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HPPE纱线

阅读:614发布:2020-05-12

专利汇可以提供HPPE纱线专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种经处理的高性能聚乙烯(HPPE) 纱线 ,其特征在于,所述经处理的HPPE纱线包含:粘附在HPPE纱线的表面并 覆盖 至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯 烃 层;包含活性剂的组合物,其中该组合物至少部分 吸附 在多孔聚烯烃层中。本发明进一步涉及一种包含所述经处理的HPPE纱线的制品、包含所述经处理的HPPE纱线或所述制品的装置。本发明还涉及一种用于制备所述经处理的HPPE纱线或经处理的HPPE纱线结构或HPPE纱线形态的方法,涉及所述经处理的HPPE纱线或含有所述经处理的HPPE纱线的制品或装置在机动车应用、航海应用、航空应用、医学应用、防护应用、运动/娱乐应用、建筑应用、服装应用、瓶灌应用、机械应用中的用途。,下面是HPPE纱线专利的具体信息内容。

1.一种经处理的HPPE纱线,其包含:
·粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分所述HPPE纱线的表面的多孔聚烯层,并且所述多孔聚烯烃层的厚度为至少5nm和至多1000nm;
·包含活性剂的组合物,其中所述组合物至少部分吸附在所述多孔聚烯烃层中。
2.如权利要求1所述的经处理的HPPE纱线,其中,所述经处理的HPPE纱线还包含脂质和/或醇酸树脂
3.如权利要求2所述的经处理的HPPE纱线,其中,所述脂质是脂肪酸,选自由化学结构中具有6-30个原子的脂肪酸及其混合物组成的组。
4.如权利要求3所述的经处理的HPPE纱线,其中,所述脂质为α-亚麻酸或花生四烯酸或其混合物。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的经处理的HPPE纱线,其中,所述活性剂是抗生物剂。
6.如权利要求5所述的经处理的HPPE纱线,其中,所述活性剂是三氯生。
7.如权利要求1-4中任意一项所述的经处理的HPPE纱线,其中,所述经处理的HPPE纱线进一步包含生长因子。
8.如权利要求1-4中任意一项所述的经处理的HPPE纱线,其中,所述经处理的HPPE纱线的直径小于50μm。
9.如权利要求8所述的经处理的HPPE纱线,其中,所述经处理的HPPE纱线的直径小于
30μm。
10.一种用于制备经处理的HPPE纱线的方法,其包括下列步骤:
·通过同时进行的等离子体聚合和等离子体刻蚀沉积多孔聚烯烃层,所述多孔聚烯烃层粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分所述HPPE纱线的表面;由此制备预处理的HPPE纱线;
·在有效温度下和有效时间内将含有活性剂的组合物沉积到所述预处理的HPPE纱线上;由此制备经处理的HPPE纱线;其中选择所述有效温度和有效时间,以便结构部件的HPPE丝线不会软化或开始熔融,从而使它们没有损失其分子取向。
11.如权利要求10所述的方法,其中,所述组合物还包含脂质和/或醇酸树脂
12.如权利要求10所述的方法,其包括下列步骤:使用所制成的经处理的HPPE纱线来制备纱线结构或纱线形态。
13.如权利要求11所述的方法,其中所述纱线结构或纱线形态选自由下列组成的组:
包含所述经处理的HPPE纱线或由所述经处理的HPPE纱线组成的编织物、纺织物、无纺织物、针织物。
14.如权利要求11所述的方法,其中所述纱线结构或纱线形态为包含所述经处理的HPPE纱线或由所述经处理的HPPE纱线组成的织物。
15.如权利要求11所述的方法,其中所述纱线结构或纱线形态为包含所述经处理的HPPE纱线或由所述经处理的HPPE纱线组成的编织结构。
16.如权利要求10所述的方法,其中,所述同时进行的等离子体聚合和等离子体刻蚀是在所述HPPE纱线、烯烃气体或烯烃气体的混合物、惰性气体或惰性气体的混合物、以及二化碳或气两者之一的存在下进行。
17.如权利要求16所述的方法,其中所述烯烃气体为乙烯。
18.如权利要求16所述的方法,其中所述惰性气体为稀有气体。
19.如权利要求18所述的方法,其中所述稀有气体为氩气。
20.如权利要求10或权利要求16所述的方法,其中,在沉积所述含有活性剂的组合物的步骤之前,使所述HPPE纱线转变为纱线结构或纱线形态。
21.如权利要求20所述的方法,其中所述纱线结构或纱线形态选自由下列组成的组:
包含所述经处理的HPPE纱线或由所述经处理的HPPE纱线组成的编织物、纺织物、无纺织物、针织物。
22.如权利要求20所述的方法,其中所述纱线结构或纱线形态为包含所述经处理的HPPE纱线或由所述经处理的HPPE纱线组成的织物。
23.如权利要求20所述的方法,其中所述纱线结构或纱线形态为包含所述经处理的HPPE纱线或由所述经处理的HPPE纱线组成的编织结构。
24.如权利要求20所述的方法,其中,在沉积所述含有所述活性剂的组合物的步骤之前且在沉积所述多孔聚烯烃层的步骤之前,使所述HPPE纱线转变为所述的纱线结构或纱线形态。
25.通过权利要求10-24中任意一项所述方法可得到的所述经处理的HPPE纱线。
26.一种制品,其包含权利要求1-9或25中任一项所定义的所述经处理的HPPE纱线。
27.如权利要求26所述的制品,其为缝合线、医用缆线或医用网。
28.如权利要求27所述的制品,其中,所述医用网为疝网。
29.一种装置,其包含权利要求1-9或25中任一项所定义的经处理的HPPE纱线。
30.一种装置,其包含权利要求26所定义的制品。
31.如权利要求30所述的装置,其中,所述装置为包含针和锚中至少一个与缝合线的医用装置。
32.权利要求1-9或25中任意一项所定义的经处理的HPPE纱线、权利要求26-28中任意一项所定义的制品、权利要求29或权利要求30所定义的装置在下列应用中的用途:机动车应用、航海应用、航空应用、医学应用、防护应用、运动/娱乐应用、建筑应用、服装应用、瓶灌应用、机械应用。
33.权利要求1-9或25中任意一项所定义的所述经处理的HPPE纱线在下列应用中的用途:机动车应用、航海应用、航空应用、医学应用、防护应用、运动/娱乐应用、建筑应用、服装应用、瓶灌应用、机械应用,其中所述经处理的HPPE纱线以使得所述经处理的HPPE纱线显示出其机械性能、抗微生物性和/或粘附性的量和形式使用。

说明书全文

HPPE纱线

[0001] 本发明涉及一种包含高性能聚乙烯(HPPE)丝线的结构构件的经处理的单丝或多丝纱线,涉及制备所述纱线的方法以及该单丝或多丝纱线的用途,特别是医学用途,例如用于非吸收性手术缝合线。
[0002] 手术缝合线是医生或外科医生为了通过固定手术伤口或创伤伤口的边缘使组织或骨头连在一起而使用的一针缝线或一组缝线。随着时代的发展,手术缝合线已由各种材料制成,包括亚麻、毛发、线、丝线、动物羊肠线和如聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯、分段的聚醚-酯嵌段共聚物等)、聚酰胺和聚烯(如聚乙烯或聚丙烯)的合成材料。由合成材料制成的手术缝合线可被用作单丝股(即单丝手术缝合线)或编织、加捻或其他多丝结构的多丝股。缝合线可以分为两类,即a)可吸收的和b)不可吸收的,这取决于制造手术缝合线所用的材料种类和材料的生物可吸收性。“不可吸收的”指的是植入之后缝合线不会因身体的自然作用而溶解或基本降解。“可吸收的”指的是植入之后缝合线因身体的自然作用溶解或基本降解。例如,由丝线或聚乙烯或聚丙烯制成的手术缝合线是不可吸收的,而由Polyglactin或聚乳酸制成的手术缝合线是可吸收的手术缝合线。不可吸收的手术缝合线特别适合承重植入物
[0003] 旨在修补身体组织的手术缝合线需要是无毒的并且能易于消毒,具有良好的拉伸强度(越高越好)、具有耐久性(抗磨损性高)并且具有令人满意的打结特性。如今,对手术缝合线和其他手术用和/或医用制品或装置的附加要求是在较长的时间段中表现出抗微生物活性。
[0004] 用抗微生物剂涂布的手术缝合线对于临床应用来说是可商购的。目前,用抗菌剂TM涂布的Polyglactin手术缝合线以商品名Coated VICRYLPLUS (Polyglactin 910编织物)Suture出售(Ethicon,Somerville,N.J.,U.S.A)。用于制备该手术缝合线的聚合物是聚(L-丙交酯-共-乙交酯),由 90%w/w的乙交酯和10%w/w的丙交酯组成的共聚物。
TM
VICRYL PLUS 缝合线包含50%w/w的Polyglactin 730(由35%w/w的乙交酯和65%w/w的丙交酯组成的聚(L-丙交酯-共-乙交酯)共聚物)、50%w/w的硬脂酸(润滑剂)和每米缝合线150μg三氯生[化学名称:5-氯-2-(2,4-二氯苯基)苯酚],三氯生是有效用于消费产品超过30年的众所周知的抗微生物药。这种缝合线在缝合线周围产生抑制TM
区,防止微生物繁殖。VICRYLPLUS 缝合线是生物可相容的,被归为可吸收的缝合线类。其用于除眼组织、心血管组织和神经组织之外的一般软组织对合(approximation)和/或套扎。这种手术缝合线的缺点是,由于它们的机械性能(特别是其拉伸强度和E-模量)有限,所以它们不能用于骨修复
[0005] 特别因其良好的机械性能(例如高E-模量和高拉伸强度)而著称的单丝或多丝HPPE纱线用于医学应用。然而,单丝或多丝HPPE纱线目前不能提供针对微生物的具体或额外的防护。由HPPE纱线制成的缝合线不仅非常适合组织修复,也非常适合骨修复,其中这种纱线的有利的机械性能很有益,因为需要具有高拉伸强度和回弹性和高机械应的纱线。因此,需要开发并使用能在较长的时间段中表现出抗生物活性的基于HPPE纱线的手术缝合线。
[0006] EP 1293218 A1公开了一种用作手术缝合线或韧带的细长的不可吸收的缝合线股,该缝合线股包括捻成线股的多根超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)丝线的核,所述核被同样包含UHMWPE丝线的多丝编织的鞘包围。缝合线股具有所需的优异性能,例如高拉伸强度、柔韧性和弹性。
[0007] EP 1743659 A1公开了一种由含有超高分子量聚乙烯的组合物制成的单丝手术缝合线。超高分子量聚乙烯的等离子体刻蚀被用作单丝缝合线的处理以提供具有不同形态(显示不均匀的点蚀和孔隙率)的粗糙表面。这些特性有助于单丝保持打结的能力并且有助于材料粘附到单丝的表面。EP1743659 A1没有公开包含抗微生物剂或脂肪酸或生长因子的组合物。此外,EP 1743659 A1没有提到该处理对经处理的单丝的机械性能相对于未处理的单丝的机械性能的影响。
