CH634347A5 - Process for the immobilisation of biologically active substances and product - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Immobilisierung von biologisch aktiven Substanzen sowie das Produkt des Verfahrens.

In der US-Patentschrift 3 672 955 ist ein Verfahren zur Immobilisierung eines Enzyms durch Vernetzung mit einem Polyurethan beschrieben, wobei das Enzym an das Polyurethanmolekül gebunden wird. Man geht dabei so vor, dass man eine wässrige Dispersion des Enzyms mit einer Lösung eines Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen zu einer Emulsion vermischt, mit der Trägerteilchen, nämlich Reisschalen überzogen werden. Das Wasser reagiert mit den Isocyanatgruppen unter Bildung von Kohlendioxid. Dieses Gas wird aufgrund der geringen Viskosität der Lösung jedoch rasch freigesetzt. Das erhaltene Produkt besteht dementsprechend aus Teilchen, die mit nicht geschäumten Polyurethan überzogen sind, das Enzym gebunden hält.

In der eigenen DT-OS 2 319 706 ist ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Polyurethanschaumes beschrieben, bei dem eine erste Komponente, nämlich ein Polyoxyäthylen-polyol mit endständigen Isocyanatgruppen mit einer zweiten Komponente, die eine grosse Menge Wasser enthält, nämlich mindestens 6,5 Mol Wasser und bis zu 390 Mol Wasser je Mol in der ersten Komponente enthaltener NCO-Gruppen, umgesetzt wird. Es kann auch eine dritte Komponente als Vernetzungsmittel vorhanden sein. In diesem Falle kann die Funktionalität des Polyols nur etwa 2 betragen. Wenn keine dritte Komponente als Vernetzungsmittel vorliegt, muss die Funktionalität des Polyols über 2 liegen. Bei diesem Verfahren dient das Wasser als Verschäumungsmittel, und es entsteht ein ver-netzter Polyurethanschaum. Nach dem in der früheren Anmeldung beschriebenen Verfahren kann in der zweiten wässrigen

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Komponente ein Zusatz, zum Beispiel ein flammhemmendes Mittel, ein Pigment oder Farbstoff, der die Eigenschaften des vernetzten Polyurethanschaums verbessert, enthalten sein. Die aufgeführten 25 möglichen Zusätze umfassen auch Enzyme, ohne jedoch anzugeben, welchen Zweck diese Enzyme haben sollen. So kann ein Produkt gemäss der früheren Anmeldung ein vernetzter Polyurethanschaum sein, der als gebundenes Enzym Urease enthält. Es wurde nun gefunden, dass ausser Enzymen bestimmte andere biologische Substanzen durch chemische Bindung an die Polyurethanmoleküle immobilisiert und dass sowohl geschäumte als auch nicht-geschäumte Polyurethane dieser Art hergestellt werden können. Ferner wurde festgestellt, dass die biologische Wirksamkeit und chemische Reaktionsfähigkeit der Proteine, einschliesslich der Enzyme, und der zuvor genannten anderen biologischen Substanzen sehr hoch sind, wenn die das Polyurethan bildende Reaktionsmischung geformt und vor allem in bestimmte besondere Formen übergeführt wird, bevor die Härtung erfolgt.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Immobilisierung eines biologisch aktiven Materials, nämlich von einem oder mehreren aus a) Proteinen, b) Coenzymen mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül, c) Enzymen, zusammen mit einem Coenzym für das Enzym und d) Antibiotika, die keine Proteine sind und mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe je Molekül enthalten, in Substanzkörpern, ist im vorangehenden Patentanspruch 1 charakterisiert.

Eine besonders bevorzugte Form für einen erfindungsge-mäss erhaltenen Substanzkörper ist ein Film oder ein rohrför-miger Schichtstoff, wobei der Schichtstoff vorzugsweise eine innere Schicht aus dem Polyurethan aufweist, das biologisches Material gebunden enthält.

Das Gemisch kann in einen Film auf einer festen Oberfläche geformt werden. Es ist klar, dass in diesem Fall der Film und die Oberfläche weitgehend eine Einheit bilden. Das heisst das Überziehen von Teilchen mit einem Polyurethan bildenden Gemisch wird nicht von dieser Ausführungsform umfasst.

Ein selbsttragender Film kann in Scheiben geschnitten werden. Dies kann manuell mit einer Bohrvorrichtung oder automatisch mit einer Stanzvorrichtung erfolgen.

Der vorliegend verwendete Ausdruck «flüssiges Polyure-thanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen» bezeichnet ein flüssiges Polyurethan oder einen Polyharnstoff, die mindestens etwa zwei freie Isocyanatgruppen je Molekül enthalten. Vorzugsweise weist das Vorpolymere durchschnittlich zwei Isocyanatgruppen je Molekül auf. Es kann auch ein höheres Verhältnis angewandt werden, zum Beispiel 2 bis 8 Isocyanatgruppen je Molekül. Noch höhere Verhältnisse sind anwendbar, bringen aber keinen Vorteil. Jeglicher Überschuss an Isocyanatgruppen im gehärteten Polyurethan wird beim ersten Kontakt mit Wasser durch Hydrolyse zerstört, zum Beispiel während des Waschens vor der Anwendung des immobilisierten biologisch wirksamen Materials.

5 Das Vorpolymere kann in der bekannten Weise durch Umsetzung eines Überschusses an Di- und Triisocyanaten und anderen Polyisocyanaten, einschliesslich Gemischen von Poly-isocyanaten mit aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen, insbesondere Glykolen, Polyglykolen, Polyesterpolyolen, io Polyätherpolyolen, anderen Polyolen und Gemischen aus zwei oder mehreren solcher Polyole hergestellt werden. Man erhält auf diese Weise ein flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen, das im erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt werden kann.

15 Repräsentative Beispiele für Polyisocyanate, die mit einer aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung, zum Beispiel einem Glykol, Polyol, Polyglykol, Polyesterpolyol oder Polyätherpolyol zu einem Polyurethan mit endständigen Isocyanatgruppen umgesetzt werden können sind: 20 Toluol-2,4-diisocyanat, Toluol-2,6-diisocyanat, handelsübliche Gemische aus Toluol-2,4- und 2,6-diisocyanat, Äthylendiisocya-nat, Äthylidendiisocyanat, Propylen-l,2-diisocyanat, Cyclohexy-len-l,2-diisocyanat, Cyclohexylen-l,4-diisocyanat, m-Phenylen-diisocyanat, 3,3'-DiphenyI-4,4'-biphenylendiisocyanat, 4,4'-25 Biphenylendiisocyanat, 3,3'-Dichlor-4,4'-biphenylendiisocya-nat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,4-Tetramethylendiisocya-nat, 1,10-Decamethylendiisocyanat, 1,5-Naphthalindiisocyanat, Cumol-2,4-diisocyanat, 4-Methoxy-l ,3-phenylendiisocyanat, 4-Chlor-l,3-phenylendiisocyanat,4-Brom-l,3-phenylendiisocya-30 nat, 4-Äthoxy-l,3-phenylendiisocyanat, 2,4'-Diisocyanatodiphe-nyläther, 5,6-Dimethyl-l,3-phenylendiisocyanat, 2,4-Dimethyl-1,3-phenylendiisocyanat, 4,4'-Diisocyanatodiphenyläther, Ben-zidindiisocyanat, 4,6-Dimethyl-l,3-phenylendiisocyanat, 9,10-Anthracendiisocyanat, 4,4'-Diisocyanatodibenzyl, 3,3'-Dime-35 thyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethan,2,6-Dimethyl-4,4'-diiso-cyanatodiphenyl, 2,4-Diisocyanatostilben, 3,3'-Dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenyl, 3,3 ' -Dimethoxy-4,4 ' -diisocyanatodiphe-nyl, 1,4-Anthracendiisocyanat, 2,5-Fluorendiisocyanat, 1,8-Naphthalindiisocyanat, 2,6-Diisocyanatobenzfuran, 2,4,6-40 Toluoltriisocyanat, p,p',p"-Triphenylmethantriisocyanat.

Eine brauchbare Klasse flüssiger Polyurethanvorpolymerer mit endständigen Isocyanatgruppen leitet sich von Polyätherpolyolen und Polyesterpolyolen ab. Diese Verbindungen können in bekannter Weise dadurch hergestellt werden, dass man 45 ein Polyäther- oder Polyesterpolyol mit einem Überschuss eines Polyisocyanats umsetzt, um zu gewährleisten, dass das gebildete Produkt freie Isocyanatgruppen enthält. Ein Beispiel für eine solche Umsetzung ist durch die nachfolgende idealisierte Gleichung wiedergegeben:

HO (—CH2_CH2_CH2 ^ j ® Polyätherpolyol

+

NCO NCO

Polyisocyanat

CH CH.,

r3 I 3

0 / \ ?

OCN-j^4j—NH-C-0—t-CH2-CH2-CH2-CH2-oj— C-NH-^-j}

-NCO

flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen

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In den obigen Formeln bedeutet m die Anzahl der sich liehe Zahl bedeutet, dass das Polyol ein durchschnittliches wiederholenden Tetramethylenäthereinheiten. Sie kann zum Molekulargewicht von bis zu etwa 1000 oder etwa 2000 oder Beispiel etwa 5 bis 50 betragen. etwas höher hat.

Die für die erfindungsgemässen Zwecke brauchbaren Ver- Die für die Herstellung der flüssigen Polyurethanvorpoly-

bindungen können durch Umsetzung eines beliebigen der vor- s meren brauchbaren Polyesterpolyole werden am einfachsten stehend als Beispiel angegebenen Polyisocyanate mit einer durch Kondensationspolymerisation eines Polyols mit einer Vielzahl von Polyätherpolyolen und Polyesterpolyolen herge- mehrbasischen Säure hergestellt. Das Polyol und die Säure stellt werden. Beispiele für solche Polyole sind nachstehend werden in solchen Mengenverhältnissen angewandt, dass im angegeben. wesentlichen alle Säuregruppen verestert werden und die

Zu den verwendbaren Polyätherpolyolen gehören die io erhaltene Kette aus Estereinheiten in den Endstellungen durch Umsetzung eines Alkylenoxids mit einer aktive Wasser- Hydroxylgruppen aufweist. Repräsentative Beispiele für mehr-stoffatome enthaltenden Verbindung erhaltenen. Ein typisches basische Säuren zur Herstellung dieser Polymeren sind Oxal-Beispiel für eine aktive Wasserstoffatome aufweisende Verbin- säure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, dung ist ein mehrwertiger Alkohol, wie Äthylenglykol; ein Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Brassyl-

Polyamin, wie Äthylendiamin; Phosphorsäure u.ä. Die Umset- is säure, Thapsisäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Glutaconsäure, zung wird gewöhnlich in Gegenwart eines sauren oder basi- a-Hydromuconsäure, ß-Hydromuconsäure, a-Butyl-a-äthylglu-schen Katalysators durchgeführt. Beispiele für verwendbare tarsäure, a,ß-Diäthylbernsteinsäure, o-Phthalsäure, Isophthal-Alkylenoxide sind Äthylenoxid, Propylenoxid, die isomeren säure, Terephthalsäure, Hemimellithsäure, Trimellithsäure, Tri-Butylenoxide und Gemische aus zwei oder mehr verschiedenen mesinsäure, Mellophansäure, Prehnitsäure, Pyromellithsäure, Alkylenoxiden, zum Beispiel Gemische aus Äthylen- und Propy-2o Zitronensäure, Benzolpentacarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicar-lenoxiden. Die erhaltenen Polyätherpolyole weisen ein Poly- bonsäure, Diglykolsäure, Thiodiglykolsäure, dimerisierte äthergerüst mit endständigen Hydroxylgruppen auf. Die - Ölsäure, dimerisierte Linolsäure u.ä. Repräsentative Beispiele

Anzahl der Hydroxylgruppen je Polymermolekül wird durch für Polyole zur Herstellung der Polyesterpolyole sind Äthy-die Funktionalität der aktive Wasserstoffatome aufweisenden lenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,4-Butylen-Verbindung bestimmt. Zum Beispiel ergibt ein zweiwertiger 25 glykol, 1,3-ButyIenglykoI, 1,2-ButylenglykoI, Buten-l,4-diol, Alkohol, wie Äthylenglykol als aktive Wasserstoffatome auf- 1,5-Pentandiol, 1,4-Pentandiol, 1,3-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, weisende Verbindung Polyätherketten, die zwei Hydroxylgrup- Hexen-l,6-diol, 1,7-Heptandiol, Diäthylenglykol, Glycerin, Tri-pen je Polymermolekül enthalten. Wenn die Polymerisation methylolpropan, 1,3,6-Hexantriol, Trimethanolamin, Pentaery-das Oxids in Gegenwart von Glycerin, einem dreifunktionellen thrit, Sorbit und andere beliebige Polyole, die vorstehend in Alkohol, durchgeführt wird, enthalten die gebildeten Polyäther-3o Verbindung mit der Herstellung von Polyätherpolyolen moleküle durchschnittlich drei Hydroxylgruppen je Molekül. genannt sind.

