DE102010025302A1

DE102010025302A1 - Producing fiber coating or sleeve-like fleece body from electrospun fibers, comprises removing fiber from spinneret impinged with electric high voltage relative to collector and placing fiber on coaxially rotating spindle relative to nozzle

Info

Publication number: DE102010025302A1
Application number: DE102010025302A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. MSc. Szentivanyi Andreas; Prof. Dr.-Ing. MSc. Glasmacher Birgit
Original assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Current assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2011-12-29
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: DE102010025302B4

Abstract

Producing a fiber coating or a sleeve-like fleece body from electrospun fibers, comprises removing at least one fiber from a spinneret impinged with an electric high voltage relative to a collector, and placing the fiber on a coaxially rotating spindle (3) relative to a nozzle (5) in the spindle axis at or on a collector sleeve (2) arranged on the spindle, which has no attraction potential against the fiber leaving the nozzle and adjacent with both the ends of spindle regions, which at least temporarily has an attractive potential against the fiber leaving the nozzle. Producing a fiber coating or a sleeve-like fleece body from electrospun fibers, comprises removing at least one fiber from a spinneret impinged with an electric high voltage (process voltage) relative to a collector, and placing the fiber on a coaxially rotating spindle (3) relative to a nozzle (5) in the spindle axis at or on a collector sleeve (2) arranged on the spindle, which has no attraction potential against the fiber leaving the nozzle and adjacent with both the ends of spindle regions, which at least temporarily has an attractive potential against the fiber leaving the nozzle, where the fibers are predominantly oriented along the longitudinal axis of the fleece body or the fiber coating. Independent claims are also included for: (1) a sleeve-like fleece body made of electrospun fibers with a predominantly longitudinal fiber orientation, where a large proportion of fibers are oriented at an acute angle between 0-55[deg] to the sleeve axis; and (2) a stent (1) with a sleeve-like fiber coating made of electrospun fibers, which are predominantly oriented along the longitudinal axis of the stent, and is obtained by the above mentioned method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserbeschichtung oder eines hülsenförmigen Vlieskörpers aus elektrogesponnenen Fasern, den damit erhaltenen hülsenförmigen Vlieskörper selbst, der beispielsweise als Gefäßprothese verwendbar ist, sowie einen medizinischen Stent, der mit einer hülsenförmigen Faserbeschichtung nach dieser Erfindung versehen ist.The invention relates to a method for producing a fiber coating or a sleeve-shaped nonwoven body of electrospun fibers, the sleeve-shaped nonwoven body itself obtained therewith, which is useful, for example, as a vascular prosthesis, and a medical stent, which is provided with a sleeve-shaped fiber coating according to this invention.

Die Erfindung betrifft das Arbeitsfeld der Herstellung und Beschichtung tubulärer bzw. hülsenförmiger medizinischer Stents und tubulärer Gefäßprothesen.The invention relates to the field of production and coating of tubular or sleeve-shaped medical stents and tubular vascular prostheses.

Hülsenförmige Stents werden in der Medizin unter Anderem zum Stützen poröser oder geschädigter Gefäße, zum Erweitern verengter Gefäße, als Unterstützung eines Protheseanschlusses oder zur gezielten Abgabe von Medikamenten vor Ort verwendet. Weiterhin werden ähnliche tubuläre Konstrukte als Gefäßprothesen in Ersatz geschädigter oder operativ entfernter Gefäße eingesetzt.Sleeve-shaped stents are used in medicine, among other things for supporting porous or damaged vessels, for dilating stenotic vessels, as a support for a prosthetic connection or for the targeted delivery of medicines on site. Furthermore, similar tubular constructs are used as vascular prostheses in replacement of damaged or surgically removed vessels.

Die Stents selbst bestehen häufig aus Edelstahl oder speziellen für medizinische Anwendungen geeigneten Legierungen und bilden durchbrochene Strukturen, die eine radiale Flexibilität, d. h. eine Ausdehnung oder Verengung radial zum Stent bzw. Gefäß ermöglichen. Sehr häufig sind dabei die Stentstrukturen aus ringförmigen Zick-Zack-Stegen oder mäandernden Stegen zusammengesetzt.The stents themselves are often made of stainless steel or special alloys suitable for medical applications, and form openwork structures which provide radial flexibility, i.e., a high degree of flexibility. H. allow expansion or narrowing radially to the stent or vessel. Very often, the stent structures are composed of annular zig-zag webs or meandering webs.

Im Stand der Technik ist es bekannt, solche Stents zu beschichten, beispielsweise mit Kunststoff, einem textilen Material oder aufgesponnenen Fasern.In the prior art it is known to coat such stents, for example with plastic, a textile material or spun fibers.

So ist es beispielsweise aus der US 2006/0293743 A1 bekannt Nanofasern aus einem Polymer durch elektrostatisches Faserspinnen auf einen Stent aufzubringen. Das textile Gewebe bzw. die aufgesponnene Faserstruktur soll das Gefäß, in das der Stent eingesetzt wird schonen und gleichzeitig die Abgabe von Arzneimitteln, mit denen das Gewebe oder die Fasern getränkt wird/werden ermöglichen.So it is for example from the US 2006/0293743 A1 Known nanofibers from a polymer by electrostatic fiber spinning on a stent apply. The textile fabric or the spun fiber structure is intended to protect the vessel in which the stent is used and at the same time allow the delivery of medicaments, with which the tissue or the fibers is / are soaked.

Die US 2004/0030377 A1 offenbart einen Stent aus einem ausdehnbaren tubulären Stützelement und wenigstens einer Beschichtung aus einer elektrogesponnenen Polymerfaser. Die Beschichtung besitzt eine Porosität, die die Aufnahme einer pharmazeutischen Verbindung ermöglicht. Diese wird am Einsatzort des Stents aus der schwammartigen Beschichtungsstruktur allmählich freigegeben. Das tubuläre Stützelement wird so umsponnen, dass die Polymerfaser auf dem Stent wie auf eine Garnspindel aufgewickelt wird. Die Fasern müssen daher Elastomerfasern sein, die sich bei radialer Expansion des Stents mit ausdehnen können.The US 2004/0030377 A1 discloses a stent of an expandable tubular support member and at least one electrospun polymer fiber coating. The coating has a porosity that allows the inclusion of a pharmaceutical compound. This is gradually released from the sponge-like coating structure at the place of use of the stent. The tubular support member is wrapped so that the polymer fiber is wound on the stent as a yarn spindle. The fibers must therefore be elastomeric fibers which can expand with radial expansion of the stent.

Die US 2003/0211135 A1 beschreibt ein Verfahren, mit dem ein Objekt, wie beispielsweise ein Stent, mit einer Faservlies-Polymerschicht belegt werden kann. Das elektrostatische Faserziehen erfolgt hier zwischen einer Düse und einer Zielplatte, wobei beschrieben wird, dass der Fasermaterialstrahl zwischen Düse und Zielplatte in eine Vielzahl von Nanofasern aufgespalten wird. Die Nanofasern erreichen das zwischen Düse und Zielplatte angeordnete Objekt und bilden auf diesem ein Vlies.The US 2003/0211135 A1 describes a method by which an object, such as a stent, can be coated with a nonwoven polymer layer. The electrostatic fiber drawing takes place here between a nozzle and a target plate, wherein it is described that the fiber material beam between nozzle and target plate is split into a plurality of nanofibers. The nanofibers reach the object arranged between nozzle and target plate and form a nonwoven on this.

Die DE 25 34 935 C2 beschreibt eine Blutgefäßprothese aus vliesartigem thermoplastischem Material. Die Gefäßprothese wird aus elektrostatisch gesponnenen Fasern hergestellt. Zur Verstärkung kann eine Spirale mit eingesponnen werden. Es ist vorgesehen, dass die Fasern zwischen einer geerdeten Düse und einer Elektrode auf einem rohrförmigen Former gesammelt werden. Die fertige Prothese wird vom Former abgenommen.The DE 25 34 935 C2 describes a blood vessel prosthesis made of nonwoven thermoplastic material. The vascular prosthesis is made of electrostatically spun fibers. To reinforce a spiral can be spun with. It is envisaged that the fibers are collected between a grounded nozzle and an electrode on a tubular former. The finished prosthesis is removed from the former.

Die US 4,323,525 B beschreibt die Herstellung einer elektrogesponnenen Hülse, die beispielsweise als Blutgefäßprothese verwendbar ist. Die Hülse wird auf eine abziehbare Abdeckung einer Spindel aufgesponnen.The US 4,323,525 B describes the manufacture of an electrospun sleeve useful, for example, as a blood vessel prosthesis. The sleeve is spun onto a peelable cover of a spindle.

Im Stand der Technik ist also sowohl die Herstellung als solches formstabiler, selbsttragender Hülsen wie auch die Beschichtung tubulärer Stützstrukturen mit Hilfe von elektrostatischen Faserspinnverfahren bekannt.The prior art thus discloses both the production of such dimensionally stable, self-supporting sleeves as well as the coating of tubular support structures with the aid of electrostatic fiber spinning processes.

