DE10243965A1 - Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen Download PDFInfo
- Publication number
- DE10243965A1 DE10243965A1 DE2002143965 DE10243965A DE10243965A1 DE 10243965 A1 DE10243965 A1 DE 10243965A1 DE 2002143965 DE2002143965 DE 2002143965 DE 10243965 A DE10243965 A DE 10243965A DE 10243965 A1 DE10243965 A1 DE 10243965A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- molecular weight
- polyether
- polysiloxane
- polyester
- mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/82—Post-polymerisation treatment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/18—Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/08—Processes
- C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/61—Polysiloxanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/64—Macromolecular compounds not provided for by groups C08G18/42 - C08G18/63
- C08G18/6453—Macromolecular compounds not provided for by groups C08G18/42 - C08G18/63 having sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
- C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
- C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
- C08G18/75—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic cycloaliphatic
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft biokompatible Polyurethane und deren Herstellung durch Umsetzung von einem aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Diisocyanat mit einem Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 500 bis 6000. Das derart gewonnene Prepolymer wird anschließend mit einem Kettenverlängerungsmittel umgesetzt, das ein niedermolekulares Diol oder ein Gemisch aus niedermolekularen Diolen oder eine Mischung aus dem niedermolekularen Diol mit einem Makrodiol des Typs Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon darstellt. Erfindungsgemäß soll das Verhältnis der NCO-Endgruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Kettenverlängerungsmittels 1,01 : 1 bis 1,05 : 1 betragen, wobei die anschließende Molekulargewichtsfraktionierung des enthaltenen Polymers zur Entfernung des niedermolekularen Polyurethananteils mit einem Massenanteil von 10 bis 55 Gewichts-% erfolgt. DOLLAR A Ferner betrifft die Erfindung der vorgenannten Polyurethane zur Herstellung von Erzeugnissen für medizinische Zwecke.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Vertahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen, die so hergestellten Polyurethane sowie Erzeugnisse für medizinische Zwecke, die aus diesen Polyurethanen gefertigt werden.
- Biokompatible Polyurethane werden seit langem in der Medizin eingesetzt, insbesondere bei Anwendungen, die mit Blut in Kontakt stehen. Der Grund hierin liegt in den sehr guten mechanischen Eigenschaften, der a priori bestehenden guten Blutverträglichkeit sowie der guten Verarbeitbarkeit der Polyurethane. Die meisten bekanntgewordenen Polyurethane weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So werden durch hydrolytische Einflüsse innerhalb mehr oder weniger kurzer Zeiträume die mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit, Dehnung und Elastizität, nachteilig beeinflusst. Viele Polyurethane werden im Laufe der Zeit sogar völlig abgebaut. In der
DE 33 18 730 werden Polyurethane beschrieben, die im allgemeinen als biokompatibel und biostabil bezeichnet werden. Diese biokompatiblen und biostabilen Polyurethane weisen jedoch weitere Nachteile auf: Niedermolekulare Bestandteile können ausgewaschen werden oder an die Oberfläche diffundieren und dadurch die Biokompatibilität negativ beeinflussen. Zudem gibt es beispielsweise keine Polyurethane mit einem E-Modul < 15 N/mm2 (bestimmt aus der Beziehung σ = E·ε, σ ist die Zugspannung und ε die Dehnung), sogenannte weiche Polyurethane, die ein hohes lineares elastisches Verhalten, eine hohe Reiß- und Weiterreißfestigkeit bei gleichzeitig hoher Langzeitstabilität in vivo aufweisen. Diese Eigenschaften sind besonders wichtig für Materialien, die für Langzeitimplantate eingesetzt werden, die einer zyklischen Belastung, z.B. als Segel von Herzklappen, unterliegen. - Es ist Aufgabe der Erfindung, Polyurethane mit gegenüber den bisher bekannten Polyurethanen verbesserten Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, die insbesondere bei geringerem E-Modul ein hohes linear elastisches Verhalten, eine hohe Reiß- und Weiterreißfestigkeit sowie eine hohe Langzeitstabilität in vivo zeigen.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem man mindestens ein aliphatisches und/oder mindestens ein cycloaliphatisches Diisocyanat mit einem Makrodiol des Typs Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 500 bis 6000 umsetzt und das so gewonnene Prepolymer weiter umsetzt mit einem Kettenverlängerungsmittel, das ein niedermolekulares Diol oder ein Gemisch aus niedermolekularen Diolen oder eine Mischung aus dem niedermolekularen Diol mit einem Makrodiol des Typs Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 500 bis 6000 darstellt, dadurch gekennzeichnet dass das Verhältnis von NCO-Endgruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Kettenverlängerungsmittels 1,01 : 1 bis 1,05 : 1 beträgt und dass man das erhaltene Polymer, gegebenenfalls nach Behandlung mit einem Reagenz zur Deaktivierung der noch vorhandenen NCO-Gruppen, einer Molekulargewichtsfraktionierung unterwirft, bei der der niedermolekulare Polyurethananteil mit einem Massenanteil von 10 bis 55 Gew.% also nicht verwendbarer Anteil abgetrennt und gegebenenfalls verworfen wird und der zurückbleibende hochmolekulare Anteil als biokompatibles Polyurethan mit verbesserten Eigenschaften gewonnen wird.
