Biodegradierbarer Schmelzkleber Biodegradable hot melt adhesive
Gegenstand der Erfindung ist eine biodegradierbare Klebstoff-Zusammensetzung auf der Basis von Polymeren oder Polymerblends bestehend aus Caprolacton-Copolymeren bzw. Caprolacton-Copolymeren undThe invention relates to a biodegradable adhesive composition based on polymers or polymer blends consisting of caprolactone copolymers or caprolactone copolymers and
Polycaprolacton, die gegebenenfalls noch Additive enthalten kann.Polycaprolactone, which may also contain additives.
Schmelzkleber haben in den letzten Jahrzehnten vielfältige Anwendung in Industrie und Haushalt gefunden. Sie sind einfach zu handhaben, weisen eine sehr schnelle Aushärtung auf und sind im Gegensatz zu vielenHot melt adhesives have found a wide range of uses in industry and household in the past decades. They are easy to use, have a very fast curing and are unlike many
Reaktivklebern nicht toxisch. Die Verklebung mit diesen „Hotmelts" erfolgt ohne den Einsatz von Lösungsmitteln. Trotzdem werden Klebefestigkeiten erreicht, die für den Verbund von mechanisch hoch belasteten Strukturen ausreichend sind. Herkömmliche Schmelzkleber sind nicht biodegradierbar bzw. resorbierbar.Reactive adhesives are not toxic. These "hot melts" are bonded without the use of solvents. Nevertheless, adhesive strengths are achieved which are sufficient for the bonding of mechanically highly stressed structures. Conventional hot melt adhesives are not biodegradable or absorbable.
Sie können daher bislang nicht zur temporären Verklebung von Geweben oder Materialien z.B. in der Humanmedizin eingesetzt werden. Die hohe Schmelztemperatur dieser Kleber (z.T. > 200 °C) ist ein weiterer Grund, warum Schmelzkleber in der Medizin bisher nicht zum Einsatz kommen.So far they have not been used for the temporary bonding of fabrics or materials e.g. be used in human medicine. The high melting temperature of these adhesives (sometimes> 200 ° C) is another reason why hot melt adhesives have not been used in medicine until now.
EP 772464 (3M Comp.) beschreibt ein Polycaprolacton als Baustein eines Vernetzers für Proteine, die als Klebstoffe verwendet werden können.EP 772464 (3M Comp.) Describes a polycaprolactone as a building block of a crosslinking agent for proteins that can be used as adhesives.
WO 00/47686 (Henkel KGaA) offenbart eine Klebstoff-Zusammensetzung auf der Basis von mindestens einem Di- oder Polysulfidbindungen enthaltenden Bindemittel zur Herstellung von Klebeverbindungen, die Polyole auf Basis von Polycaprolacton als Baustein verwenden.WO 00/47686 (Henkel KGaA) discloses an adhesive composition based on at least one binder containing di- or polysulfide bonds for the production of adhesive bonds which use polyols based on polycaprolactone as a building block.
WO 99/48989 (Henkel KGaA) beschreibt einen formstabilen Klebestift bestehend aus einer wässrigen Zubereitung von synthetischen Polymeren mit Klebstoffcharakter und einem Seifengel als formgebender Gerüstsubstanz.
EP 773979 (Henkel KGaA) offenbart die Verwendung von Polycaprolacton als Baustein für radikalisch härtende Substanzen für Reaktivklebstoffe.WO 99/48989 (Henkel KGaA) describes a dimensionally stable glue stick consisting of an aqueous preparation of synthetic polymers with adhesive character and a soap gel as the shaping framework substance. EP 773979 (Henkel KGaA) discloses the use of polycaprolactone as a building block for radical-curing substances for reactive adhesives.