[0008] WO 02/076287公开了由一种或更多种丝线制成的耐磨损的手术缝合线,所述手术缝合线用诸如矿物油或蓖麻油的油涂布。手术缝合线可以由聚乙烯制成。手术缝合线可选地包含其他物质,包括着色剂(例如颜料或染料)、填料或治疗药剂(例如抗菌剂、生长因子)。如WO 02/076287中所描述的溶剂尽管可以用于HPPE纱线,但其仅能提供有限的(如果有的话)涂层机械稳定性,该涂层包含油并且可以包含其他物质,包括着色剂(例如颜料或染料)、填料或治疗药剂(例如抗菌剂、生长因子)。WO 02/076287的涂层的有限的(如果有的话)机械稳定性是由于该涂层对HPPE表面的粘附性有限,这源于众所周知的HPPE的可涂布性有限。从本质上讲,未处理的HPPE纱线表现出有限的(如果有的话)可涂布性。“有限的可涂布性”指的是难以通过未处理的液体涂料的常规涂覆方法(例如浸涂)涂覆有机涂料组合物以覆盖其表面的一部分或(最重要的)全部,其中未处理的液体涂料的表面能高于聚乙烯的表面能。已知,表面的表面能越低,该表面的润湿性越低,涂布该表面越困难。因此,这些特别且非常强韧的纱线在需要额外的物理性能、化学性能、生物性能和/或机械性能的应用中的使用受到限制。迄今为止,为了赋予HPPE纱线额外的物理性能、化学性能、生物性能和/或机械性能,直接将有机涂层粘附到HPPE纱线上的几次尝试均失败。原因是,纱线用的常规涂布方法即使成功,也将导致对HPPE纱线的有利机械性能的不期望的损害,从而显著降低这种纱线的高拉伸强度。即使为了至少增大HPPE纱线的表面能,使HPPE纱线的表面通过常规且众所周知的方法(例如电晕、在溶剂存在下或溶剂不存在下的紫外曝光、等离子体刻蚀、湿式刻蚀等)处理时,经处理的HPPE纱线所表现出的机械性能与未处理的HPPE纱线的机械性能相比显著降低。
[0009] US 20070134305 A1公开了一种由原纤核和封装了生物活性剂同时保持生物活性剂的活性的聚合物涂层组成的复合缝合线。聚合物涂层包含用于截留生物活性剂的孔。US 20070134305 A1的涂层是厚的聚合物涂层,其厚度范围为10μm(=10000nm)到约2000μm(=2000000nm),在某些情况下厚度可以高达1cm(=10000000nm)。根据US20070134305 A1,聚合 物涂层是通过在原纤核的表面上涂覆一层乳液而形成的。乳液层的涂覆可以通过下列方法进行:例如将乳液喷涂、溅射、涂刷到纤维的表面,或将纤维浸入乳液中。根据US 20070134305 A1,经涂布的纤维的机械性能比未经涂布的纤维的机械性能差。
[0010] 因此,HPPE纱线的有利的一系列机械性能不能使其潜力充分用于如下的应用中,其中需要额外的物理性能、化学性能、生物性能和/或机械性能与HPPE纱线的有利的高E-模量和高拉伸强度组合。因此,在其中需要单丝或多丝HPPE纱线表现出抗生物活性的手术缝合线或其他类型的医用制品或医疗装置中不能使用单丝或多丝HPPE纱线。
[0011] 对HPPE纱线的另一个期望性能是提供生物活性剂(例如抗微生物剂)的受控释放的能力,从而赋予包含HPPE纱线的医用制品抗微生物性。随后,HPPE纱线或制品或装置充当待制品植入哺乳动物体内后要释放的试剂的临时贮库。通过使材料改性试图赋予其额外性能(例如生物活性)时遇到的常见且通常不能接受的问题是,材料的其他令人满意的性能(例如高拉伸强度)可能受到影响,同时生物活性物质的释放通常不足。
[0012] 在工业中存在对有效地利用HPPE单丝或多丝的高强度同时能提供生物活性剂(例如抗微生物剂)的受控释放的手术缝合线的需求。
[0013] 附图的简要说明
[0014] 通过参考示例性实施方式和附图更详细地说明本发明,其中
[0015] 图1显示了:1a.HPPE纱线的横截面;
[0016] 1b.HPPE和粘附到HPPE表面的多孔聚烯烃层的横截面;
[0017] 1c.根据本发明的经处理的HPPE纱线的横截面。
[0018] 所有的图都是高度示意性的且并不一定按比例绘制,它们仅显示为了说明本发明所需的部分,其他部分被省略或仅如此建议。
[0019] 附图及优选实施方式的说明
[0020] 本发明的目标是解决本文中所提到的问题或缺点的一部分或全部。更 具体地,本发明的目标是提供具有改善性能的经处理的单丝或多丝HPPE纱线。改善可以例如是提供这样的经处理的单丝或多丝HPPE纱线,其表现出的机械性能至少比得上未处理的单丝或多丝HPPE纱线的机械性能,同时经处理的HPPE纱线能提供活性剂(例如生物活性剂)的受控释放。
[0021] 因此,概括地,根据本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含:
[0022] ●粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层;
[0023] ●包含活性剂的组合物,其中该组合物至少部分吸附在所述多孔聚烯烃层中。
[0024] 本发明的经处理的HPPE纱线具有与未处理的单丝或多丝HPPE纱线的机械性能相当的机械性能,并且表现出增强的粘附性,它们能递送活性剂(例如生物活性剂),因此表现出抗微生物活性。在本发明的上下文中,机械性能被理解为断裂伸长率(%)、E-模量(GPa)和断裂最大力(Fmax)(N)。
[0025] 本发明的经处理的HPPE纱线还显示出对有机涂层或无机涂层(例如金属或金属氧化物涂层)的增强粘附性以及对生物活性剂(例如抗微生物剂和/或杀真菌剂)的受控释放。
[0026] 图1显示了HPPE纱线2的示意图。如其他地方所描述,HPPE纱线可以是单丝或多丝结构,单丝结构包括膜片、带和膜。图1b显示了HPPE纱线2和粘附到HPPE纱线2表面并覆盖至少部分HPPE纱线2的表面的多孔聚烯烃层4。图1c显示了根据本发明的经处理的HPPE纱线6。经处理的HPPE纱线6包含粘附到HPPE纱线2表面并覆盖至少部分HPPE纱线2的表面的多孔聚烯烃层4,以及含有活性剂的组合物8,所述组合物8至少部分吸附或混入多孔聚烯烃层4中,从而产生除多孔聚烯烃层4和含有活性剂的组合物8之间的化学结合之外的机械结合。为了清楚起见,图1a、1b和1c中所示的对象的结构尺寸(例如多孔聚烯烃层的相对层厚和组合物的相对层厚)既不是真实的也不是按所述对象的实际结构尺寸的比例绘制。图1a、1b和1c中所示对象的结构尺寸(例如多孔聚烯烃层的层 厚和组合物的层厚)将在本发明的说明书中详细说明。只有本发明的说明书中所提出的所述结构尺寸的值和范围是与上述元件的真实结构尺寸相对应的值。
[0027] 根据本发明,经处理的HPPE纱线能保持、控制活性剂随时间释放。活性剂的释放可能在植入例如HPPE纱线之后便开始,或者在植入后的某一特定时间开始,优选地,递送速率随时间沿着钟形曲线变化,开始时很慢,但释放速率以指数形式增大到最大速率,然后该速率随时间以指数形式降低,最终减小为0。在活性剂的缓释领域,通常期望避免其中大部分活性剂在很短时间内被递送的大量活性剂的“突释”。通过提供根据本发明的经处理的HPPE纱线来实现优选的递送曲线。
[0028] 本发明的经处理的HPPE纱线还可以增强组合物的机械稳定性,因而进一步有助于更好地控制活性剂的释放。
[0029] 本发明的经处理的HPPE纱线还可以表现出上述性能中的一些或全部而不影响HPPE纱线的柔韧性。
[0030] 在本文中使用时,“增强的性能”表示本发明的经处理的HPPE纱线的相关性能比本文所述的已知参考的HPPE纱线的值高15%,更优选高17%,甚至更优选高20%,最优选高25%。
[0031] 在本文中使用时,“相当的性能”表示本发明的经处理的HPPE纱线的相关性能在本文所述的已知参考的HPPE纱线的值的+/-15%内,更优选+/-12%,最优选+/-10%。
[0032] 作为对比例的已知的参考HPPE纱线或纱线结构(例如编织物)是以商品名Dyneema 由DSM Dyneema B.V.生产并销售的可商购HPPE纱线或由该纱线制成的纱线结构(例如编织物)。
[0033] 本文中“相当的性能”和“增强的性能”中的百分比差异指的是本发明的经处理的HPPE纱线与已知的参考HPPE纱线的分数差(相对差),其中性能是通过相同方法在相同的单元上测定(即,如果要比较的值也用百分比计算,它不能表示绝对差异)。
[0034] 除非上下文中明确指出,在本文中使用时,本文中的术语(例如金属、元件、纱线、单丝、多丝等)的复数形式解释为包括其单数形式,反 之亦然。
[0035] 对于本文中给出的任何参数的所有上限和下限来说,边界值包含在每一个参数的每一个范围内。本文所述的参数的最小值和最大值的所有组合可用于定义本发明的不同实施方式和优选例的参数范围。
[0036] 在本发明的上下文中,要评估的机械性能是断裂伸长率(%)、E-模量(GPa)和断裂最大力(Fmax)(N)。
[0037] 在本发明的上下文中,术语“单丝或多丝HPPE纱线”、“HPPE纱线”可以互换使用。
[0038] 在本发明的上下文中,术语“方法”和“工艺”可以互换使用。
[0039] 在本发明的上下文中,术语“HPPE纱线”和“未处理的HPPE纱线”可以互换使用。
[0040] 在本发明的上下文中,“预处理的HPPE纱线”表示同时进行的等离子体聚合和等离子体刻蚀之后得到的HPPE纱线,其中多孔聚烯烃层粘附在HPPE纱线的表面上并覆盖至少部分HPPE纱线的表面,既没有用含有活性剂的组合物处理,也没有用脂质、醇酸树脂或其组合物处理。
[0041] 在本发明的上下文中,“经处理的HPPE纱线”表示经历了物理和/或化学过程的HPPE纱线。
[0042] 在本发明的上下文中,“经处理的HPPE纱线结构”表示包括下列结构的HPPE纱线结构:通过构造经处理的HPPE纱线而得到的结构;或者通过构造HPPE纱线得到结构,随后该结构经历物理和/或化学过程。
[0043] 在本发明的上下文中,“经处理的HPPE纱线形态”表示包括下列形态的HPPE纱线形态:通过配置经处理的HPPE纱线而得到的形态;或通过配置HPPE纱线得到形态,随后该形态经历物理和/或化学过程。
[0044] 在本发明的上下文中,术语“丝线”或“纱线”可以互换使用。
[0045] “层”表示一定厚度的某些材料,例如表面上的层或涂层。
[0046] “多孔层”表示至少是气体可渗透的层。孔隙率是材料多孔性的量度,是材料中的孔隙体积的量度。孔隙率是孔隙体积占总体积的分数,介于0-1之间,或者百分比介于0-100%之间。
[0047] “聚烯烃层”指的是含有聚烯烃(polyolefin)(等效术语为聚烯烃 (polyalkene),这是一个更现代的术语,然而polyolefin仍用于石油化学工业)的层,聚烯烃是由简单的烯烃(olefin)(也被称为烯烃(alkene),通式为CnH2n)作为单体制成的聚合物或由烯烃的混合物制成的聚合物。根据本发明,聚烯烃的主链包含和氢原子,并且所述聚烯烃可以用诸如基和/或羟基和/或羧基的官能团来官能化。根据本发明,聚烯烃的主链基本上由碳和氢原子组成,并且聚烯烃可以用诸如氨基和/或羟基和/或羧基的官能团来官能化。例如,聚乙烯是通过使烯烃,即乙烯,聚合而制成的聚烯烃。聚丙烯是另一种常用的聚烯烃,其由烯烃,即丙烯制成。优选地,所用的烯烃单体是乙烯。示例性的烯烃单体包括但不限于乙烯、丙烯等。聚烯烃的官能化可以通过例如烯烃或烯烃混合物的等离子体聚合与等离子体刻蚀结合时实现,其中等离子体刻蚀所用的气体选自由二氧化碳(CO2)和氨气(NH3)组成的组(参见实施例3-12)。M.M.Hossain等(Plasma Process.Polym.2007,4,471-481,通过引用结合在本文中)描述了用于在聚酯纺织品上产生和沉积所述多孔层的基于同时进行的等离子体聚合和等离子体刻蚀的技术。
[0048] 多孔聚烯烃层粘附在HPPE纱线的表面上。这表示多孔聚烯烃层与HPPE纱线表面建立牢固接触而不打滑或滑动的能力。在本发明的上下文中和广义上,“粘附性”表示物质或材料与其上物质或材料在与之接触的表面上建立牢固接触的能力。
