PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19844892A1 20.04.2000
Titel Verfahren zur Verminderung der Bakterienadhäsion von polymeren Oberflächen
Anmelder CREAVIS Gesellschaft für Technologie und Innovation mbH, 45772 Marl, DE
Erfinder Anders, Christine, Dr., 45721 Haltern, DE;
Kunz, Roland, Dipl.-Chem., 45770 Marl, DE
DE-Anmeldedatum 30.09.1998
DE-Aktenzeichen 19844892
Offenlegungstag 20.04.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.04.2000
IPC-Hauptklasse B05D 7/26
IPC-Nebenklasse B05D 7/02   B05D 3/06   A61L 29/00   A61L 33/00   A61L 31/00   B29B 13/08   
IPC additional class // B65D 81/28  
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bakterienabweisenden Beschichtung von Polymersubstraten, wobei
a) das Polymersubstrat aktiviert wird
b) ein aminogruppenhaltiger Spacer aufgepfropft wird und
c) eine Ethoxylierung durchgeführt
wird.
Die erfindungsgemäß hergestellten Beschichtungen können auf den Gebieten der Bio- und Medizintechnik verwendet werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Bakterienadhäsion polymerer Oberflächen durch eine Beschichtung, umfassend eine Ethoxylierung.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Oberflächen zur Herstellung von Apparaten, Geräten oder Vorrichtungen für technische, biotechnische oder insbesondere medizinische Zwecke. Außerdem betrifft die Erfindung Erzeugnisse, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet wurden.

Bei allen medizinischen Untersuchungen, Behandlungen und Eingriffen, bei denen Gegenstände, Geräte oder Hilfsmittel in direktem Kontakt mit lebendem Gewebe und/oder Körperflüssigkeiten kommen, können bakterielle Kontaminationen zu erheblichen Schwierigkeiten bis hin zur Gefährdung der Patienten führen. Dies tritt bei kurzen Kontakten ebenso zu wie bei mittelfristigen oder dauerhaften Applikationen von Implantaten, Kathetern, Prothesen und anderen medizintechnischen Anwendungen. So ist aus P.A. Goldmann, G.B. Pier, Clin. Microbiol. Rev. 6, (1993), 176 ff. bekannt, daß durch Infektionen bei operativen Eingriffen erhebliche und kostenintensive Komplikationen auftreten. Aus den gleichen Gründen sind Katheter nach Applikationszeiten von 2 bis 6 Tagen auszutauschen.

Auch im Bereich der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sind die Besiedlung und Ausbreitung von Bakterien auf Oberflächen von Rohrleitungen, Behältern oder Verpackungen in hohem Maße unerwünscht. Es bilden sich häufig Schleimschichten, die Mikrobenpopulationen extrem ansteigen lassen, die Wasser-, Getränke- und Lebensmittelqualitäten nachhaltig beeinträchtigen und sogar zum Verderben der Ware sowie zur gesundheitlichen Schädigung der Verbraucher führen können.

Gegenwärtig werden Geräte, Oberflächen von Möbeln und Textilien gegen Bakterien im Bedarfsfall oder auch vorsorglich mit Chemikalien oder deren Lösungen sowie Mischungen behandelt, die als Desinfektionsmittel mehr oder weniger breit und massiv antimikrobiell wirken. Solche chemischen Mittel wirken unspezifisch, sind häufig selbst toxisch oder reizend oder bilden gesundheitlich bedenkliche Abbauprodukte. Häufig zeigen sich auch Unverträglichkeiten bei entsprechend sensibilisierten Personen.

Eine weitere Vorgehensweise gegen oberflächige Bakterienausbreitungen stellt die Einarbeitung antimikrobiell wirkender Substanzen in Oberflächenbeschichtungen dar, so z. B. Silbersalze gemäß WO 92/18098. Auch die Einarbeitung von quaternären Ammoniumsalzen in lackartigen Coatings ist aus WO 94/13748 bekannt.