Eine noch höhere Funktionalität, das heisst noch mehr Hydro- Man nimmt an, dass bei innigem Kontakt mit einem Protein xylgruppen werden erhalten, wenn das Oxid in Gegenwart von oder einer anderen biologischen Substanz, die mindestens eine Polyolen, wie Pentaerythrit, Sorbit, Saccharose, Dipentaery- primäre oder sekundäre Aminogruppe im Molekül enthält, zum thrit u.ä. polymerisiert wird. Weitere Beispiele für mehrwertige 35 Beispiel einem Enzym, einem Antikörper, Antigen u.ä. ein Alkohole, die mit Alkylenoxiden zu brauchbaren Polyätherpo- Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen lyolen umgesetzt werden können, sind die folgenden: chemisch sehr aktiv wird. Einige der freien Isocyanatgruppen

Propylenglykol, Trimethylenglykol, 1,2-Butylenglykol, des Vorpolymeren reagieren mit den Amingruppen der biologi-

1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,2-Hexylenglykol, sehen Substanz und nachfolgend, wenn Wasser vorhanden ist, 1,10-Decandiol, 1,2-Cyclohexandiol, 2-Buten-l,4-diol, 3-Cyclohe- 40 setzen sich einige Isocyanatgruppen mit dem Wasser unter Bil-xen-l,l-dimethanol, 4-Methyl-3-cyclohexen-l,l-dimethanoI, dung von Kohlendioxid und Amingruppen um, die ihrerseits 3-Methylen-l ,5-pentandiol, Diäthylenglykol, (2-Hydroxy- mit den freien Isocyanatgruppen der Polyurethanmoleküle

äthoxy)-l-propanol, 4-(2-Hydroxyäthoxy)-l-butanol, 5-(2-Hydro- unter Bildung von Harnstoffbindungen reagieren. Die zuletzt xypropoxyM-pentanol, l-(2-Hydroxymethoxy)-2-hexanol, l-(2- genannten Amingruppen können mit den freien Isocyanatgrup-Hydroxypropoxy)-2-octanol, 3-Allyloxy-l ,5-pentandiol, 2-Allyl- 45 pen benachbarter Polyurethanmoleküle reagieren, und diese, oxymethyl-2-methyl-l,3-propandiol, [(4-Pentyloxy)-methyl]-l,3- unter Bildung von Harnstoffbindungen vor sich gehende Reak-propandiol, 3-(o-Propenylphenoxy)-l,2-propandiol, Thiodigly- tion führt zu einem weiteren Wachstum des Polyurethanmole-kol, 2,2'-[Thiobis-(äthylenoxy)]-diäthanol, Polyäthylenäthergly- küls und kann auch eine Vernetzung zwischen den Polyure-kol (Molekulargewicht etwa 200), 2,2'-Isopropyliden-bis-(p-phe- thanmolekülen bewirken. Dieses Wachstum und die Vernet-nylenoxy>diäthanol, 1,2,6-Hexantriol, 1,1,1-Trimethylolpropan, 50 zung sind wesentlich für die Bildung eines guten Polyurethan-3-(2-Hydroxyäthoxy)-l ,2-propandiol, 3-(2-Hydroxypropoxy)-l ,2- schaums.

propandiol, 2,4-Dimethyl-2-(2-hydroxyäthoxy)-methylpentan- Während des Härtens und der Immobilisierung können diol-1,5,1,1,1 -Tris-[(2-hydroxyäthoxy)-methyl]-äthan, 1,1,1-Tris- andere Zusätze, wie Vernetzungsmittel, zum Beispiel Poly-[(2-hydroxypropoxy)-methyl]-propan, Triäthanolamin, Triiso- amine, Polythiole oder Polysäuren, oberflächenaktive Mittel, propanolamin, Resorcin, Pyrogallol, Phloroglucin, Hydrochi- 55 Netzmittel, Antischaummittel, Farbstoffe, Antioxydationsmit-non, 4,6-Di-tert.-butyl-katechin, Katechin, Orcin, Methylphloro- tel, Füllstoffe usw., vorhanden sein.

glucin, Hexylresorcin, 3-Hydroxy-2-naphthol, 2-Hydroxy-l- Die Freisetzung des Kohlendioxids führt, wenn unter ent-

naphthol, 2,5-Dihydroxy-l-naphthol, Bisphenole, wie 2,2-Bis-(p- sprechenden Bedingungen gearbeitet wird, zur Bildung eines hydroyphenyl)-propan und Bis-(p-hydroxyphenyl)-methan, 1,1,2- Schaums.

Tris-(hydroxyphenyl)-äthan, 1,1,3-Tris-(hydroxyphenyl)-propan 60 Das Verhältnis des biologischen Materials zum flüssigen

Eine besonders brauchbare Klasse von Polyätherpolyolen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen sind die Polytetramethylenglykole. Sie werden durch Polymeri- ist nicht kritisch. Es ist jedoch wesentlich, dass dieses Verhältsation von Tetrahydrofuran unter Ringöffnung erhalten und nis so bemessen ist, dass nicht alle Isocyanatgruppen des Vorenthalten die sich wiederholende Einheit -CH2-CH2-CH2- polymeren durch die Umsetzung mit dem biologischen Mate-CH2-O- im Polymergerüst. In den Endstellungen der Polymer- 65 rial verbraucht werden und somit nicht-umgesetzte Isocyanat-ketten befinden sich Hydroxylgruppen. gruppen zurückbleiben, die mit dem Härtungsmittel unter

Besonders vorteilhaft sind auch die Polyoxyäthylenpolyole Immobilisierung des biologischen Materials zu reagieren ver-H0-(-CH2CH2-0-)-x-H, in denen x eine solche durchschnitt- mögen.

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Wenn unter Bedingungen für die Schaumbildung gearbeitet 3. Das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen wird, ist das Verhältnis Wasser zu biologischem Material plus Isocyanatgruppen wird durch Umsetzung von Toluoldiisocya-Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen nat mit Polyoxybutylenpolyol, Äthylenglykol, Diäthylenglykol, nicht kritisch. Im allgemeinen werden jedoch etwa 0,5 bis 3 einem Polyoxyäthylenpolyol, Pentaerythrit, Glycerin, Trime-

oder 0,9 bis 2 Gewichtsteile Wasser je Gewichtsteil des Vorpo- 5 thylolpropan oder einem Polyoxypropylenpolyol hergestellt, lymeren plus biologisches Material verwendet. 4. Das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen

Bei Verwendung von Wasser als Härtungsmittel unter Isocyanatgruppen wird durch Umsetzung von Toluoldiisocya-

nichtschäumenden Bedingungen bevorzugt man im allgemei- nat mit einer Mischung aus einem Polyäthylenglykol vom nen die Verwendung von etwa der stöchiometrischen Menge Molekulargewicht etwa 800 bis 1200 und Trimethylolpropan Wasser. io hergestellt, wobei das Trimethylolpropan und das Polyäthy-

Bei Verwendung eines Amins als Härtungsmittel bevorzugt lenglykol im Molverhältnis etwa 1:1-4 und das Toluoldiisocya-man im allgemeinen die Verwendung von mindestens etwa der . nat in einer Menge von etwa 0,85 bis 1,25 Mol je Äquivalent der stöchiometrischen Menge Amin. Aminhärtungsmittel führen durch das Polyäthylenglykol und das Trimethylolpropan bereit-nicht zu einer Schaumbildung. gestellten HO-Gruppen verwendet wird.

Vorzugsweise wird das Härtungsmittel, ob Wasser oder 15 5. Das durch Härten des Isocyanats gebildete Produkt, wel-Amin, unter schaumbildenden oder nicht-schaumbildenden ches das immobilisierte biologische Material enthält, wird zur Bedingungen, in einer ausreichenden Menge verwendet, dass Entfernung des nicht-immobilisierten Materials und zur Hydro-die meisten oder alle freien Isocyanatgruppen des Vorpolyme- lyse nicht-umgesetzter Isocyanatgruppen gewaschen, ren reagieren. Jedoch kann das Endprodukt mit Wasser gewa- 6. Das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen sehen werden, um die freien Isocyanatgruppen zu «inaktivie- 20 Isocyanatgruppen und das biologische Material werden ren» bzw. um mit ihnen zu reagieren. gemischt, und die erhaltene Mischung wird mit einer Menge

Ebenso ist ein Verfahren beschrieben worden, bei dem ein Wasser, die zum Härten und Aufschäumen ausreicht, gehärtet flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocya- und geschäumt.

natgruppen in Abwesenheit von Wasser mit einem Protein zu 7. Eine wässrige Lösung des biologischen Materials und das einer Lösung vermischt und die erhaltene Lösung durch 25 flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanat-

Zugabe von Wasser unter schaumbildenden Bedingungen auf- gruppen werden unter schaumbildenden Bedingungen in Kongeschäumt wird. Dieses Verfahren zur Herstellung eines takt gebracht, wodurch das Polyurethan aufgeschäumt und das geschäumten Polyurethans, das gebundenes Protein enthält, biologische Material immobilisiert wird.

kann vorliegend zur Herstellung von Polyurethanen ange- 8. Das biologische Material ist ein Coenzym mit mindestens wandt werden, die gebunden (i) ein Coenzym, (ii) eine 30 einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül, zum

Mischung eines Coenzyms mit einem Enzym oder (iii) ein Anti- Beispiel: Nicotinamid-adenin-dinucleotid, Nicotinamid-adenin-biotikum enthalten, das wie vorstehend angegeben ist, kein Pro- dinucleotid-phosphat, Flavin-mononucleotid, Adenosin-triphos-tein darstellt. Dieses Verfahren kann auch zur Herstellung von phat, Flavin-adenin-dinucleotid oder Thiamin-pyrophosphat. in situ aufgeschäumten selbsttragenden Gegenständen und von 9. Das biologische Material besteht aus einer Mischung auf einer Unterlage befindlichen Filmen aus Polyurethanen 35 eines Coenzyms mit mindestens einer primären oder sekundä-angewandt werden, die gebundenes Protein enthalten. ren Aminogruppe je Molekül und eines entsprechenden

Dabei wird die Mischung aus flüssigem Polyurethanvorpo- Enzyms, zum Beispiel:

lymeren und Protein so hergestellt, dass man zuerst einen der (a) das Coenzym besteht aus Nicotinamid-adenin-dinucleo-

das Vorpolymere bildenden Reaktionsteilnehmer, das heisst tid und das Enzym aus Alkohol-dehydrogenase, Isozitronen-das Polyol oder das Polyisocyanat mit dem Protein und dann 40 säure-dehydrogenase, a-Glycerinphosphat-dehydrogenase, das erhaltene Produkt mit dem anderen das Vorpolymere bil- Milchsäure-dehydrogenase oder Glycerinaldehyd-3-phosphat-denden Reaktionsteilnehmer umsetzt. Diese Methode ist auch dehydrogenase;

im erfindungsgemässen Verfahren generell anwendbar. Die (b) das Coenzym besteht aus Nicotinamid-adenin-dinucleo-

Stufe des «Einarbeitens des biologischen Materials in einen tid-phosphat und das Enzym aus Äpfelsäureenzym, Glucose-6-Überschuss eines flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit end- 45 phosphat-dehydrogenase, 5-Dehydroshikim-reduktase oder ständigen Isocyanatgruppen» umfasst somit auch die Möglich- Glutathion-reduktase;

keit der Bildung eines Gemisches von Molekülbestandteilen, (c) das Coenzym besteht aus Flavin-mononucleotid und das die das biologische Material chemisch gebunden enthalten, das Enzym aus Glycolsäure-oxidase, Hefezytochrom-c-reduktase, heisst das biologische Material kann auch durch Umsetzung Luciferase oder Nitro-reduktase;

mit den das Vorpolymere bildenden Reaktionsteilnehmern 50 (d) das Coenzym besteht aus Adenosin-triphosphat und das chemisch an die Moleküle des Vorpolymeren gebunden sein. Enzym aus Glutamyl-transferase, Glutathion-synthetase, Gly-

Ferner kann das in der eigenen DT-OS 2 319 706 beschrie- cocyamin-phosphokinase, Hippursäure-synthetase oder Lucife-bene Verfahren vorliegend zur Herstellung eines Polyurethan- rase;

schaums angewandt werden, indem (i) ein Coenzym, (ii) eine (e) das Coenzym besteht aus Flavin-adenin-dinucleotid und

Mischung eines Coenzyms mit einem Enzym oder (iii) ein Anti- 55 das Enzym aus D-Aminosäure-oxidase, Aldehyd-oxidase, Bern-biotikum gebunden ist, das kein Protein darstellt, und zur Her- steinsäure-dehydrogenase, Nitrat-reduktase, Xanthin-oxidase, Stellung von in situ aufgeschäumten selbsttragenden Gegen- Lipoyl-dehydrogenase, Diaphorase, Flavin-peroxidase oder ständen und von auf einer Unterlage befindlichen Filmen aus Glycin-oxidase oder einem Polyurethan, in dem ein Protein gebunden ist. (f) das Coenzym besteht aus Thiamin-pyrophosphat und das

Die folgenden Punkte 1 bis 30 erläutern bevorzugte Ausfüh- 60 Enzym aus Carboxylase, a-Ketosäure-dehydrogenase oder rungsformen der Erfindung. Transketolase.