[0049] “组合物”表示结合了不同的化学物质以形成整体。要理解的是,在本文中用百分比表示的任何量的总和(允许舍入误差)不能超过100%。例如,以占组合物(或其部分)的重量比表示时,本发明的组合物(或其相同部分)包含的所有不同化学物质的总和可以总计为允许舍入误差的100%。然而,其中组分的名单不是穷尽性列举时,各种不同化学物质的百分比之和可以小于100%,从而为本文中可能没有明确描述的任何化学物质的附加量留出一些百分比。在本发明的上下文中,组合物应该包含活性剂并且可以优选地包含脂质或醇酸树脂或氧化醇酸树脂(如本文中所描述的那些)或其混合物。
[0050] “活性剂”表示能产生想要的作用或影响的化合物。
[0051] 为了本发明的目的,“纱线”在本文中被理解为长度尺寸远大于其横向直径的产品或制品,其可以被用作最终产品或用于制造各种其他制品或装置。因此,本文中的纱线既包括由多根单丝制成的纱线又包括由单根单丝制成的纱线。
[0052] “单丝”在本文中被理解为从单个喷丝孔中得到的丝线。要注意的是,在本文中单丝包括具有某些单丝特性的熔合的多丝纱线,如EP 0740002 A1(通过引用结合于此)中所描述的。为了本发明的目的,单丝是长度尺寸远大于其横向直径的伸长体。
[0053] 在一个具体的实施方式中,单丝优选具有基本上为圆形或椭圆的横截面。与单丝纱线相比,多丝纱线在本文中被理解为包含排列组成单根纱线的多根单独单丝的伸长体。多丝还可包括一组单丝或多丝,例如单向(UD)单层。单向单层通过下列方法制成:将多根HPPE纱线以平行排列式放置在适当的表面上并将纤维嵌入适当的基质材料中。由此制成的网络由相互间沿着共同的纱线方向平行排列的多根纱线组成。
[0054] 在另一个具体的实施方式中,单丝可以是单丝状的,即至少部分熔融的多丝。
[0055] 当使用不止一根丝线时,丝线可以编织、加捻、扩大、缠结或排列成一些其他多丝形态或结构。诸如带或片的结构也可以包含一根或更多根单丝或多丝,可选地(但不是优选地)用胶粘剂连接纱线。
[0056] 在本发明一个优选的实施方式中,经处理的HPPE纱线是单丝。
[0057] 在本发明另一个优选的实施方式中,经处理的HPPE纱线是多丝。多丝还包括如EP0740 002 A1所述的通过多丝纱线得到的单丝状的结构。
[0058] 在本发明另一个优选的实施方式中,经处理的HPPE纱线是这样的纱线形态或纱线结构,例如包含经处理的HPPE纱线或由经处理的HPPE纱线组成的编织物、织物、纺织物、无纺织物、针织物、编织结构或形成的其他结构。
[0059] 在本发明一个优选的实施方式中,经处理的单丝或多丝HPPE纱线包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)丝线。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是热塑性聚乙烯的子集。UHMWPE由乙烯单体合成,同时形成的聚乙烯的分 子量比未经处理的高密度聚乙烯(HDPE)的分子量大好几个数量级。通常,HDPE分子中每分子有700-1800个单体单元,而UHMWPE分子通常具有100000-250000个单体。UHMWPE的分子量通常高于2000000,并且通常在2000000到6000000的范围内。UHMWPE是非常坚韧的材料,实际上是所有已知热塑性塑料中最坚韧的材料。UHMWPE是无臭、无味和无毒的。UHMWPE使用例如下列方法加工:压缩成型、柱塞挤出、凝胶纺丝、烧结和揉捏。在凝胶纺丝中,精确加热的UHMWPE凝胶通过挤出机过喷丝头加工。挤出物在空气中拉伸,随后冷却。最终产品是分子取向度高、结晶度高以及因而拉伸强度优异的纱线。凝胶纺丝依靠在溶剂中孤立分离各单个链分子,从而使分子间缠结最小。
如果分子间缠结不能保持最小化,那么这将是使材料(例如UHMWPE)不可加工的主要原因。
此外,分子间缠结可能使链取向更困难,降低最终产品的机械强度。当UHMWPE被制成纤维时,通常多于90%(例如多于95%)的聚合物链可以实现平行取向和高结晶度(例如结晶度高达85%)。在20世纪50年代,乙烯聚合成UHMWPE便由Ruhrchemie AG(多年来已更改名字)实现商品化;如今UHMWPE粉末材料由Ticona、Braskem和Mitsui生产。UHMWPE是可商购的固结形式(例如片或棒)和纤维形式。UHMWPE粉末也可以直接成型为产品的最终形状。可用于本文的UHMWPE丝线包括来自DSM(Heerlen,the Netherlands)以商品名DYNEEMA出售的那些。
[0060] 在本发明的上下文中,UHMWPE被定义为特性粘度(ηintrinsic)大于5dl/g(分升每克)的聚乙烯。特性粘度是分子量的量度,其可以比如Mn和Mw的参数更容易确定。ηintrinsic是根据方法PTC-179(Hercules Inc.Rev.Apr.29,1982)在135℃下在十氢化中测定,溶解时间为16小时,具有用量为2g/l(克每升)溶液的抗氧化剂DBPC,将不同浓度下的粘度外推至零浓度。因为它们的分子链长,所以ηintrinsic大于5dl/g的经拉伸的聚烯烃纤维具有非常好的机械性能(例如拉伸强度、模量和断裂吸收能高)。更优选地,选择ηintrinsic大于10dl/g的聚乙烯。这是因为这种凝胶纺丝的UHMWPE纱线能提供高强度、低相对密度、良好的耐解性和优异的耐磨性能的组合,使其特别适用于各种生物医学应用(包括植入物)。
[0061] 优选地,本发明的UHMWPE是线性聚乙烯,即每100个碳原子具有一个以下支链或侧链,优选每300个碳原子具有一个以下侧链的聚乙烯,支链通常包含至少10个碳原子。优选地,仅存在聚乙烯,但是可选地,聚乙烯还可以包含至多5mol%的可以与其共聚或不能与其共聚的烯烃,例如丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯或辛烯。聚乙烯还可以包含纤维用的常用添加剂,例如抗氧化剂、热稳定剂、着色剂等,添加剂的量占聚乙烯和添加剂的总重量的至多15%w/w,优选占聚乙烯和添加剂的总重量的1-10%w/w。还可以向UHMWPE中添加较分子量的聚乙烯,优选地,外加的较低分子量聚乙烯的量占UHMWPE总重量的至多10摩尔%。
[0062] 单丝或多丝HPPE纱线已在多种出版物中有描述,包括EP 0205960A、EP0213208 A1、US 4413110、WO 01/73173 A1和Advanced Fiber Spinning Technology,Ed.T.Nakajima,Woodhead Publ.Ltd(1994),ISBN 1-855-73182-7以及其中所引用的参考文献,所有均通过引用结合于此。在这些出版物中,单丝或多丝HPPE纱线通过凝胶纺丝法制成。凝胶纺丝的单丝或多丝HPPE纱线具有有利的机械性能,例如高模量和高拉伸强度。
[0063] 单丝HPPE纱线的直径在本文中被理解为表示根据公式1用纱线的纤度(dtex,g/10km,即每10Km纱线长度的纱线克数)计算的HPPE纱线的平均直径D:
[0064] D(μm)=(4/π·ρ-1·dtex·10-7)1/2·106(公式1)
[0065] 其中假设单丝的密度ρ为970kg/m3。
[0066] 根据本发明经处理的HPPE纱线具有足够大能用作手术缝合线的直径。直径高的丝线在由外科医生处理(例如关于摩擦)期间更结实并且耐磨性更好。手术缝合线的尺寸由美国药典(USP)规定。如今,USP对手术缝合线的命名范围为11-0(最细的手术缝合线)到7(最粗的手术缝合线)。可用作手术缝合线的本发明的手术缝合线的示例性USP命名包括但不限于:USP 11-0(直径为约10μm的纱线)、USP 10-0(直径为约20μm的纱线)、USP 9-0(直径为约30μm的纱线)、USP 8-0(直径为约40μm的纱线)、USP 7-0(直径为约50μm的纱线)、USP 6-0(直径为约70μm的纱线)、USP 5-0(直径为约100μm的纱线)。
直径越高,提供的强度越高,尽 管比强度通常随直径增大而减小。优选地,纱线的直径为至多150μm(可被用作命名为USP 4-0的手术缝合线),因为难以将残留的纺丝溶剂排除至
100ppm或更小的水平。更优选地,纱线的直径为至多100μm,甚至更优选纱线的直径为至多50μm,最优选纱线的直径为至多40μm,例如纱线的直径为至多30μm。优选地,纱线的直径为至少1μm,更优选纱线的直径为至少2μm,甚至更优选纱线的直径为至少3μm,最优选纱线的直径为至少5μm,例如纱线的直径为至少6μm。
[0067] 可被用作手术缝合线的根据本发明的经处理的HPPE纱线的直径也可以高于USP4.0。这种直径高于USP 4.0的缝合线也可以通过下列方法得到:通过直径较小的纱线的组合,或者通过由诸如压缩成型、柱塞挤出、凝胶纺丝、烧结和揉捏的方法制成的纱线。
[0068] 在本发明的另一个实施方式中,手术用修补制品为带或膜,而HPPE包含在带或膜中。这种带或膜在本文中被理解为HPPE的单丝,即使带或膜的尺寸和形状可能远大于多丝HPPE纱线中通常所用的单丝的尺寸和形状,因为它是由熔体或溶液通过一个喷丝孔挤出的,该喷丝孔可能非常大(例如为矩形)。这种带或膜可以例如通过下列方法制成:将聚乙烯(优选超高分子量聚乙烯)加料到挤出机中,在高于HPPE熔点的温度下挤出带或膜,并单向或双轴拉伸所挤出的聚合物带或膜。如果需要,在将聚乙烯加料到挤出机之前,可以使聚乙烯与合适的液体有机化合物(例如十氢化萘或石蜡)混合,例如形成溶液、悬浮液或凝胶,例如当使用UHMWPE时这样是优选的。在本发明的这个实施方式的子实施方式中,手术用修补制品是多孔膜(优选为多孔的HPPE膜),该膜可以例如根据EP 500 173或EP 5049549(二者均通过引用结合于此)来制备,随后用含有上述溶胶/凝胶的涂层来涂布。
[0069] 制备带或膜的另一种方法是通过固态法,其包括下列步骤:在升高的温度下压延粉末状HPPE从而形成相连的带或膜,随后单向或双轴拉伸所述带或膜。
[0070] 在另一个实施方式中,本发明提供了经处理的HPPE纱线,其中经处理的HPPE纱线的直径小于50μm,优选小于30μm。
[0071] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线的直径为约10-17μm,其可以被用作USP 10-0的缝合线。
[0072] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线的直径为约11-15μm,其可以被用作USP 10-0的缝合线。
[0073] 在本发明一个附加的实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线足够大并且可以具有高达5mm的直径,被用作医用缆线。
[0074] 在本发明的另一个实施方式中,经处理的HPPE纱线被设置成适合医学应用的网(诸如疝网的医用网)。
[0075] 在本发明的另一个实施方式中,经处理的HPPE纱线被设置成适合医学应用的网(诸如疝网的医用网),随后网经历多孔聚烯烃层的沉积,多孔聚烯烃层粘附在医用网的表面上并覆盖至少部分医用网的表面;接着经历组合物的沉积,该组合物包含活性剂并且该组合物至少部分吸附在多孔聚烯烃层中。