Ein Problem bei der Beschichtung von Stents mit elektrogesponnenen Fasern ist darin zu sehen, dass die Fasern auf einen nicht expandierten Stent aufgebracht werden, der anschließend bei der Implantation des Stents durch den Katheter expandiert wird. Bei vielen Stenteinsatzbereichen wird die Mantelfläche des Stents stark vergrößert. Die aufgebrachte Fasermatte muss daher einer Dehnung in Umfangsrichtung beschädigungsfrei standhalten. Nach Expansion des Stents soll weiterhin eine intakte Faserschicht vorhanden sein. Im Falle von Stents zur Behandlung von Aneurysmen muss die Schicht sogar eine gewisse mechanische Festigkeit und Druckdichtigkeit besitzen.A problem with the coating of stents with electrospun fibers is that the fibers are applied to an unexpanded stent which is subsequently expanded upon implantation of the stent through the catheter. In many stent insert areas, the lateral surface of the stent is greatly increased. The applied fiber mat must therefore withstand a strain in the circumferential direction without damage. After expansion of the stent should continue to be an intact fiber layer. In the case of stents for the treatment of aneurysms, the layer must even have a certain mechanical strength and pressure tightness.

Um den vorgenannten Problemen zu begegnen, ist es möglich, die Fasern vorzudehnen. Hierzu wäre jedoch ein mehrstufiges Verfahren erforderlich. Viele Polymere weisen auch eine zu geringe Bruchdehnung auf, als dass auf diese Art ein hinreichender Dehnungsbereich geschaffen werden könnte. Eine weitere Möglichkeit bestünde darin, in der Fasermatte ein Abgleiten und Verschlaufen der Einzelfasern vorzusehen. Eine gezielte Ablagerung von Fasern in dieser Weise ist jedoch mit dem Elektrospinning bislang nicht möglich. Derzeit wird daher angestrebt, einen Großteil der Fasern entlang der Längsachse oder mit einem spitzen Winkel zur Längsachse des unterliegenden Stents auszurichten. Da die Fasern lose aneinander gleiten können und nicht verklebt sind, ermöglicht die Längsausrichtung eine große radiale Dehnbarkeit.In order to address the above problems, it is possible to pre-stretch the fibers. However, this would require a multi-step process. Many polymers also have too low elongation at break to provide a sufficient range of elongation in this way. Another possibility would be to provide slipping and looping of the individual fibers in the fiber mat. A targeted deposition of Fibers in this way is not yet possible with electrospinning. At present, therefore, it is desirable to align a majority of the fibers along the longitudinal axis or at an acute angle to the longitudinal axis of the underlying stent. Since the fibers can slide loosely together and are not glued, the longitudinal orientation allows great radial extensibility.

Im Sinne einer solchen Längsausrichtung ist es aus der WO 2009/101472 A2 bereits bekannt, einen Stent in einem Gap-Spinning-Prozess im Wesentlichen mit längslaufenden Fasern zu beschichten. Hierbei wird die Neigung der Fasern genutzt, bevorzugt auf geerdeten Flächen abgelagert zu werden. Die geerdeten Flächen sind in diesem Fall zwei rotierende Kollektorscheiben, die nach einer Art eines Plattenkondensators angeordnet sind. Beide Scheiben besitzen den gleichen Abstand zur Düse, so dass die Faserablage zwischen beiden Platten hin und her springt und dabei parallele Fasern zwischen den Kollektorplatten hinterlässt. Diese werden auf einem mit Hilfe eines Halters zwischen den Kollektorplatten angeordneten Stent abgelagert. Die Halterung wird dabei so angeordnet, dass die Fasern längs zur Stentachse abgelegt werden. Die Produktivität dieses Verfahrens ist recht gering, da der Großteil der Fasern auf den Kollektorscheiben abgelagert wird. Des Weiteren werden die Fasern, welche auf den Stent übertragen werden, durch Zerreißen von den Kollektorscheiben getrennt. Dadurch kann es zu einer Beschädigung der Fasermatte sowie zu einer Beeinflussung der Faseranhaftung auf dem Stent kommen.In the sense of such a longitudinal alignment, it is from the WO 2009/101472 A2 It is already known to coat a stent in a gap-spinning process essentially with longitudinal fibers. Here, the tendency of the fibers is used, preferably to be deposited on grounded surfaces. The grounded surfaces in this case are two rotating collector disks arranged in a type of plate capacitor. Both disks are equidistant from the nozzle so that the fiber tray jumps back and forth between both plates, leaving parallel fibers between the collector plates. These are deposited on a stent arranged between the collector plates by means of a holder. The holder is arranged so that the fibers are deposited along the stent axis. The productivity of this process is quite low since most of the fibers are deposited on the collector disks. Furthermore, the fibers which are transferred to the stent are separated by tearing from the collector discs. This can damage the fiber mat as well as affect the fiber adhesion on the stent.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der WO 2009/101472 A2 wird der Stent auf dem Umfang einer rotierenden Scheibe gehaltert. Das Elektrospin-Verfahren wird nun so geführt, dass die Fasern auf dem Umfang der schnell rotierenden Scheibe abgelagert werden und dabei den auf der Scheibe gehalterten Stent überstreichen. Die Längsorientierung der Fasern wird durch die hohe Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Scheibe sichergestellt. Um eine gleichmäßige Beschichtung des Stents zu erreichen, ist jedoch eine zusätzliche Rotation des Stents um die eigene Längsachse notwendig. Die Kombination beider Rotationsbewegungen in Verbindung mit den hohen auftretenden Umfangskräften machen diesen Versuchsaufbau kompliziert und technisch schwierig zu realisieren.In a further embodiment of the WO 2009/101472 A2 The stent is held on the circumference of a rotating disc. The electrospin procedure is now carried out so that the fibers are deposited on the circumference of the rapidly rotating disc and thereby sweep the stent held on the disc. The longitudinal orientation of the fibers is ensured by the high peripheral speed of the rotating disk. In order to achieve a uniform coating of the stent, however, an additional rotation of the stent about its own longitudinal axis is necessary. The combination of both rotational movements in conjunction with the high circumferential forces make this experimental setup complicated and technically difficult to implement.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden und eine einfachere Möglichkeit zu Orientierung elektrogesponnener Fasern entlang der Längsachse eines Stents oder auch der Längsachse eines selbsttragenden hülsenförmigen Vlieskörpers anzuordnen. Auf diese Weise soll eine einfache zuverlässige und wirtschaftliche Herstellung durch elektrostatisches Faserziehen erzeugter Faserbeschichtungen mit Längsorientierung gefunden werden.The invention is therefore based on the object to avoid the disadvantages of the prior art and to arrange a simpler possibility for orientation of electrospun fibers along the longitudinal axis of a stent or the longitudinal axis of a self-supporting sleeve-shaped nonwoven body. In this way, a simple reliable and economical production by electrostatic fiber drawing produced fiber coatings with longitudinal orientation to be found.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe eines Verfahrens nach Anspruch 1 eines hüsenförmigen Vlieskörpers nach Anspruch 8 und einem faserbeschichteten Stent nach Anspruch 11. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The invention achieves this object with the aid of a method according to claim 1 of a gauze-shaped nonwoven body according to claim 8 and a fiber-coated stent according to claim 11. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer Faserbeschichtung, beispielsweise auf einem Stent, oder eines hülsenförmigen, d. h. tubulären oder rohrförmigen Vlieskörpers. Die Art und Weise, die Fasern abzulagern, unterscheidet sich dabei nicht. Lediglich kann es für die Herstellung eines in sich stabilen tubulären oder hülsenförmigen Vlieskörpers erforderlich sein, eine größere Schichtdicke zu erzeugen als bei einer nicht zwingend selbsttragenden Beschichtung. Für die Herstellung eines eigenständigen Vlieskörpers wird die Beschichtung auf einer Unterlage durchgeführt, die anschließend entfernbar ist. Wird die Beschichtung hingegen auf einem Stent durchgeführt, der im Allgemeinen eine sehr durchbrochene Struktur darstellt, ist die fest anhaftende Beschichtung von dieser Unterlage nicht unbedingt in einem Stück trennbar.The inventive method is used to produce a fiber coating, for example on a stent, or a sleeve-shaped, d. H. tubular or tubular nonwoven body. The way to deposit the fibers does not differ. Only it may be necessary for the production of a stable in itself tubular or sleeve-shaped nonwoven body to produce a greater layer thickness than in a non-self-supporting coating. For the production of an independent nonwoven body, the coating is carried out on a base, which is then removable. On the other hand, if the coating is performed on a stent, which is generally a very openworked structure, the adherent coating of this backing is not necessarily separable in one piece.