- Als aliphatische Diisocyanate sind geeignet geradkettige oder verzweigte C2- bis C10-Alkyldiisocyanate, die durch Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl oder Butyl substituiert sein können. Bevorzugt seien C4- bis Ca-Alkylisocyanate, besonders bevorzugt C5- und C6-Alkylisocyanate genannt, die jeweils durch Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl oder Butyl substituiert sein können. Ganz besonders bevorzugt sind Hexandiisocyanate, die mit Methylresten substituiert sein können. Im einzelnen seien genannt 1,6-Diisocyanato-2,2,4,4-tetramethylhexan, 1,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan und 1,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethyl-hexan.
- Als cycloaliphatische Diisocyanate sind solche mit Cyclobutyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl-, Cyclooctyl-, Cyclononyl- oder Cyclodecylgruppen geeignet, wobei die cycloaliphatischen Reste über einen oder mehrere Methylenreste verknüpft sein können. Bevorzugt sind Cyclopentyl-, Cyclohexyl- sowie Dicyclohexylmethan diisocyanate, besonders bevorzugt sind Cyclohexyl- und Dicyclohexylmethandiisocyanate. Im einzelnen seien genannt 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, 1,4-Cyclohexyldiisocyanat, 1,3-Bis-(isocyanatomethyl)-cyclohexan, 1,4-Bis-(isocyanatomethyl)-cyclohexan und Isophorondiisocyanat. Ganz besonders bevorzugt werden in das erfindungsgemäße Verfahren 4,4'-Dicyclohexylmethandüsocyanat und 1,4-Cyclohexyldiisocyanat eingesetzt. Selbstverständlich sind auch Isomerengemische der genannten Diisocyanate geeignet.
- Als Makrodiole sind geeignet Polyester, Polyether, Polysiloxane oder Polysulfone, die zwei OH-Endgruppen aufweisen mit einem mittleren Molekulargewicht von Mw = 500 bis 6000 (Mw = Gewichtsmittel), bevorzugt Polyester, Polyether, Polysiloxane oder Polysulfone mit zwei OH-Endgruppen mit einem mittleren Molekulargewicht von Mw = 500 bis 4000 (Mw = Gewichtsmittel), besonders bevorzugt Polyester, Polyether, Polysiloxane oder Polysulfone mit zwei OH-Endgruppen mit einem mittleren Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 3000 (Mw = Gewichtsmittel), ganz besonders bevorzugt Polyester, Polyether, Polysiloxane oder Polysulfone mit zwei OH-Endgruppen mit einem mittleren Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 2400 (Mw = Gewichtsmittel).
- Als Polyester seien genannt solche mit C1- bis C10-Alkylenbausteinen, bevorzugt solche mit C2- bis C6-Alkylenbausteinen, besonders bevorzugt C2- bis C4-Alkylenbausteinen, wobei diese jeweils durch Methylgruppen substituiert sein können.
- Als Polyether seien genannt solche mit C1- bis C10-Alkylenbausteinen, bevorzugt solche mit C2- bis C6-Alkylenbausteinen, besonders bevorzugt C2- bis C4-Alkylenbausteinen, wobei diese jeweils durch Methylgruppen substituiert sein können.