1. Das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen 10. Das biologische Material besteht aus einem Antibioti-Isocyanatgruppen wird durch Umsetzung von Toluoldiisocya- kum mit mindestens einer primären oder sekundären Amino-nat mit einem Polyäthylenglykol hergestellt. gruppe je Molekül, zum Beispiel: Ampicillin, Bacitracin, Coli-

2. Das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen 65 stin oder Neomycin.

Isocyanatgruppen wird durch Umsetzung von Toluoldiisocya- 11. Das Härtungsmittel kann flüssig oder dampfförmig und nat mit einem Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht etwa es kann verdünnt oder unverdünnt sein, wobei als Verdün-800 bis 1200 hergestellt. nungsmittel im flüssigen Zustand ein Lösungsmittel und im

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dampfförmigen Zustand ein Gas verwendet wird. Typische Härtungsmittel sind Wasser oder ein Amin mit 0 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen je Molekül. Der Ausdruck «Amin» umfasst auch Verbindungen mit einer oder mehreren primären oder sekundären Aminogruppen je Molekül. Beispiele hierfür sind: 5 Ammoniak, Hydroxylamin, Hydrazin, Diäthylentriamin, Propyl-amin, Butylamin, Äthylendiamin, Toluidin, Diäthylamin, Methylanilin, Dimethylamin, Dipropylamin, Dibutylamin, Anilin.

Beispiele für inerte Gase, die sich zum Verdünnen von dampfförmigen Härtungsmitteln eignen, sind Luft, Sauerstoff, "> Stickstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, Methan, Argon, Helium und Xenon.

Beispiele für inerte Lösungsmittel, die sich zum Verdünnen des Härtungsmittels eignen, sind Wasser, wenn das Härtungsmittel ein Amin ist, Aceton, Methyläthylketon, Methylalkohol, 15 Äthylalkohol, Propylalkohole, Butylalkohole, Dimethylform-amid, Dimethylsulfoxid, N-Methyl-2-pyrrolidon, Methylchloroform, Benzol, T oluol, Xylol, T etrachlorkohlenstoff, Chloroform, Hexan und Petroläther.

12. Das erhaltene Gemisch kann unter schaumbildenden 20 oder nicht-schaumbildenden Bedingungen gehärtet werden.

13. Das erhaltene Gemisch kann unter nicht-schaumbilden-den Bedingungen gehärtet werden, wobei das Vorpolymere oder eine Lösung des Vorpolymeren in einem nicht-wässrigen oder organischen Lösungsmittel geformt und die Härtung 25 dadurch bewirkt wird, dass man das Vorpolymere einem ein Härtungsmittel enthaltenden Dampf aussetzt, vorzugsweise feuchter Luft.

14. Das allgemeine, in der US-Patentschrift 3 672 955 beschriebene Verfahren zur Herstellung nicht-geschäumter 30 immobilisierter Enzyme wird zur Immobilisierung des biologischen Materials in biologisch wirksamer Form angewendet. Es kann hierfür das dort genannte «im wesentlichen mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel» verwendet werden oder es kann durch ein wasserlösliches oder im wesentlichen wasser- 35 lösliches Lösungsmittel ersetzt werden. Ein flüchtiges inertes Lösungsmittel wird bevorzugt.

15. Das erhaltene Gemisch kann unter nicht-schaumbildenden Bedingungen gehärtet werden, wobei

(a) das erhaltene Gemisch mit einem inerten flüchtigen 40 Lösungsmittel und Wasser unter Bildung eines wässrigen Systems versetzt wird, und

(b) die flüchtigen Komponenten aus dem wässrigen System verdampft werden, vorzugsweise während des Härtens.

Das flüchtige Lösungsmittel kann wasserlöslich sein. In die- 45 sem Fall besteht das wässrige System aus einer Lösung. Das flüchtige Lösungsmittel kann aber auch im wesentlichen in Wasser unlöslich sein. In diesem Fall besteht das wässrige System aus einer Emulsion. Dem wässrigen System kann ein fester Träger in Teilchenform zugesetzt werden, bevor man die 50 flüchtigen Komponenten verdampft. Brauchbare Lösungsmittel sind zum Beispiel Aceton, Methyläthylketon, Methylalkohol,. Äthylalkohol, Propylalkohole, Butylalkohole, Dimethylform-amid, Dimethylsulfoxid, N-Methyl-2-pyrrolidon, Methylchloroform, Benzol, Toluol, Xylol, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, 55 Hexan und Petroläther.

16. Das biologische Material kann unter nicht-schaumbil-denden Bedingungen durch Vermischen einer wässrigen Lösung des biologischen Materials mit einem inerten flüchtigen Lösungsmittel unter Bildung eines wässrigen Systems und 60 Vermischen des wässrigen Systems mit einem Überschuss des flüssigen Polyurethanvorpolymeren immobilisiert werden.

Wenn das inerte flüchtige Lösungsmittel wasserlöslich ist,

besteht das wässrige System aus einer Lösung. Ist das Lösungsmittel im wesentlichen in Wasser unlöslich, so besteht das wäss- 65 rige System aus einer Emulsion. Brauchbare Lösungsmittel sind zum Beispiel Aceton, Methyläthylketon, Methylalkohol, Äthylalkohol, Propylalkohole, Butylalkohole, Dimethylformamid,

Dimethylsulfoxid, N-Methyl-2-pyrrolidon, Methylchloroform, Benzol, Toluol, Xylol, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Hexan und Petroläther.

17. Das Protein kann

(a) ein Enzym sein, zum Beispiel: Urease, Trypsin, Lactase, Glucose-oxidase, Chymotrypsin, Ribonuclease, Peroxidase, Pepsin, Rennin, Invertase, Papain, Asparaginase, Pektinase, Pektin-esterase, Penicillin-amidase, Glucose-isomerase, Lyso-zym, Aminosäure-acylase, Pronase, Alkohol-dihydrogenase, a-Amylase, ß-Amylase, Subtilisin, Aminosäure-oxidase, Katalase, Tannase, Phenol-oxidase, Glucoamylase, Pullulanase, Cel-lulase, Ficin, Bromelain, Pankreatin, Isoamylase, Lipase, Äpfel-säure-dehydrogenase, Hexokinase, Lactat-dehydrogenase, Adenosin-deaminase, Uricase, Galactose-oxidase, Diaphorase, Cholinesterase, Aldolase, Pyruvat-carboxylase, Phospharylase, Cephalosphorin-amidase, Isozitronensäure-dehydrogenase, a-Glycerinphosphat-dehydrogenase, Glycerin-aldehyd-3-phosphat-dehydrogenase, Äpfelsäure-enzym, Glu-cose-6-phosphat-dehydrogenase, 5-Dehydroshikim-reduktase, Glutathion-reduktase, Glycolsäure-oxidase, Hefecytochrom-c-reduktase, Luciferase, Nitrit-reduktase, Glutamyl-transferase, Glutathion-synthetase, Glycocyamin-phosphokinase, Hippur-säure-synthetase, Aldehyd-oxidase, Bernsteinsäure-dehydroge-nase, Nitrat-reduktase, Xanthin-oxidase, Lipoyl-dehydrogenase, Flavin-peroxidase, Glycin-oxidase, Carboxylase, a-Ketosäure-dehydrogenase oder Transketolase;

(b) ein Antikörper, zum Beispiel menschliches Immunoglobulin G oder Hepatitis-Antikörper oder

(c) ein Antigen, zum Beispiel rheumatischer Arthritisfaktor.

18. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform besteht das biologische Material (i) aus einer Mischung eines Enzyms und eines Antibiotikums mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül oder (ii) aus einer Mischung eines Coenzyms mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül mit einem entsprechenden Enzym, und einem Äntibiotikum, das mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe je Molekül enthält.

Das erhaltene Produkt, das wie oben angegeben geformt werden kann, eignet sich für die Hemmung oder Verhinderung der bakteriellen Zersetzung eines einer enzymatischen Reaktion unterliegenden Materials, zum Beispiel zur Hemmung oder zur Verhinderung der bakteriellen Zersetzung von Saccharose oder Invertzucker während der Hydrolyse von Saccharose mit Invertase unter Bildung von Invertzucker.

19. Das gebildete Produkt kann aus einem Film bestehen, der das immobilisierte biologische Material enthält. Ein solcher Film kann in einem Verfahren hergestellt werden, bei dem

(a) das erhaltene Gemisch auf eine inerte feste Oberfläche gebracht und unter Bildung eines Filmes auf dem inerten Trägermaterial verteilt wird, und

(b) der gebildete Film unter Immobilisierung des biologischen Materials gehärtet wird.

Der Film kann von dem Träger abgezogen und, falls gewünscht, in Scheiben geschnitten werden.

Falls gewünscht, kann ein zweiter Film aus dem erhaltenen Gemisch auf den ersten Film aufgebracht und unter Immobilisierung des biologischen Materials gehärtet und mit dem ersten Film verbunden werden, um die Dicke und Stärke des Films zu erhöhen.

Falls gewünscht, kann ferner ein Film aus dem Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen auf den gehärteten Film aufgebracht und durch Härten mit diesem verbunden werden, um den das immobilisierte biologische Material enthaltenden Film zu verstärken. Der gebildete Film kann vom Träger abgezogen werden und ergibt einen Schichtstoff, der einen Film mit immobilisiertem (gebundenem) biologischen Material aufweist, der an einen Film aus gehärtetem Polyurethanvorpolymeren gebunden ist und als «Film A» bezeichnet

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werden kann. Ein völlig äquivalenter Film kann dadurch hergestellt werden, dass man auf den Träger einen Film aus flüssigem Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen aufträgt, den Vorpolymerfilm härtet, einen Film aus dem Gemisch auf den gehärteten Vorpolymerfilm aufbringt, diesen s unter Bildung eines Schichtstoffs härtet, der aus einem Film mit immobilisiertem biologischen Material besteht, der an einen Film aus gehärtetem Vorpolymeren gebunden ist. Beim Abziehen des Films von der Unterlage erhält man einen Schichtstoff, der als «Film B» bezeichnet werden kann. Die Filme A und B sind ebenso wie die zu ihrer Herstellung angewandten Verfahren völlig äquivalent.

Die inerten festen Oberflächen, die zur Herstellung der immobilisiertes biologisches Material enthaltenden Filme verwendet werden, können aus jeder glatten inerten festen Ober- is fläche bestehen. Beispielé für solche Oberflächen sind poly-mere (Kunststoff-)Oberflächen, zum Beispiel Polyolefin - einschliesslich Polyäthylen- und Polypropylenoberflächen -Teflonoberflächen, Nylonoberflächen, Polyvinylchloridoberflächen, Polyvinylacetatoberflächen, Polyacrylnitriloberflächen 20 und Polystyroloberflächen. Geeignete Oberflächen sind ferner Glasoberflächen, Betonoberflächen, Steinoberflächen, keramische Oberflächen, Metalloberflächen, zum Beispiel aus nichtrostendem Stahl, Weichstahloberflächen, Aluminiumoberflächen, Zinkoberflächen, Kupferoberflächen, Nickeloberflächen, 25 Chromoberflächen und Kautschukoberflächen.

20. Das erhaltene Gemisch und/oder das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen können mit einem inerten flüchtigen Lösungsmittel verdünnt werden, das aus einem mit Wasser mischbaren oder mit Wasser nicht 30 oder im wesentlichen nicht mischbaren Lösungsmittel bestehen kann. Das Lösungsmittel ist in dem Sinne flüchtig, dass es während des Härtens verdampft werden kann. Typische für diesen Zweck brauchbare Lösungsmittel sind Aceton, Methyläthylketon, Methylalkohol, Äthylalkohol, Propylalkohol, Butyl- 35 alkohole, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, N-Methyl-2-pyrrolidon, Methylchloroform, Benzol, Toluol, Xylol, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Hexan und Petroläther.