Mit dem Verfahren wird eine Faserbeschichtung oder ein Vlieskörper erhalten, der aus elektrogesponnenen Fasern besteht, wobei die Fasern überwiegend längs zur Längsachse des Vlieskörpers oder der Faserbeschichtung ausgerichtet sind. Bei einem Vlieskörper handelt es sich um einen Körper aus einer Fasermatte mit losen, untereinander wenig bis nicht verklebten Fasern.With the method, a fiber coating or a nonwoven body is obtained, which consists of electrospun fibers, wherein the fibers are predominantly aligned along the longitudinal axis of the nonwoven body or the fiber coating. A nonwoven body is a body of a fiber mat with loose, mutually to little bonded fibers.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine Faser eine mit einer elektrischen Hochspannung (der Prozessspannung) relativ zu einem Kollektor (Target) beaufschlagte Spinndüse verlässt, dass die Faser auf einer sich relativ zur Düse drehenden Spindel auf eine koaxial zur Spindellängsachse an oder auf der Spindel angeordneten Kollektorhülse abgelegt wird, die im Wesentlichen kein Anziehungspotential gegenüber der die Düse verlassenden Faser hat. „Im Wesentlichen kein Anziehungspotential” bedeutet dabei ein reduziertes oder relativ geringeres Anziehungspotential im Vergleich zu den Bereichen der Vorrichtung, die ein Anziehungspotential besitzen und die Spinnfaser dadurch anziehen. Die Kollektorhülse grenzt mit beiden Enden an Spindelbereich an, von denen wenigstens zeitweilig einer ein Anziehungspotential gegenüber der die Düse verlassenden Faser besitzt, nämlich (s. v.) ein relativ höheres als die Kollektorhülse selbst.The method according to the invention is characterized in that at least one fiber leaves a spinneret charged with an electrical high voltage (the process voltage) relative to a collector (target), that the fiber on a spindle rotating relative to the nozzle on or coaxially with the spindle longitudinal axis is stored on the spindle arranged collector sleeve, which has substantially no attraction potential with respect to the fiber leaving the nozzle. "Essentially no attraction potential" means a reduced or relatively lower attraction potential compared to the areas of the device that have an attraction potential and thereby attract the staple fiber. The collector sleeve adjoins with both ends at the spindle region, of which at least temporarily has an attraction potential with respect to the fiber leaving the nozzle, namely (see above) a relatively higher one than the collector sleeve itself.

Allgemein handelt es sich beim „Elektrospinnen” oder „elektrostatischem Faserspinnen” um ein Verfahren zum Ausziehen feiner Fäden aus einer hierfür geeigneten Materialmasse. Man spricht auch von Filamentspinnen, denn es wird ein einzelnes Filament, d. h. eine einzelne dünne Faser erzeugt. Diese Faser wird sehr dünn ausgezogen, typischerweise in einer Dicke im Mikro- oder Nanometerbereich. Die Ausgangsmasse ist flüssig, nämlich eine Schmelze oder Lösung. Das flüssige Fasermaterial wird durch eine Düse oder Spitze getrieben. Die Geometrie des austretenden Tropfens wird einerseits von der Oberflächenspannung der zu verspinnenden Masse und gleichzeitig durch die auf den austretenden Tropfen wirkenden elektrostatischen Kräfte bestimmt. Aus dem Austrittstropfen der Düse wird durch den Einfluss der elektrischen Kräfte ein feiner Strahl herausgerissen, der auf dem Wege zu einem mit dem Gegenpotential versehenen Kollektor, auch als Target bezeichnet, zur Spinnfaser wird. Dies geschieht durch Verfestigung, beispielsweise Abkühlen oder Trocknen. Im elektrischen Feld zwischen Spinndüse und Ziel (Kollektor, Target) kommt es zu dynamischen Fließphänomenen. Dabei wird der Weg des feinen Strahls bzw. der Faser im Allgemeinen durch einen konvektiven Fluss in nicht genau vorhersehbarer Weise beeinflusst, so dass eine stochastische Orientierung der Fasern oder Filamente auf dem Kollektor erfolgt.In general, "electrospinning" or "electrostatic fiber spinning" is one Process for removing fine threads from a material mass suitable for this purpose. One also speaks of filament spiders, because it is a single filament, ie a single thin fiber produced. This fiber is pulled out very thinly, typically in a micron or nanometer thickness. The starting material is liquid, namely a melt or solution. The liquid fiber material is forced through a nozzle or tip. The geometry of the exiting droplet is determined on the one hand by the surface tension of the material to be spun and at the same time by the electrostatic forces acting on the exiting droplets. From the exit drop of the nozzle, a fine jet is torn out by the influence of the electric forces, which is on the way to a collector provided with the counter potential, also referred to as a target, the staple fiber. This is done by solidification, for example, cooling or drying. In the electric field between the spinneret and the target (collector, target) dynamic flow phenomena occur. In this case, the path of the fine beam or the fiber is generally influenced by a convective flow in a not exactly predictable manner, so that a stochastic orientation of the fibers or filaments takes place on the collector.

Um eine Faserorientierung zu erreichen, wird im Stande der Technik häufig eine schnelle Bewegung des Kollektors überlagert, beispielsweise eine Drehbewegung, die zu einem Aufwickeln der Spinnfaser führt. Bei einem „Gap-Spinning” springt die Faserablage zwischen zwei Kollektoren hin und her. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Faser auf einer sich relativ zur Düse drehenden Spindel abgelegt, jedoch nicht aufgewickelt. Die Ablage erfolgt auf einer koaxial zur Spindellängsachse an oder auf der Spindel angeordneten Kollektorhülse. Die Kollektorhülse ist auf der Spindel angeordnet, indem sie als eine Hülse über die Spindel geschoben wird. Die Kollektorhülse kann auch auf einem an der Spindel dafür vorgesehenen Bereich mit geringerem Durchmesser genau eingepasst werden. Sie kann weiterhin von einer zweiteiligen Spindel an beiden Enden gehaltert werden. Weiterhin kann sie ggf. auch an einem Ende der Spindel aufgesetzt werden und somit an der Spindel angeordnet sein, wenn – wie unten noch näher beschrieben – am zweiten Ende der Hülse ein zusätzliches Potential angelegt wird.In order to achieve fiber orientation, the prior art often superimposes a fast movement of the collector, for example a rotary motion, which leads to a winding up of the staple fiber. With gap spinning, the fiber tray jumps between two collectors. In the method according to the invention, the fiber is deposited on a spindle rotating relative to the nozzle, but not wound up. The deposit takes place on a coaxial with the spindle longitudinal axis on or on the spindle arranged collector sleeve. The collector sleeve is placed on the spindle by sliding it over the spindle as a sleeve. The collector sleeve can also be fitted accurately on a smaller diameter portion provided on the spindle. It can also be supported by a two-piece spindle at both ends. Furthermore, if necessary, it can also be placed on one end of the spindle and thus be arranged on the spindle, if - as described in more detail below - an additional potential is applied to the second end of the sleeve.

Das Spannungsverhältnis zwischen Kollektorhülse und Spindel ist derart, dass die Kollektorhülse im Wesentlichen kein Anziehungspotential gegenüber der die Düse verlassenden Faser hat. „Kein Anziehungspotential” ist relativ zum Anziehungspotential der an die Kollektorhülse angrenzenden Spindelbereiche zu sehen, von denen wenigstens ein Bereich zeitweilig, d. h. ggf. zeitlich wechselnd mit dem anderen Bereich, ein Anziehungspotential gegenüber der die Düse verlassenden Faser besitzt. Das Anziehungspotential der Spindel in jeweils einem oder in beiden die Kollektorhülse begrenzenden Bereichen muss gemäß der Erfindung deutlich größer sein als das Anziehungspotential der Kollektorhülse.The stress ratio between collector sleeve and spindle is such that the collector sleeve has substantially no attraction potential with respect to the fiber leaving the nozzle. "No attraction potential" is to be seen relative to the attractive potential of the spindle regions adjacent to the collector sleeve, at least one of which is temporarily exposed, d. H. possibly temporally alternating with the other area, has an attraction potential with respect to the fiber leaving the nozzle. The attraction potential of the spindle in one or both of the collector sleeve defining areas must be significantly larger than the attraction potential of the collector sleeve according to the invention.

Auf diese Weise wird eine Faser, die eine mit einer elektrischen Hochspannung, der sogenannten Prozessspannung, relativ zum Kollektor beaufschlagte Spinndüse verlässt, immer in Richtung des Spindelanziehungspotentials gelenkt und nicht wie im Stand der Technik direkt auf die Kollektorhülse, um dort aufgewickelt zu werden.In this way, a fiber leaving a spinneret subjected to an electrical high voltage, the so-called process voltage, relative to the collector, is always directed in the direction of the spindle attracting potential and not, as in the prior art, directly on the collector sleeve to be wound up there.