- Als Polysiloxane seien genannt solche mit C1- bis C10-Alkylenbausteinen, bevorzugt solche mit C2- bis C6-Alkylenbausteinen, besonders bevorzugt C2- bis C4-Alkylenbausteinen, wobei diese jeweils durch Methylgruppen substituiert sein können.
- Als Polysulfone seien genannt solche mit C1- bis C10-Alkylenbausteinen, bevorzugt solche mit C2- bis C6-Alkylenbausteinen, besonders bevorzugt C2- bis C4- Alkylenbausteinen, wobei diese jeweils durch Methylgruppen substituiert sein können.
- Als niedermolekulare Diole sind geeignet C2- bis C10-Alkyldiole, die gegebenenfalls durch niedere Alkylreste wie C1- bis C3-Reste substituiert sein können. Im einzelnen seien genannt Ethylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,4-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexan, 1,6-Hexandiol, 2,2,4-Trimethyl-1,6-hexandiol und 2,4,4-Trimethyl-1,6-hexandiol, bevorzugt 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 2,2,4-Trimethyl-1,6-hexandiol und 2,4,4-Trimethyl-1,6-hexandiol, besonders bevorzugt 1,4-Butandiol und 2,2,4-Trimethyl-1,6-hexandiol. Selbstverständlich kann auch ein Gemisch aus niedermolekularen Diolen eingesetzt werden. Im allgemeinen wird ein Gemisch aus zwei Diolen verwendet. Das Diol kann auch im Gemisch mit einem Makrodiol des Typs Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon wie im einzelnen oben benannt verwendet werden, wobei das Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem mittleren Molekulargewicht wie oben genannt eingesetzt wird.
- Bei der Umsetzung des Prepolymers mit dem Kettenverlängerer kann in an sich bekannter Weise ein Katalysator verwendet werden. Als Katalysatoren können beispielsweise Dibutylzinndilaurat, Zinnoctoat oder Diazabicyclooctan eingesetzt werden.
- Das Verhältnis von NCO-Endgruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Kettenverlängerers beträgt im allgemeinen 1,01 : 1 bis 1,05 : 1, bevorzugt 1,02 : 1 bis 1,04 1, besonders bevorzugt 1,025 : 1 bis 1,035 : 1.
- Die Molekulargewichtsfraktionierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in an sich bekannter Weise durchgeführt. Geeignete Verfahren sind Fällungsreaktionen, Festphasenextraktion, Flüssigphasenextraktion, Adsorptionschromatographie, Fällungschromatographie nach Baker-Williams, Verteilungsfraktionierung, Gelpermeationschromatographie (GPC) und Kontinuierliche Polymerfraktionierung (CPF).
- Besonders geeignet für die Molekulargewichtsfraktionierung sind Fällungsreaktionen, Gelpermeationschromatographie und Kontinuierliche Polymerfraktionierung. Bei der Molekulargewichtsfraktionierung wird im allgemeinen ein niedermolekularer Anteil mit einem Massenanteil von 10 bis 55 Gew.% abgetrennt, bevorzugt wird ein niedermolekularer Anteil mit einem Massenanteil von 20 bis 50 Gew.%, besonders bevorzugt einer mit einem Massenanteil von 30 bis 45 Gew.% abgetrennt und verworfen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen wie folgt durchgeführt. In einer geeigneten Apparatur, z.B. in einem mit Rührer, Stickstoffzuführung und Kühler mit Ableitungsrohr ausgerüsteten Dreihalskolben, wird zur Bildung des Prepolymers das Düsocyanat mit dem Makrodiol vermischt und unter ständigem Rühren erhitzt. Die Temperatur beträgt im allgemeinen 50 bis 120°C, bevorzugt 60 bis 100°C besonders bevorzugt 70 bis 90°C. Die Reaktionszeit für die Prepolymerbildung beträgt mindestens 5 h, bevorzugt ist eine Reaktionszeit für die Prepolymerbildung von 10 bis 20 h, besonders bevorzugt 14 bis 19h.