21. Das gebildete Produkt kann aus einem Rohr bestehen, 40 das immobilisiertes biologisches Material enthält. Ein solches Rohr kann in der Weise hergestellt werden, dass man

(a) das erhaltene Gemisch auf die Innenfläche eines Rohres aufbringt und

(b) den Film des Gemisches unter Immobilisierung des bio- 45 logischen Materials härtet.

Der gebildete rohrförmige, das immobilisierte biologische Material enthaltende Film kann dann von der rohrförmigen Form getrennt werden, zum Beispiel, wenn diese aus Glas besteht, durch Zerbrechen oder einfach durch Abziehen des rohrförmigen Films von der Form.

Ferne kann, falls gewünscht, ein zweiter Film aus dem Gemisch auf die Innenfläche des gehärteten rohrförmigen Films aufgebracht und durch Härten mit diesem verbunden werden, um die Dicke und Stärke des das immobilisierte biolo- 55 gische Material enthaltenden Films zu erhöhen.

Ausserdem kann, falls gewünscht, ein Film aus flüssigem Polyurethanvorpolymerem auf die Innenfläche des gehärteten, immobilisiertes biologisches Material enthaltenden rohrförmigen Films aufgebracht und durch Härten mit diesem verbunden 60 werden, um dessen Stärke zu erhöhen.

22. Das Produkt kann auch aus einem Rohr bestehen, das in folgender Weise hergestellt wird:

(a) Flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen, das nicht notwendigerweise biologisches 65 Material enthält, wird auf die Innenfläche eines ersten als Form verwendeten Rohres aufgebracht.

(b) Der Film aus flüssigem Polyurethanvorpolymerem wird

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unter Bildung eines zweiten Rohres mit einer inneren und äusseren Oberfläche gehärtet.

(c) Das erhaltene Gemisch wird unter Bildung eines Films auf die Innenfläche des zweiten Rohres aufgebracht.

(d) Dieser Film wird durch Härten unter Immobilisierung des biologischen Materials mit der Innenfläche des zweiten Rohres verbunden.

Das auf diese Weise hergestellte Rohr kann von dem als Form verwendeten Rohr getrennt werden.

Die Form kann aus jedem inerten Material bestehen. Typische Beispiele hierfür sind Polymere (Kunststoffe), wie Polyole-fine - einschliesslich Polyäthylen und Polypropylen - Teflon, Nylon, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyacrylnitril, Polystyrol, Glas, keramische Materialien, Metalle, zum Beispiel nicht rostender Stahl, Weichstahl, Kupfer, Aluminium, Zink, Nickel, Zinn und Kautschuk.

23. Das Produkt kann aus einem das immobilisierte biologische Material enthaltenden Stab bestehen, das normalerweise als'Überzug auf einem Stab eines anderen Materials vorliegt. Ein solcher Stab kann wie folgt hergestellt werden:

(a) Das erhaltene Gemisch wird auf die Längsoberfläche eines als Form dienenden Stabs aufgebracht, der eine Längsoberfläche und zwei Endflächen aufweist.

(b) Der so hergestellte Film wird unter Bildung eines das immobilisierte biologische Material enthaltenden Überzugs auf der Längsoberfläche des Stabes gehärtet.

Falls gewünscht, kann der das immobilisierte biologische Material enthaltende Überzug von der Form getrennt werden, zum Beispiel, wenn die Form aus Glas besteht, durch Zerbrechen oder durch einfaches Abstreifen des Überzugs von der Form, so dass man einen rohrförmigen Film erhält.

Falls gewünscht, kann ein zweiter Film aus dem erhaltenen Gemisch auf den Überzug mit dem immobilisierten biologischen Material aufgebracht und durch Härten mit diesem verbunden werden, um dessen Stärke und Dicke zu erhöhen.

Alternativ kann, falls gewünscht, ein Film aus Polyurethanvorpolymerem mit endständigen Isocyanatgruppen auf den Überzug mit dem immobilisierten biologischen Material aufgetragen und durch Härten mit diesem verbunden werden, um den das immobilisierte biologische Material enthaltenden Überzug zu verstärken.

Falls gewünscht, kann der das immobilisierte biologische Material enthaltende und mit dem gehärteten Vorpolymeren verbundene Überzug oder der aus zwei Schichten mit immobilisiertem biologischen Material bestehende Überzug von der Form getrennt werden, so dass man ein Rohr erhält, das auf der Innenfläche das immobilisierte biologische Material und auf der Aussenfläche das gehärtete Vorpolymere bzw. ebenfalls immobilisiertes biologisches Material aufweist.

24. Das Produkt kann aus einem Stab mit immobilisiertem biologischen Material bestehen, das wie folgt hergestellt wurde:

(a) Flüssiges Polyurethanvorpolymeres wird auf die Längsoberfläche eines als Form dienenden Stabs unter Bildung eines Films aufgebracht.

(b) Der Film aus dem flüssigen Polyurethanvorpolymeren wird unter Bildung eines Zwischenprodukts gehärtet, der aus dem Stab und aus einem Überzug des gehärteten Vorpolymeren auf seiner Längsoberfläche besteht.

(c) Ein Film aus dem erhaltenen Gemisch wird auf die äussere Oberfläche des ersten Überzugs aufgebracht und durch Härten mit diesem verbunden, so dass man ein Produkt erhält, das aus der Form und einem aus einer ersten und einer zweiten Schicht bestehenden Überzug besteht.

Der rohrförmige Überzug kann von der Form getrennt werden.

25. Der als Form verwendete Stab kann aus jedem inerten Material bestehen. Beispiele hierfür sind Polymere (Kunst-

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stoffe) wie Polyolefine - einschliesslich Polyäthylen und Polypropylen - Telon, Nylon, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyacrylnitril, Polystyrol, Glas, keramische Materialien,

Metalle, wie nichtrostender Stahl, Weichstahl, Kupfer und Aluminium sowie Kautschuk. Der Stab kann hohl sein, zum Bei- s spiel aus einem Rohr bestehen, dessen Enden verschlossen sind oder nicht, oder dessen eines Ende verschlossen ist.

26. Der als Form dienende Stab kann auf seiner Längsoberfläche einen ersten Überzug aufweisen, der im wesentlichen aus gehärtetem Polyurethan besteht, das kein immobilisiertes 10 biologisches Material enthält, und mit einem zweiten Film aus gehärtetem Polyurethan mit immobilisiertem biologischen Material überzogen sein. Wie bei den Ausführungsformen 23 und 24 kann das Produkt aus einem Rohr bestehen, das durch Trennen der Form von den Polyurethanüberzügen erhalten 15 wird. Dieses Rohr weist eine innere Oberfläche aus gewöhnlichem Polyurethan und eine äussere Oberfläche aus Polyurethan mit gebundenem biologischen Material auf.

27. Es kann ein gehärteter selbsttragender Polyurethanschaum hergestellt werden, der immobilisiertes biologisches Material enthält, nämlich (i) ein Coenzym mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül; (ii) eine Mischung aus diesem Coenzym und einem entsprechenden Enzym; oder (iii) ein Antibiotikum mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül.

28. Ein geschäumter Gegenstand kann in situ in einer Säule wie folgt hergestellt werden :

(i) Das biologische Material wird mit einem Überschuss des flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocya- 30 natgruppen zu einer ersten Mischung versetzt. Durch Zugabe von Wasser in einer Menge, die ein Aufschäumen und eine Immobilisierung des biologischen Materials bewirkt, stellt man eine zweite Mischung her und gibt diese während des Aufschäumens in eine Säule. 35

(ii) In einer Säule vermischt man das biologische Material mit einem Überschuss eines flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen und einer ausreichenden Menge Wasser, um das Gemisch aufzuschäumen und das biologische Material zu immobilisieren. 40

(iii) Aus dem biologischen Material und Wasser wird ein wässriges System hergestellt und dieses wässrige System wird mit einem stöchiometrischen Überschuss eines flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen versetzt, ferner mit so viel Wasser, um eine Verschäumung und 45 eine Immobilisierung des biologischen Materials zu bewirken. Das wässrige System und das Polyurethanvorpolymere können in der Säule vermischt werden. Es ist aber auch möglich, sie in einer getrennten Vorrichtung zu vermischen und während des Aufschäumens in eine Säule zu überführen. 50

29. Das Produkt kann aus Kügelchen bestehen, die in der Weise hergestellt werden, dass man das erhaltene Gemisch tropfenweise in ein fliessendes, das Härtungsmittel enthaltende Medium einführt und die gebildeten Tropfen frei durch das fliessende Medium fallen lässt. Dieses Medium kann eine Flüssigkeit oder ein Dampf sein und (a) aus dem Härtungsmittel oder (b) im wesentlichen aus dem Härtungsmittel bestehen, das in einem inerten flüchtigen Lösungsmittel gelöst ist, wenn das Medium flüssig ist, oder (c) es kann im wesentlichen aus dem Härtungsmittel und einem inerten Gas bestehen, wenn das 60 Medium aus einem Dampf oder Gas besteht. Falls gewünscht, kann das erhaltene Gemisch mit einem inerten flüchtigen Lösungsmittel zu einer Lösung verdünnt werden, die tropfenweise in das das Härtungsmittel enthaltende fliessende Medium eingeführt wird. Das inerte flüchtige Lösungsmittel kann wäh- 65 rend des Härtens verdampft werden.

30. Das erhaltene Gemisch kann in einem Reaktor verschäumt werden, der

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(a) eine Säule mit einem unteren und einem oberen offenen Ende aufweist;

(b) eine Abdeckung mit einem oberen Teil und einem offenen unteren Teil, wobei der untere Teil das offene obere Ende der Säule abdeckt und mit ihm in Verbindung steht;

(c) ein Einlassrohr mit einem Einlass, der mit dem oberen Teil der Abdeckung in Verbindung steht;

(d) ein Auslassrohr mit einem Auslass, der mit dem unteren Ende der Säule in Verbindung steht und gegebenenfalls mit einem Ventil, zum Beispiel einem Verschlusshahn versehen ist.

Die Erfindung umfasst auch das mit dem erfindungsgemäs-sen Verfahren hergestellte immobilisierte, an Polyurethan gebundene biologische Material; die härtbare Zusammensetzung aus einem biologischen Material (a), (b), (c) oder (d) wie vorliegend angegeben und einem flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen; ein Polyurethan, dessen Moleküle biologisch wirksame Reste biologischer Materialien, nämlich der vorliegend angegebenen biologischen Materialien (b), (c) oder (d) einschliessen; einen selbsttragenden Gegenstand oder einen auf einem Träger befindlichen Film aus im wesentlichen nicht-geschäumtem Polyurethan, dessen Moleküle biologisch wirksame Reste der biologischen Materialien (a), (b), (c) oder (e) einschliessen; selbsttragende Filme, Filme auf Trägern, Scheiben oder Kügelchen aus geschäumtem Polyurethan, dessen Moleküle biologisch wirksame Reste der biologischen Materialien (a), (b), (c) oder (d) einschliessen und Rohre mit einer inneren rohrförmigen Oberfläche aus einem Polyurethan, dessen Moleküle biologisch wirksame Reste der genannten biologischen Materialien (a), (b), (c) oder (d) einschliessen.

Verfahren zur Anwendung der erfindungsgemässen Produkte, das heisst eines immobilisierten biologisch wirksamen Materials in Form eines Schaums, eines Films, einer Scheibe, eines Rohrs, von Kügelchen oder eines Stabs, die sämtlich erfindungsgemäss hergestellt werden können, umfassen zum Beispiel:

1. Das Hindurchleiten eines wässrigen, eine reaktionsfähige Verbindung enthaltenden Systems durch einen Schaum aus dem gehärteten, das immobilisierte biologisch wirksame Material enthaltenden Polyurethan oder über eine Oberfläche aus gehärtetem Polyurethan, das das immobilisierte biologisch wirksame Material enthält.

2. Die Zugabe von Teilchen eines Schaumes aus gehärtetem Polyurethan, das immobilisiertes biologisch wirksames Material enthält, oder von Kügelchen, selbsttragenden Scheiben, Teilchen eines Rohrs, Teilchen eines Stabs oder Teilchen eines selbsttragenden Films mit einer Oberfläche aus gehärtetem Polyurethan, welches das immobilisierte biologisch wirksame Material enthält, zu einer wässrigen Lösung mit einer umzusetzenden Verbindung.