Darartige Komposite erweisen sich jedoch als wenig beständig gegenüber wäßrigen Lösungen oder Körperflüssigkeiten. Es kommt zu Auslaugungen, wodurch die Konzentrationen der antimikrobiellen Wirkstoffe mit der Applikationsdauer reduziert und die Wirkung herabgesetzt wird. Darüber hinaus gelangen im Falle der medizinischen Anwendung derartiger Komposite Wirkstoffanteile in den physiologischen Kreislauf, was aufgrund toxikologischer Bedenklichkeiten und potentieller Nebenwirkungen in hohem Maße unerwünscht ist.

Darüber hinaus wird in vielfältiger Weise versucht, antimikrobiell wirkende Substanzen auf polymeren und/oder funktionalisierten Oberflächen, vorzugsweise durch kovalente Bindungen zu immobiliseren (T. Ouchi, Y. Ohya, Prog. Polym. Sci, 20 (1995), 21 1 ff). Hierbei führt die chemische Bindung an ein Substrat zu einer Herabsetzung der bakteriziden Wirkung im Vergleich zu den freien Wirkstoffen. Bei medizinischen Anwendungen zeigen derartige Oberflächen oft Unverträglichkeiten zum physiologischen System.

Zusätzlich bleiben die abgetöteten Bakterien auf antimikrobiell wirkenden Oberflächen zurück und bauen organische Schichten auf, die schließlich die bakteriziden Wirkungen gänzlich maskieren. Die Bedeckung der Oberfläche mit abgetöteten Bakterien stellt für den weiteren mikrobiellen Befall einen besonders vorteilhaften Nährboden dar (A. Kanazawa, T. Ikeda, T. Endo, J. Polym. Sci. A Polym. Chem., 31 (1993), 1467 ff.).

Weitere Varianten zur bakterienabweisenden Ausrüstung von Oberflächen sind in den deutschen Patentanmeldungen 197 23 131.4 (O.Z. 5203), 197 20 370.1 (O.Z. 5192) und 197 15 449.2 (O.Z. 5176) beschrieben. Hier werden meist strahlenchemisch induzierte Polymerisationsreaktionen auf polymeren Substraten bzw. eine strahlenchemische induzierte Verknüpfung eines Beschichtungspolymeren mit der polymeren Oberfläche durchgeführt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Oberflächen von Polymeren auf physiologisch verträgliche Weise weitgehend von Bakterien frei zu halten, ohne daß die abgetöteten Bakterien auf der Oberflächen zurückbleiben.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß Polymersubstrate mit einer bakterienabweisenden Beschichtung versehen werden können, indem nach einer Aktivierung der Oberfläche ein Spacer auf diese gepfropft und anschließend eine Ethoxylierung durchgeführt wird.

Auf diese Weise beschichtete Oberflächen bleiben weitestgehend von Bakterien frei, da die Adhäsion von Bakterien unterdrückt wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Beschichtung von Polymersubstraten, wobei

  • a) das Polymersubstrat aktiviert wird,
  • b) ein aminogruppenhaltiger Spacer auf das aktivierte Polymersubstrat gepfropft wird und
  • c) eine Ethoxylierung durchgeführt wird.

Bakterienabweisende Oberflächen sind vor allem in Medizin- oder Hygienebereichen von Interesse; ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung der gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 beschichteten Polymersubstrate für die Herstellung von Erzeugnissen zur Verwendung auf den Gebieten der Nahrungs- und Genußmitteltechnik, Wassertechnik, Biotechnik, der Hygienevorsorge und insbesondere der Medizintechnik.

Weiterhin sind Erzeugnisse, die ganz oder teilweise gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 beschichtet Wurden, zur Verwendung auf den Gebieten der Nahrungs- und Genußmitteltechnik, Wassertechnik, Biotechnik, der Hygienevorsorge und insbesondere der Medizintechnik, Gegenstand dieser Erfindung.