Das Anziehungspotential für das elektrostatische Faserspinnen wird vorzugsweise durch eine der folgenden Verfahrensweisen bereitgestellt:

– Die Düse ist mit elektrischer Hochspannung, der Prozessspannung, beaufschlagt, die Spindel ist geerdet, die Kollektorhülse ist insgesamt im Wesentlichen nicht-leitend oder gegen die Spindel isoliert;
– Die Düse ist mit Prozessspannung beaufschlagt, die Kollektrohülse ist geerdet und gegen die angrenzenden Spindelbereiche isoliert, die an die Kollektorhülse angrenzenden Spindelbereiche werden gleichzeitig oder zeitlich abwechselnd mit einem zu dem der Düse entgegengesetzten Potential versehen;
– Die Düse ist mit Prozessspannung beaufschlagt, die Spindel ist geerdet, die Kollektorhülse wird mit einem zur Düse gleichgerichteten jedoch kleineren Potential beaufschlagt.

The attraction potential for electrostatic fiber spinning is preferably provided by one of the following procedures:

- The nozzle is subjected to electrical high voltage, the process voltage, the spindle is grounded, the collector sleeve is generally substantially non-conductive or isolated from the spindle;
- The nozzle is subjected to process voltage, the Kollektrohülse is grounded and isolated from the adjacent spindle areas, the spindle areas adjacent to the collector sleeve are provided simultaneously or alternately with a time to that of the nozzle opposite potential;
- The nozzle is supplied with process voltage, the spindle is grounded, the collector sleeve is supplied with a rectified to the nozzle but smaller potential.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, der derzeit bevorzugten Verfahrensweise, wird die Spinndüse mit elektrischer Hochspannung, der Prozessspannung, beaufschlagt, die Spindel ist insgesamt bzw. beidseitig der Kollektorhülse geerdet und die Kollektorhülse wird insgesamt im Wesentlichen nicht leitend oder gegen die Spindel isoliert. Der die Düse verlassende Faden springt aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Düse und beiden Spindelenden zwischen den beiden Spindelbereichen jenseits der Kollektorhülse hin und her und spannt dabei die gesponnene Faser längs der Kollektorhülse. Längs meint entlang der Längsachse der Hülse oder im spitzen Winkel hierzu. Vorzugweise wird die Spindel langsam gedreht, um ein Bespinnen der gesamten Kollektorhülse zu ermöglichen. Wesentlich ist jedoch allein die relative Bewegung von Spindel und Hülse einerseits sowie Düse andererseits zueinander, so dass auch die Düse um die Spindel verfahren werden könnte, was jedoch aus praktischen Gesichtspunkten heraus keine bevorzugte Lösung ist.According to a first aspect of the invention, the presently preferred procedure, the spinneret with electrical high voltage, the process voltage is applied, the spindle is grounded on both sides of the collector sleeve and the collector sleeve is generally non-conductive or insulated against the spindle. The yarn leaving the nozzle jumps back and forth between the two spindle areas beyond the collector sleeve due to the potential difference between the nozzle and both spindle ends, thereby biasing the spun fiber along the collector sleeve. Longitudinal means along the longitudinal axis of the sleeve or at an acute angle thereto. Preferably, the spindle is slowly rotated to allow sputtering of the entire collector sleeve. Essential, however, is only the relative movement of the spindle and sleeve on the one hand and the nozzle on the other hand to each other, so that the nozzle could be moved around the spindle, but this is not a preferred solution for practical reasons.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Hin- und Herspringen der Faser von einem Ende der Kollektorhülse zum anderen durch ein zeitlich veränderliches Spannungsprofil vorgegeben werden. Vorzugsweise wird dabei die Düse mit Prozessspannung beaufschlagt, die Kollektorhülse geerdet und gegen die angrenzenden Spindelbereiche isoliert. Die an die Kollektorhülse angrenzenden Spindelbereiche werden nun zeitlich abwechselnd mit einem zu dem der Düse entgegengesetzten Potential versehen. Das Anziehungspotential in Richtung Spindel jenseits der Kollektorhülse springt dadurch gesteuert von einem Ende der Hülse zum anderen, so dass die Fadenablage längs zur Hülse erzwungen wird.According to a further aspect of the invention, the jumping back and forth of the fiber can be predetermined from one end of the collector sleeve to the other by a time-varying tension profile become. Preferably, the nozzle is subjected to process voltage, the collector sleeve grounded and isolated from the adjacent spindle areas. The spindle regions adjoining the collector sleeve are now alternately provided in time with a potential opposite to that of the nozzle. The attraction potential in the direction of spindle beyond the collector sleeve thereby jumps controlled from one end of the sleeve to the other, so that the yarn deposit is forced longitudinally of the sleeve.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird sichergestellt, dass tatsächlich kein Anziehungspotential zwischen Kollektorhülse und Düse besteht, indem die Kollektorhülse mit einem zur Düse gleichgerichteten jedoch kleineren Potential beaufschlagt wird. Die Spindel ist in diesem Falle insgesamt oder an beiden Enden der Kollektorhülse geerdet oder mit entgegengesetztem Potential versehen.According to a further aspect of the invention it is ensured that in fact there is no attraction potential between the collector sleeve and the nozzle in that the collector sleeve is subjected to a smaller potential which is rectified to the nozzle. The spindle is in this case grounded in total or at both ends of the collector sleeve or provided with opposite potential.

Für das Verfahren wird wenigstens eine Düse verwendet, die wenigstens eine Faser erzeugt. Selbstverständlich können mehrere Düsen eingesetzt werden, die in gleicher Weise Fasern erzeugen. Auch ist es möglich, eine Düse mit Lochplatte einzusetzen, die ebenfalls mehrere Filamente zugleich abgibt. Alle möglichen Düsen-Designs für das Elektro-Spinning sind grundsätzlich auch bei der Erfindung verwendbar.For the method at least one nozzle is used, which generates at least one fiber. Of course, several nozzles can be used, which produce fibers in the same way. It is also possible to use a nozzle with perforated plate, which also emits several filaments at the same time. All possible nozzle designs for electro-spinning are basically also usable in the invention.

Als Fasermaterial sind alle dem Fachmann bekannten Polymerisate für das Elektrospinnen geeignet. Es ist weiterhin auch möglich, Metallfasern oder Keramikfasern mit dem Verfahren herzustellen. Grundsätzlich kann jedes für das Elektrospinnen geeignete Material bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Die auf der Kollektorhülse abgelegte Faser ist zu großen Teilen längs zur Hülse, d. h. entlang der Längsachse oder im spitzen Winkel hierzu ausgerichtet. Aufgrund der stochastischen Vorgänge während des Spinnens erfolgt die Ablage jedoch nicht vollständig gleichmäßig, so dass die Faserauflage auf der Kollektorhülse eine Art Vlieskörper oder allgemein ein Gespinst bildet. Unter Vlieskörper wird hier verstanden, dass die frisch gesponnenen Fäden innerhalb eines hülsenförmigen Umrisses lose abgelegt und nicht miteinander verwoben, vernetzt oder gezielt verkreuzt sind. Der Vlieskörper besitzt durch die unausgefüllten Bereiche zwischen den Fasern eine hohe Porosität. Die Fasern haften leicht aneinander, sind jedoch großteils gegeneinander verschieblich.As fiber material, all polymers known to those skilled in the art are suitable for electrospinning. It is also possible to produce metal fibers or ceramic fibers by the method. In principle, any material suitable for electrospinning can be used in the method according to the invention. The fiber deposited on the collector sleeve is largely along the sleeve, i. H. aligned along the longitudinal axis or at an acute angle thereto. However, due to the stochastic processes during spinning, the deposit does not take place completely uniformly, so that the fiber support on the collector sleeve forms a kind of non-woven body or generally a web. The term nonwoven body is understood here to mean that the freshly spun threads are loosely placed inside a sleeve-shaped outline and are not interwoven, crosslinked or deliberately crossed. The nonwoven body has a high porosity due to the unfilled areas between the fibers. The fibers adhere easily to each other, but are largely against each other displaced.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kollektorhülse aus einem nichtleitenden Material gebildet, auf dem ein medizinischer Gefäßstent aufliegt. Der medizinische Stent ist in der Regel so stark durchbrochen, dass die Unterlage die Hülse insgesamt gegenüber der Spindel nicht leitend macht. Weniger durchbrochene Stents werden so auf die Kollektorhülse aufgebracht, dass diese den Stent gegen die Spindel isoliert. Beim Faserspinnen springt die sich bildende Spindelfaser in der oben beschriebenen Weise in Richtung der vorliegenden Spindelanziehungspotentiale hin und her und bespannt die Hülse mit dem Stent, so dass eine hülsenförmige Faserbeschichtung auf dem Stent aufgespannt wird. Nach Beendigung des Verfahrens wird, der Stent von der Kollektorhülse gezogen und überschüssige Fasern an den Stent-Enden abgeschnitten. Das Fasermaterial legt sich dabei teilweise in die Durchbrüche im Stent, so dass eine besonders gute Haftung entsteht.In a preferred embodiment, the collector sleeve is formed of a non-conductive material on which a medical vascular stent rests. The medical stent is usually broken through so much that the pad does not make the sleeve overall conductive to the spindle. Less openwork stents are applied to the collector sleeve to isolate the stent from the spindle. In fiber spinning, the forming spindle fiber bounces back and forth in the direction of the present mandrel attraction potentials in the manner described above, covering the sleeve with the stent so that a sleeve-shaped fiber coating is deployed on the stent. Upon completion of the procedure, the stent is pulled off the collector sleeve and excess fibers are cut at the stent ends. The fiber material lays partially in the openings in the stent, so that a particularly good adhesion.