- Währenddessen wird in einem weiteren Gefäß das Kettenverlängerungsmittel, gegebenenfalls nach Zugabe eines Katalysators, z.B. Dibutylzinndilaurat, Zinnoctoat oder Diazabicyclooctan, gemischt und sodann zum Prepolymer zugegeben. Anschließend wird die Reaktionsmischung bei einer Temperatur von 50 bis 120°C, bevorzugt 60 bis 100°C, besonders bevorzugt 70 bis 90°C, unter ständigem Rühren für mindestens 48h erhitzt. Das resultierende Polymer wird nach eventueller Deaktivierung der überschüssigen NCO-Gruppen mit einem geeigneten Deaktivierungsreagenz, z.B. sekundären Aminen, bevorzugt Dibutylamin, gereinigt und getrocknet. Es ist auch möglich die oben beschriebene Reaktion in Anwesenheit von einem oder mehreren Lösungsmitteln durchzuführen. Geeignet sind die Lösungsmittel Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Chloroform, Methylenchorid, Trichlorethylen, Tetrahydrofuran und Dioxan, bevorzugt sind Dimethylacetamid, Dimethylformamid und Chloroform, besonders bevorzugt sind Dimethylacetamid und Chloroform. Ganz besonders bevorzugt wird Dimethylacetamid als Lösungsmittel eingesetzt. Wird die Umsetzung in Lösung durchgeführt, kann das entstandene Polymer durch Ausfällen in einem , geeigneten Fällungsmittel, z.B. i-Propanol oder Wasser, abgetrennt und getrocknet werden.
- Das erhaltene Polymer wird im Anschluss einer Molekulargewichtsfraktionierung unterworfen. Die Molekulargewichtsfraktionierung sei anhand von Fällungsreaktionen erläutert. Dazu wird das Polymer zunächst in Lösung gebracht. Als Lösungsmittel für das Polymer sind geeignet Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Chloroform, Methylenchorid, Trichlorethylen, Tetrahydrofuran und Dioxan, bevorzugt sind Dimethylacetamid, Dimethylformamid und Chloroform, besonders bevorzugt ist Dimethylacetamid. Zu einer solchen Polymerlösung wird in an sich bekannter Weise langsam ein Nichtlösungsmittel, wie i-Propanol und/oder Wasser, bevorzugt i-Propanol, zugegeben. Dadurch wird die Löslichkeit des Polymers langsam geringer. Dies führt dazu, dass Moleküle mit dem höchsten Polymerisationsgrad zuerst ausfallen und kürzere Ketten in Lösung verbleiben. Die Polymerlösung wird bei konstanter Temperatur, z.B. Raumtemperatur, gehalten und das Fällungsmittel unter Rühren zugesetzt. Sobald die Lösung trübe wird, erhöht man die Temperatur, bis sich das ausfallende Polymer löst. Anschließend wird die Lösung auf die ursprüngliche Temperatur abgekühlt, das so ausgefällte Polymer wird abgetrennt und getrocknet. Geeignete Kombinationen aus Lösungs- und Fällungsmittel können neben weiteren dem Fachmann bekannten Verfahren durch Trübungstitrationen bestimmt werden.
- Gegenstand der Erfindung sind weiterhin biokompatible Polyurethane, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, sowie deren Verwendung zur Herstellung von Erzeugnissen für medizinische Zwecke.
- Überraschenderweise wurde gefunden, dass die bei der Molekulargewichtsfraktionierung, unabhängig von dem zur Molekulargewichtsfraktionierung angewendeten Verfahren, gewonnene hochmolekulare Fraktion ein um 10 bis 50%, z.B. 20 bis 40%, geringeren E-Modul als das Ausgangsmaterial aufweist, wobei unter E-Modul der Sekantenmodul zu verstehen ist, der sich im Spannungs-Dehnungs-Diagramm aus der Steigung der Geraden durch den Ursprung und den Endpunkt des quasilinearen Bereiches bestimmen lässt. Außerdem wurde beobachtet, dass sich im Spannungs-Dehnungs-Diagramm der quasilineare Bereich der hochmolekularen Fraktion gemäß des Zusammenhanges σ = E·ε um ca. 15 bis 45%, z.B. 20 bis 40%, gegenüber dem Ausgangsmaterial vergrößert. Zudem verbessert sich die Reißfestigkeit sowie die Weiterreißfestigkeit um etwa 10 bis 20% [zu Begrifflichkeiten vgl. DIN 53455, ISO 527.2-1985].