Die Ethoxylierung gemäß Verfahrensschritt b) ist besonders vorteilhaft, da entsprechende Geräte und Vorrichtungen bereits zur herkömmlichen Desinfektion mit Ethylenoxid eingesetzt werden und bei den Herstellern von z. B. medizintechnischen Produkten bereits vorhanden sind.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für die Beschichtung von Oberflächen der verschiedensten Polymersubstrate geeignet. Von diesen Substraten seien insbesondere solche genannt, die in der Medizintechnik und in der Biotechnik zum Einsatz kommen, nämlich Polyurethane, Polyvinylchlorid, Polyolefine, Polypropylen, Polyamide, Polyester, Polyether, Polyetherblockamide, Polyesterblockamide, Polystyrol, Polycarbonat, Polysiloxane, Polydimethylsiloxan, Polysulfone, Polyisopren, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyisopren, Polytetrafluorethylen und die entsprechenden Copolymeren und Blends sowie natürliche und synthetische Kautschuke.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch auf Oberflächen von lackierten oder anderweitig mit Polymeren beschichteten Metall-, Glas oder Holzkörpern anwenden.

Die Aktivierung der Polymersubstrate kann durch elektromagnetische Strahlung oder -Plasmabehandlung erfolgen.

Zweckmäßig werden die Substrate zuvor in bekannter Weise mittels eines Lösemittels von Ölen, Fetten oder anderen Verunreinigungen befreit.

Die Aktivierung von Polymersubstraten kann vorteilhaft durch UV-Strahlung, z. B. im Wellenlängenbereich von 100 bis 400 nm, vorzugsweise von 150 bis 250 nm erfolgen. Eine geeignete Strahlenquelle ist z. B. ein UV-Excimer-Gerät HERAEUS Noblelight, Hanau, Deutschland. Aber auch Quecksilberdampflampen eignen sich zur Substraktivierung, sofern sie erhebliche Strahlungsanteile in den genannten Bereichen emittieren. Die Expositionszeit beträgt im allgemeinen 0,1 Sekunden bis 20 Minuten, vorzugsweise 1 Sekunde bis 10 Minuten. Es hat sich gezeigt, daß die Anwesenheit von Sauerstoff vorteilhaft ist. Die bevorzugten Sauerstoffdrücke liegen zwischen 2 × 10-5 und 2 × 10-2 bar. Man arbeitet beispielsweise in einem Vakuum von 10-4 bis 10-1 bar oder unter Verwendung eines Inertgases, wie Helium, Stickstoff oder Argon, mit einem Sauerstoffgehalt von 0,01 bis 20 Prozent.

Die Aktivierung kann erfindungsgemäß auch durch ein Hochfrequenz- oder Mikrowellenplasma (Hexagon, Fa. Technics Plasma, 85551 Kirchheim, Deutschland) in Luft, Stickstoff-, Ammoniak- oder Argon-Atmosphäre erreicht werden. Die Expositionszeiten betragen im allgemeinen 30 Sekunden bis 30 Minuten, vorzugsweise 2 bis 10 Minuten. Der Energieeintrag liegt bei Laborgeräten in der Regel zwischen 100 und 2.000 W. vorzugsweise zwischen 200 und 1.800 W.

Nachdem die Polymersubstrate nach einer der beschriebenen Methoden vorbehandelt wurden, können die aktivierten Oberflächen 1 bis 20 Minuten, vorzugsweise 1 bis 5 Minuten der Einwirkung von Sauerstoff, z. B. in Form von Luft, ausgesetzt werden. Anschließend werden die aktivierten Polymersubstrate mit einem aminogruppenhaltigen Spacer umgesetzt, wobei der Spacer chemisch auf die Oberfläche des Polymersubstrats gepfropft wird.

"Spacer" im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesonders langkettige Moleküle, wie z. B. Polymere. Im erfindungsgemäßen Verfahren können daher als aminogruppenhaltige Spacer aminogruppenhaltige Polymere eingesetzt werden. Besonders geeignet sind Polyethylenimine, da diese in wäßriger Lösung angewendet werden können. Bewährt haben sich Konzentrationen von 1 bis 10 Gew.-% Polyethylenimin in Wasser mit Anwendungstemperaturen von 20 bis 80°C.