Die Kollektorhülse kann aus jedem nicht leitenden Material bestehen, beispielsweise aus Keramik oder einem nicht leitenden Kunststoff, wie beispielsweise Silikonkautschuk.The collector sleeve may be made of any non-conductive material, such as ceramic or a non-conductive plastic, such as silicone rubber.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Kollektorhülse eine Unterlage aus einem Material sein, von welchem der gesponnene Vlieskörper nach Abschluss des Verfahrens abgezogen werden kann. Auch in diesem Falle kann die Kollektorhülse aus Keramik oder Kunststoff sein. Hier bietet sich beispielsweise Polytetrafluorethylen an. Aufgrund der fehlenden Haftung zur Hülse entsteht ein selbsttragender Vlieskörper, der beispielsweise als Gefäßprothese eingesetzt werden kann. Durch Verspinnen von Metall kann auf diese Weise auch ein neuartiger Stent erzeugt werden.According to a further aspect of the invention, the collector sleeve may be a substrate made of a material, from which the spun nonwoven body can be removed after completion of the process. Also in this case, the collector sleeve may be made of ceramic or plastic. Here, for example, offers polytetrafluoroethylene. Due to the lack of adhesion to the sleeve creates a self-supporting fleece body, which can be used for example as a vascular prosthesis. By spinning metal can be generated in this way, a novel stent.

In vorteilhaften Ausführungsformen des Verfahrens kann die Spinndüse entweder relativ zur Spindel feststehend positioniert werden oder sie kann längs zur Spindel verfahren werden. Aufgrund der im Allgemeinen geringen Größe von Stents, ist es nicht erforderlich, die Düse zu verfahren. Dies kann sich jedoch bei Gefäßprothesen anders verhalten. Sollen längere hülsenförmige Körper hergestellt werden, kann ein zusätzliches Verfahren der wenigstens einen Düse längs zur Spindel sinnvoll sein. Alternativ können mehrere Spinndüsen längs des Körpers angeordnet werden.In advantageous embodiments of the method, the spinneret can be either fixedly positioned relative to the spindle or it can be moved longitudinally to the spindle. Due to the generally small size of stents, it is not necessary to move the nozzle. However, this may be different for vascular prostheses. If longer sleeve-shaped bodies are to be produced, an additional method of the at least one nozzle along the spindle may be expedient. Alternatively, multiple spinnerets may be arranged along the body.

Die Anordnung der Düse zur Spindel ist vorteilhafterweise querab zur Spindellängsachse. Dabei braucht die Düse mit ihrer Austrittsrichtung nicht zwingend senkrecht zur Spindel positioniert zu werden, da der Einfluss des elektrischen Feldes groß genug ist, um die gesponnene Faser in die richtige Richtung zu zwingen. In der häufigsten Anwendungsform wird allerdings die Düse zentral querab zur Spindel mit der Austrittsrichtung der Spinnfaser senkrecht zur Spindelachse ausgerichtet werden.The arrangement of the nozzle to the spindle is advantageously transverse to the spindle longitudinal axis. In this case, the nozzle with its outlet direction need not necessarily be positioned perpendicular to the spindle, since the influence of the electric field is large enough to force the spun fiber in the right direction. In the most common application, however, the nozzle will be aligned centrally transverse to the spindle with the exit direction of the staple fiber perpendicular to the spindle axis.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Spindel zweiteilig ausgebildet sein und die Kollektorhülse beidseitig haltern. Soweit zwischen den Spindelteilen keine Verbindung besteht, werden beidseitig der Kollektorhülse mit Potential beaufschlagte bzw. geerdete Spindelbereiche benötigt. Vorzugsweise wird die Hülse zunächst auf den ersten Spindelteil aufgesetzt, anschließend wird der zweite Spindelteil in die Kollektorhülse eingesteckt und beispielsweise im Inneren der Hülse in geeigneter Weise mit dem ersten Spindelteil leitend verbunden. Alternativ kann ein zweites, mit dem ersten Spindelteil nicht direkt verbundenes Spindelteil mit einem Schleifkontakt versehen werden.According to a further embodiment, the spindle may be formed in two parts and support the collector sleeve on both sides. As far as there is no connection between the spindle parts, Both sides of the collector sleeve with potential applied or grounded spindle areas are required. Preferably, the sleeve is first placed on the first spindle part, then the second spindle part is inserted into the collector sleeve and conductively connected, for example, in the interior of the sleeve in a suitable manner with the first spindle part. Alternatively, a second, not directly connected to the first spindle part spindle part can be provided with a sliding contact.

In bevorzugter Ausführungsform wird die Spindel motorisch gedreht und zwar gerade so langsam, dass ein vollständiges Bespinnen der Kollektorhülse erfolgt. Selbstverständlich kann das Bespinnen auch in mehreren Lagen, d. h. während mehrerer Spindelumdrehungen erfolgen. Bevorzugt sind derzeit etwa 5 bis 20 Lagen für die Beschichtung eines Stents, je nach Faserdicke und gewünschter Beschichtungsstärke.In a preferred embodiment, the spindle is rotated by a motor and although just so slowly that a complete spidering of the collector sleeve takes place. Of course, the Bespinnen can also in several layers, d. H. during several spindle rotations. Currently, about 5 to 20 layers are preferred for the coating of a stent, depending on the fiber thickness and the desired coating thickness.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen neuartigen hülsenförmigen Vlieskörper aus elektrogesponnenen Fasern mit überwiegender Faserlängsorientierung und im Übrigen mit stochastischer Anordnung gelöst. Diesen Vlieskörper erhält man durch Elektrospinnen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einer Kollektorhülse, die eine Unterlage bildet, von der der gesponnene Vlieskörper nach Abschluss des Verfahrens abgezogen werden kann. Bei einem solchen Vlieskörper, der in sich stabil sein muss, wird häufig von einer vollständigen Längsorientierung der Fasern abgesehen werden, selbst wenn diese mit einer der vorgenannten Verfahrensvarianten bei erzwungenem Hin- und Herspringen der Spinnfaser erzeugbare wäre. Um den Körper zu stabilisieren, wird die Drehung der Spindel so eingestellt, dass eine überwiegende Faserlängsorientierung entsteht, wobei vorzugweise ein Großteil der Fasern in einem spitzen Winkel zwischen 0 und 55 Grad zur Hülsenlängsachse orientiert wird.According to one aspect of the invention, the object is achieved by a novel sleeve-shaped nonwoven body made of electrospun fibers with a predominant fiber longitudinal orientation and otherwise with a stochastic arrangement. This nonwoven body is obtained by electrospinning according to the inventive method on a collector sleeve which forms a base from which the spun nonwoven body can be removed after completion of the process. In such a nonwoven body, which must be stable in itself, is often apart from a complete longitudinal orientation of the fibers, even if this would be generated with one of the aforementioned process variants in forced jumping back and forth of the spun fiber. To stabilize the body, the rotation of the spindle is adjusted to provide predominant fiber longitudinal orientation, preferentially orienting a majority of the fibers at an acute angle between 0 and 55 degrees to the sleeve longitudinal axis.

Besonders bevorzugt ist es, wenn ein Anteil von größer als 40% der aufgesponnenen Fasern in dem neuen hülsenförmigen Vlieskörper parallel zueinander ausgerichtet sind.It is particularly preferred if a proportion of greater than 40% of the spun fibers in the new sleeve-shaped nonwoven body are aligned parallel to one another.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst mit einem Stent mit einer hülsenförmigen Faserbeschichtung aus elektrogesponnenen Fasern, die überwiegend längs zur Längsachse des Stents orientiert sind. Ein solcher faserbeschichteter Stent ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich.The object of the invention is further achieved with a stent with a sleeve-shaped fiber coating of electrospun fibers, which are predominantly oriented along the longitudinal axis of the stent. Such a fiber-coated stent is obtainable by the method according to the invention.

