosäuren bzw. Peptide erhöht wird. Bezüglich der Temperungsbedingungen wird auf die im Folgenden hierzu gemachten Ausführungen verwiesen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden das Ausgangspolymermaterial und die Aminosäuren und/oder Peptide miteinander gemischt, wobei sowohl das Ausgangspolymermaterial als auch die Aminosäuren und/oder Peptide als Feststoffe vorliegen, und das resultierende Gemisch wird anschließend kompaktiert, vorzugsweise gepresst. Hierbei kann das erhaltene Feststoffgemisch aus Ausgangspolymermaterial und Aminosäuren und/oder Peptiden, beispielsweise zu Platten kompaktiert, vorzugsweise gepresst, werden. Das Mischen wird zweckmäßigerweise bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Ausgangspolymermaterials vorgenommen, bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen 50 und 110°C, insbesondere 90 und 100°C.
In einer alternativen Ausführungsform werden das Ausgangspolymermaterial und eine Lösung oder Suspension, umfassend die Aminosäuren und/oder Peptide und ein organisches Lösungsmittel oder organisches Lösungsmittelgemisch, gemischt und das resultierende Gemisch wird anschließend unter Entfernung des Lösungsmittels bzw. Lösungsmittelgemisches getrocknet. Als organische Lösungsmittel können grundsätzlich Lösungsmittel aus der Gruppe Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Toluol, Aceton, Ether und Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Als Ether können beispielsweise Diethylether, Tetrahydrofuran und/oder Dioxan verwendet werden. Als Kohlenwasserstoffe kommen vor allem niedere n-Alkane, beispielsweise Pentan und/oder Hexan, und/oder chlorierte Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Dichlormethan und/oder Chloroform, in Frage. Bevorzugt wird eine Lösung bzw. Suspension verwendet, die einen Anteil an antioxidativ wirksamen Aminosäuren und/oder antioxidativ wirksamen Peptiden zwischen 0,005 und 99,9 Gew.-%, insbesondere 5 und 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung bzw. Suspension, aufweist. Abhängig von den Eigenschaften des Ausgangspolymermaterials kann ein entsprechender Verdünnungsfaktor gewählt werden. Das Gemisch wird in einer weiteren Ausführungsform im Hochvakuum, vorzugsweise bei Raumtemperatur, getrocknet. Alternativ oder in Kombination dazu kann das Gemisch durch Zufuhr von Wärme, insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 40 und 110°C, getrocknet werden. In diesem Fall sollte der Siedepunkt des Lösungsmittels bzw. Lösungsmittelgemisches sinnvollerweise niedriger sein als der Schmelzpunkt des Ausgangspolymermaterials.
Grundsätzlich können einzelne Schritte, insbesondere alle Schritte, des erfindungsgemäßen Verfahrens unter einer Inertgasatmosphäre, beispielsweise Argon- oder Stickstoffatmosphäre, durchgeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird das synthetische Polymermaterial vernetzt. Die Vernetzung des Polymermaterials kann vor oder nach dem Versehen des Ausgangspolymermaterials mit den Aminosäuren und/oder Peptiden erfolgen. Bevorzugt wird eine Strahlenvernetzung, insbesondere durch Bestrahlung mit ionisierenden Strahlen, durchgeführt. Beispielsweise kann das synthetische Polymermaterial durch die Verwendung von β- oder γ-Strahlung vernetzt werden. Dabei können Strahlendosen zwischen 25 und 100 kGray (kGy), insbesondere 50 und 75 kGray (kGy), zum Einsatz kommen.