Die aktivierten Polymersubstrate werden zweckmäßig in eine solche Lösung eingetaucht; es ist jedoch auch möglich, das Substrat mit der Lösung zu bestreichen oder besprühen. Wichtig ist in jedem Fall eine ausreichende Anwendungszeit, damit die Aminogruppen des Spacers, wie z. B. Polyethylenimin, mit der aktivierten Substratoberfläche abreagieren kann. Die Anwendungszeiten sind von der Temperatur, dem verwendeten Spacer und dessen Konzentration abhängig. Bewährt haben sich bei Polyethyleniminen Anwendungstemperaturen von 20°C bis 80°C und Anwendungszeiten von 3 bis 7 Minuten.

Die mit dem Spacer behandelten Polymersubstrate müssen vor der weiteren Verarbeitung getrocknet werden. Dies erfolgt bei 30 bis 80°C - zweckmäßigerweise in einem Trockenschrank - ca. 2 bis 4 Stunden lang.

Anschließend werden die trockenen, mit dem Spacer vorbehandelten Polymersubstrate einer Ethoxylierung unterzogen.

Die Ethoxylierung kann als Gasphasenethoxylierung bei Normaldruck oder bei erhöhtem Druck von 1.5 bis 5 bar durchgeführt werden. Um eine akzeptable Reaktionsgeschwindigkeit zu erreichen, kann bei erhöhter Temperatur, z. B. 30 bis 80°C gearbeitet werden. Wird die Ethoxylierung in der Gasphase durchgeführt, so empfiehlt es sich, in einem entsprechenden Autoklaven zu arbeiten.

Die auf diese Weise aufpolymerisierten Polyethylenoxidketten werden mit der Ethoxylierungszeit länger. Typisch sind Ethoxylierungszeiten von 2 bis 4 Stunden für eine ausreichende bakterienabweisende Beschichtung.

Wird die Ethoxylierung bei Normaldruck oder z. B. in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt, muß die Ethoxylierungszeit gegebenenfalls verlängert werden.

Die Verfahrensschritte b) (Aufbringen des Spacers) und c) (Ethoxylierung) können durch ESCA-Messungen bezüglich des auf der Oberfläche des Substrats vorhandenen Stickstoffs bzw. Sauerstoffs verfolgt werden. Die bakterienabweisenden Eigenschaften sind durch Messung der Bakterienadhäsion, insbesondere für die folgenden Bakterienstämme bestimmbar:

  • - Staphylococcus epidermidis
  • - Streptococcus pyogenes
  • - Staphylococcus aureus
  • - Klebstella pneumoniae
  • - Pseudomonas aeruginosa
  • - Escherichia coli
und Enterobacter faecium.

Beschichtungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind besonders geeignet für Textilien, Möbel und Geräte, Rohre und Schläuche, Fußböden, Wand- und Deckenflächen, Lagerbehälter, Verpackungen, Fensterrahmen, Telefonhörer, Toilettensitze, Türgriffe, Griffe und Haltegurte in öffentlichen Verkehrsmitteln und medizintechnische Artikel.

Als medizintechnische Artikel kommen für eine Beschichtung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Drainagen, Führungsdrähte, Kanülen, Intraokularlinsen, Kontaktlinsen, Stents, Gefäßprothesen, Gelenkprothesen, Knochenersatzmaterialien, Bandprothesen, Zahnprothesen, Blutbeutel, Dialysemembranen, Nahtmaterialien, Verbandstoffe, Vliesprodukte, Operationsbestecke oder Katheter in Frage.

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung näher beschreiben, ohne ihren Umfang zu beschränken.

1. Präparation der Polymersubstrate
  • a) Eingesetzte Polymersubstrate:

    Polyamid (Vestamid L 2101, CREANOVA GmbH, Marl) (PA)

    Polyurethan (Pellethane 2363-90 AE, medical grade, Dow-Chemicals) (PU)

    Polypropylen (PP, Standard Referenzmaterial der EG)

    Polydimethylsiloxan (Referenzmaterial National Heart, Lung and Blood Institute, USA) (PDMS)

Die Polymersubstrate wurden als Folie eingesetzt und für 5 Minuten bei 1 mbar Luftdruck mit einer 172 nm UV-Excimerlampe (Heraeus Noblelight, Hanau) bestrahlt. Der Abstand zur Strahlungsquelle betrug dabei etwa 5 cm.