EP 946 223 (JVS-Polymers OY) beschreibt ein plastizierbaresEP 946 223 (JVS-Polymers OY) describes a plasticizable
Implantatmaterial bestehend auf aus Lactid und Caprolacton als Monomere, wobei die Polymerzusammensetzung Schmelzpunkte zwischen 37° und 55 °C aufweisen. Sie werden verwendet, um Löcher, Frakturen, Höhlen oder Räume zu füllen. Als Klebstoffe bzw. Schmelzkleber werden diese Copolymere jedoch nicht eingesetzt, da sie aufgrund ihrer niedrigenImplant material consisting of lactide and caprolactone as monomers, the polymer composition having melting points between 37 ° and 55 ° C. They are used to fill holes, fractures, caves or spaces. However, these copolymers are not used as adhesives or hot-melt adhesives because they are low
Schmelzpunkte im Bereich der Körpertemperatur nur für defektfüllende, nicht jedoch für lasttragende Anwendung geeignet sind. Zudem sinkt bei resorbierbaren Materialien durch Quellung und Polymerdegradation die Temperatur des Übergangs zur Polymerschmelze noch weiter ab, so dass die hier beschriebenen Polymere sehr schnell ihre Formstabilität verlieren.Melting points in the body temperature range are only suitable for defect-filling, but not for load-bearing applications. In addition, in the case of resorbable materials, the temperature of the transition to the polymer melt drops further due to swelling and polymer degradation, so that the polymers described here very quickly lose their dimensional stability.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, einen Schmelzkleber zu entwickeln, der die o.g. Nachteile nicht aufweist. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass Polymere und Polymerblends basierend auf Polycaprolacton und Caprolacton-The object of the present invention was therefore to develop a hot-melt adhesive which has the abovementioned. Does not have disadvantages. Surprisingly, it has now been found that polymers and polymer blends based on polycaprolactone and caprolactone
Copolymeren für den Einsatz als biodegradierbare und resorbierbare Schmelzkleber geeignet sind. Da die erfindungsgemäßen Polymermaterialien Schmelzpunkte zwischen 57 und 100 °C, vorzugsweise zwischen 60 und 70 ° C besitzen, lassen sie sich z.B. als medizinische Gewebekleber einsetzen, ohne größere durch Hitze bedingteCopolymers are suitable for use as biodegradable and resorbable hot melt adhesives. Since the polymer materials according to the invention have melting points between 57 and 100 ° C, preferably between 60 and 70 ° C, they can e.g. Use as medical tissue glue, without major heat related ones
Gewebeschäden zu verursachen. Durch diese vergleichsweise hohen Schmelzpunkte ist gewährleistet, dass die Kleber auch während der Polymerdegradation eine über den Zeitraum der Wundheilung ausreichend hohe mechanische Stabilität aufweisen. Durch geeignete Wahl der Zusammensetzung dieser Polymerblends werden Klebefestigkeiten erreicht, die mit nichtresorbierbaren herkömmlichen Schmelzklebern vergleichbar sind.
Der Schmelzkleber besteht aus 25 - 95 % Polycaprolacton,To cause tissue damage. These comparatively high melting points ensure that the adhesives have a sufficiently high mechanical stability over the period of wound healing, even during polymer degradation. A suitable choice of the composition of these polymer blends achieves adhesive strengths that are comparable to non-resorbable conventional hot melt adhesives. The hot melt adhesive consists of 25 - 95% polycaprolactone,
5 - 75 % Poly(caprolacton-co-D,L-lactid) und zusätzlich 0 - 20 % biokompatiblen Additiven5 - 75% poly (caprolactone-co-D, L-lactide) and additionally 0 - 20% biocompatible additives
Vorzugsweise wird der Schmelzkleber zur temporären Verklebung von biologischem Gewebe und sonstigen Materialien in der Medizin verwendet. Es sind aber auch andere Verwendungen wie Fixierung von Schrauben und Nägeln im Knochengewebe oder die temporäre strukturelle Stabilisierung von Gewebe möglich.The hot melt adhesive is preferably used for the temporary bonding of biological tissue and other materials in medicine. However, other uses such as fixing screws and nails in the bone tissue or the temporary structural stabilization of tissue are also possible.
Als Caprolacton-Copolymere werden vorzugsweise Poly(caprolacton-co-D,L- lactide) verwendet.Poly (caprolactone-co-D, L-lactide) are preferably used as caprolactone copolymers.
Die Molmassen des Polycaprolactons betragen zwischen 2000 - 120.000, bevorzugt zwischen 65.000 bis 80.000 g/mol.The molar masses of the polycaprolactone are between 2000-120,000, preferably between 65,000 and 80,000 g / mol.
Die Molmassen des Poly(lactid-co-caprolacton) betragen zwischen 2000 - 250.000 g/mol, bevorzugt über 100.000 g/mol.The molar masses of the poly (lactide-co-caprolactone) are between 2000-250,000 g / mol, preferably over 100,000 g / mol.