- Beispiel 1
- In einem Dreihalskolben, ausgerüstet mit Rührer, Stickstoffzuführung und Kühler mit Ableitungsrohr, werden 0,54val 1,4-Cyclohexyldüsocyanat, 0,54val 4,4'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat und 0,08val wasserfreies Polyetherdiol Mw ∽ 2000 eingefüllt und mind. 10h bei 85°C unter ständigem Rühren erhitzt. Die Additionsreaktion zur Herstellung des Voraddukts wird solange fortgesetzt, bis der theoretisch errechnete Isocyanatgehalt von 21,7 Gew.-% erreicht wird. Währenddessen werden zur Herstellung des Kettenverlängerers 0,42val wasserfreies Polyetherdiol und 0,55val wasserfreies 1,4-Butandiol in einem anderen verschlossenen Gefäß mit dem Zinnkatalysator (0,12val Dibutylzinndilaurat) vermischt. Diese Vermischung findet ebenfalls bei ca. 80°C statt. Für die Herstellung des Polyurethans werden die beiden Mischungen bei einer Temperatur von 85°C verrührt, entgast und in eine Aushärteform gegossen. Die Aushärtung erfolgt bei 80°C und dauert ca. 3 Tage. Das so erhaltene Polymer wird durch folgende Kennwerte beschrieben: Molekulargewicht Mw = 82400, Polymolekularitätsindex 1,71, E-Modul 21,0 N/mm2, Linearität 3,5 %, Weiterreißwiderstand 28 N/mm.
- Nach beendeter Umsetzung wird das Polymer einer Molekulargewichtsfraktionierung mittels Fällungsreaktion unterworfen. Dazu wird eine Lösung von 6,8 g Polymer in 70 g Dimethyl-acetamid mit 100 g i-Propanol vermischt und auf 50°C erhitzt. Nach Abkühlen wird das Polymer aus der unteren Gelphase isoliert und getrocknet. Die analytischen Kennwerte des fraktionierten Polymers haben sich wie folgt geändert: Molekulargewicht Mw = 101700, Polymolekularitätsindex 1,38, E-Modul 13,2 N/mm2, Linearität 4,8 %, Weiterreißwiderstand 36 N/mm.
- Beispiel 2
- Die Herstellung des Polymers wird in Analogie zu Beispiel 1 durchgeführt. Zur Molekulargewichtsfraktionierung wird die präparative Gelpermeationschromatographie angewendet. Dazu wird eine verdünnte Polymerlösung hergestellt. Die Konzentration der Lösung beträgt maximal 8 g/L. Als Lösungsmittel wird Chloroform verwendet.
- Die Polymerlösung wird in Teilen in das GPC-Trennsystem injiziert. Die Konzentration der aus den Trennsäulen nach Molekulargewicht aufgetrennten Moleküle wird mit einem konzentrationsempfindlichen Detektor gemessen und in zwei Fraktionen aufgeteilt, die getrennt voneinander aufgefangen werden. Die Polymeranteile in den drei Fraktionen werden isoliert und getrocknet. Es ergeben sich Polymere mit folgenden Kennwerten:
- Fraktion 1 wird als nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Fraktion ihrer weiteren Bestimmung zugeführt.
- Beispiele 3 bis 10
-
- Bevorzugte Verwendungen für die erfindungsgemäßen Polyurethane sind in den Ansprüchen 12 und 13 aufgeführt. Insbesondere können Polyurethan-Patches bei, Hautverbrennungen eingesetzt werden, um kurzfristig eine „zweite Haut" darzustellen, die den täglichen Verbandwechsel einsparen lässt, weitere Einsatzgebiete sind bei Kindern gegeben, die z.B. jährlich einer Herzoperation unterzogen werden müssen: Hier wird das Patch unter die Haut gelegt, damit der Operateur nur bis zum Patch vordringen muss, das Patch wird entfernt, so dass der Operateur direkt ohne Entfernung des Bindegewebes am Herz operieren kann. Schließlich lassen sich Patches als chirurgische Netze bei Herz-, Bauch- und Brustwanddefekten einsetzen.