Der Stützkörper des Stents kann eine elastische Struktur mit nicht geschlossener Oberfläche sein, beispielsweise eine metallische Netzstruktur oder eine Struktur aus mäandernden oder zickzack geführten Metallstegen. Grundsätzlich ist jeder medizinische Stent mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtbar und führt zu einem Stent mit einer Faserbeschichtung mit überwiegender Längsorientierung der Fasern.The support body of the stent may be an elastic structure with non-closed surface, such as a metallic mesh structure or a structure of meandering or zigzagged metal bars. In principle, every medical stent can be coated with the method according to the invention and leads to a stent with a fiber coating with a predominant longitudinal orientation of the fibers.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:In the following the invention will be described in more detail by means of exemplary embodiments. Show it:

– die schematische Darstellung eines Versuchsaufbaus zur Beschichtung eines Stents; - The schematic representation of a test setup for coating a stent;

– die schematische Teilschnittansichten unterschiedlicher Ausführungen für die Halterung der Kollektorhülse mit Stent an oder auf der Spindel; - The schematic partial sectional views of different versions for the holder of the collector sleeve with stent on or on the spindle;

– die schematische Darstellung einer ersten elektrischen Anordnung; - The schematic representation of a first electrical arrangement;

) – die schematische Darstellung einer zweiten elektrischen Anordnung; ) - the schematic representation of a second electrical arrangement;

) – erster möglicher Spannungsverlauf zum Aufbau nach 4a); ) - first possible voltage curve to build up 4a );

) – zweiter möglicher Spannungsverlauf zum Aufbau nach 4a); ) - second possible voltage curve to build after 4a );

– dritte mögliche Spannungsanordnung - third possible voltage arrangement

und – REM-Aufnahmen einer Faserbeschichtung aus PTFE auf einem durchbrochenen Edelstahlstent in zwei Vergrößerungen. and - SEM images of a fiber coating of PTFE on a perforated stainless steel stent in two magnifications.

zeigt schematisch einen möglichen Versuchsaufbau für die Beschichtung eines Stents auf einer Kollektorhülse. Zur Positionierung und Manipulation des Stents 1 auf der Kollektorhülse 2 wird die hier durchgehende Spindel 3 genutzt, die ein in einem nicht näher dargestellten Futter des Motors 4 gehalterter Stab ist. Die Düse 5 ist etwa mittig über der Kollektorhülse 2 und der diese tragenden horizontal verlaufenden Spindel 3 angeordnet. Die Spindel 3 ist in diesem Beispiel insgesamt geerdet und die Düse 5 ist mit der Prozessspannung U_D bzw. einem positiven Hochspannungspotential +kV beaufschlagt. Während des Spinnvorgangs lagert sich die die Düse 5 verlassende Spinnfaser auf dem Stent 1 auf der Kollektorhülse 2 ab. Stent 1 und Kollektorhülse 2 besitzen im Gegensatz zur Spindel 3 kein Anziehungspotential gegenüber die die Düse 5 verlassende Spinnfaser. Mit Hilfe des Motors 4 wird die Spindel 3 mit der Kollektorhülse 2 und dem Stent 1 unterhalb der Düse während des Prozesses gedreht. shows schematically a possible experimental setup for the coating of a stent on a collector sleeve. For positioning and manipulation of the stent 1 on the collector sleeve 2 becomes the spindle passing through here 3 used, which in a not shown lining of the engine 4 salaried staff is. The nozzle 5 is approximately in the middle above the collector sleeve 2 and the supporting this horizontally extending spindle 3 arranged. The spindle 3 in this example is grounded in total and the nozzle 5 is applied to the process voltage U _D or a positive high voltage potential + kV. During the spinning process, the nozzle superimposed 5 leaving staple fiber on the stent 1 on the collector sleeve 2 from. stent 1 and collector sleeve 2 own in contrast to the spindle 3 no attraction potential compared to the nozzle 5 leaving staple fiber. With the help of the engine 4 becomes the spindle 3 with the collector sleeve 2 and the stent 1 rotated below the nozzle during the process.

Für die Halterung des Stents 1 und der Kollektorhülse 2 auf der Spindel 3 gibt es mehrere Möglichkeiten, von denen einige in näher dargestellt sind. zeigt in ) ein erstes Ausführungsbeispiel. Auf einer Spindel 3 in Form eines schlanken Metallstabs ist die Kollektorhülse 2 mit darüber aufgesetztem Stent 1 angeordnet. Die Unterlage für den Stent 1, die eigentliche Hülse 2 kann hier ein Silikonschlauch sein, der passgenau auf die Spindel 3 aufgezogen werden kann. Der fertig gesponnene Stent 1 wird nach Abschluss des Verfahrens von Spindel 3 und Hülse 2 abgezogen.For the holder of the stent 1 and the collector sleeve 2 on the spindle 3 There are several options, some of which are in are shown in more detail. shows in ) a first Embodiment. On a spindle 3 in the form of a slender metal rod is the collector sleeve 2 with stent over it 1 arranged. The pad for the stent 1 , the actual sleeve 2 Here can be a silicone tube, the exact fit on the spindle 3 can be raised. The finished spun stent 1 will be after completion of the procedure of spindle 3 and sleeve 2 deducted.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß ) ist die Kollektorhülse 2, die als Unterlage für den Stent 1 dient, in einer Ausnehmung an der Spindel 3 angeordnet. Die Ausnehmung 30 bildet dabei einen Bereich geringeren Durchmessers, wobei dieser reduzierte Spindeldurchmesser in der hier gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsform gleich dem Innendurchmesser der nicht-leitenden Kollektorhülse 2 ist. Der Außendurchmesser der Kollektorhülse 2 ist gleich dem Außendurchmesser der Spindel 3 und entspricht dem Innendurchmesser des Stents 1. Auf diese Weise kann der Stent 1 sowohl auf die für das Spinnen vorbereitete Halterungseinheit aus Spindel 3 und Hülse 2 aufgeschoben, als auch nach dem Spinnen wieder abgezogen werden.In a further embodiment according to ) is the collector sleeve 2 as a backing for the stent 1 serves, in a recess on the spindle 3 arranged. The recess 30 forms a region of smaller diameter, this reduced spindle diameter in the particularly preferred embodiment shown here equal to the inner diameter of the non-conductive collector sleeve 2 is. The outer diameter of the collector sleeve 2 is equal to the outside diameter of the spindle 3 and corresponds to the inner diameter of the stent 1 , In this way, the stent 1 both on the prepared for spinning bracket unit from spindle 3 and sleeve 2 deferred, and be deducted after spinning again.

Sofern die Kollektorhülse 2 aus einem weichen elastischen Material wie Silikon besteht, kann die Spindel 3 einstückig sein. Dann ist es möglich, den Silikonschlauch gedehnt über die Spindel zu ziehen und in der Vertiefung 30 anzuordnen. Wenn für die Kollektorhülse 2 ein nicht elastisches Material vorgesehen ist, wie z. B. Keramik, ist es erforderlich, die Spindel 3 zweiteilig auszubilden und beispielsweise, wie hier dargestellt, mit einer Steckverbindung 32 zu versehen.If the collector sleeve 2 Made of a soft elastic material such as silicone, the spindle can 3 be one piece. Then it is possible to stretch the silicone tube stretched over the spindle and into the recess 30 to arrange. If for the collector sleeve 2 a non-elastic material is provided, such. As ceramic, it is necessary, the spindle 3 form two parts and, for example, as shown here, with a plug connection 32 to provide.

) zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem eine kompakte Keramikhülse als Kollektorhülse 2 verwendet wird und mit einer zweiteiligen Spindel 3 über die Steckverbindungen 32 verbunden wird. Für ein solches Ausführungsbeispiel ist es wegen der in die Spindel eingesetzten Isolierung erforderlich, dass beide Spindelteile einzeln mit der erforderlichen Spannung beaufschlagt bzw. geerdet werden. Der Stent 1 kann auch in diesem Beispiel über Spindel 3 und Hülse 2 aufgeschoben und von dort wieder abgezogen werden. ) shows a third embodiment in which a compact ceramic sleeve as a collector sleeve 2 is used and with a two-piece spindle 3 over the plug connections 32 is connected. For such an embodiment, it is necessary because of the insulation inserted into the spindle that both spindle parts are individually applied to the required voltage or grounded. The stent 1 can also in this example via spindle 3 and sleeve 2 postponed and withdrawn from there again.

zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Hier bildet der Stent 1 allein eine Kollektorhülse und ist zwischen zwei Spindelbereichen 3 eingespannt. Zwischen Stent 1 und Spindel 3 befinden sich dabei jeweils die Isolatorscheiben 22. Das Ausführungsbeispiel ist elektrisch auf verschiedenste Weise beschaltbar. Im vorliegenden Fall sind beide Spindelteile 3 geerdet. Der Stent 1 ist durch die Isolatorscheiben 22 hiervon isoliert. Durch die durchbrochene Struktur leitet der Stent selbst schlecht. Beim Bespinnen mit einer Faser nimmt der Kollektorhülsenbereich zwischen den Isolatorscheiben 22 durch auf den Fasern befindlichen Restladungen eine geringe zur Prozessspannung gleich gerichtete Ladung an, wodurch die Faser beim Ablegen vom Kollektorhülsenbereich abgestoßen und von den angrenzenden Spindelbereichen 3 angezogen wird. Auch diese Anordnung fördert daher die gewünschte Faserablage in Längsrichtung. Mit der Anordnung können insbesondere solche Fasern aufgesponnen werden, die von einer Unterlage schlecht oder nur schwer beschädigungsfrei zu entfernen wären. shows a further embodiment of the invention. Here is the stent 1 alone a collector sleeve and is between two spindle areas 3 clamped. Between stent 1 and spindle 3 The isolator discs are located in each case 22 , The embodiment is electrically connected in a variety of ways. In the present case, both spindle parts 3 grounded. The stent 1 is through the isolator discs 22 isolated from this. Due to the openwork structure, the stent itself conducts poorly. When spun with a fiber, the collector sleeve area between the insulator disks 22 due to residual charges located on the fibers, a small charge directed to the process voltage is applied, whereby the fiber is repelled during deposition from the collector sleeve area and from the adjacent spindle areas 3 is attracted. This arrangement also promotes the desired fiber deposit in the longitudinal direction. With the arrangement, in particular those fibers can be spun on, which would be difficult or difficult to remove damage from a pad.

zeigt die Anordnung aus , wobei die elektrischen Potentiale hier anders gewählt wurden. shows the arrangement , wherein the electrical potentials have been chosen differently here.