  • a) Die so aktivierten Folien wurden 5 Minuten in eine wäßrige 2,5 Gew.-% Lösung von Polyethylenimin (Lupasol P, BASF AG, Ludwigshafen) getaucht und 3 Stunden bei 60°C getrocknet.
  • b) Die Anbindung von Polyethylenoxid erfolgte mit reinem Ethylenoxid aus der Gasphase in einem Autoklaven der Fa. Roth mit 350 ml Nutzinhalt bei 3 bar und 60°C für ca. 3 Stunden. Der Autoklav wurde auf 60°C vortemperiert und nach der Ethoxylierung mit Stickstoff gespült.

2. ESCA-Messungen

Die nach 1) beschichteten Polymersubstrate wurden nach den Verfahrensschritten 1b und 1c mittels ESCA auf ihre Oberflächenzusammensetzung untersucht.

Die ESCA-Spektren wurden an einem Gerät ESCALAB MK II der Firma Vacuum Generators mit konzentrischem, hemisphärischem Analysator und Doppelanode aufgenommen.

Die Messung der Übersichtsspektren erfolgte mit der Al-Kα-Linie (1486,6 eV, Halbwertsbreite: 0,85 eV) als Anregungsstrahlung. Für hochaufgelöste Spektren wurde Mg-Kα-Strahlung (1253,6 eV, Halbwertsbreite: 0,70 eV) zur Anregung benutzt. Die Anodenverlustleistung wurde in beiden Fällen auf 300 W eingeregelt.

Die Probenaufladung wurde durch Sekundärelektronen so kompensiert, daß eine geringe, konstante Ladung gewährleistet war. Die Abweichung des Spektrenursprungs durch die verbleibende Probenladung wurde durch eine Reskalierung des Cls-Photopeaks von aliphatischem Kohlenstoff auf 285,0 eV kompensiert.

Als Probenträger wurde eine Nickelscheibe von 1 cm Durchmesser verwendet. Das zur Fixierung eingesetzte, doppelseitige Klebeband führte zu keiner nachweisbaren Probenkontamination.

Zur Kompensation eventueller Artefakte durch Strahlungsschäden im Verlauf der Messung wurde eine Quantifizierung jeweils zu Beginn und Ende durchgeführt.

2.a) Die Untersuchung einer gemäß 1) behandelten Polyamidfolie (PA) lieferte folgende Werte (in Atom-%) in Abhängigkeit von der Ethoxylierungszeit:





Gegenüber der unbehandelten Probe zeigt die mit Lupasol umgesetzte Probe (0 min. Ethoxylierungszeit) einen steigenden Stickstoff und fallende Kohlenstoff und Sauerstoffwerte an. Dies zeigt die erfolgreiche Beschichtung mit dem Spacer.

Bei der nachfolgenden Ethoxylierung, d. h. Aufpolymerisation von PEG in der Gasphase steigt der Sauerstoffwert bereits bei 10 min Reaktionszeit stark an. Der Stickstoffgehalt sinkt nur allmählich und hat auch bei 3 h Reaktionszeit nicht null erreicht. Dies läßt auf einen schnellen Aufbau einer nicht bis in den atomaren Bereich homogenen Schicht schließen. Der Kohlenstoffgehalt sinkt sehr schnell bis in die Nähe der für reines PEG theoretisch erwarteten 66,7% und zeigt somit eine erfolgreiche Oberflächenreaktion an.

2.b) Die Untersuchung einer gemäß 1) behandelten Polypropylenfolie (PP) lieferte folgende Werte (in Atom-%) in Abhängigkeit von der Ethoxylierungszeit:





Gegenüber der unbehandelten Probe zeigt die mit Lupasol umgesetzte Probe (0 min. Ethoxylierungsgrad) einen steigenden Stickstoff und fallende Kohlenstoff und Sauerstoffwerte an. Dies zeigt die erfolgreiche Beschichtung mit dem Spacer.