[0076] “残留的纺丝溶剂”在本文中被理解为仍留在最终单丝中的用于制备单丝的溶剂的含量。在制备纱线的过程中,可以使用UHMWPE凝胶纺丝用的任何已知溶剂。纺丝溶剂的适当实例包括脂族烃和脂环族烃,例如辛烷、壬烷、癸烷和石蜡,包括其异构体;石油馏分;矿物油;柴油;芳族烃,例如甲苯、二甲苯和萘,包括其氢化衍生物,例如十氢化萘和四氢化萘;卤化烃,例如一氯代苯;和环烷烃或环烯烃,例如蒈烯(careen)、芴、莰烯、孟烷、二戊烯、萘、苊烯(acenaphtalene)、甲基环戊二烯、三环癸烷、1,2,4,5-四甲基-1,4-环己二烯、芴、联萘胺(naphtindane)、四甲基-对-苯并二醌、乙基芴(ethylfuorene)、荧蒽和萘酮。还可以使用上面列举的纺丝溶剂的组合用于单丝或多丝HPPE纱线的凝胶纺丝,其中为了简化,溶剂的组合也被称为纺丝溶剂。在一个实施方式中,所选择的纺丝溶剂在室温(23℃)下具有低蒸汽压,例如石蜡油。我们还发现,本发明的方法对于在室温下相对挥发性的纺丝溶剂例如十氢化萘、四氢化萘和油而言尤其有利。最优选地,纺丝溶剂是十氢化萘。
[0077] 大直径和低纺丝溶剂残留的组合使所述单丝特别适用于医学应用。
[0078] 30μm或更大的直径允许单丝被用作纱线而不用进一步经过加捻或熔合过程,优点是孔中藏匿微生物的可能性变小。
[0079] 100ppm或更小的残留纺丝溶剂含量使大多数医学应用不需要繁琐的清洁过程。优选地,残留纺丝溶剂含量为80ppm或更小,甚至更优选为60ppm或更小。溶剂含量越低,单丝纱线越适用于一些特殊的医学应用。
[0080] 在本发明的一个实施方式中,经处理的HPPE纱线的韧性为15cN/dtex或更大。这种韧性适用于网。在其中特别需要高韧性的应用(例如缝合线)中,优选地,纱线的韧性为25cN/dtex或更大。
[0081] 因此,所提供的包含UHMWPE的经处理的HPPE纱线的直径为6μm或更大,纺丝溶剂残留量小于100ppm,其中所述纱线是单丝。UHMWPE在溶剂中的溶液从包含一个喷丝孔或多个喷丝孔的喷丝板中纺丝。优选地,丝线的纺丝通过其中控制待纺丝溶液的流动速率的方式进行。在一个实施方式中,UHMWPE的溶液从包含存在于喷丝孔前的一个流动速率控制装置的喷丝板中纺丝。流动速率控制装置可以是计量。在一个实施方式中,其中喷丝板包含与不同喷丝孔相连的多个流动速率控制装置,各流动速率控制装置优选地单独控制各喷丝孔的流动速率。或者,多个流动速率控制装置也可以以相同方式控制不同喷丝孔的流动速率。
[0082] 对溶液流动速率的控制在本发明中特别有利,因为在制备较大直径的丝线时变化的流动速率的影响较大。喷丝孔的大直径使丝线性能随其直径变化的可能性越高。这将产生更均匀的单丝。
[0083] 形成本发明纱线的单丝的直径足够大,从处理的度和机械性能看,足以用作医学应用中的纱线(例如手术用缝合线)。因而,不需要向多丝那样将单丝加捻来制备纱线,因而降低了所需步骤的数量,提供了制备纱线的简化方法。此外,所公开的单丝结构没有吸引微生物的空间。
[0084] 当使用不止一根丝线时,丝线可以编织、加捻、扩大、缠结或排列在一些其他多丝形态中。手术缝合线用的一种特别有用的编织物结构是US5019093和US 5059213中所描述的螺旋状编织物结构。
[0085] 在一个实施方式中,经处理的HPPE纱线或纱线结构或纱线形态为例如包含经处理的HPPE纱线或由经处理的HPPE纱线组成的编织物、织 物、纺织物、无纺织物、针织物、编织结构或形成的其他结构,其可以与未处理的HPPE纱线或纱线结构或纱线形态(如包含未处理的HPPE纱线或由未处理的HPPE纱线组成的编织物、织物、纺织物、无纺织物、针织物、编织结构或形成的其他结构)组合,和/或与其他类型的纱线或纱线结构或纱线形态(如包含其他类型的纱线或由其他类型的纱线组成的编织物、织物、纺织物、无纺织物、针织物、编织结构或形成的其他结构)组合。优选地,其他类型的纱线或纱线结构或纱线形态(如包含其他类型的纱线或由其他类型的纱线组成的编织物、织物、纺织物、无纺织物、针织物、编织结构或形成的其他结构)是高性能的纱线,例如尼龙纱线、特富龙(teflon)纱线、聚丙烯纱线等。
[0086] 在本发明的另一方面,提供了一种用于制备经处理的HPPE纱线的方法,其包括下列步骤:
[0087] ●通过同时进行的等离子体聚合和等离子体刻蚀沉积多孔聚烯烃层,该多孔聚烯烃层粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面;由此制备预处理的HPPE纱线;
[0088] ●在有效温度和有效时间内将含有活性剂的组合物沉积到预处理的HPPE纱线上,优选地,该组合物还包含脂质和/或醇酸树脂;由此制备经处理的HPPE纱线;
[0089] ●可选地使用所制的经处理的HPPE纱线来制备如下的纱线结构或纱线形态,例如包含经处理的HPPE纱线或由经处理的HPPE纱线组成的编织物、织物、纺织物、无纺织物、针织物、编织结构或形成的其他结构。
[0090] 在另一个实施方式中,本发明提供了通过上述用于制备经处理的HPPE纱线的方法可得到的经处理的HPPE纱线。
[0091] 等离子体聚合使用等离子源来产生气体放电,气体放电为通常含有乙烯基的气态或液态单体的活化或碎片化提供能量,从而引发聚合。等离子体聚合可用于沉积薄的聚合物膜。通过选择单体类型和每种单体的能量密度(已知为Yasuda参数),所得薄膜的化学组成和结构可以在较宽的范围内变化。在本发明的上下文中,优选地,等离子体聚合在真空下进行, 在这种情况下被称为真空等离子体聚合。等离子体聚合期间,适当的等离子体气体(包括气态烯烃单体)和等离子体操作条件的使用可以产生其表面上具有聚烯烃层的HPPE纱线。等离子体聚合可以基于惰性气体(例如稀有气体)、烯烃单体(在本发明中通过等离子体聚合所用的那些)、聚烯烃层的特定顺序。气体应该能够产生等离子体,并且一旦产生等离子体,烯烃单体的聚合便开始。
[0092] 等离子体刻蚀是等离子体加工的一种形式,其包括要射向(以脉冲形式)样品的适当气体混合物的高速等离子体束。等离子体源(被认为是刻蚀物质)可以是带电的(离子)或中性的(原子和自由基)。在该过程中,等离子体将在室温下从要刻蚀的材料的元素与由等离子体产生的反应性物质之间的化学反应中产生挥发性刻蚀产物。最终,被射元素的原子将其自身嵌入目标表面上或目标表面的下面,从而改变目标的物理性能。等离子体系统通过使用RF激励使多种气源在真空系统中离子化。RF电源的操作频率通常为13.56MHz,这是通过联邦通讯委员会(FCC)对工业和科学应用而选择的。然而,其可以在较低的频率(千赫)或较高的频率(微波)下使用。如果操作压力改变,等离子体系统的操作模式也将改变。同样,对于反应腔室的不同结构来说操作模式也不同。在简单的情况下,电极结构是对称的,样品被放置在接地的电极上。例如,在等离子体中可以产生诸如氟或氯的游离自由基,它们在样品的表面上反应。如果没有等离子体的帮助,将需要较高的温度。
由于等离子体能产生比正常分子气体(从其中产生活性物质)更易进行化学反应的原子、分子自由基和阳离子,所以加工温度可以很低。示例性的气体包括但不限于二氧化碳、一氧化碳、氨气、氯气(Cl2)、卤化碳(例如CF4、CF3Br和CF2Cl2等)、HCl、SF6等。在本发明的上下文中,优选地,等离子体刻蚀中所用的气体选自由二氧化碳(CO2)和氨气(NH3)组成的组。
[0093] 同步的等离子体聚合和等离子体刻蚀也可以结合动态掩蔽过程进行,后者产生粘附在HPPE纱线的表面并选择性覆盖HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层。通过使用这种技术,人们随后可以选择性将含有活性剂的组合 物沉积到HPPE纱线表面的特定位置上,该位置将为组合物提供机械稳定性,从而增强其长期作用。
[0094] 已发现,通过在单一的过程步骤中结合例如气态乙烯(等离子体聚合用的单体)的(真空)等离子体聚合和等离子体刻蚀以产生预处理的HPPE纱线,能达到相对较低的总涂层厚度。尽管涂层相对于结构构件的尺寸和/或HPPE丝线的尺寸的相对厚度可以在较宽的范围内变化,但优选相对较低的涂层厚度。如果涂层与结构构件和/或HPPE丝线相比过厚,构件和/或丝线的柔韧性将变得很低,但这也通常取决于其用途以及结构构件和/或丝线的尺寸。当手术用修补产品包含粗的单丝或单丝状纱线(例如直径为约50-250μm)时,例如非常厚的涂层可能很有利。在这种情况下,厚度为例如100nm-10μm的厚涂层可能很有利。这种厚涂层的优势是,可以实现对生物活性化合物的高负载量,并且非常大的分子(例如生长因子、抗生素等)可以很容易地结合到涂层中。
[0095] 在一个优选的实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层,其中多孔聚烯烃层通过同时进行的等离子体聚合和等离子体刻蚀沉积到HPPE纱线上。
[0096] 在本发明的上下文中,多孔聚烯烃层的厚度取决于等离子体聚合和等离子体刻蚀进行的时间。本发明的多孔聚烯烃层的厚度为至少5nm,优选至少10nm,更优选至少15nm,最优选至少18nm,例如至少20nm。多孔聚烯烃层的厚度为至多1000nm,优选至多500nm,更优选至多400nm,最优选至多300nm,例如至多250nm。
[0097] 已令人惊讶地发现,本发明中多孔聚烯烃层的存在不仅提供了组合物对未处理的HPPE纱线的增强粘附性,同时有助于增强对活性剂的控制释放。此外,令人惊讶地发现,多孔聚烯烃层的存在基本上没有使经处理的HPPE纱线的机械性能恶化,因为与未处理的HPPE纱线的机械性能相比,根据本发明的经处理的HPPE纱线具有至少相当的机械性能。
[0098] 活性剂向含有多孔聚烯烃层的HPPE纱线的沉积可以通过多种方式进行,例如浸涂、旋涂等。本领域技术人员通过常规实验可以得到用于使活性剂沉积到预处理的HPPE纱线的有效时间和温度。优选地,活性剂向预处理的HPPE纱线的沉积通过浸涂法进行。
[0099] 浸涂指的是将基材浸入含有涂层材料的桶中,从桶中取出该片,并可选地允许其沥干。随后,经涂布的片通过强制干燥或烘烤来干燥。产生被薄膜涂布的材料的一种通用方法是通过旋涂过程。浸涂法通常可以被分为三个阶段:
[0100] a)浸没:以恒定的速度(优选无晃动)将基材浸入涂层材料的溶液中;
[0101] b)停留时间:基材保持完全浸没并且不动,从而使涂层材料本身涂覆到基材上;
[0102] c)取出:以恒定的速度且避免任何晃动地取出基材。从桶中取出基材的速度越快,涂覆到板上的涂层材料越厚。
[0103] 选择用于浸涂法的所有上述步骤的有效时间和温度(即,用于浸涂过程步骤的优选时间和温度条件),以便结构构件的HPPE丝线不会软化或开始熔融,从而使它们没有损失其分子取向。含有多孔聚烯烃层和涂层的HPPE纱线暴露于某一温度下的停留时间优选为至少10秒,更优选至少12秒,甚至更优选至少15秒,最优选至少20秒,例如至少25秒。含有多孔聚烯烃层和涂层的HPPE纱线暴露于某一温度下的停留时间优选为至多60分钟,更优选至多45分钟,甚至更优选至多30分钟,最优选至多20分钟,例如至多15分钟。优选地,应该选择可用于浸涂法的任何过程步骤的温度,以便结构构件的HPPE丝线不会软化或开始熔融,从而使它们没有损失其分子取向并且同时涂层材料(例如活性剂在溶剂中的溶液)为液体形式。更优选地,所施加的温度可以为至少10℃,甚至更优选至少15℃,最优选至少20℃,例如至少为室温。优选地,所施加的温度可以为至多90℃,甚至更优选至多
80℃,最优选至多70℃,例如至多60℃。通过常规实验,本领域技术人员可以找到最有利的时间和温度设定,从而使其不仅适合相关材料的物理/化学性能,还适合目标应用。涂层材料的干燥优选在浸涂法的步骤c)之后,可以根据多种方法通过热处理来进行。通过环境加热干燥(相当于在室温下干燥)、真空干燥、电磁干燥、声波干燥、喷雾干燥冷冻干燥均可以使用。在本方法的一个优选的实施方式 中,热处理温度低于120℃,更优选低于100℃,甚至更优选低于80℃,最优选低于50℃,例如为室温。选择这些优选的温度条件,以便结构构件中的HPPE丝线不会软化或开始熔融,从而使它们没有损失其分子取向。前驱体结构构件和涂层暴露于烘箱温度的停留时间在例如约30秒到约15分钟的范围内。本领域技术人员可以通过常规实验找到有利的设定。