Erfindungsgemäss immobilisierte Enzyme eigenen sich für die analytische Chemie und für synthetische Verfahren. Zum Beispiel kann Harnstoff dadurch bestimmt werden, dass man eine Harnstofflösung durch eine Säule führt, die mit in gehärtetem Polyurethanschaum immobilisierter Urease gepackt ist. Der Harnstoff wird quantitativ in Ammoniak umgewandelt, der durch Titration oder colorimetrisch bestimmt werden kann. Kügelchen, Scheiben, Rohre oder Stäbe mit Oberflächen aus gehärtetem Polyurethan, das immobilisierte Urease enthält, können in gleicher Weise anstelle des gehärteten Polyurethanschaumes verwendet werden.

Saccharose kann dadurch in Invertzucker umgewandelt werden, dass man eine Saccharoselösung über gehärtetes Polyurethan führt, das immobilisierte Invertase enthält.

Diese Verfahren können auch zur Hydrolyse organischer Ester angewandt werden, wenn man die Harnstofflösung durch eine wässrige, derartige Ester enthaltende Lösung und die immobilisierte Urease durch immobilisierte Lipase ersetzt.

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Wenn das Enzym ein Coenzym erfordert, können (a) beide, Säule führen kann, die mit dem immobilisierten Antikörper das heisst sowohl das Coenzym als auch das Enzym im gehärte- gepackt ist, und dann die regenerierte Säule wie oben aus-ten Polyurethanschaum immobilisiert werden oder auf der wäscht.

Oberfläche eines gehärteten Polyurethangegenstandes (Film, 4. Wenn das immobilisierte biologische Material ein AntiScheibe, Rohr, Kügelchen oder Stab) oder (b) es kann entweder s biotikum ist, wird es nach längerem Gebrauch verbraucht oder das Enzym oder das Coenzym immobilisiert werden und die partiell verbraucht, das heisst, es verliert seine antibiotischen andere Komponente kann in dem, die umzusetzende Verbin- Eigenschaften bzw. seine antibiotischen Eigenschaften werden dung enthaltenden wässrigen System vorliegen. geringer. Ein verbrauchtes oder partiell verbrauchtes immobili-

Zum Beispiel kann Äthanol mit Alkohol-dehydrogenase in siertes Antibiotikum kann durch Waschen mit einem sterilen Gegenwart des Coenzyms ß-Nicotinamid-adenin-dinucleotid "> Lösungsmittel, wie sterilem Wasser oder einer sterilen Salzlö-(«ß-NAD») dehydriert werden. Das heisst (a) beide, das Enzym sung regeneriert werden. Zum Beispiel kann man steriles Was-(Alkoholdehydrogenase) und das Coenzym (NAD) oder (b) das ser durch eine Säule führen, die mit dem Antibiotikum gepackt Enzym oder (c) das Coenzym können in erfindungsgemässer ist, oder man kann Stäbe, Rohre oder Filme, die das verweise immobilisiert und dann zur Dehydrierung des Äthanols brauchte immobilisierte Antibiotikum enthalten, mit sterilem verwendet werden. is Wasser spülen.

Wenn sowohl das Enzym als auch das Coenzym im gehärte- Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ten Polyurethan immobilisiert sind, wird eine Äthanollösung über oder durch das gehärtete Polyurethan mit dem immobili- Beispiel 1 sierten Enzym und Coenzym geführt. Wenn nur das Enzym Herstellung des Vorpolymeren immobilisiert ist, führt man eine Lösung des Alkohols und des 20 Ein flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Coenzyms über oder durch das gehärtete Polyurethan mit dem Isocyanatgruppen wurde durch Umsetzung von 1 g (2 Milli-immobilisierten Enzym. Wenn nur das Coenzym immobilisiert äquivalente) Polyäthylenglykol mit einem durchschnittlichen ist, wird eine Lösung des Alkohols und des Enzyms über oder Molekulargewicht von 1000 mit 0,229 g (2,63 mÄq) Toluoldi-durch das gehärtete Polyurethan mit dem gebundenen Coen- isoyanat hergestellt. Das erhaltene Vorpolymere wurde als zym geführt. 25 «Vorpolymeres Nr. 1» bezeichnet.

Erfindungsgemäss immobilisierte (gebundene) Antigene Das obige Verfahren wurde unter Verwendung von 20 mÄq sind für die Entfernung von Antikörpern aus biologischen Pro- Polyäthylenglykol und 26,3 mÄq Toluoldiisocyanat unter Bil-ben geeignet. Zum Beispiel kann immobilisiertes menschliches dung von weiterem Vorpolymeren Nr. 1 wiederholt. Immunoglobulin G (IgG) zur Entfernung des rheumatischen Arthritisfaktors (eines Antikörpers) aus menschlichem Blut 30 Beispiel 2 verwendet werden. Herstellung des Vorpolymeren

Umgekehrt eignen sich immobilisierte Antikörper zur Ent- 2 Mol Polyäthylenglykol mit einem durchschnittlichen fernung von Antigenen aus biologischen Proben. Zum Beispiel Molekulargewicht von 1000 (PÄG 1000) und 1 Mol Trimethy-kann der Hepatitis-Antikörper immobilisiert und der gebun- lolpropan (TMP) wurden vermischt und zur Entfernung des dene Antikörper zur Entfernung von Hepatitis-Antigen aus 35 Wassers bei einem Druck von 5 bis 15 Torr auf 100 bis 110 °C Blut, zum Beispiel dem Blut in Blutbanken, verwendet werden. erhitzt. Die erhaltene getrocknete Mischung, die insgsamt 7

Erfindungsgemäss immobilisiertes (gebundenes) biologi- Mol ( 119 g) reaktionsfähiger endständiger Hydroxyl(-OH)-sches Material hat eine lange Lebensdauer. . Gruppen enthielt, wurde langsam innerhalb von etwa einer

Zum Beispiel: Stunde unter Rühren in ein Reaktionsgefäss gegeben, das 6,65

1. Wenn das immobilisierte biologische Material aus einem 40 Mol Toluoldiisocyanat (TDI) enthielt. Das TDI sowie das gebil-Enzym, einem Coenzym mit mindestens einer primären oder dete Gemisch wurden im Reaktionsgefäss auf 60 °C gehalten, sekundären Aminogruppe je Molekül oder einer Mischung Nach der Zugabe des gesamten Polyäthylenglykols wurde das eines Enzyms und eines entsprechenden Coenzyms besteht, erhaltene Gemisch drei Stunden gerührt, wobei man auf etwa verliert es seine Aktivität selbst dann nicht, wenn es Hunderte 60 °C hielt. Anschliessend wurden weitere 1,05 Mol Toluoldiiso-von Stunden angewandt wird. 45 cyanat zugefügt. Man rührte noch eine Stunde, wobei man das

2. Wenn das immobilisierte biologische Material ein Anti- Gemisch auf etwa 60 °C hielt. Auf diese Weise wurde zu dem gen ist, das zur Entfernung eines Antikörpers aus einem wässri- PÄG-1000-TMP-Gemisch ein Überschuss von 10 Mol-% TDI gen System verwendet werden kann, ist es verbraucht, wenn es gegeben. Dies gewährleistete, dass alle Hydroxylgruppen des die äquivalente Menge Antikörper aufgenommen hat. Das Polyols (PÄG 1000 + TMP) mit Isocyanat umgesetzt wurden, gebundene Antigen muss dann regeneriert, das heisst vom 50 und dass eine Kettenverlängerung aufgrund einer Vernetzung Antikörper befreit werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Polyole mit dem überschüssigen TDI eintrat.

man es mit einer wässrigen Regenerierungslösung wäscht, zum Das gebildete flüssige Polyurethanvorpolymere mit end-

Beispiel, indem man eine Regenerierungslösung durch ein ständigen Isocyanatgruppen wurde als «Vorpolymeres Nr. 2»

Säule führt, die mit dem immobilisierten Antigen gepackt ist, bezeichnet.

und dann die Regenerierungslösung aus der regenerierten 55

Säule auswäscht. Eine wässrige Glycinhydrochloridlösung, die Beispiel 3

zum Beispiel 0,15 bis 3 molar und vorzugsweise etwa 0,5 molar Herstellung des Vorpolymeren ist, stellt eine ausgezeichnete Regenerierungslösung dar. Eine Ein flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen solche Glycinhydrochloridlösung hat einen pH-Wert von etwa Isocyanatgruppen wurde durch Ümsetzung von 31g Glycerin 2,5. 60 mit so viel Äthylenoxid hergestellt, dass 500 g eines Polyäthers

3. Wenn das gebundene biologische Material ein Antikör- mit endständigen Hydroxylgruppen und einem Äquivaientge-per ist, der sich zur Entfernung eines Antigens aus einem wäss- wicht von etwa 500 erhalten wurden, das heisst ein Produkt, das rigen System eignet, ist es verbraucht, wenn er die äquivalente etwa 17 g HO-Gruppen je 500 g Produkt enthielt. Es wurde in Menge Antigen aufgenommen hat. Es ist dann notwendig, den einer Menge von je 500 g mit 1,05 Mol handelsüblichem Toluol-immobilisierten Antikörper zu regenerieren, das heisst ihn vom 65 diisocyanat umgesetzt. Das gebildete flüssige Polyurethanvor-Antigen zu befreien. Dies kann durch Waschen mit einer wäss- polymere mit endständigen Isocyanatgruppen wurde als «Vor-rigen Regenerierungslösung, zum Beispiel der oben beschrie- polymeres Nr. 3» bezeichnet.

benen Glycinhydrochloridlösung erfolgen, die man durch eine

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Beispiel 4

Eine Lösung von 10 mg Adenosin-5-triphosphat (ATP) in 1,0 g Wasser wurde zu 1,0 g Vorpolymerem Nr. 2 gegeben, wobei das Molverhältnis Wasser zu NCO-Gruppen im Vorpolymeren etwa 25:1 betrug. Die erhaltene Lösung Hess man bei 28 °C reagieren, wobei man etwa 5 Minuten rührte. Nach weiteren 5 Minuten ohne Rühren war die Immobilisierung und die Schaumbildung vollständig. Der Schaum wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen. Das gesamte Waschwasser wurde gesammelt und durch U V-Spektrophotometrie auf ATP untersucht. Es wurde festgestellt, dass 9,5 mg des zu Anfang zugefügten ATP mit dem Waschwasser aus dem Schaum ausgewaschen wurden. Das heisst 5% des zu Anfang zugeführten ATP waren im Polyurethanschaum gebunden.

Beispiel 5

Durch 10 Minuten langes Mischen von 20 mg ATP mit 2 ml Wasser wurde eine Lösung hergestellt. 1,0 ml dieser Lösung wurden mit 1,0 g des Vorpolymeren Nr. 1 versetzt, wobei das Molverhältnis Wasser zu den NCO-Gruppen im Vorpolymeren etwa 25:1 betrug. Das erhaltene Gemisch begann zu schäumen und innerhalb von 10 Minuten war die Schaumbildung vollständig. Der gebildete Schaum wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektrophotometrie auf seinen Gehalt an ATP untersucht. Man stellte fest, dass 4% des ursprünglich zugeführten ATP im Polyurethanschaum gebunden waren.

Beispiel 6

Aus 1,0 g Vorpolymerem Nr. 3 und 300 mg ß-Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (ß-NAD) wurde eine Lösung hergestellt. Nah 15 Minuten langer Reaktion in einer trockenen Atmosphäre wurde destilliertes Wasser zugefügt und eine Minute gerührt. Das erhaltene Gemisch begann innerhalb von 35 Sekunden zu schäumen, und die Schaumbildung war innerhalb von 10 Minuten vollständig. Der gebildete Schaum wurde in einem Mörser mit einem Stössel verrieben, bis ein feinteiliges Material erhalten war. Die Teilchen wurden anschliessend sorgfältig in 100 ml destilliertem Wasser gewaschen. Die UV-Adsorption (260 mil) des Waschwassers zeigte die Gegenwart von 218 mg NAD und damit an, dass 82 mg NAD im Schaum gebunden waren. Durch weiteres Waschen des Schaumes mit kleinen Mengen Wasser wurde kein zusätzliches NAD ausgewaschen.

Beispiel 7

Aus 1,0 g Vorpolymerem Nr. 2 und 10 mg Alkohol-Dehydro-genase sowie 10 mg ß-Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (ß-NAD) wurde eine Mischung hergestellt. Nach 15 Minuten langem Reagieren in einer trockenen Atmosphäre wude 1,0 g destilliertes Wasser zugefügt, und es wurde 1 Minute gerührt. Das Gemisch begann zu schäumen und innerhalb von 10 Minuten war die Schaumbildung vollständig. Der gebildete Schaum wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen.