Bei der nachfolgenden Ethoxylierung, d. h. Aufpolymerisation von PEG in der Gasphase steigt der Sauerstoffwert bereits bei 10 min Reaktionszeit stark an. Der Stickstoffgehalt sinkt nur allmählich und hat auch bei 3 h Reaktionszeit nicht null erreicht. Dies läßt auf einen schnellen Aufbau einer nicht bis in den atomaren Bereich homogenen Schicht schließen. Der Kohlenstoffgehalt sinkt sehr schnell bis in die Nähe der für reines PEG theoretisch erwarteten 66,7% und zeigt somit eine erfolgreiche Oberflächenreaktion an.

2.c) Die Untersuchung einer gemäß 1) behandelten Polyurethanfolie (PU) lieferte folgende Werte (in Atom-%) in Abhängigkeit von der Ethoxylierungszeit:





Gegenüber der unbehandelten Probe zeigt die mit Lupasol umgesetzte Probe (0 min. Ethoxylierungsgrad) einen steigenden Stickstoff- und fallende Kohlenstoff und Sauerstoffwerte an. Dies zeigt die erfolgreiche Beschichtung mit dem Spacer.

Bei der nachfolgenden Ethoxylierung, d. h. Aufpolymerisation von PEG in der Gasphase steigt der Sauerstoffwert bereits bei 10 min Reaktionszeit stark an. Der Stickstoffgehalt erreicht bei 3 h Reaktionszeit nahezu null. Dies läßt auf den Aufbau einer geschlossenen, homogenen Schicht schließen. Der Kohlenstoffgehalt sinkt sehr schnell praktisch auf den für reines PEG theoretisch erwarteten Wert von 66,7% und zeigt somit eine erfolgreiche Oberflächenreaktion an.

2.d) Die Untersuchung einer gemäß I) behandelten Polydimethylsiloxanfolie (PDMS) lieferte folgende Werte (in Atom-%) in Abhängigkeit von der Ethoxylierungszeit:





Gegenüber der unbehandelten Probe zeigt die mit Lupasol umgesetzte Probe (0 min. Ethoxylierungsgrad) einen steigenden Stickstoff und fallende Kohlenstoff und Sauerstoffwerte an. Dies zeigt die erfolgreiche Beschichtung mit dem Spacer.

Bei der nachfolgenden Ethoxylierung, d. h. Aufpolymerisation von PEG in der Gasphase steigt der Sauerstoffwert bereits bei 10 min Reaktionszeit stark an. Der Stickstoffgehalt erreicht bei 3 h Reaktionszeit nahezu null. Dies und das geringe Silizium-Signal läßt auf den Aufbau einer geschlossenen, homogenen Schicht schließen. Der Kohlenstoffgehalt sinkt sehr schnell bis in die Nähe der für reines PEG theoretisch erwarteten 66,7% und zeigt somit eine erfolgreiche Oberflächenreaktion an.

3. Kontaktwinkelmessungen

Die Kontaktwinkelbestimmung erfolgte an sitzenden Tropfen (sessile-drop- Methode) der Testflüssigkeiten Diiodmethan und Wasser im Oberflächenanalytischen Labor der Hüls-Infracor GmbH. Die Messung des Winkels erfolgte mittels computergestützter Bildanalyse an einem Gerät G2 der Firma Krüss. Der Vorrückwinkel beider Testflüssigkeiten wurde an jeweils fünf verschiedenen Stellen der Probenoberfläche gemessen und der Mittelwert gebildet. Die Berechnung der Festkörperoberflächenspannung erfolgte mittels harmonischer Mittelwertbildung.

Nach 3 h Ethoxylierungszeit wiesen die gemäß 1) erfindungsgemäß beschichteten Polymere folgende Festkörperoberflächenspannungen auf: Polyamid 12 66.5 mN/m Polypropylen 47.6 mN/m Polyurethan 61.2 mN/m Polydimethylsiloxan 50,1 mN/m

Reines Polyethylenglykol weist eine Festkörperoberflächenspannung von 47 mN/m auf.

4. Messung der Bakterienadhäsion

Die Bestimmung der Bakterienadhäsion erfolgte indirekt über die Bestimmung des Adenosintriphosphates (ATP) der Bakterien. Dazu wurden die Materialproben mit einer Keimsuspension in Kontakt gebracht, nicht-adhärente Bakterien abgespült und das ATP aus den anhaftenden Bakterien extrahiert. Die ATP-Bestimmung erfolgte luminometrisch mittels einer enzymatischen Reaktion.