[0104] 在本发明的另一个实施方式中,提供了用于制备本发明的经处理的HPPE纱线的方法并且该方法在本文中有描述,其中同时进行的等离子体聚合和等离子体刻蚀是在HPPE纱线、烯烃气体(优选乙烯)或烯烃气体的混合物、惰性气体(优选稀有气体,优选氩气)或惰性气体的混合物,以及二氧化碳(CO2)或氨气(NH3)二者之一的存在下进行。
[0105] 在另一个实施方式中,本发明提供了用于制备本发明的经处理的HPPE纱线的方法并且该方法在本文中有描述,其中在沉积含有活性剂的组合物的步骤之前,使HPPE纱线转变为如下的纱线结构或纱线形态,例如包含HPPE纱线的编织物、织物、纺织物、无纺织物、针织物、编织结构或形成的其他结构,优选地,在沉积含有活性剂的组合物的步骤之前和在沉积多孔聚烯烃层的步骤之前,使HPPE纱线转变为所述的纱线结构或纱线形态。
[0106] 在特定时间(即,在一个选择的时间)将含有活性剂(可以优选地包括脂质和/或醇酸树脂)的组合物添加到根据本发明的预处理的HPPE纱线的好处在于:可以允许使用化学和/或物理不稳定的活性剂(它们难以在经处理的HPPE纱线的形式中长时间存储),因为它们可以在经处理的HPPE纱线的使用时间添加。相同的好处适用于包含根据本发明的预处理的HPPE纱线或纱线结构或纱线形态、或由根据本发明的预处理的HPPE纱线或纱线结构或纱线形态组成的任何纱线结构或纱线形态。
[0107] 在本发明的另一个实施方式中,提供了用于制备如本文所述的经处理的HPPE纱线或纱线结构或纱线形态的方法,其中同时进行的等离子体聚合和等离子体刻蚀是在HPPE纱线、烯烃气体(优选乙烯)或烯烃气体的混合物、惰性气体(优选稀有气体,优选氩气)或惰性气体的混合物、以及二氧化碳(CO2)或氨气(NH3)两者之一的存在下进行。
[0108] 在一个优选的实施方式中,本发明提供了包含通过本文所述的任何一个方法得到的HPPE纱线或由所述HPPE纱线组成的经处理的HPPE纱线、经处理的HPPE纱线结构或经处理的HPPE纱线形态,例如编织物、织物、纺织物、无纺织物、针织物、编织结构或形成的其他结构。
[0109] 在一个优选的实施方式中,本发明提供了包含通过本文上面所述的方法能够得到的HPPE纱线或由所述HPPE纱线组成的经处理的HPPE纱线、经处理的HPPE纱线结构或经处理的HPPE纱线形态,例如编织物、织物、纺织物、无纺织物、针织物、编织结构或形成的其他结构。
[0110] 活性剂可以是调味剂,颜料,染料,着色剂,驱虫剂,紫外-可见光吸收剂,着色剂,香味化合物,催化剂,光/紫外稳定剂,阻燃剂,生物活性化合物,例如杀真菌剂、杀虫剂、抗病毒药、生长因子、生长因子抑制剂、生长因子受体、骨诱导剂或全部或部分功能基因、抗炎药、抗传染剂(例如抗生素和抗病毒药)、抗微生物剂、抗癌药、降血脂药、止痛剂和止痛组合物、抗高血压药、抗痉挛剂、抗抑郁剂、抗糖尿病药和其他疾病使用的试剂等。通常,活性剂的分子量低于约3000g/mol(克每摩尔),优选低于2000g/mol,甚至更优选低于1500g/mol,最优选低于1200g/mol,例如低于1000g/mol。期望地,活性剂的结构有助于其渗透过多孔聚烯烃层。示例性活性剂包括但不限于药物、前体药物、神经性药物、降血脂药、抗微生物剂、杀真菌剂、抗痉挛剂、类固醇、激素、抗炎药、抗癌药、抗生素、光敏剂、阻燃剂、紫外稳定剂、自由基抑制剂、染料、润滑剂等。活性化合物可以包含上述相同和/或不同化合物的混合物。优选地,活性化合物包含上述化合物中四种的混合物,甚至更优选包含上述化合物中三种的混合物,最优选包含上述化合物中两种的混合物,例如活性化合物包含上述化合物中的一种。
[0111] 在本发明的上下文中,生物活性化合物可以是任何具有生物活性的有机、无机或活的试剂。优选地,生物活性化合物是有机或无机化合物。合适的生物活性剂包括蛋白质、多肽、多糖(例如肝素)、寡糖、单糖或二糖、有机金属化合物、其他有机化合物或无机化合物。还可以是活的或死的细胞、细菌、激素、病毒或其中的一部分。示例性的生物活性化合物包 括但不限于杀真菌剂(两性霉素B、制霉菌素、其他多烯类抗生素等)、杀虫剂、抗病毒药、生长因子、生长因子抑制剂、生长因子受体、骨诱导剂(羟基磷灰石、β-磷酸三钙等)或全部或部分功能基因、抗炎药、抗传染剂(例如抗生素和抗病毒药)、抗微生物剂、抗癌药(paclitalex、他莫昔芬、阿霉素、格尔德霉素、光敏剂、道诺霉素等)、降血脂药、止痛剂和止痛组合物、抗高血压药、抗痉挛剂、抗抑郁剂、抗糖尿病药和其他疾病使用的试剂等。
[0112] 在本发明的一个具体的实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂包含生物活性化合物(优选为抗微生物剂)。抗微生物剂是杀死或抑制微生物(例如细菌、真菌、原生动物)的生长以及消灭病毒的物质。抗微生物剂或者能杀死微生物(杀微生物的)或者能防止微生物生长(抑制微生物的)。例如在组织套扎中,抗微生物剂的引入将有助于避免感染,从而促进愈合。
[0113] 在本发明的一个附加的实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂是抗微生物剂,优选三氯生。
[0114] 在本发明的另一个实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂是抗微生物剂。
[0115] 在本发明的一个具体实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂是三氯生。
[0116] 在本发明的另一个具体实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂包含生物活性化合物(优选杀真菌剂)。杀真菌剂是用于杀死或抑制真菌或真菌孢子的化学化合物或生物有机体
[0117] 在本发明的另一个具体实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂包含生物活性化合物(优选抗微生物剂和/或杀真菌剂与生长因子一起)。生长因子是能刺激细胞生长、增殖和细胞分化的自然生成的物质。通常,其为蛋白质激素或类固醇激素。生长因子对调节各种细胞过程很重要。生长因子通常充当细胞之间的信号分子。实例为结合在其靶细胞表面的特定受体上的细胞因子和激素。它们通常促进细胞分化和成熟,不同生长因子之间的作用不同。例如,骨形态发生蛋白刺激骨细胞分 化,而成纤维细胞生长因子和血管内皮生长因子刺激血管分化(血管新生)。
[0118] 在本发明的另一个实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂包含生物活性化合物(优选骨诱导剂)。示例性的骨诱导剂包括但不限于羟基磷灰石、β-磷酸三钙。包含骨诱导剂的经处理的HPPE纱线有助于软组织和/或骨头快速愈合,并且能增强经处理的HPPE纱线或纱线结构或纱线形态与软组织和/或骨头之间的连接。
[0119] 在本发明的另一个实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂选自由羟基磷灰石、β-磷酸三钙或其混合物组成的组。
[0120] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线还包含生长因子。
[0121] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线还包含生长因子,其中该生长因子选自由骨形态发生蛋白(BMP)和血管内皮生长因子组成的组。
[0122] 在本发明的另一个具体的实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性因子包含紫外-可见光吸收剂。紫外-可见光吸收剂是使从紫外或可见光中吸收的光能(通常为热量)消散的物质。这降低了材料(例如聚合物或聚合物基质)对紫外或可见光的吸收,从而降低了该材料的老化速率。典型的紫外-可见光吸收剂为聚酰胺的草酰苯胺、二苯甲酮、苯并三唑和羟苯基三嗪等。
[0123] 在本发明的另一个具体的实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性因子包含光/紫外稳定剂。光/紫外稳定剂是能防止下列效应的物质,诸如由易受光/紫外氧化影响的材料(如某些种类的聚合物)的光/紫外氧化而产生的氧化、断链、不可控的重组和交联反应。示例性的光/紫外稳定剂包括但不限于受阻胺光稳定剂等。
[0124] 在本发明的另一个具体实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂包含阻燃剂。阻燃剂是抑制或抵抗火势蔓延的物质。示例性的阻燃剂包括但不限于矿物(例如石棉),化合物(例如氢氧化、氢氧化镁、水菱镁矿、三氧化锑),各种水合物,红磷,化合物(大部分 硼酸盐),四(羟甲基)磷盐,矿物酸(例如盐酸),合成材料,常用的卤化碳,如有机氯,例如多氯联苯(PCBs)、氯菌酸衍生物(最常用的为氯菌酸二丁酯和氯菌酸二甲酯)、氯化石蜡;有机溴,例如多溴联苯醚(PBDEs)、五溴联苯醚(pentaBDE)、八溴联苯醚(octaBDE)、十溴联苯醚(decaBDE)和六溴联苯醚(HBCD);卤化的磷化合物形式的有机磷酸盐,例如磷酸三邻甲苯酯、三(2,3-二溴丙基)磷酸酯(TRIS)、二(2,3-二溴丙基)磷酸酯、三(1-吖丙啶基)-氧化膦(TEPA)等。
[0125] 在本发明的另一个具体的实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂包含染料。
[0126] 在本发明的另一个具体的实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂包含催化剂。
[0127] 在本发明的另一个具体的实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂包含着色剂。
[0128] 活性剂可以通过多种方法添加到预处理的HPPE纱线中。活性剂可以作为纯物质沉积到预处理的HPPE纱线上,或者事先与充当载体的固态或液态或气态物质混合之后沉积到预处理的HPPE纱线上,所述载体为,例如溶剂(例如水、乙酸乙酯、乙醇、甲醇、乙腈等),或惰性气体(例如氮气、氦气、氩气等),或粉末,或其混合物。活性剂向预处理的HPPE纱线的沉积可以通过本领域技术人员已知的多种方法进行,例如喷涂、火焰喷涂流化床法、旋涂、浸涂。优选地,活性剂通过本文后面所说明的浸涂法沉积到预处理的HPPE纱线上。在本发明的上下文中并根据浸涂浸涂法的说明,基材是预处理的HPPE纱线,涂层材料可以是活性剂在有机或无机溶剂(例如水、乙酸乙酯、乙醇、甲醇、乙腈等)中的溶液,经涂布的片是经处理的HPPE纱线,优选地,涂层材料是活性剂在有机溶剂中的溶液,更优选涂层材料是活性剂在乙酸乙酯中的溶液。
[0129] 经处理的HPPE纱线中活性剂的量主要取决于预期的最终应用的类型,以及一旦活性剂成为经处理的HPPE纱线的一部分,所期望的由活性剂导致的特定作用或影响的表现强度。本领域技术人员根据最终应用和期望实现的影响,知道他可以使用的活性剂的用量。