Anschliessend wurde er auf gleiche Anteile freies Enzym und Coenzym untersucht, indem man die Konzentrationsabnahme eines Äthanolsubstrats von Proben aus beiden Reaktionsgemischen unter Anwendung der Dichromat-Titrations-methode von Harger, J. Biol. Chem., Band 183 (1950), Seite 197, untersuchte.

Man stellte fest, dass das geschäumte Enzym-Coenzym-System enzymatisch wirksam war und seine Wirksamkeit 5% derjenigen des freien Systems betrug.

Beispiel 8

Aus 1,0 g Vorpolymerem Nr.2und 10mg Adenosin-5-tri-phosphat (ATP) wurde eine Mischung hergestellt. Sie wurde unter Rühren 15 Minuten bei 25 °C umgesetzt. Dann wurde unter Rühren 1 g Wasser zugefügt. Das gebildete, Wasser enthaltende System begann zu schäumen und innerhalb von 10 Minuten war die Schaumbildung vollständig. Der Schaum wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektrophotometrie auf seinen Gehalt an ATP untersucht. Es wurde gefunden, dass 7 mg des zu Anfang zugeführten ATP durch das Waschwasser aus dem Schaum ausgewaschen wurden. Mit anderen Worten, 30% des zu Anfang zugeführten ATP waren im Polyurethanschaum gebunden.

Beispiel 9

Äus 10 mg ATP und 1,0 g des Vorpolymeren Nr. 1 wurde eine Mischung hergestellt, die man 15 Minuten bei etwa 25 °C in einer trockenen Atmosphäre reagieren liess. Dann wurde bei etwa 25 °C unter Rühren 1,0 g Wasser zugefügt. Das gebildete, Wasser enthaltende System begann zu schäumen und die Schaumbildung war innerhalb von 10 Minuten vollständig. Der Schaum wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektrophotometrie auf ATP untersucht. Man stellte fest, dass 32% des zu Anfang zugeführten ATP im Polyurethanschaum gebunden waren.

Beispiel 10

Aus 1,0 g Vorpolymerem Nr. 1 und 10 mg Adenosin-5-di-phosphat (ADP) wurde eine Mischung hergestellt. Sie wurde 15 Minuten in einer trockenen Atmosphäre geführt, um eine Schaumbildung durch die atmosphärische Feuchtigkeit zu verhindern. Dann wurde unter Rühren 1 ml Wasser zugefügt. Das gebildete, Wasser enthaltende System begann zu schäumen, und innerhalb von 10 Minuten war die Schaumbildung vollständig. Der gebildete Schaum wurde aufgeschnitten und sorgfältig mit 100 ml destilliertem Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektrophotometrie auf seinen Gehalt an ADP untersucht. Man stellte fest, das 15% des zu Anfang zugeführten ADP im Polyurethanschaum gebunden waren.

Beispiel 11

Das Beispiel 10 wurde unter Verwendung von 10 mg Nico-tinamid-Adenin-Dinucleotid-Phosphat (NADP) wiederholt.

Der gebildete Schaum enthielt 20% des zu Anfang zugeführten Coenzyms in gebundener Form.

Beispiel 12

Das Beispiel lOwurde unter Verwendung von 100 mgThia-min-Pyrophosphat und 0,9 g des Vorpolymeren Nr. 1 wiederholt. Man liess 15 Minuten bei Raumfeuchtigkeit reagieren. Der gebildete Schaum enthielt 13% des zu Anfang zugeführten Coenzyms in gebundener Form.

Beispiel 13

Das Beispiel 10 wurde unter Verwendung von Flavin-Ade-nin-Dinucleotid (FAD) als Coenzym wiederholt. Von dem gesamten Coenzym fanden sich nach dem Waschen 38% in gebundener Form im Schaum.

Beispiel 14

Das Beispiel 10 wurde mit Flavin-Mononucleotid (FMN) wiederholt. Es wurden 33% des FMN gebunden.

Beispiel 15

10 mg ß-Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (ß-NAD) wurden mit 1 g des Vorpolymeren Nr. 2 15 Minuten in einer trockenen Atmosphäre gemischt. Dann wurde mit 1 ml Wasser sorgfältig vermischt. Die Schaumbildung war innerhalb von 10 Minuten vollständig. Der Schaum wurde aufgeschnitten und sorgfältig gewaschen. Er wurde unter Verwendung einer Äthanollösung,

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die 10 mg freie Alkohol-Dehydrogenase enthielt, auf seine Aktivität untersucht.

Der Schaum wandelte Äthanol in Acetaldehyd um.

Beispiel 16 5

Ein an nicht-geschäumtes gehärtetes Polyurethan gebundenes Coenzym wurde in der folgenden Weise hergestellt:

Aus 2 g des Vorpolymeren Nr. 2 und 27 mg des Coenzyms Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid wurde eine Mischung hergestellt und 15 Minuten umgesetzt. Dann wurde mit 2 g Aceton io vermischt. Die erhaltene Lösung goss man in eine Petrischale und liess sie härten. Das gebildete, an nicht-geschäumtes Polyurethan gebundene Coenzym wurde mit Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektro-photometrie auf Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid untersucht. 15 Man stellte fest, dass 28% des zu Anfang zugeführten Nicotin-amid-Adenin-Dinucleotids an das nicht-geschäumte Polyurethan gebunden waren.

Beispiel 17 20

Ein Coenzym wurde an nicht-geschäumtes Polyurethan gebunden und nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 16 untersucht. Es wurden jedoch 16 mg des Coenzyms Flavin-Mononucleotid anstelle des Nicotinamid-Adenin-Dinucleotids verwendet. 25

Man stellte fest, dass 21% des zu Anfang zugeführten Fla-vin-Mononucleotids an das nicht-geschäumte Polyurethan gebunden waren.

Beispiel 18 30

Ein an nicht-geschäumtes Polyurethan gebundenes Coenzym wurde wie folgt hergestellt:

Aus 1 g Vorpolymerem und 1 g Aceton stellte man wie in Beispiel 16 eine Mischung her. Diese Mischung wurde unter Rühren zu einer Mischung aus 1 g Wasser und 20 mg Flavin- 35 Mononucleotid gegeben. Die beiden Flüssigkeiten wurden vermischt, bis innerhalb von 1 bis 2 Minuten eine klare Lösung erhalten war. Die Flüssigkeit wurde dann als dünne Schicht über eine Glasplatte gegossen. Man liess sie 30 Minuten härten. Das nicht-geschäumte Polyurethan wurde dann von der Platte 40 entfernt, aufgeschnitten, gewaschen und das Waschwasser durch UV-Spektrophotometrie auf Flavin-Mononucleotid untersucht.

Es wurde gefunden, dass 95% des Falvin-Mononucleotids an das nicht-geschäumte Polyurethan gebunden waren. 45

Beispiel 19

40 mg Peroxidase wurden mit 1 g des Vorpolymeren Nr. 2 vermischt. Diese Mischung wurde zu 3 ml Aceton gegeben und vermischt. Die erhaltene Lösung wurde in eine Petrischale 50 gegossen. Das Aceton liess man bei Raumtemperatur über Nacht verdampfen, wobei die Probe aus Vorpolymerem und Enzym durch die umgebende Luftfeuchtigkeit gehärtet wurde. Das Material trocknete zu einem dünnen Film. Die Probe wurde gewaschen und unter Verwendung einer p-Phenylanalin-55 diamin enthaltenden 3%igen Peroxidlösung auf ihre Peroxi-dase-Wirksamkeit untersucht. Die Probe war wiederholt gegenüber Peroxid reaktionsfähig.

Beispiel 20 60

Durch Lösen von 4 Teilen des Vorpolymeren Nr. 2 in Aceton wurde eine Lösung aus Aceton und Vorpolymerem im Gewichtsverhältnis 1:4 hergestellt. Diese Lösung wurde in eine Petrischale gegossen. Dann liess man sie 16 Stunden durch die umgebende Luftfeuchtigkeit härten, wobei das Aceton ver- 65 dampfte. Von der Platte wurde ein klarer durchsichtiger Polyurethanfilm abgezogen. Aus diesem Film wurden durch Ausstanzen Polyurethanscheiben hergestellt.

Beispiel 21

Scheiben, die gebundenes Antibiotikum enthalten, wurden in ähnlicher Weise wie in Beispiel 20 hergestellt. Das Vorpolymere enthielt jedoch 10 mg Ampicillin je 2 g Vorpolymeres, bevor mit dem gleichen Gewicht Aceton vermischt wurde.

Die Scheiben wurden sorgfältig gewaschen und auf ihre Aktivität untersucht. Die Scheiben mit gebundenem Ampicillin und Kontrollscheiben wurden auf Agarplatten gelegt, die mit E. coli beimpft waren. Wachstum von E. coli verbreitete sich über den Agar, jedoch nicht über oder unter der Scheibe mit gebundenem Ampicillin.

Aufgrund des an die Scheibe gebundenen Ampicillins wurde im Agar keine Hemmzone festgestellt. Auf der Oberfläche der Scheibe trat in Folge des gebundenen Ampicillins kein Wachstum auf. Im Gegensatz hierzu hemmte die Kontrollscheibe ohne Ampicillin das Wachstum von E. coli auf der Oberfläche der Scheibe nicht.

Beispiel 22

Ein Polyurethanfilm und -Scheiben mit gebundener Urease wurden wie folgt hergestellt: 20 g Vorpolymeres Nr. 2 wurden unter Bildung einer Lösung, die als «Lösung A» bezeichnet ist, in 20 g Aceton gelöst.

100 mg Urease wurden in 1 ml Wasser unter Bildung einer als «Lösung B» bezeichneten Lösung gelöst. Die Lösung B wurde langsam unter Rühren zur Lösung A gegeben. Das erhaltene Gemisch wurde dann auf eine Glasplatte gegossen und unter Bildung eines Films verteilt. Dann liess man eine Stunde härten. Der erhaltene gehärtete Film wurde entfernt und aus diesem Film wurden Scheiben gestanzt.

Die Scheiben wurden auf ihre Ureasewirksamkeit untersucht. Man fand sie in einer Reihe von Versuchen, in denen wässrige Harnstofflösungen verwendet wurden, als aktiv. Der Harnstoff wurde hydrolysiert.

Beispiel 23

10 g Polyurethanvorpolymeres Nr. 2 wurden zur Verringerung der Viskosität mit 1 g Pluronic L-64, einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel, vermischt. Dieses Gemisch wurde dann durch Anwendung eines Vakuums auf die Innenseite eines 15,4 cm langen Glasrohres mit einem Innendurchmesser von 4 mm aufgebracht. Der Überzug wurde durch feuchte Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von etwa 50%, die durch Anlegen eines Vakuums durch das Glasrohr geschickt wurde, gehärtet. Man erhielt ein Glasrohr mit einem gehärteten nichtgeschäum-ten Polyurethanüberzug auf seiner Innenfläche.

Beispiel 24

Das Verfahren des Beispiels 23 wurde mit der Abweichung wiederholt, dass das Pluronic L-64 weggelassen wurde, und 10 g Wasser mit 10 g des Vorpolymeren vermischt wurden. Während des Aufschäumens wurde das Material durch Anlegen eines Vakuums durch einen Abschnitt des Glasrohres geschickt. Man erhielt ein Glasrohr, das auf der Innenseite vollständig mit einer dünnen Schicht des gehärteten Polyurethans überzogen war und einen offenen Durchgang durch das Rohr liess. Dieses Verfahren kann angewandt werden, wenn das Vorpolymere biologisches Material enthält.

Beispiel 25

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 23 wurde wiederholt, jedoch wurde das Pluronic L-64 in einer Menge von drei Teilen auf 10 Teile des Vorpolymeren verwendet. Ferner liess man das Rohr in einem Trockenofen 48 Stunden langsam härten. Man erhielt ein Glasrohr, das auf seiner Innenfläche vollständig mit dem gehärteten Polyurethan überzogen war und einen offenen Durchgang durch das Rohr liess.

634347

12

Beispiel 26

Ein Vorpolymeres wurde wie in Beispiel 23 beschrieben, durch Anlegen eines Vakuums unter Bildung einer dünnen, die innere Oberfläche des Rohrs überziehenden Schicht durch ein Glasrohr geschickt. Durch Anlegen eines Vakuums führte man einen Strom feuchter Luft 18 Stunden über den Überzug. Man erhielt einen dünnen durchsichtigen Film aus Polyurethan auf der Innenfläche des Rohres.