Obwohl die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in das synthetische Polymermaterial eingeführten Aminosäuren bzw. Peptide an sich ausreichend sind, um dem synthetischen Polymermaterial insgesamt antioxidative Eigenschaften zu verleihen, kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass das Polymermaterial getempert wird, d. h. einer Temperung unterworfen wird. Die Temperung dient zum Einem dem Abbau von Spannungen im Polymermaterial. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf UHMWPE. Zum anderen erfüllt die Temperung in vorteilhafter Weise den Zweck, dass Radikale abgefangen werden, die durch die antioxidativ wirksamen Aminosäuren und/oder Peptide nicht abgefangen wurden. Die Temperung kann, beispielsweise während eines Zeitraums zwischen 1 Stunde und mehreren Tagen durchgeführt werden. Die bei der Temperung anzuwendende Temperatur ist abhängig von dem Polymermaterial. Im Falle eines niedrig schmelzenden Polymermaterials erfolgt die Temperung vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 90 und 110°C, insbesondere 100 und 110°C. Die Temperung im Falle eines hoch schmelzenden Polymermaterials wird bevorzugt in einem Tempe raturbereich zwischen 145 und 180°C, insbesondere 150 und 160°C, durchgeführt. In der Regel wird die Temperung unter einer Schutzgas- bzw. Inertgasatmosphäre, beispielsweise unter einer Argon- oder Stickstoffatmosphäre, durchgeführt. Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass die Temperung während eines Vernetzungsschrittes vorgenommen wird. Durch die Temperung kann die Mobilität von im Polymermaterial vorhandenen Radikalen erhöht werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit der Rekombination der Radikale untereinander sowie ihrer Absättigung durch die antioxidativ wirksamen Aminosäuren bzw. Peptide erhöht wird. Alternativ oder in Kombination dazu kann das synthetische Polymermaterial mit Mikro- oder Ultraschallwellen behandelt werden. Diese bewirken ebenfalls eine erhöhte Radikalabsättigung.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung des synthetischen Polymermaterials in der Medizintechnik, vorzugsweise zur Herstellung eines medizintechnischen Gegenstandes. Bezüglich weiterer Einzelheiten und Merkmale wird auf die bisherige Beschreibung Bezug genommen.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Form von Beispielen in Kombination mit den Unteransprüchen. In diesen Ausführungsformen können einzelne Merkmale der Erfindung allein oder in Kombination mit anderen Merkmalen verwirklicht sein. Die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind lediglich als beschreibende, keineswegs als in irgendeiner Weise limitierende Offenbarung zu verstehen.
Beispiel 1:
Herstellung einer mit Tryptophan dotierten UHMWPE-Probe durch ein Feststoff-Feststoff-Mischungsverfahren
In eine Mischtrommel wurden ca. 5 g UHMWPE und ca. 0.05 g Tryptophan gegeben. Anschließend wurden die Feststoffe in der Mischtrommel bei Raumtemperatur und einer Temperatur von ca. 25°C während 24 Stunden gerührt. Auf diese Weise wurde ein Feststoffgemisch erhalten, das anschließend zu Platten verpresst wurde, wodurch eine homogene Verteilung von Tryptophan innerhalb der UHMWPE-Probe erzielt werden konnte.
Beispiel 2:
Herstellung einer mit Tryptophan dotierten UHMWPE-Probe durch ein Feststoff-Flüssigkeits-Mischverfahren
Es wurden ca. 15 g Tryptophan in 50 ml THF vorab gelöst. Die erhaltene Lösung sowie festes UHMWPE wurden anschließend gemischt. Eine ausreichende Durchmischung wurde hierbei nach 24 Stunden angenommen. Danach wurde das Lösungsmittel im Hochvakuum bei Raumtemperatur entfernt. Auf diese Weise konnte mit Tryptophan dotiertes UHMWPE erhalten werden.
Allgemein konnte die Anwesenheit von Tryptophan im UHMWPE durch dynamische Differenzkalorimetriemessungen (DSC, Differential Scanning Calorimetry) und Infrarotspektroskopiemessungen nachgewiesen werden. Hierbei konnte der Anteil von Tryptophan im UHMWPE zu 0,05 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des dotierten UHMWPE, bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1086709 B1 [0003]
- EP 0923945 A2 [0003]
- US 6017975 [0005]
- US 5414049 [0005]
- EP 0722973 A1 [0005]
- WO 2005/074619 A2 [0006]
- EP 1161489 B1 [0006]
- WO 2005/110276 A1 [0006]
- WO 2008/006890 A2 [0006]
- US 6448315 B1 [0006]
- EP 1624905 B1 [0006]

Claims

Synthetisches Polymermaterial, insbesondere zur Herstellung von medizintechnischen Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass es antioxidativ wirksame Aminosäuren und/oder antioxidativ wirksame Peptide enthält.