[0130] 在本发明一个优选的实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂被添加到有机溶剂中。
[0131] 在本发明另一个优选的实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂被添加到脂质在有机溶剂的溶液中。
[0132] 在本发明另一个优选的实施方式中,提供了一种经处理的HPPE纱线,其中活性剂被添加到氧化醇酸树脂中。
[0133] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线还包含脂质。
[0134] 脂质是一大类自然生成的分子,其包括脂肪、脂肪酸、油、蜡、固醇、脂溶性维生素(例如维生素A、D、E和K)、甘油单酯、甘油二酯、磷脂、糖脂等。
[0135] 尽管术语“脂质”有时被用作“脂肪”的同义词,但脂肪是脂质的亚组,被称为甘油三酯。脂质还包括下列分子,诸如脂肪酸及其衍生物(包括甘油三酯、甘油二酯和甘油单酯及磷脂),以及其他含有固醇的代谢物(例如胆固醇)。
[0136] 甘油三酯(更确切是称为三酰基甘油、TGA或三酰甘油酯)是其中甘油与三个脂肪酸酯化的甘油酯。这是植物油和动物脂肪的主要成分。甘油三酯是由单一分子的甘油在其OH基上结合三个脂肪酸而形成的,甘油三酯构成人类消化的大部分脂肪。酯键在每一个脂肪酸与甘油分子之间形成。甘油三酯可以是饱和的或不饱和的。甘油三酯的通式为RCOO-CH2CH(-OOCR')CH2-OOCR",其中R、R'和R"是长的烷基链。三个脂肪酸RCOOH、R'COOH和R"COOH可以是均不相同的、均相同的、或者只有两个相同。
[0137] 油是甘油三酯分子中分布有不同脂肪酸的甘油三酯分子的混合物。示例性的油包括但不限于亚麻籽油葵花籽油大豆油、红花油、桐油、蓖麻油、椰子油棕榈油、高油脂肪酸(TOFA)等。油的组合物有时随植物品系、气候土壤及其他生长因素的变化发生显著变化。动物油和脂肪也是甘油三酯,并可用在本发明的上下文中。优选地,要使用的动物油为例如精制鱼油。含有共轭碳双键的油被称为共轭油。共轭油是含有通过间隔的 单键和双键共价键合的碳原子的油,例如-C=C-C=C-C-。含有非共轭碳双键的油被称为非共轭油。一些油是干性油。干性油是暴露于空气中一段时间后硬化成柔韧固态膜的油类。术语“干性”实际是个用字错误,油不是通过水或其他溶剂的蒸发而硬化,而是通过其中组分因氧气的作用发生交联的化学反应。干性油与氧气的反应性是由于存在双烯丙基(这是由被亚甲基分隔的两个碳双键组成的化学基团,即–CH=CHCH2CH=CH-)或共轭的双键。通常根据油的碘值(即,使100g油的双键饱和所需碘的克数)来定义干性、半干性和不干性油。根据这个,干性油是碘值高于140的油;半干性油是碘值在125-140范围内的油;不干性油的碘值低于125。变干过程中发生的反应很复杂并且产生交联的膜。油的变干可以通过使用可溶的干燥剂来催化,例如油溶性金属盐或其混合物,诸如油溶性钴盐、锰盐、铅盐、锆盐、钙盐等。可以对油(特别是干性油)实行几种化学改性。这些化学改性产生经干性油改性的醇酸树脂、环氧酯、氨基甲酸酯醇酸树脂(uralkyd)、来酸油(maleated oil)、乙烯基改性的油、清漆、较高官能度的多元醇的酯等。在某些情况下,例如在较高官能度的多元醇的酯的情况下,变干速率和/或变干时间和/或变干的油的交联密度得到增强。
[0138] 在本发明一个具体的实施方式中,经处理的HPPE纱线包含油。
[0139] 在本发明另一个具体的实施方式中,经处理的HPPE纱线包含经干燥的油,该油已经过干燥并已形成交联的网络。包含经干燥的油的经处理的HPPE纱线可以增强经处理的HPPE纱线中组合物的机械稳定性和/或增强经处理的HPPE纱线的可涂布性和/或增强对活性剂的控制释放。
[0140] 磷脂是一类脂质,并且是所有细胞膜的主要成分。大多数磷脂含有甘油二酯、磷酸酯基和简单的有机分子(例如胆);该规则的一个例外是鞘磷脂,其衍生自鞘氨醇而不是甘油,甘油磷脂包含连接到甘油上的两个脂肪酸。该脂肪酸可以是相互不同的。甘油的第三个碳原子连接到磷酸酯基上(形成磷脂酸),转而频繁地连接到其他小的极性分子上(形成磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、或磷脂酰肌醇)。在鞘磷脂中,两个烃链连接到由丝氨酸而不是甘油形成的极性首基上。
[0141] 糖脂是一类脂质,是连有脂质的碳水化合物,可以是饱和的或不饱和的。糖脂的通式如下所示。
[0142]
[0143] 脂肪酸是另一类脂质,并且在本发明的上下文中是一类优选的脂质。脂肪酸是通常具有长的无支链的脂肪族尾部(链)的羧酸,其可以是饱和的或不饱和的。短如丁酸(4个碳原子)的羧酸被视为脂肪酸,而可以假定衍生自天然油脂的脂肪酸具有至少8个碳原子(即羊脂酸(辛酸))。含量最丰富的天然脂肪酸具有偶数个碳原子,因为它们的生物合成涉及乙酰辅酶(acetyl-CoA,带二碳原子基团的辅酶)。通过脂肪或生物油(二者均为甘油三酯)中的酯键水解并除去甘油来制备脂肪酸。脂肪酸是衍生自或以酯化的形式包含于动物或植物脂肪、油或蜡的脂族单羧酸。天然脂肪酸通常具有4-28个碳原子(通常是无支链的并且具有偶数个碳原子),可以是饱和的或不饱和的(取决于是否有双键)。它们的长度不同。不饱和的脂肪酸具有类似的形式,不同之处在于沿着链存在一个或更多个烯基官能团,各烯烃用双键部分"-CH=CH-"取代了链中的部分单键"-CH2-CH2-"(即,一个碳与另一个碳双键连接)。链中连接在双键任意端的两个相邻碳原子可以存在顺式构型或反式构型。
[0144] 顺式构型表示相邻的氢原子位于双键的同一侧。双键的刚性使其构象稳定,在顺式异构体的情况下,其刚性使链弯曲并且限制了脂肪酸的构象自由度。链中处于顺式构型的双键越多,其柔韧性越小。当链具有许多顺式键时,在其最易达到的构象中,其将变得非常弯曲。例如,具有一个双键的油酸,其中有扭结;而具有两个双键的亚麻油酸,具有更明显的弯曲。具有三个双键的α-亚油酸易于呈钩形。其作用是,在受限制的环境 中,例如当脂肪酸是脂双层中的磷脂或脂滴中的甘油三酯的一部分,顺式键限制了脂肪酸密堆积的能力,因而可能影响膜或脂肪的熔融温度。
[0145] 与之相比,反式构形表示两个相邻的氢原子连在双键的相反侧。因此,它们不会使链过度弯曲,并且它们的形状类似于直链的饱和脂肪酸。在大多数自然生成的不饱和脂肪酸中,每一个双键后有三个碳原子,并且所有都是顺式键。大多数反式构型的脂肪酸(反式脂肪)都不是从自然界找到的,而是人工加工的(氢化)。反式脂肪酸(通常简称为反式脂肪)是不饱和的脂肪酸分子,其在碳原子之间含有反式双键,这就使得分子与具有顺式双键的脂肪酸相比,不易扭结。这些键是在植物油的工业氢化中特意产生的。
[0146] 除了饱和性,脂肪酸被分成短链脂肪酸、中链脂肪酸或长链脂肪酸。短链脂肪酸(SCFA)是其化学结构中具有小于6个碳的脂肪酸。中链脂肪酸(MCFA)是其化学结构具有6-12个碳的脂肪酸,其可以形成中链甘油三酯。长链脂肪酸(LCFA)是其化学结构中具有更多的12-21个碳的脂肪酸。极长链脂肪酸(VLCFA)是其化学结构中具有多于22个碳的脂肪酸。在本发明中,脂肪酸优选地在其化学结构中具有至少6个碳原子,更优选地具有至少8个碳原子,甚至更优选地具有至少10个碳原子,最优选地具有至少12个碳原子,例如在其化学结构中具有至少14个碳原子。在本发明中,脂肪酸优选地在其化学结构中具有至多100个碳原子,更优选地具有至多80个碳原子,甚至更优选地具有至多60个碳原子,最优选地具有至多40个碳原子,例如在其化学结构中具有至多30个碳原子。
[0147] 短链羧酸(例如甲酸和乙酸)与水可混溶,其解离形成较强的酸性(pKa分别为3.77和4.76)。长链脂肪酸在pKa方面未显示出较大的变化,例如壬酸的pKa为4.96。因而,它们的pKa值的重要性仅与它们参与的反应类型有关。甚至那些不溶于水的脂肪酸可溶于温热的乙醇中,例如可以使用酚酞作为指示剂用氢氧化钠溶液滴定至终点呈浅粉色。该分析用于确定脂肪中的游离脂肪酸含量,即,已经水解的甘油三酯的比例。
[0148] 脂肪酸可以结合或连接到其他分子上,例如甘油三酯或磷脂。脂肪酸像其他羧酸一样反应,这表示它们可以进行酯化和酸碱反应。脂肪酸还原 产生脂肪醇。不饱和的脂肪酸也可以进行加成反应,最常见的是加氢,这用于使植物油转化为人造奶油。通过部分加氢,不饱和脂肪酸可以从顺式异构化为反式构型。脂肪酸在室温下进行的化学变化被称之为自动氧化。脂肪酸分解为烃、酮、以及少量的环氧化物和醇。脂肪和油中少量重金属的存在将促进自动氧化。通常用螯合剂(例如柠檬酸)来处理脂肪和油。
[0149] 示例性的脂肪酸包括但不限于:肉豆蔻脑酸[CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH]、棕榈油酸[CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH]、油酸[CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH]、亚麻油酸、[CH3(CH2)4CH= CHCH2CH= CH(CH2)7COOH]、亚 麻 酸[CH3CH2CH =CHCH2CH =CHCH2CH =CH(CH2)7COOH]、皮诺敛酸(松油酸)[CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH2CH=CH(CH2)3COOH]、棕榈树[CH3(CH2)14COOH],油酸[CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH]、α-亚麻酸[CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH]、花生四烯酸[CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH]、二十碳五烯酸[CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH]、芥酸[CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH]、二十二碳六烯酸[CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)2COOH]、硬脂酸[CH3CH2(CH2)15COOH]、蓖麻油酸[CH3(CH2)5C(OH)HCH2CH=CH(CH2)7COOH等。
[0150] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线还包含脂质,其中所述脂质是选自由下列组成的组中的脂肪酸:其分子结构中有6-30个碳原子的脂肪酸或其混合物,优选α-亚麻酸或花生四烯酸或其混合物。
[0151] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线还包含氧化醇酸树脂。