Claims (13)
- Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen mit verbesserten Eigenschaften, bei dem man mindestens ein aliphatisches und/oder mindestens ein cycloaliphatisches Diisocyanat mit einem Makrodiol des Typs Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 500 bis 6000 umsetzt und das so gewonnene Prepolymer weiter umsetzt mit einem Kettenverlängerungsmittel, das ein niedermolekulares Diol oder ein Gemisch aus niedermolekularen Diolen oder eine Mischung aus dem niedermolekularen Diol mit einem Makrodiol des Typs Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 500 bis 6000 darstellt, dadurch gekennzeichnet dass das Verhältnis von NCO-Endgruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Kettenverlängerungsmittels 1,01 : 1 bis 1,05 : 1 beträgt und dass man das erhaltene Polymer, gegebenenfalls nach Behandlung mit einem Reagenz zur Deaktivierung der noch vorhandenen NCO-Gruppen, einer Molekulargewichtsfraktionierung unterwirft, bei der der niedermolekulare Polyurethananteil mit einem Massenanteil von 10 bis 55 Gew.% abgetrennt und verworfen wird und der zurückbleibende hochmolekulare Anteil als biokompatibles Polyurethan mit verbesserten Eigenschaften gewonnen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass man 2 bis 10 Mol Diisocyanat pro Mol Makrodiol verwendet.
- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet dass das Verhältnis von NCO-Gruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Kettenverlängerungsmittels 1,02 : 1 bis 1,04 : 1 beträgt.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass man als Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon eines mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 2500 einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass man als Kettenverlängerungsmittel 2,2,4-Trimethyl-1,6-hexandiol einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass man als Kettenverlängerungsmittel ein Gemisch aus 2,2,4-Trimethyl-1,6-hexandiol und einem Makrodiol des Typs Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 2500 einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass man als Kettenverlängerungsmittel ein Gemisch aus 1,4-Butandiol und einem Makrodiol des Typs Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 2500 einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass man als Kettenverlängerungsmittel ein Gemisch aus 1,4-Butandiol, 2,2,4-Trimethyl-1,6-hexandiol und einem Makrodiol des Typs Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 2500 einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass man als Düsocyanat 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat oder 1,4-Cyclohexyldiisocyanat oder ein Gemisch aus beiden einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet dass man zur Molekulargewichtsfraktionierung Fällungsreaktionen oder die Kontinuierliche Polymerfraktionierung einsetzt.
- Biokompatible Polyurethane, herstellbar durch Umsetzung von einem aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Diisocyanat mit einem Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 500 bis 6000 und anschließender Umsetzung des so gewonnenen Prepolymers mit einem niedermolekularen Diol oder einem Gemisch niedermolekularer Diole oder einer Mischung niedermolekularer Diole mit einem Makrodiol des Typs Polyester, Polyether, Polysiloxan oder Polysulfon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 500 bis 6000, wobei das Verhältnis von NCO-Gruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Kettenverlängerungsmittels 1,01 : 1 bis 1,05 : 1 beträgt, und anschließende Molekulargewichtsfraktionierung des erhaltenen Polymers zur Entfernung des niedermolekularen Polyurethananteils mit einem Massenanteil von 10 bis 55 Gew.%.
- Verwendung der Polyurethane nach Anspruch 11 zur Herstellung von Erzeugnissen für medizinische Zwecke, insbesondere zur Herstellung von Blutpumpen, einschließlich VAD-Systemen (Herzunterstützungssysteme zur ausreichenden Blutversorgung), Annuloplastie-Ringe, Konduit-Klappen, Venen-Klappen, Sehnenfäden, Herzklappen-Ballone, Gefäßprothesen, Stents (Gefäßstützen) einschließlich Vascular-Stents oder Stent Grafts (Gefäß-Prothesen mit zusätzlichem Geflecht), Patches (Gewebeflicken) einschließlich Ductus-Botalli-Verschluss, Netzgewebe für rekonstruktive Maßnahmen einschließlich Geweben für die Rekonstruktion von Blutgefäßen, Testicular-Implantate, Brustimplantate, Miniskus-Ersatz, Urether-Prothesen einschließlich Stents, Vena Cava Filter.