Beispiel 27

Es wurde das allgemeine Verfahren des Beispiels 26 wiederholt. In diesem Falle wurde jedoch nach dem Härten des Vorpolymeren ein zweiter Überzug aus Vorpolymerem auf den ersten, das heisst gehärteten Überzug des Vorpolymeren aufgebracht. Dieses Verfahren wurde wiederholt, bis insgesamt 6 Überzüge aufgetragen und gehärtet waren. Beim Härten wird jeder Überzug mit dem Überzug verbunden, auf den er aufgetragen wird. Das Glasrohr wurde zerbrochen und von dem gebildeten Rohr entfernt, das im wesentlichen aus gehärtetem durchsichtigen Polyurethan bestand und ohne zu lecken, Flüssigkeiten aufnehmen könnte.

Beispiel 28

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 26 wurde wiederholt. Es wurde jedoch ein Kautschukrohr mit einem Innendurchmesser von 3,2 mm als Form verwendet. Man erhielt ein Kautschukrohr, das innen mit einem Überzug aus gehärtetem Polyurethan ausgekleidet war.

Beispiel 29

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 27 wurde wiederholt. In diesem Fall enthielt jedoch der sechste und letzte Überzug aus Polyurethanvorpolymerem 86 mg Bohnen-Urease. Das gebildete Rohr aus gehärtetem Polyurethan, das von einem Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit immobilisierter Bohnen-Urease umgeben war, wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen. Eine gepufferte Harnstofflösung vom pH-Wert 7,80 mg %, wurde durch das Rohr geführt. Das ausströmende Material wurde auf die Gegenwart von Ammoniak titriert. Man fand im ausströmenden Material 33 ji Mol NH3 je ml. Dies zeigt, dass die Urease inaktiver Form gebunden war.

Beispiel 30

8 mg Glucoseoxidase wurden nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 29 an ein Polyurethanrohr gebunden. Das Rohr wurde unter Verwendung einer Glucoselösung, 90 mg %, auf seine Aktivität untersucht. In wiederholten Versuchen behielt es etwa 95% seiner anfänglichen Aktivität, wenn die im Versuch verwendete Glucoselösung Peroxidase enthielt.

Beispiel 31

Ein 26 cm langes Rohr aus gehärtetem Polyurethan, das Glucoseoxidase/Peroxidase gebunden enthielt, wurde nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 29 hergestellt und in einer automatischen Analysiervorrichtung auf die Bestimmung von Glucose untersucht. Das Rohr wies einen äusseren Überzug aus gehärtetem Polyurethan und einen damit verbundenen inneren Überzug auf, der aus nicht-geschäumtem gehärteten Polyurethan mit immobilisierter Glucoseoxidase/Peroxidase bestand. Man fand, dass dieses Rohr in der automatischen Analysiervorrichtung die Glucose quantitativ bestimmte.

Beispiel 32

Ein nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 30 hergestelltes 8,5 cm langes Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit gebundener Peroxidase wurde in einer automatischen Analysiervorrichtung unter Verwendung von freier Glucoseoxidase untersucht. Man fand, dass das Rohr in der automatischen Analysiervorrichtung die Glucose quantitativ bestimmte.

Beispiel 33

Ein 120 cm langes Rohr aus Polyurethan mit gebundener Glucoseoxidase wurde nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 30 hergestellt, wobei jedoch der äussere, im wesentlichen aus gehärtetem Polyurethan bestehende Überzug aus einer Mischung des Vorpolymeren und Aceton (ein Teil Vorpolymeres und drei Teile Aceton) hergestellt wurde. Der letzte und fünfte Überzug, der im wesentlichen aus flüssigem Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen bestand, wurde vor dem Auftragen auf den vierten gehärteten Überzug aus Polyurethanvorpolymerem mit Calcotone Blue, einem Farbstoff, vermischt. Der fünfte Überzug wurde gehärtet und dann mit einem flüssigen Polyurethanvorpolymeren überzogen, das Glucoseoxidase enthielt und zu einem inneren Überzug gehärtet. Die Untersuchung dieses Rohrs in einer automatischen Analysiervorrichtung ergab, dass dieses Rohr Glucose bestimmte, wenn freie Peroxidase in der wässrigen, die Glucose enthaltenden Lösung verwendet wurde.

Beispiel 34

Ein 60 cm langes Rohr aus Polyurethan mit gebundener Urease wurde nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 29 hergestellt. Man ging hierbei in der Weise vor, dass man die Innenfläche des 60 cm langen Glasrohrs mit 20 Überzügen einer Lösung aus einem Teil Vorpolymerem und drei Teilen Aceton versah. Nach der Aufbringung jedes Überzugs wurde Luft kontinuierlich durch das Rohr geführt, damit die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit den Überzug härtete. Nachdem die 20 Überzüge aufgebracht und gehärtet waren, wurde ein letzter Überzug aus flüssigem Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen aufgebracht, der 2,7 mg Bohnen-Urease enthielt. Dann wurde wie vorhergehend gehärtet, worauf man ein Rohr der in Fig. 6 wiedergegebenen Art erhielt.

Es wurde gewaschen und in einer automatischen Analysiervorrichtung auf seine Aktivität für die Umwandlung von Harnstoff in Ammoniak untersucht. Man fand, dass es den Harnstoff wirksam bestimmte.

Beispiel 35

Ein 91 cm langer Stab aus nichtrostendem Stahl mit einem Durchmesser von 1,6 mm wurde durch sechsmaliges Eintauchen in eine 1:1-Lösung aus Aceton und dem Vorpolymeren Nr. 2 überzogen. Jeden Überzug liess man in feuchter Luft härten, bevor man den nächsten Überzug aufbrachte. Der Stahlstab mit einem Überzug aus im wesentlichen gehärteten Polyurethan wurde in Wasser eingeweicht, um den Stahlstab entfernen zu können. Man erhielt auf diese Weise ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit einer Länge von 91 cm und einem Innendurchmesser von 1,6 mm.

Beispiel 36

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 35 wurde wiederholt, jedoch wurde anstelle des Metallstabs ein Glasstab mit einer Länge von 12 cm und einem Durchmesser von 5 mm verwendet. Der Überzug auf dem Glasstab, der im wesentlichen aus gehärtetem Polyurethan bestand, wurde von dem Glasstab entfernt, so dass man ein Rohr erhielt, das im wesentlichen aus gehärtetem Polyurethan bestand.

Beispiel 37

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 36 wurde mit der Abweichung wiederholt, dass man einen Quarzstab mit einer Länge von 30 cm und einem Durchmesser von 1,5 mm verwendete. Man erhielt auf diese Weise ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit einer Länge von 30 cm und einem Innendurchmesser von 1,5 mm.

Beispiel 38

Durch Anwendung des allgemeinen Verfahrens des Bei-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

13

634347

spiels 35 wurde ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit einer Länge von 91 cm hergestellt, das Glucose-Oxidase gebunden enthielt. Bevor man jedoch die fünf Überzüge aus Vorpolymerem und Aceton aufbrachte und härtete, wurde in dünner Schicht ein Überzug aus Vorpolymerem und Enzym auf dem 5 Stab aufgetragen. Man härtete ihn, indem man ihn der Luftfeuchtigkeit aussetzte. Das nach der Entfernung des Stahlstabs erhaltene Endprodukt bestand aus einem selbsttragenden Rohr.

Es wurde in einer automatischen Analysiervorrichtung auf io seine Aktivität untersucht. Man verwendete eine Glucoselösung, die freie Peroxidase enthielt, und fand, dass die Glucose wirksam bestimmt wurde.

Beispiel 39 15

Nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 38 wurde ein 91 cm langes Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit gebundener Peroxidase hergestellt. Man verwendete hierfür im ersten Überzug 7 mg Peroxidase anstelle der Glucoseoxidase.

Die Untersuchung des Rohrs in einer automatischen Analy- 20 siervorrichtung unter Verwendung einer Glucoselösung, die freie Glucoseoxidase enthielt, ergab, dass das Rohr wirksam war.

Beispiel 40 25

Ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit gebundener Urease wurde nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 38 mit der Abweichung hergestellt, dass der erste Überzug aus Vorpolymerem und Enzym auf Trockengewichtsbasis 5%

Urease enthielt. 30

Durch das Rohr wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,75 ml/Min. eine Lösung von 200 mg % Harnstoff geleitet. Man fand, dass das Rohr aufgrund seines Gehalts an gebundener Urease für die Bestimmung von Harnstoff brauchbar ist.

35

Beispiel 41

Nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 38 wurde unter Verwendung von Urease ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan hergestellt. Dabei ging man jedoch so vor, dass nachdem der Überzug aus Polyurethanvorpolymerem und Enzym 40 aufgebracht und gehärtet war, 14 und nicht 5 Überzüge aus einer Lösung von Vorpolymerem und Aceton aufgetragen und gehärtet wurden, um ein dickerwandiges Rohr als in Beispiel 38 zu erhalten.

Das Rohr erwies sich als wirksam gegenüber einer Harn- 45 stofflösung, das heisst es hydrolysierte Harnstoff in einer wässrigen Lösung, die durch das Rohr geleitet wurde.

Beispiel 42

Nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 41 wurde 50 ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit gebundener Urease hergestellt. Der Überzug aus Enzym und Vorpolymerem enthielt jedoch 25% Urease auf Trockengewichtsbasis.

Das erhaltene Rohr wurde in einem kontinuierlichen Versuch, der 480 Stunden dauerte, untersucht, wobei man 34 000 ml 55 einer Lösung mit 200 mg % Harnstoff durch das Rohr leitete. Man stellte keinen Aktivitätsverlust fest.

Beispiel 43

Polyurethanvorpolymeres Nr. 2 liess man aus einer Injektionsnadel mit der Grösse 20 in eine 122 cm hohe Säule fallen, die mit einer Lösung von 0,748 mg % Äthylendiamin (ÄDA) in Wasser gefüllt war. Die Tropfen härteten während des Fallens. Das erhaltene Produkt bestand aus kugelförmigen Teilchen.

Beispiel 44

Das Verfahren des Beispiels 43 wurde zweimal wiederholt, jedoch wurden bei der ersten Wiederholung (a) 1,496 mg %

60

65

ÄDA und bei der zweiten Wiederholung (b) 2,992 mg % ÄDA verwendet. Die in den beiden Wiederholungen erhaltenen Produkte unterschieden sich nicht von denen des Beispiels 43.

Beispiel 45

Polyurethanvorpolymeres Nr. 2 wurde im Gewichtsverhält-nis 50:50 mit Aceton vermischt. Diese Lösung liess man dann in eine 122 cm hohe Säule tropfen, die mit Wasser gefüllt war. Die Lösung wurde nahe und auf der Oberfläche des Wassers wolkig. Aus dieser Wolke bildeten sich kleine Teilchen, die langsam zum Boden der Säule fielen. Die Teilchen erwiesen sich als kugelförmig.

Beispiel 46

10 mg Urease (Mils) wurden mit 1 g des Vorpolymeren Nr. 2 gemischt. Nach 15 Minuten wurde 1 g Aceton zugefügt und das erhaltene Gemisch wurde gerührt, bis eine klare Flüssigkeit erhalten war. Dies dauerte etwa 1 bis 2 Minuten. Die gebildete Lösung wurde in eine 122 cm hohe Säule getropft, die mit 0,748 mg % ÄDA in Wasser gefüllt war. Der obere Teil der Säule wurde wolkig. Aus dieser Wolke floss härtendes Polyurethanvorpolymeres nach unten zum Boden der Säule.

Das nach unten fliessende Material zerbrach während des Falls in kugelige Teilchen. Nachdem sich die Teilchen abgesetzt hatten, wurden sie durch Vakuumfiltration gesammelt und mit Wasser gewaschen. Die kugeligen Teilchen wurden nach dem Waschen auf ihre Ureasewirksamkeit untersucht. Man stellte fest, dass 20% der Wirksamkeit erhalten waren. Die Teilchen wurden dann getrocknet und ausgesiebt. Die üerwiegende Anzahl der Teilchen hatte eine Grösse von 0,5 bis 1 mm.

Verfahren 1

Ein Enzym und ein Antibiotikum können im gleichen gehärteten Polyurethanvorpolymeren, das als Schaum, Film, Scheibe, Rohr, Stab oder kugeliges Teilchen vorliegen kann, gebunden werden, zum Beispiel in folgender Weise:

Eine erste Mischung kann durch Vermischen von 100 g eines flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen, zum Beispiel des Vorpolymeren Nr. 1, Nr. 2 oder Nr. 3 mit 5 g Invertase und 5 g eines Antibiotikums mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül, zum Beispiel Ampicillin, Bacitracin, Colistin oder Neomycin hergestellt werden. Diese erste Mischung kann unter Bildung eines Schaumes gehärtet werden, der aus dem gehärteten Polyurethanvorpolymeren und gebundener Invertase und gebundenem Antibiotikum, nämlich Ampicillin, Bacitracin, Colistin oder Neomycin besteht, nämlich durch Vermischen der ersten Mischung mit Wasser unter Bildung einer zweiten Mischung, wobei man eine Menge Wasser verwendet, zum Beispiel 200 g, die ausreicht, um das Verschäumen und Härten des Vorpolymeren zu bewirken.