[0152] 醇酸树脂(alkyd resins或alkyds)是由多元醇、多元酸和脂肪酸制成的聚酯。存在多种类型的醇酸树脂。一种分类方法是分为氧化醇酸树脂和非 氧化醇酸树脂。氧化醇酸树脂(oxidizing alkyds或oxidizing alkyd resins)是通过与上述干性油相同的机理交联的那些醇酸树脂。原则上,干性油用的相同类型的干燥剂可用于干燥氧化醇酸树脂。氧化醇酸树脂在本文中被视为合成的干性油。它们是一种或更多种多元醇(例如甘油、季戊四醇)、一种或更多种多元酸(例如二元酸,诸如对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐)与来自一种或更多种干性油或半干性油(例如大豆油)的脂肪酸的聚酯。氧化醇酸树脂可以通过与乙烯基单体(例如苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等)反应来改性。
[0153] 在本发明的一个实施方式中,经处理的HPPE纱线包含醇酸树脂。
[0154] 在本发明一个优选的实施方式中,经处理的HPPE纱线包含氧化醇酸树脂。
[0155] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线包含抗微生物剂。
[0156] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线包含抗微生物剂和脂质。
[0157] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线包含抗微生物剂和醇酸树脂。
[0158] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线包含抗微生物剂和氧化醇酸树脂。
[0159] 在本发明的另一个实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线还包含脂质和/或醇酸树脂。
[0160] 在本发明一个优选的实施方式中,本发明的经处理的HPPE纱线还包含脂质和/或氧化醇酸树脂。
[0161] 在另一个实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含:
[0162] ·粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层;
[0163] ·含有活性剂和脂质的组合物,其中该组合物至少部分吸附在多孔聚烯烃层中。
[0164] 这些经处理的HPPE纱线具有与未处理的HPPE纱线的机械性能相当的机械性能,此外还表现出增强的粘附性,并且它们能递送活性剂(例如生物活性剂),因而表现出抗微生物活性,同时不影响HPPE纱线的柔韧性。
[0165] 在另一个实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含:
[0166] ·粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层;
[0167] ·含有活性剂和氧化醇酸树脂的组合物,其中该组合物至少部分吸附在多孔聚烯烃层中。
[0168] 这些经处理的HPPE纱线具有与未处理的HPPE纱线的机械性能相当的机械性能,此外还表现出增强的粘附性,并且它们还能以增强的可控方式递送(控制释放)活性剂(例如生物活性剂),因而表现出增强的可控的抗微生物活性。
[0169] 在另一个实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含:
[0170] ·粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层;
[0171] ·含有活性剂和脂肪酸的组合物,其中该组合物至少部分吸附在多孔聚烯烃层中。
[0172] 这些经处理的HPPE纱线具有与未处理的HPPE纱线的机械性能相当的机械性能,此外还表现出增强的粘附性,并且它们能递送活性剂(例如生物活性剂),因而表现出抗微生物活性,同时不影响HPPE纱线的柔韧性。
[0173] 在另一个实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含:
[0174] ·粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层;
[0175] ·含有活性剂和油的组合物,其中该组合物至少部分吸附在多孔聚烯烃层中。
[0176] 这些经处理的HPPE纱线具有与未处理的HPPE纱线的机械性能相当的机械性能,此外还表现出增强的粘附性,并且它们还能以增强的可控方式递送(控制释放)活性剂(例如生物活性剂),因而表现出增强的可控的抗微生物活性,同时不影响HPPE纱线的柔韧性。
[0177] 在一个优选的实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含:
[0178] ·粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层;
[0179] ·含有生长因子和脂肪酸的组合物,其中该组合物至少部分吸附在多孔聚烯烃层中。
[0180] 这些经处理的HPPE纱线具有与未处理的HPPE纱线的机械性能相当的机械性能,此外还表现出增强的粘附性,并且它们能递送生长因子而不影响HPPE纱线的柔韧性。
[0181] 在一个优选的实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含:
[0182] ·粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层;
[0183] ·含有骨诱导剂的组合物,其中该组合物至少部分吸附在多孔聚烯烃层中。
[0184] 这些经处理的HPPE纱线具有与未处理的HPPE纱线的机械性能相当的机械性能,此外还表现出增强的粘附性,并且它们能递送骨诱导剂,因而增强了HPPE纱线的生物相容性和生物活性,同时不影响HPPE纱线的柔韧性。
[0185] 在另一个实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含:
[0186] ·粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层;
[0187] ·含有抗微生物剂、生长因子、骨诱导剂和脂质的组合物,其中该组合物至少部分吸附在多孔聚烯烃层中。
[0188] 这些经处理的HPPE纱线具有与未处理的HPPE纱线的机械性能相当的机械性能,此外还表现出增强的粘附性,并且它们能递送生长因子和抗微生物剂,因而表现出增强的可控的抗微生物活性。此外,它们能递送骨诱导剂,因而增强了HPPE纱线的生物相容性和生物活性。
[0189] 在另一个实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含:
[0190] ·粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层;
[0191] ·含有抗微生物剂、生长因子、骨诱导剂和氧化醇酸树脂的组合物,其中该组合物至少部分吸附在多孔聚烯烃层中。
[0192] 这些经处理的HPPE纱线具有与未处理的HPPE纱线的机械性能相当的机械性能,此外还表现出增强的粘附性,并且它们能以增强的可控方式递送(控制释放)生长因子和抗微生物剂,因而表现出增强的可控的抗微生物活性。此外,它们能递送骨诱导剂,因而增强了HPPE纱线的生物相容性和生物活性。
[0193] 在另一个实施方式中,本发明提供了一种经处理的HPPE纱线,其包含:
[0194] ·粘附在HPPE纱线的表面并覆盖至少部分HPPE纱线的表面的多孔聚烯烃层;
[0195] ·含有抗微生物剂、生长因子、骨诱导剂和脂肪酸的组合物,其中该组合物至少部分吸附在多孔聚烯烃层中。
[0196] 这些经处理的HPPE纱线具有与未处理的HPPE纱线的机械性能相当的机械性能,此外表现出增强的粘附性,并且它们能递送生长因子和抗微生物剂,因而表现出增强的可控的抗微生物活性。此外,它们能递送骨诱导剂,因而增强了HPPE纱线的生物相容性和生物活性。
[0197] 另一方面,本发明提供了一种包含经处理的HPPE纱线或纱线结构或纱线形态(例如含有本发明的经处理的HPPE纱线或由本发明的经处理的 HPPE纱线组成的编织物、织物、纺织物、无纺织物、针织物、编织结构或形成的其他结构)的制品。
[0198] 另一方面,本发明提供了一种包含经处理的HPPE纱线的制品,优选为缝合线、医用缆线或医用网(例如疝网)。
[0199] 另一方面,本发明提供了一种包含本发明的经处理的HPPE纱线的装置。
[0200] 在另一个实施方式中,本发明提供了一种包含如上面所定义的制品的装置,优选为包括缝合线与针和锚中的至少一种的医疗装置。
[0201] 优选地,手术缝合线应该具有高洁净度,因为它是用于缝合易于感染的伤口。由根据本发明的纱线组成的缝合线特别有利,由于其洁净度并且吸引细菌的险较低。单丝具有坚硬光滑的表面,这有助于减少缠结。这在缝合伤口的操作中也很有利。
[0202] 另一方面,本发明提供了本发明的经处理的HPPE纱线、本发明的制品、本发明的装置在下列应用中的用途:机动车应用(汽车零件、复合结构、陶瓷结构等);航海应用(舰、船、游艇/舰中的索具、帆、吊索、钓鱼线、缆绳、复合结构、陶瓷结构、生物仿生制品等);航空应用(飞机、直升飞机、复合结构、陶瓷结构等);医学应用,如关节置换、整形外科和脊柱植入物(例如半月板植入物)、手术缝合线、丝网(例如疝网)、织物、纺织或无纺的片材、条带、丝带、带、人工关节、缆线(例如外伤固定缆线、胸骨闭合用缆线、预防性或假体缆线、长骨骨折固定缆线、短骨骨折固定缆线)、管状产品(例如韧带替代物)、无限循环的产品、袋状产品、球状产品、复合结构、陶瓷结构等;防护应用(防弹装备、防弹衣、防弹背心、防弹头盔、防弹车、复合结构、陶瓷结构等);运动/娱乐应用(击剑、滑滑板、滑板、运动降落伞中的吊索、滑翔伞、风筝、风筝运动用的风筝线、登山装备、弓弦、网球线、捕鱼枪的叉线、溜冰场和板的边缘保护、复合结构、陶瓷结构等);建筑应用(窗、、(假)墙、缆等);服装应用(手套、防护衣/防护装置、纺织品、纺织复合结构、纺织陶瓷结构等);瓶灌应用、机械应用(罐和瓶处理机器部件、纺织机的运动部件、轴承齿轮、复合结构、陶瓷结构等)。
[0203] 在另一个实施方式中,本发明提供了本发明的经处理的HPPE纱线在下列应用中的用途:机动车应用(汽车零件、复合结构、陶瓷结构等);航海应用(舰、船、游艇/舰中的索具、帆、吊索、钓鱼线、缆绳、复合结构、陶瓷结构、生物仿生制品等);航空应用(飞机、直升飞机、复合结构、陶瓷结构等);医学应用,如关节置换、整形外科和脊柱植入物(例如半月板植入物)、手术用缝合线、丝网(例如疝网)、织物、纺织或无纺的片材、条带、丝带、带、人工关节、缆线(例如外伤固定缆线、胸骨闭合用缆线、预防性或假体缆线、长骨骨折固定缆线、短骨骨折固定缆线)、管状产品(例如韧带替代物)、无限循环的产品、袋状产品、球状产品、复合结构、陶瓷结构等;防护应用(防弹装备、防弹衣、防弹背心、防弹头盔、防弹车、复合结构、陶瓷结构等);运动/娱乐应用(击剑、滑冰、滑板、滑雪板、运动降落伞中的吊索、滑翔伞、风筝、风筝运动用的风筝线、登山装备、弓弦、网球线、捕鱼枪的叉线、溜冰场和板的边缘保护、复合结构、陶瓷结构等);建筑应用(窗、门、(假)墙、缆等);服装应用(手套、防护衣/防护装置、纺织品、纺织复合结构、纺织陶瓷结构等);瓶灌应用、机械应用(罐和瓶处理机器部件、纺织机的运动部件、轴承、齿轮、复合结构、陶瓷结构等),其中经处理的HPPE纱线按某一量和某一形式使用,从而使得经处理的HPPE纱线显示其机械性能、抗微生物性和/或粘附性。