Die relative Bakterienadhäsion von Bakterien des Typs Klebstella pneumoniae wurde für jedes Polymersubstrat in % bestimmt und gegen die Ethoxylierungszeit [min] aufgetragen (siehe Fig. 1-4).

4.a) Polyamid

Bei einer gemäß 1) beschichteten Polyamid 12-Folie sinkt die Bakterienadhäsion deutlich durch die Gasphasenpolymerisation (siehe Fig. 1). Der Wert für den Lupasol-Primer entspricht dem der unbeschichteten Folie.

4.b) Polypropylen

Bei Polypropylen ist ein deutlicher Gang von sinkender Bakterienadhäsion mit zunehmender Pfropfdauer mit hoher statistischer Signifikanz zu sehen (siehe Fig. 2). Der Wert für die nur mit Lupasol behandelte Oberfläche (0 min Ethoxylierungszeit) ist nur tendenziell geringer als bei dem unbehandelten Polymer.

4.c) Polyurethan

Bei Polyurethan als Substrat ist ab einer Pfropfdauer von 60 min eine deutliche Reduktion der Bakterienadhäsion zu erkennen (siehe Fig. 3).

Der Wert für 3 h Ethoxylierungszeit ist mit statistischer Sicherheit noch kleiner als bei den anderen Proben.

4.d) Polydimethylsiloxan

Auch bei dem chemisch von den anderen Substraten sehr verschiedenen Polydimethylsiloxan lassen sich mittels Gasphasenethoxylierung reduzierte Bakterienadhäsionswerte erzielen (siehe Fig. 4).

Die Beispiele zeigen, daß die erfindungsgemäß beschichteten Polymersubstrate eine deutlich verminderte Bakterienadhäsion besitzen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Beschichtung von Polymersubstraten, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) Polymersubstrat aktiviert wird,
    2. b) ein aminogruppenhaltiger Spacer auf das aktivierte Polymersubstrat gepfropft wird und
    3. c) eine Ethoxylierung durchgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymersubstrat durch elektromagnetische Strahlung aktiviert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymersubstrat mit UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 100 bis 400 nm aktiviert wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymersubstrat mit UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 150 bis 250 nm aktiviert wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymersubstrat durch Plasmabehandlung aktiviert wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aminogruppenhaltige Spacer ein aminogruppenhaltiges Polymer ist.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasphasenethoxylierung bei einem Druck von 1,5 bis 5 bar durchgeführt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichent, daß die Gasphasenethoxylierung bei Normaldruck durchgeführt wird.
  9. 9. Verwendung von Polymersubstraten, die gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 beschichtet wurden, für die Herstellung von Erzeugnissen zur Verwendung auf den Gebieten der Nahrungs- und Genußmitteltechnik, Wassertechnik, Biotechnik, der Hygienevorsorge und insbesondere der Medizintechnik.
  10. 10. Erzeugnisse, die ganz oder teilweise gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 beschichtet wurden, zur Verwendung auf den Gebieten der Nahrungs- und Genußmitteltechnik, Wassertechnik, Biotechnik, der Hygienevorsorge und insbesondere der Medizintechnik.
  11. 11. Erzeugnisse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugnisse Textilien, Möbel und Geräte, Rohre und Schläuche, Fußböden, Wand- und Deckenflächen, Lagerbehälter, Verpackungen, Fensterrahmen, Telefonhörer, Toilettensitze, Türgriffe, Griffe und Haltegurte in öffentlichen Verkehrsmitteln und medizintechnische Artikel sind.
  12. 12. Erzeugnisse nach Anspruch 1 l, dadurch gekennzeichnet, daß die medizintechnischen Artikel Drainagen, Führungsdrähte, Kanülen, Intraokularlinsen, Kontaktlinsen, Stents, Gefäßprothesen, Gelenkprothesen, Knochenersatzmaterialien, Bandprothesen, Zahnprothesen, Blutbeutel, Dialysemembranen, Nahtmaterialien, Verbandstoffe, Vliesprodukte, Operationsbestecke oder Katheter sind.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com