Wie ) angibt, ist der Stent 1 und damit der Kollektorhülsenbereich geerdet, während jenseits der Isolatorscheiben 22 ein negatives Hochspannungspotential an die Spindel angelegt wurde. Für dieses Beispiel kann, wie hier gezeigt, Hochspannung verwendet werden. Da diese Spannungen jedoch nur zur Ablenkung der Spinnfaser benötigt werden, genügt auch eine geringere negative Spannung. Der eigentliche Elektrospinn-Vorgang findet zwischen der mit Prozessspannung beaufschlagten, hier nicht gezeigten Düse 5 und dem geerdeten Stent statt.As ) indicates the stent 1 and thus the collector sleeve area grounded while beyond the insulator disks 22 a negative high voltage potential has been applied to the spindle. For this example, as shown here, high voltage may be used. However, since these voltages are only needed to deflect the spinning fiber, a lower negative voltage is sufficient. The actual electrospinning process takes place between the nozzle loaded with process voltage and not shown here 5 and the grounded stent.

) zeigt eine erste Variante, wie die Spannung in der Anordnung gemäß ) zeitlich aufgegeben werden kann. Danach sind beide Spindelbereiche außerhalb des Stents mit einer gleich großen negativen Spannung beaufschlagt. Beim Spinnen wird die Faser hin und her springen. ) shows a first variant, as the voltage in the arrangement according to ) can be given up in time. Thereafter, both spindle areas outside of the stent are subjected to an equal negative voltage. When spinning, the fiber will jump back and forth.

) zeigt eine andere Variante für den Spannungsverlauf an den Spindelbereichen. Durch alternierendes Schalten der rechten und linken Spindelbereiche auf 0 Volt und einen negativen Wert wird eine Führung der Spinnfasern in Längsrichtung zum Stent erzwungen. ) shows another variant for the voltage curve at the spindle areas. By alternately switching the right and left spindle ranges to 0 volts and a negative value, a guidance of the staple fibers in the longitudinal direction to the stent is enforced.

schließlich zeigt eine weitere Variante, wie die Anordnung aus mit Spannung versehen werden kann. Dort sind nun die Spindelbereiche 3 geerdet oder mit negativer Spannung versehen und der Stent ist mit einer positiven Spannung beaufschlagt, die jedoch kleiner ist als die Prozessspannung, die an der nicht gezeigten Düse anliegt. Finally, another variant shows how the arrangement can be energized. There are now the spindle areas 3 grounded or provided with negative voltage and the stent is subjected to a positive voltage, which is smaller than the process voltage applied to the nozzle, not shown.

In allen Fällen wird die Spindel gedreht, um ein gleichmäßiges Aufspinnen der Faser auf den tubulären Stent zu ermöglichen. Wie ohne Weiteres verständlich, ist die grundsätzliche Ausrichtung der Fasern zur Stentlängsachse bzw. zur Spindel von der Drehgeschwindigkeit der Spindel abhängig. Je langsamer die Spindel gedreht wird, umso mehr nähert sich die Ablagerichtung der aufgesponnenen Faser der Parallelen zur Achse. Je schneller die Spindel gedreht wird, desto größer wird der Winkel, mit dem die Faserrichtung von der Längsrichtung abweicht.In all cases, the spindle is rotated to allow uniform spinning of the fiber onto the tubular stent. As can be readily understood, the basic orientation of the fibers relative to the longitudinal axis of the stent or to the spindle depends on the rotational speed of the spindle. The slower the spindle is rotated, the more the deposition direction of the spun fiber approaches the parallel to the axis. The faster the spindle is rotated, the greater the angle at which the fiber direction deviates from the longitudinal direction.

Die Erfindung wird nun anhand eines konkreten Versuchsbeispiels beschrieben. Zielsetzung des Versuchs ist die Beschichtung von Stents unterschiedlichster Durchmesser zwischen 1 und 30 mm aus unterschiedlichen Materialien (Metall oder Kunststoff) in unterschiedlichen Stent-Designs. Für die Beschichtung wurden elektrogesponnene Mikrofasern und Nanofasern aus Kunststoff verwendet. Zu untersuchen ist das Ausmaß der axialen Faserorientierung. Eine solche axiale Faserorientierung ermöglicht die radiale Expansion des Stents beim Implantieren mit reduzierter mechanischer Belastung der Fasern.The invention will now be described with reference to a concrete experimental example. The aim of the experiment is the coating of stents of different diameters between 1 and 30 mm made of different materials (metal or plastic) in different stent designs. Electrospun microfibers and nanofibers made of plastic were used for the coating. To investigate is the extent of axial fiber orientation. Such axial fiber orientation allows for radial expansion of the stent during implantation with reduced mechanical stress on the fibers.

Materialienmaterials

Als Polymere für das elektrostatische Faserziehen werden PCL (Poly-ε-caprolacton), ein biologisch abbaubares Polymer, welches nach Implantation durch den Körper innerhalb weniger Monate abgebaut werden kann, und PTFE (Polytetrafluorethylen), ein chemisch hochbeständiges Fluorpolymer, welches durch den Körper nicht oder nur in sehr geringem Maße angegriffen werden kann, eingesetzt.As polymers for electrostatic fiber drawing, PCL (poly-ε-caprolactone), a biodegradable polymer which can be degraded within a few months after implantation through the body, and PTFE (polytetrafluoroethylene), a highly chemically resistant fluoropolymer which does not pass through the body or can only be attacked to a very small extent.

PCL wurde in einer Mischung aus 4:1 Chloroform:Dimethylformamid mit einer Konzentration von 13,5% w/v (135 mg/mL) versponnen. Der Abstand zwischen Düse und Kollektor betrug 30 cm bei einer Prozessspannung von 20 kV und einem Volumenstrom der Polymerlösung von 1,5 mL/h. Der auf der Halterung fixiierte Stent rotierte mit einer Umdrehungszahl von 450 U/min. Die Beschichtung erfolgte bei Raumtemperatur, einer Luftfeuchtigkeit von ca. 25% rF für einen Zeitraum von 5 min. Die hergestellten Faserdurchmesser lagen im Berich von 0,6–1,8 μm.PCL was spun in a mixture of 4: 1 chloroform: dimethylformamide at a concentration of 13.5% w / v (135 mg / mL). The distance between nozzle and collector was 30 cm at a process voltage of 20 kV and a volume flow of the polymer solution of 1.5 mL / h. The fixed on the holder stent rotated at a speed of 450 rev / min. The coating was carried out at room temperature, a humidity of about 25% RH for a period of 5 min. The fiber diameters produced were in the range of 0.6-1.8 microns.

Andere Polymere können in entsprechender Weise verwendet werden. PTFE wurde aus Dispersion verarbeitet. Die erhaltenen Faserdurchmesser lagen für PTFE im Bereich von 0,4–0,9 μm.Other polymers can be used in a similar manner. PTFE was processed from dispersion. The fiber diameters obtained were in the range of 0.4-0.9 μm for PTFE.