Zusätzlich können den Copolymermischungen während der Synthese bis zu 20 % biokompatible Additive zugesetzt werden, die die Klebeeigenschaften nochmals verbessern. Als Additive kommen vorzugsweise Derivate der Stärke (Carboxymethylstärke, Hydroxyethylstärke), der CelluloseIn addition, up to 20% biocompatible additives can be added to the copolymer mixtures during the synthesis, which further improve the adhesive properties. Derivatives of starch (carboxymethyl starch, hydroxyethyl starch), cellulose, are preferably used as additives
(Carboxymethylcellulose, Hxdroxyethylcellulose), des Chitosan, Polyvinylpyrolidon (PVP) oder Polyethylenglycole in Frage. Besonders bevorzugt sind Carboxymethylstärke und Chitosan.
Die in Fig. 1 dargestellten Proben beziehen sich auf Beispiel 2, wobei(Carboxymethylcellulose, Hxdroxyethylcellulose), chitosan, polyvinylpyrolidone (PVP) or polyethylene glycols in question. Carboxymethyl starch and chitosan are particularly preferred. The samples shown in Fig. 1 refer to Example 2, wherein
Poly(lactid-co-caprolacton) als TK, Polycaprolacton als PCL und Carboxymethylstärke als CMS bezeichnet sind. Der Fehlerbalken gibt die Standardabeichung an.Poly (lactide-co-caprolactone) as TK, polycaprolactone as PCL and carboxymethyl starch as CMS. The error bar indicates the standard deviation.
Die in den folgenden Beispielen aufgeführten Polymer und Copoiymere werden nach üblichen Verfahren der Ringöffnungspolymerisation synthetisiert (siehe z.B. W.H. Carothers, G.L. Dorough, FJ. van Natta, J. Am. Soc. 54, 761 (1932) und H.R. Kricheldorf (Hrsg.) Handbook of Polymer Synthesis, Marcel Decker Inc., New York 1992). Die Polymerblends werden durch Vermischen der geschmolzenen Polymere, Copoiymere und Additive in einem Kneter hergestellt.The polymers and copolymers listed in the following examples are synthesized by conventional ring opening polymerization processes (see, for example, WH Carothers, GL Dorough, FJ. Van Natta, J. Am. Soc. 54, 761 (1932) and HR Kricheldorf (ed.) Handbook of Polymer Synthesis, Marcel Decker Inc., New York 1992). The polymer blends are produced by mixing the melted polymers, copolymers and additives in a kneader.
Beispiel 1 :Example 1 :
Poivmerblend bestehend ausr 75 % Polycaprolacton (Mw= 65.000 g/mol),Polymer blend consisting of 75% polycaprolactone (M w = 65,000 g / mol),
25 % Poly(lactid-co-caprolacton) mit einem 84:16 Verhältnis von D,L-Lactid :25% poly (lactide-co-caprolactone) with an 84:16 ratio of D, L-lactide:
Caprolacton (Mw > 100.000 g/mol) und einem Zusatz vonCaprolactone (M w > 100,000 g / mol) and an addition of
5 % Carboxymethylstärke.5% carboxymethyl starch.
Der Schmelzpunkt beträgt 62.5 °C.The melting point is 62.5 ° C.
ERSATZBLATT
Beispiel 2:SUBSTITUTE SHEET Example 2:
Polymerblend bestehend aus:Polymer blend consisting of:
35 % Polycaprolacton (Mw= 65.000 g/mol),35% polycaprolactone (M w = 65,000 g / mol),
65 % Poly(lactid-co-caprolacton) mit einem 84:16 Verhältnis von Lactid65% poly (lactide-co-caprolactone) with an 84:16 ratio of lactide
Caprolacton (Mw > 100.000 g/mol) und einem Zusatz vonCaprolactone (M w > 100,000 g / mol) and an addition of
10 % Carboxymethylstärke.10% carboxymethyl starch.
Der Schmelzpunkt beträgt 69.2 °C.The melting point is 69.2 ° C.
Beispiel 3:Example 3:
Polymerblend bestehend aus:Polymer blend consisting of:
75 % Polycaprolacton (Mw = 65.000 g/mol),75% polycaprolactone (Mw = 65,000 g / mol),
5 % Poly(lactid-co-caprolacton) mit einem 84:16 Verhältnis von Lactid5% poly (lactide-co-caprolactone) with an 84:16 ratio of lactide
Caprolacton (Mw > 100.000 g/mol) und 20 % Calciumphosphat.Caprolactone (Mw> 100,000 g / mol) and 20% calcium phosphate.
Der Schmelzpunkt beträgt 61 ,5 °C
The melting point is 61.5 ° C