Synthetisches Polymermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Aminosäuren um aromatische Aminosäuren, vorzugsweise aus der Gruppe Tryptophan, Tyrosin und Derivate davon, handelt.
Synthetisches Polymermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Peptide eine Peptidlänge zwischen 2 und 15 Aminosäuren, bevorzugt 2 und 10 Aminosäuren, besonders bevorzugt 2 und 7 Aminosäuren, aufweisen.
Synthetisches Polymermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Peptide zumindest zwei antioxidativ wirksame Aminosäuren, vorzugsweise zumindest zwei antioxidativ wirksame Aminosäuren aus der Gruppe Tryptophan, Tyrosin und Derivate davon, aufweisen.
Synthetisches Polymermaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei antioxidativ wirksamen Aminosäuren höchstens durch zwei nicht antioxidativ wirksame Aminosäuren voneinander getrennt in den Peptiden vorliegen.
Synthetisches Polymermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Peptide ein relatives Molekulargewicht bis zu 2.500 Da aufweisen.
Synthetisches Polymermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminosäuren und/oder die Peptide einen Anteil zwischen 0,005 und 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 und 5,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 und 1,0 Gew.-%, aufweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht des synthetischen Polymermaterials.
Synthetisches Polymermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem synthetischen Polymermaterial um ein Polyolefin, insbesondere aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen und Copolymere davon, handelt.
Synthetisches Polymermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Polymermaterial aus der Gruppe Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und ultra-hochmolekulares Polyethylen ausgewählt ist.
Synthetisches Polymermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Polymermaterial ein ultra-hochmolekulares Polyethylen, vorzugsweise ein vernetztes, ultra-hochmolekulares Polyethylen, ist.
Medizintechnischer Gegenstand, umfassend ein synthetisches Polymermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Medizintechnischer Gegenstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass er als Implantat, Epithese oder Orthese ausgebildet ist.
Medizintechnischer Gegenstand nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass er aus der Gruppe Katheter, Trokar, chirurgisches Nahtmaterial, Herniennetz, Prolapsnetz bzw. -band, Harinkontinenzband und Endoprothese, insbesondere Stent oder Gefäßprothese, ausgewählt ist.
Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Polymermaterials mit antioxidativen Eigenschaften, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein synthetisches Ausgangspolymermaterial mit antioxidativ wirksamen Aminosäuren und/oder antioxidativ wirksamen Peptiden unter Ausbildung des synthetischen Polymermaterials versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangspolymermaterial und die Aminosäuren und/oder Peptide miteinander gemischt werden, wobei sowohl das Ausgangspolymermaterial als auch die Aminosäuren und/oder Peptide als Feststoffe vorliegen, und das resultierende Gemisch anschließend kompaktiert, vorzugsweise gepresst, wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischen bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Ausgangspolymermaterials, bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen 50 und 110°C, insbesondere 90 und 100°C, vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangspolymermaterial und eine Lösung oder Suspension, um fassend die Aminosäuren und/oder Peptide und ein organisches Lösungsmittel oder organisches Lösungsmittelgemisch, gemischt werden und das resultierende Gemisch anschließend unter Entfernung des Lösungsmittels bzw. Lösungsmittelgemisches getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösung bzw. Suspension mit einem Anteil an antoxidativ wirksamen Aminosäuren und/oder antioxidativ wirksamen Peptiden zwischen 0,005 und 99,9 Gew.-%, insbesondere 5 und 25 Gew.-%, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass Gemisch im Hochvakuum bei Raumtemperatur getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch durch Zufuhr von Wärme, insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 40 und 110°, getrocknet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Polymermaterial mit ionisierenden Strahlen vernetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Polymermaterial getempert wird.
Verwendung eines synthetischen Polymermaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung eines medizintechnischen Gegenstandes.