[0204] 本发明的另一方面是经处理的HPPE纱线和纱线结构,如根据本文所述的实施例4-7和实施例9-12的编织物。
[0205] 本发明的另一方面是根据实施例4-7和实施例9-12的制品。
[0206] 本文所述发明的实施方式及其各种变体的单独特征或特征的组合可与本文所述的其他实施方式的特征组合或互换,除非本领域技术人员立即意识到所产生的实施方式实际上不可行。
[0207] 本发明的其他方面及其优选的特征在本文的权利要求中给出。
[0208] 现在通过参考下列仅为说明方式的非限制性实施例详细说明本发明。
[0209] 在实施例1、3和8中,组合物不含任何活性剂。在实施例2中,组合物仅包含三氯生作为活性剂。在实施例4-7和9-12中,组合物包含三氯生作为活性剂,并且包含α-亚麻酸或花生四烯酸作为脂质。α-亚麻酸或花生四烯酸是脂肪酸。
[0210] 实施例
[0211] Dyneema 编织物的同步RF等离子体聚合和气体刻蚀在EMPA(SwissMaterials Science&Technology,Lerchenfeldstrasse 5,CH-9014,瑞士,圣加仑)中进行。
[0212] 用于评估HPPE编织物的相关性能的方法和技术
[0213] HPPE编织物的机械性能的评估
[0214] 按下列方法测量待测HPPE编织物的断裂伸长率(%)、E-模量(GPa),断裂最大力(Fmax)(N):用拉伸测试机使编织物样品延长直到断裂,记录断裂力和断裂伸长率。样品的制备和调节按下列方法进行:在测试之前,将线轴放置在21℃±1℃的温度和40-75%的相对湿度下调节至少2个小时。从线轴上取出HPPE编织物,并直接放置在拉伸测试机的夹具之间。避免样品扭矩的任何变化并且避免徒手接触待测部分。实际的拉伸测试按下列方法进行:以恒定的拉伸速度操作拉伸测试机Zwick1435。该机器装有Instron夹具5681C和不锈夹紧。夹紧压力为6.8bar。拉伸速度为250mm/min,标距长度为500mm,使用最大力为1kN的称重传感器。施加0.2cN/dtex的预张力以除去编织物中的任何松弛。
[0215] 断裂最大力(Fmax)(cN,百分之一顿)是使样品断裂所施加的最大力。断裂伸长率通过下列方法测定:以mm表示的夹具的位移除以标距长度再乘以100。由于预张力,没有校准断裂伸长率。E-模量(GPa)是通过如下确定的:0.3-1%的伸长率之间的比应力差-1(ΔF,用cN/dtex计算)除以伸长率之差(0.7%),乘以10 ,然后乘以制备纱线所用的材料
3
线密度(用g/cm 计算)。使用来自5次单独拉伸测试的数据来计算断裂伸长率、E-模量、断裂最大力的平均值。比应力是根据Handbook of Fibre Rope Technology按下式测定的:
[0216] 比应力=拉力/(线密度),以MN/(kg/m)(与N/tex相同)计。
[0217] 组合物对HPPE编织物的粘附性评估
[0218] 组合物对HPPE编织物的粘附性是通过抗微生物活性测试的方法来检验。含有组合物(该组合物含有脂肪酸和三氯生)的编织物培养8天之后,琼脂中脂肪酸和三氯生的损失反映了编织物的抗微生物活性的损失。参比的HPPE编织物和经C:H:N或C:H:O处理的包含脂肪酸(α-亚麻酸和三氯生或花生四烯酸和三氯生)的HPPE编织物在未接种的琼脂中在37℃下培养8天,随后将编织物转移到接种的琼脂中,根据下面所描述的方法来评估抗微生物活性(参见HPPE编织物的抗微生物活性的评估)。
[0219] HPPE编织物的抗微生物活性的评估
[0220] 用灭菌消毒的Luria Bettani培养基中的冻存原种来培养大肠埃希菌9
(Escherichia coli)ATCC11105。细菌悬浮液的浓度为约10CFU/mL。将100μL的这种细菌悬浮液接种到LB琼脂板上。HPPE编织物被切为约5cm长;使用HPPE编织物的直线段。
用无菌钳将每一个编织物压入琼脂中,从而使其与琼脂表面的接触最优化。随后,琼脂板在用饱和盐溶液(防止琼脂脱水)填充的容器(exicator)中在37℃下放置24h。在沿着缝合线的3个点处记录与编织物长度成直角的生长抑制区的宽度至最近的1mm,并且拍摄琼脂板的图像。
[0221] 3.5个月后HPPE编织物的抗微生物活性的评估:体内抗微生物活性的模拟:
[0222] 用灭菌消毒的Luria Bettani培养基中的冻存原种来培养大肠埃希菌9
(Escherichia coli)ATCC11105。细菌悬浮液的浓度为约10CFU/mL。将100μL的这种细菌悬浮液接种到LB琼脂板上。HPPE编织物被切为约5cm长;使用HPPE编织物的直线段。
用无菌钳将每一个编织物压入琼脂中,从而使其与琼脂表面的接触最优化。随后,琼脂板在用饱和盐溶液(防止琼脂脱水)填充的容器(exicator)中在37℃下放置24h。评估了每一个样品的生长抑制区之后,不改变编织物在琼脂板上的位置,使测试 的编织物在经接种的琼脂中在37℃下再放置105天。由于琼脂的量随时间减少,所以不可能进行更长时间的测试。再次评估抑制区。沿着缝合线的3个点处记录与编织物长度成直角的生长抑制区的宽度至最近的1mm,并且产生琼脂板的摄影图像。
[0223] 实施例1-12:
[0224] 实施例1:参比的HPPE编织物(Ref-HPPE)
[0225] Dyneema SGX110dtex TS100 是 未 经 处 理 的 HPPE 纱 线。 使 用Dyneema SGX110dtex TS100纱线以形成8x1x110编织物,在下文中称为“Dyneema 编织物”。
[0226] 未经处理的Dyneema 编织物被用作参比的HPPE编织物。
[0227] 表1通过测试所述性能所用的测试方法给出了Dyneema SGX110dtexTS100纱线的性能。
[0228] 表1
[0229]
[0230] 实施例2:含有α-亚麻酸的Dyneema 编织物:Ref-HPPE-L-TRI-2.9
[0231] 在23℃下,Dyneema 编织物(8x1x110)在含有2.9g/L(克每升)三氯生的6.0g/L的α-亚麻酸在乙酸乙酯中的溶液中浸涂10分钟(参见表2)。所得到的编织物在
23℃下干燥。
[0232] 实施例3:经C:H:N处理的Dyneema 编织物:CHN-HPPE
[0233] 通过同时进行的RF等离子体聚合和气体刻蚀来处理Dyneema 编织物(8x1x110)。在10Pa的压力,0.06W/cm2的功率输入和24小时的暴露时间下,通过暴露于体积比为1:1的NH3/C2H4沉积厚度为60nm的多孔聚烯烃层。
[0234] 实施例4-6:经C:H:N处理且具有包含α-亚麻酸和三氯生的组合物 的 Dyneema 编 织 物:CHN-HPPE-L-TRI-1.0CHN-HPPE-L-TRI-2.0 和
CHN-HPPE-L-TRI-2.9
[0235] 实施例3的Dyneema 编织物(8x1x110)进一步在23℃下在含有某一含量三氯生的6.0g/L的α-亚麻酸在乙酸乙酯中的溶液中浸涂10分钟(参见表2)。所得到的编织物在23℃下干燥。
[0236] 实施例7:经C:H:N处理且具有花生四烯酸和三氯生的Dyneema 编织物:CHN-HPPE-A-TRI-2.0
[0237] Dyneema 编织物(8x1x110)进一步在23℃下在含有2.0g/L三氯生的6.0g/L的花生四烯酸在乙酸乙酯中的溶液中浸涂10分钟(参见表2)。所得到的编织物在
23℃下干燥。
[0238] 实施例8:经C:H:O处理的Dyneema 编织物:CHO-HPPE
[0239] 通过同时进行的RF等离子体聚合和气体刻蚀来处理Dyneema 编织物2
(8x1x110)。在10Pa的压力,0.07W/cm 的功率输入和30分钟的暴露时间下,通过暴露于体积比为4:1的CO2/C2H4沉积厚度为60nm的多孔聚烯烃层。
[0240] 实施例9-11:经C:H:O处理且具有包含α-亚麻酸和三氯生的组合物 的 Dyneema 编 织 物:CHO-HPPE-L-TRI-1.0,CHO-HPPE-L-TRI-2.0 和
CHO-HPPE-L-TRI-2.9
[0241] 实施例8的Dyneema 编织物(8x1x110)进一步首先通过同时进行的RF等离子体聚合和等离子体刻蚀来处理(C:H:O处理)。随后,使编织物在23℃下在含有某一含量三氯生的6.0g/L的α-亚麻酸在乙酸乙酯中的溶液中浸涂10分钟(参见表2)。所得到的编织物在23℃下干燥。
[0242] 实施例12:经C:H:O处理且具有花生四烯酸和三氯生的Dyneema 编织物:CHO-HPPE-A-TRI-2.0
[0243] 实施例8的Dyneema 编织物(8x1x110)进一步在23℃下在含有2.0g/L三氯生的6.0g/L的花生四烯酸在乙酸乙酯中的溶液中浸涂10分钟(参见表2)。所得到的编织物在23℃下干燥。
[0244]
[0245] 比较了表2所示的数据之后,可以得出下列结论:
[0246] a.所有经C:H:N或C:H:O处理且含有活性剂(例如三氯生)的HPPE编织物均表现出可与Ref-HPPE编织物的机械性能相当的机械性能。
[0247] 例如,通过比较实施例1的HPPE编织物(Ref-HPPE)的机械性能与实施例4-7或实施例9-12中任意一个HPPE编织物的机械性能,明显看出,经C:H:N或C:H:O处理且含有α-亚麻酸和三氯生的HPPE编织物表现出与参比编织物(Ref-HPPE)的机械性能相当的机械性能。
[0248] b.只有具有包含活性剂(例如三氯生)的组合物的HPPE编织物表现出抗微生物活性。
[0249] Ref-HPPE编织物和CHN-或CHO-HPPE编织物不能抑制所测大肠埃希菌菌株的生长。只有含有三氯生的编织物表现出抗微生物活性(比较实施例1、3和8在之前培养时间等于0天和实施例2、4-7和9-12在之前培养时间等于0天时的抗微生物性能)。发现,三氯生的含量越高,抑制区越大。
[0250] c.只有经C:H:N或C:H:O处理且还包含活性剂(例如三氯生)的HPPE编织物相对于既没有经C:H:N或C:H:O处理又不含活性剂的HPPE编织物,表现出组合物的增强粘附性(比较实施例1、2、3和8在之前培养时间等于8天和实施例4-7以及9-12在之前培养时间等于8天时的抗微生物性能)。
[0251] 所有经C:H:N或C:H:O处理且具有包含α-亚麻酸和三氯生或花生四烯酸和三氯生的组合物的HPPE编织物在23℃下在琼脂中预培养8天之后,对所测大肠埃希菌菌株的抗微生物活性保持不变。例如,比较Ref-HPPE-L-TRI-2.9与CHN-HPPE-L-TRI-2.9或CHO-HPPE-L-TRI-2.9的抗微生物活性,很明显的是,经C:H:N或C:H:O处理且包含α-亚麻酸和三氯生的编织物与未经处理的Ref-HPPE-L-TRI-2.9相比,表现出增强的粘附性。
[0252] 从上面的a.、b.和c.结论中,明显看出,只有经C:H:N或C:H:O处理且具有包含脂质(在一系列实施例中诸如α-亚麻酸和花生四烯酸的脂肪酸组成了组合物中的脂质)和活性剂(在一系列实施例中三氯生作为活性剂)表现出良好的机械性能(即与未经处理的HPPE编织物的机械性能相 当)与抗微生物活性以及含有脂质和活性剂的组合物的增强粘附性的组合。
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