- Verwendung der Polyurethane nach Anspruch 11 zur Herstellung von Herzklappen.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2002143965 DE10243965A1 (de) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen |
| PCT/DE2003/003081 WO2004029123A1 (de) | 2002-09-20 | 2003-09-17 | Verfahren zur herstellung von biokompatiblen polyurethanen |
| AU2003275919A AU2003275919A1 (en) | 2002-09-20 | 2003-09-17 | Method for the production of biocompatible polyurethanes |
| EP03798068A EP1543055A1 (de) | 2002-09-20 | 2003-09-17 | Verfahren zur herstellung von biokompatiblen polyurethanen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2002143965 DE10243965A1 (de) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10243965A1 true DE10243965A1 (de) | 2004-04-01 |
Family
ID=31969374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2002143965 Withdrawn DE10243965A1 (de) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1543055A1 (de) |
| AU (1) | AU2003275919A1 (de) |
| DE (1) | DE10243965A1 (de) |
| WO (1) | WO2004029123A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005089778A1 (en) * | 2004-03-24 | 2005-09-29 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Biodegradable polyurethane and polyurethane ureas |
| EP1710262A1 (de) * | 2005-04-05 | 2006-10-11 | Budapest University of Technology and Economics | Hitzebeständiges Silicon-Polyurethan und Verfahren zu dessen Herstellung |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007112485A1 (en) | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Aortech Biomaterials Pty Ltd | Biostable polyurethanes |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3326875A (en) * | 1963-01-31 | 1967-06-20 | Dow Chemical Co | Separation of large polymer molecules in solution |
| DE3239318A1 (de) * | 1981-10-30 | 1983-05-11 | Thermo Electron Corp., 02154 Waltham, Mass. | Formbares polyurethanelastomer mit guter blutvertraeglichkeit |
| DE3318730A1 (de) * | 1983-05-21 | 1984-11-22 | Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal | Biokompatible polyurethane |
| DE3643465A1 (de) * | 1986-12-19 | 1988-07-07 | Akzo Gmbh | Biokompatible polyurethane |
| DE3411361C2 (de) * | 1984-03-28 | 1992-01-30 | Akzo Patente Gmbh, 5600 Wuppertal, De | |
| DE4107284C2 (de) * | 1990-03-08 | 1992-09-10 | Heba-Otoplastisches Labor Paul-Peter Bartels Einrichtungshaus Fuer Hoergeraete-Akustiker, 8751 Moemlingen, De | |
| US5175229A (en) * | 1986-11-18 | 1992-12-29 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Biocompatible polyurea-urethane hydrated polymers |
| US5254662A (en) * | 1990-09-12 | 1993-10-19 | Polymedia Industries, Inc. | Biostable polyurethane products |
| DE4315173A1 (de) * | 1992-12-23 | 1994-06-30 | Bayer Ag | Reine, insbesondere katalysatorfreie Polyurethane |
| DE4243799A1 (de) * | 1992-12-23 | 1994-06-30 | Bayer Ag | Siloxanblockcopolymer-modifizierte thermoplastische Polyurethane |
| EP0696605A1 (de) * | 1994-08-10 | 1996-02-14 | Peter Neuenschwander | Biokompatibles Blockcopolymer |
| US6177522B1 (en) * | 1997-11-07 | 2001-01-23 | Salviac Limited | Biostable polycarbonate urethane products |
| US20020072584A1 (en) * | 1999-05-07 | 2002-06-13 | Salviac Limited. | Biostability of polymeric structures |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPO251096A0 (en) * | 1996-09-23 | 1996-10-17 | Cardiac Crc Nominees Pty Limited | Polysiloxane-containing polyurethane elastomeric compositions |
-
2002
- 2002-09-20 DE DE2002143965 patent/DE10243965A1/de not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-09-17 WO PCT/DE2003/003081 patent/WO2004029123A1/de not_active Ceased
- 2003-09-17 AU AU2003275919A patent/AU2003275919A1/en not_active Abandoned
- 2003-09-17 EP EP03798068A patent/EP1543055A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3326875A (en) * | 1963-01-31 | 1967-06-20 | Dow Chemical Co | Separation of large polymer molecules in solution |
| DE3239318A1 (de) * | 1981-10-30 | 1983-05-11 | Thermo Electron Corp., 02154 Waltham, Mass. | Formbares polyurethanelastomer mit guter blutvertraeglichkeit |
| DE3318730A1 (de) * | 1983-05-21 | 1984-11-22 | Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal | Biokompatible polyurethane |