Der so hergestellte Schaum oder ein Teil davon, kann in eine Säule gepackt werden oder (a) die erste Mischung kann in der Vorrichtung, in der sie hergestellt wird, verschäumt werden oder (b) die zweite Mischung kann, noch während sie schäumt, in diese Vorrichtung übergeführt werden.

Eine wässrige Saccharoselösung von zum Beispiel 100 bis 10 000 mg % Saccharose, die mit Bakterien, zum Beispiel E. coli verunreinigt ist, kann in die Säule geführt werden, die mit dem oben beschriebenen Schaum gepackt ist, um die Vorrichtung zu «impfen» oder zu «verunreinigen», worauf man sie 8 bis 10 Stunden bei etwa 25 °C darin stehenlässt. Dann kann sterile wässrige Saccaroselösung von zum Beispiel 100 bis 10 000 mg % Saccarose durch die Vorrichtung geleitet werden, um Invertzucker zu bilden, der im wesentlichen frei von (a) durch Bakterien hervorgerufenen Zersetzungsprodukten und (b) diesen Bakterien (E. coli) ist.

Führt man das gleiche Verfahren mit dem gleichen Schaum

634347 14

durch, der gebundene Invertase aber kein gebundenes Antibio- gruppen bedeutet, dass ein solches Vorpolymeres mit einem tikum enthält, so ist der Invertzucker mit Zersetzungsprodu- sogenannten «Härtungsmittel» unter Polymerisation des Vorken, zum Beispiel Zellbruchstücken, anderen Zuckern, Kohlen- polymeren zu grösseren wasserunlöslichen Molekülen, die bei dioxid, Alkoholen usw. und den Bakterien, das heisst E., coli ver- 25 °C fest sind, reagiert. Wasser und primäre oder sekundäre unreinigt. 5 Amine sind die bevorzugten Härtungsmittel.

Die erfindungsgemäss durchgeführte Immobilisierung bio-Verfahren 2 logischer Materialien und die damit verbundenen Stufen wer-

Eine gewöhnliche Saccaroselösung, die leicht mit Bakte- den bei Temperaturen unter der Denaturierungstemperatur rien, zum Beispiel E. coli verunreinigt ist, kann in Invertzucker des biologischen Materials oder unter 120 °C durchgeführt, das umgewandelt werden, der im wesentlichen frei von Bakterien io heisst bei einer Temperatur, die stets niedriger ist.

ist, wenn man die Saccharoselösung durch eine Säule führt, die Der vorliegend verwendete Ausdruck mg % bedeutet Milli-mit gehärtetem Polyurethanschaum gepackt ist, der gebunden gramm Prozent, das heisst 1 mg % = 10 ppm; jx = Mikron und Invertase und ein oder mehrere Antibiotika enthält. mp. = Millimikron

Ein Film aus gehärtetem Polyurethanvorpolymerem, der Alle vorliegend angegebenen Teile und Verhältnisse bezie-

gebundenes Antibiotikum enthält, das vor seiner Bindung min- 15 hen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist. destens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe je Molekül Auch die Prozentsätze und die Milligrammprozentsätze bezie-aufweist, kann zum Abdecken von Wunden und aufgeriebenen hen sich auf das Gewicht.

Stellen bei Mensch und Tier verwendet werden, um Infektio- Die angegebenen Temperaturen bedeuten °C.

nen zu hemmen oder zu verhindern. Der Ausdruck «Polyisocyanate» umfasst auch Diisocya-

Der vorliegend verwendete Ausdruck «immobilisiert» oder 20 nate.

«gebunden» bedeutet, dass das gebundene bzw. immobilisierte Die flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Material nicht länger beweglich ist, wenn es in Kontakt mit Isocynatgruppen gemäss der Erfindung enthalten mindestens einer Flüssigkeit gebracht wird, in der es in freiem Zustand lös- zwei Isocyanatgruppen je Molekül Vorpolymeres. Die Poly-lich ist. Mit anderen Worten, das immobilisierte Material ist in urethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen sind dieser Flüssigkeit unlöslich. Zum Beispiel liegen die genannten 25 «flüssig», wenn sie bei 40 bis 70 °C frei fliessende Flüssigkeiten biologischen Materialien, wenn sie in einem Überschuss eines darstellen.

flüssigen Polyurethanvorpolymeren gelöst werden, in flüssigem Ein Schaum, der nicht in Wasser löslich ist, wird vorliegend Zustande vor und sind nicht immobilisiert. Sie werden j edoch als fest betrachtet.

immobilisiert, wenn das flüssige Polyurethanvorpolymere, zum Wenn bei der Herstellung einer Lösung ein anderes Beispiel durch Umsetzung mit Wasser oder einem Amin gehär- 30 Lösungsmittel nicht angegeben ist, stellt die Lösung eine wäss-tet wird. Ebenso ist das in Wasser gelöste biologische Material rige Lösung dar.

beweglich und nicht immobilisiert. Ein reines wasserlösliches Der Ausdruck «frei» bedeutet in seiner Anwendung auf

Enzym, Antibiotikum, Coenzym, Antigen oder ein Antikörper Enzyme oder Coenzyme, dass das Enzym oder Coenzym nicht sind, obwohl sie in festem Zustande vorliegen, nicht immobili- gebunden bzw. immobilisiert ist.

siert, da, wenn ein Teil dieses festen Materials zu etwa 5 bis 100 35 Die Filme aus gehärtetem Polyurethanvorpolymerem oder oder 10 bis 50 Teilen Wasser gegeben wird, eine Lösung eintritt Vorpolymerem und biologischem Material sind im allgemeinen und das biologische Material beweglich wird. Das «gebun- weniger als 5 mm dick. Gewöhnlich beträgt ihre Dicke etwa 0,5

dene» bzw. «immobilisierte» biologische Material löst sich bis 1 mm.

nicht und wird nicht beweglich, wenn es mit solchen Mengen Der vorliegend verwendete Ausdruck «flüssiges Polyure-

Wasser oder grösseren Mengen Wasser versetzt wird. Im erfin-40 thanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen» dungsgemässen Verfahren ist das flüssige Polyurethanvorpoly- bezeichnet ein Vorpolymeres, das (a) bei etwa 40 bis 70 °C eine mere mit endständigen Isocyanatgruppen das immobilisie- freifliessende Flüssigkeit darstellt, oder (b) in einem inerten rende Mittel, welches das biologische Material bindet. Lösungsmittel zu einer Lösung gelöst werden kann, die etwa 1

Der vorliegend verwendete Ausdruck «ein entsprechendes bis 99 Gew.-% oder etwa 10 bis 90 Gew.-% des Vorpolymeren Coenzym» bedeutet, dass das Coenzym die Umsetzung zwi- 45 enthält und bei etwa 40 bis 70 °C eine freifliessende Flüssigkeit sehen einem Enzym und einem Reaktionsteilnehmer vermittelt ist.

bzw. dass das Coenzym als Katalysator für das Enzym wirkt. Die Menge des in das Polyurethan eingeführten biologi-

Der Ausdruck «Härtung» in seiner Anwendung auf ein flüs- sehen Materials beträgt vorzugsweise 0,1 bis 50 Gew.-% des siges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanat- gehärteten Materials.

Claims (12)

1. 634347

   2

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Immobilisierung eines biologisch aktiven Materials, nämlich von einem oder mehreren aus a) Proteinen, b) Coenzymen mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül, c) Enzymen, zusammen mit einem 5 Coenzym für das Enzym und d) Antibiotika, die keine Proteine sind und mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe je Molekül enthalten, in Substanzkörpern, sowie, im Falle von Proteinen zur Ausformung der solches Material enthaltenden Substanz, dadurch gekennzeichnet, dass man 10

   a) das biologisch aktive Material in ein flüssiges Polyure-thanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen einarbeitet, wobei die Isocyanatgruppen des Vorpolymeren in einem molaren Überschuss über die mit den Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Aminogruppen des biologischen Materials vorlie- 15 gen, und b) das erhaltene Gemisch mit einer Menge eines Härtungsmittels umsetzt, die ausreicht, um das biologisch aktive Material unter schaumbildenden oder nichtschaumbildenden Bedingungen zu immobilisieren, wobei man, zumindest wenn das bio- 20 logisch aktive Material aus einem Protein besteht, die gebildete Mischung vor dem Härten zu einem selbsttragenden Gegenstand oder zu einem auf einem Träger befindlichen Film formt.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man 25

   a) das flüssige Polyurethanvorpolymer mit endständigen Isocyanatgruppen und das biologisch aktive Material im wesentlichen in Abwesenheit von Wasser vermischt und b) die erhaltene Mischung durch Vermischen mit Wasser härtet und aufschäumt. 30
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung des biologisch aktiven Materials und des flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen mischt und diese Mischung zur Immobilisierung des biologisch aktiven Materials aufschäumt. 35
4. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Mischung einer unter nicht schaumbildenden Bedingungen härtet, wobei man als Härtungsmittel Wasser oder ein Amin mit 0 bis 10 Kohlenstoffatomen und mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe im Molekül ver-4" wendet.
5. 5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Mischung unter nicht schaumbildenden Bedingungen in der Weise härtet, dass man a) die Mischung mit einem inerten flüchtigen Lösungsmittel « und Wasser in ein wässriges System überführt und b) die flüchtigen Komponenten aus dem wässrigen System verdampft.
6. 6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,

   dadurch gekennzeichnet, dass man die Mischung in die Form so eines Films bringt, der zu einem selbsttragenden Film gehärtet wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,

   dadurch gekennzeichnet, dass man die Mischung zu einem Film härtet, der die Oberflächenschicht eines Schichtstoffs darstellt. 55
8. 8. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtstoff rohrförmig ist und der gehärtete Film die innerste Schicht darstellt.
9. 9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Vorpolymeren und 6" dem biologisch aktiven Material bestehende Mischung in die Form eines Films gebracht wird, den man dadurch härtet, dass man einen ein Härtungsmittel enthaltenden Dampf über die Oberfläche des Films führt.
10. 10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1,2 und 3, 65 dadurch gekennzeichnet, dass man die Mischung dadurch formt, dass man sie tropfenweise in ein das Härtungsmittel enthaltendes fliessfähiges Medium einführt und die Tropfen unter

    Bildung von kugelförmigen Teilchen durch dieses Medium fallen lässt.
11. 11. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das biologisch aktive Material b) ein Coenzym, nämlich Nicotinamid-adenin-dinucleotid, Nicotinamid-adenin-dinucleotid-phosphat, Flavin-mononucleo-tid, Adenosin-triphosphat, Flavin-adenon-dinucleotid oder Thia-minpyrophosphat ist,

    c) das zusammen mit einem Enzym verwendete Coenzym aus

    (i) Nicotinamid-adenin-dinucleotid besteht und das Enzym aus Alkohol-dehydrogenase, Isozitronensäure-dehydrogenase, a-Glycerinphosphat-dehydrogenase, Milchsäure-dehydroge-nase oder Glycerinaldehyd-3-phosphat-dehydrogenase bzw.

    (ii) das Coenzym Nicotinamid-adenin-dinucleotidphosphat ist und das Enzym Apfelsäureenzym, Glucose-6-phosphat-dehy-drogenase, 5-Dehydroshikim-reduktase oder Glutathion-reduk-tase bzw.

    (iii) das Coenzym aus Flavin-mononucleotid besteht und das Enzym aus Glycolsäure-oxidase, Hefe-cytochrom-c-reduktase, Luciferase oder Nitro-reduktase bzw.

    (iv) das Coenzym Adenosin-triphosphat ist und das Enzym Glu-tamyl-transferase, Glutathion-synthetase, Hippursäure-synthe-tase oder Luciferase bzw.

    (v) das Coenzym aus Flavin-adenon-dinucleotid besteht und das Enzym aus D-Aminosäure-oxidase, Aldehyd-oxidase, Bernstein-säure-dehydrogenase, Nitrat-reduktase, Xanthin-oxidase, Lipoyl-dehydrogenase, Diaphorase, Flavin-peroxidase oder Glycin-oxidase bzw.

    (vi) das Coenzym Thiamin-pyrophosphat ist und das Enzym Carboxylase, a-Ketosäure-dehydrogenase oder Transketolase oder d) Ampicillin, Bacitracin, Colistin oder Neomycin ist.
12. 12. Substanzkörper, enthaltend ein immobilisiertes biologisch aktives Material, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1.