Versuchsaufbauexperimental setup

Für die Halterung des Stents mit der Kollektorhülse auf der Spindel wurde die Variante gemäß ) mit durchgehender Metallspindel, also in einteiliger Form ohne Steckverbindung, verwendet. Die Spindel bestand aus einem schlanken Metallstab mit einem Außendurchmesser entsprechend dem Innendurchmesser des zu beschichtenden Stents. Der Stent wurde auf eine in einer Vertiefung im Metallstab liegende Kollektorhülle aus Silikon aufgeschoben. Der Stent wurde so auf dem Isolationsmaterial isoliert, dass er keinen Kontakt zur geerdeten Spindel hatte. Die Spindel wurde am Motor befestigt und so unterhalb der Düse positioniert, dass zwischen der oberen Seite des Stents und der Düse ein Abstand von 30 cm eingehalten wurde. Da das Elektrospinning-Verfahren nicht durch die Schwerkraft beeinflusst wird, sind eine beliebige Kippung des Aufbaus und sogar eine Invertierung (Spinnen von unten nach oben) möglich. Anschließend wurde die gewünschte Umdrehungszahl eingestellt und der Elektrospinning-Prozess gestartet. Die Polymerlösung – ausgewählt aus den vorgenannten Materialien – befand sich in einer handelsüblichen Einwegspritze, an welche eine stumpfe Kanüle mit Durchmesser 0,8 mm angeschlossen war. Die Polymerlösung wurde über eine Spritzenpumpe gleichmäßig durch die Düse befördert. An die Düse angeschlossen war die Hochspannungsleitung, durch welche die Prozessspannung bereitgestellt wurde. Durch elektrostatische Wechselwirkung sowie elektrohydrodynamische Prozesse wurde die Polymerlösung in Richtung des geerdeten Kollektors (hier des Stents und der unterliegenden Silikonhülse) beschleunigt und dabei verstreckt. Gleichzeitig kam es durch Verdunstung des Lösungsmittels zu einer Verfestigung der Polymerfaser. Diese wurde auf dem Kollektor abgelagert. Die Faserablage wurde sowohl durch die Bewegung des Kollektors, die Form sowie Material des Kollektors, die Ausprägung des elektrischen Feldes und ebenfalls durch die bereits abgelagerten Fasern beeinflusst. Letzteres geschieht, da sich zum Zeitpunkt der Ablage noch erhebliche Restladungen auf der Faser befinden, welche wiederum das elektrische Feld um den Kollektor beeinflussen.For the mounting of the stent with the collector sleeve on the spindle, the variant according to ) with a continuous metal spindle, so in one-piece form without connector used. The spindle consisted of a slender metal rod having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the stent to be coated. The stent was pushed onto a collector shell made of silicone in a recess in the metal rod. The stent was isolated on the insulation material so that it had no contact with the grounded spindle. The spindle was attached to the motor and positioned below the nozzle so that a distance of 30 cm was maintained between the top of the stent and the nozzle. Since the electrospinning method is not affected by gravity, any tilting of the structure and even inversion (spinning from bottom to top) are possible. Subsequently, the desired number of revolutions was set and the electro-spinning process started. The polymer solution - selected from the aforementioned materials - was in a commercial disposable syringe, to which a blunt cannula with a diameter of 0.8 mm was connected. The polymer solution was conveyed evenly through the nozzle via a syringe pump. Connected to the nozzle was the high voltage line through which the process voltage was provided. By electrostatic interaction and electro-hydrodynamic processes, the polymer solution in the direction of the grounded collector (here the stent and the underlying silicone sleeve) was accelerated and stretched. At the same time, evaporation of the solvent led to solidification of the polymer fiber. This was deposited on the collector. The fiber deposition was influenced both by the movement of the collector, the shape and material of the collector, the extent of the electric field and also by the already deposited fibers. The latter happens because at the time of filing significant residual charges are still on the fiber, which in turn affect the electric field around the collector.

Untersuchungsergebnissetest results

Die Ablage der Fasern auf dem Stent erfolgte gleichmäßig über Länge und Umfang. Aufgrund der geringen Umfangsggeschwindigkeit (resultierend aus dem geringen Durchmesser der Stents sowie der geringen Drehzahl der Spindel) wurde keine Orientierung der Fasern in Umfangsrichtung beobachtet. Eine solche Orientierung wäre unerwünscht, da sie die mechanische Belastung der Fasern bei Expansion des Stents erhöhen würde.The deposition of the fibers on the stent was uniform over the length and circumference. Due to the low peripheral speed (resulting from the small diameter of the stents and the low speed of the spindle), no orientation of the fibers was observed in the circumferential direction. Such orientation would be undesirable as it would increase the mechanical stress on the fibers as the stent expands.

Nach erfolgreicher Beschichtung wurden die Stents vorsichtig von der Halterung, d. h. der Spindel, und der darauf befestigten Silikonhülse, abgezogen und die erreichte Faserorientierung im Rasterelektronenmikroskop bestimmt.After successful coating, the stents were carefully removed from the holder, i. H. the spindle, and the silicone sleeve attached thereto, deducted and determined the fiber orientation achieved in the scanning electron microscope.

Als Stent wurde ein Edelstahlstent mit Zick-Zack-Stegdesign der Länge 28 mm bei einem Innendurchmesser von 1,5 mm verwendet. Beide Polymere ergaben eine gleichmäßige gut haltbare Beschichtung mit vorwiegender Längsorientierung der Fasern.The stent was a stainless steel stent with a zig-zag bridge design of length 28 mm and an inside diameter of 1.5 mm. Both polymers gave a uniform, well-durable coating with predominant longitudinal orientation of the fibers.

zeigt eine Stentbeschichtung mit orientierten Fasern aus PTFE in zwei verschiedenen optischen Vergrößerungen. In der sehr starken Vergrößerung auf der rechten Seite ( ) ist zu erkennen, dass der Anteil stochastisch irregulär abgelegter Fasern geringer ist, als der Anteil in Längsrichtung geordneter Fasern. Die Faserdurchmesser der PTFE-Fasern liegen bei diesem Beispiel im Bereich von 0,4–0,9 μm. shows a stent coating with oriented PTFE fibers in two different optical magnifications. In the very high magnification on the right side ( ) is to recognize that the proportion of stochastically irregularly deposited fibers is less than the proportion of longitudinally ordered fibers. The fiber diameters of the PTFE fibers are in this example in the range of 0.4-0.9 microns.

REM-Einstellungen: Abstand: 12,4 mm, Beschl.-Spannung: 5 kV, Vergrößerung bei (links) 50-fach, Vergrößerung bei (rechts) 400-fach. Aufgenommen mit SekundärelektronendetektorREM settings: Distance: 12.4 mm, Accel voltage: 5 kV, Magnification at (left) 50x, magnification at (right) 400-fold. Taken with secondary electron detector

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2006/0293743 A1 [0006]
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US 2003/0211135 A1 [0008]
DE 2534935 C2 [0009]
US 4323525 B [0010]
WO 2009/101472 A2 [0014, 0015]

Claims

A method for producing a fiber coating or a sleeve-shaped nonwoven body from electrospun fibers, wherein the fibers are oriented predominantly along the longitudinal axis of the nonwoven body or the fiber coating, characterized in that at least one fiber with a high electrical voltage (process voltage) relative to a collector ( 2 ) acted upon spinneret ( 5 ) leaves the fiber on a relative to the nozzle ( 5 ) rotating spindle ( 3 ) on a coaxial with the spindle longitudinal axis on or on the spindle arranged collector sleeve ( 2 ), which has essentially no attraction potential with respect to the nozzle ( 5 ) leaving fibers adjacent and at both ends adjacent to spindle regions, at least temporarily of which has an attraction potential with respect to the fiber leaving the nozzle.

Method according to claim 1, characterized in that the attraction potential for the electrostatic fiber spinning is provided by one of the following procedures: - The nozzle is subjected to electrical high voltage (process voltage), the spindle is grounded, the collector sleeve is generally substantially non-conductive or isolated from the spindle; - The nozzle is subjected to process voltage, the collector sleeve is grounded and isolated from the adjacent spindle areas, the spindle areas adjacent to the collector sleeve are simultaneously or alternately provided with a time to that of the nozzle opposite potential; - The nozzle is supplied with process voltage, the spindle is grounded, the collector sleeve is supplied with a rectified to the nozzle but smaller potential.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the collector sleeve ( 2 ) is formed of a non-conductive material on which a medical vascular stent ( 1 ) or that the collector sleeve ( 2 ) from one between two isolator discs ( 22 ) located medical vascular stent ( 1 ) is formed and that the sleeve-shaped fiber coating is spun on the stent.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the collector sleeve ( 2 ) is a pad of a material from which the spun nonwoven body can be removed after completion of the process.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the nozzle ( 5 ) relative to the spindle ( 3 ) is fixed or moved longitudinally to the spindle.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spindle ( 3 ) is formed in two parts and the collector sleeve ( 2 ) holds on both sides.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spindle ( 3 ) is turned by a motor.

Sleeve-shaped nonwoven body of electrospun fibers with predominant fiber longitudinal orientation.

Sleeve-shaped nonwoven body of electrospun fibers with predominant fiber longitudinal orientation, wherein a large part of the fibers is oriented at an acute angle between 0 and 55 ° to the sleeve longitudinal axis.

Sleeve-shaped nonwoven body according to claim 9, characterized in that a proportion of the fibers> 40% is aligned parallel to each other.

Stent ( 1 ) comprising a sleeve-shaped fiber coating of electrospun fibers predominantly oriented along the longitudinal axis of the stent, obtainable by a method according to any one of claims 1 to 7.

Stent ( 1 ) according to claim 11, whose supporting body is an elastic structure with non-closed surface.