| DE3411361C2 (de) * | 1984-03-28 | 1992-01-30 | Akzo Patente Gmbh, 5600 Wuppertal, De | |
| US5175229A (en) * | 1986-11-18 | 1992-12-29 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Biocompatible polyurea-urethane hydrated polymers |
| DE3643465A1 (de) * | 1986-12-19 | 1988-07-07 | Akzo Gmbh | Biokompatible polyurethane |
| DE4107284C2 (de) * | 1990-03-08 | 1992-09-10 | Heba-Otoplastisches Labor Paul-Peter Bartels Einrichtungshaus Fuer Hoergeraete-Akustiker, 8751 Moemlingen, De | |
| US5254662A (en) * | 1990-09-12 | 1993-10-19 | Polymedia Industries, Inc. | Biostable polyurethane products |
| DE4315173A1 (de) * | 1992-12-23 | 1994-06-30 | Bayer Ag | Reine, insbesondere katalysatorfreie Polyurethane |
| DE4243799A1 (de) * | 1992-12-23 | 1994-06-30 | Bayer Ag | Siloxanblockcopolymer-modifizierte thermoplastische Polyurethane |
| EP0696605A1 (de) * | 1994-08-10 | 1996-02-14 | Peter Neuenschwander | Biokompatibles Blockcopolymer |
| US6177522B1 (en) * | 1997-11-07 | 2001-01-23 | Salviac Limited | Biostable polycarbonate urethane products |
| US20020072584A1 (en) * | 1999-05-07 | 2002-06-13 | Salviac Limited. | Biostability of polymeric structures |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005089778A1 (en) * | 2004-03-24 | 2005-09-29 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Biodegradable polyurethane and polyurethane ureas |
| EP1710262A1 (de) * | 2005-04-05 | 2006-10-11 | Budapest University of Technology and Economics | Hitzebeständiges Silicon-Polyurethan und Verfahren zu dessen Herstellung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1543055A1 (de) | 2005-06-22 |
| AU2003275919A1 (en) | 2004-04-19 |
| WO2004029123A1 (de) | 2004-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69629820T2 (de) | Fluoroligomere oberflächen modifizierungsmittel für polymere und die hieraus hergestellte gegenstände | |
| DE69112911T2 (de) | Bruchbeständige Polyurethancarbonatpolymerprothesen. | |
| DE69912956T2 (de) | Biomedizinisches polyurethan, seine herstellung und verwendung | |
| DE68928264T2 (de) | Biostabile, segmentierte, aliphatische Polyurethane und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE68916992T2 (de) | Fluorierte Polyetherurethane und die daraus hergestellten medizinischen Geräte. | |
| DE3318730C2 (de) | ||
| EP0603675B1 (de) | Katalysatorfreie aliphatische thermoplastische Polyurethane | |
| DE69613144T2 (de) | Harnstoff- und urethangruppen enthaltendes lineares blockpolymer, verfahren zur herstellung von linearen blockpolymeren sowie verwendung der blockpolymeren als implantate | |
| DE60222563T2 (de) | Bioaktive oberflächen-modifizierer für polymere und die daraus hergestellten gegenstände | |
| DE69926730T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyurethanklebstoffen und dadurch hergestellte Klebstoffe | |
| DE60102209T2 (de) | Thermoplastische Polyurethane | |
| EP3302589B1 (de) | Verfahren zur herstellung von polyurethanlösungen auf basis von siliciumpolycarbonatdiolen | |
| DE1940181B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyurethanelastomeren | |
| CH655937A5 (de) | Formbares polyurethanelastomer mit blutvertraeglichkeit. | |
| DE69315669T2 (de) | Hochschlagzähes Polyurethan | |
| EP1911782B1 (de) | Polyesterpolyole, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung | |
| DE60305818T2 (de) | Polymere Allophanate von Diphenylmethandiisocyanat, Prepolymere von diesen Allophanaten und Verfahren zur Herstellung dieser polymeren Allophanate und Prepolymere | |
| DE3411361A1 (de) | Einbettmaterial, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung | |
| DE3643465A1 (de) | Biokompatible polyurethane | |
| DE102004060284A1 (de) | Reaktive Polyurethan-Prepolymere mit einem geringen Gehalt an monomeren Diisocyanaten | |
| DE10243966A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen | |
| DE69018504T2 (de) | Schmelzverarbeitbare Polyurethanharnstoff-Copolymere und Verfahren zu ihrer Herstellung. | |
| DE10243965A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen | |
| DE69026849T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Elastomeren | |
| DE60213999T2 (de) | Elastomere Polysiloxane-Polyurethan Block Copolymere, Prozess zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |