DE102013221208B3 - Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren sowie Pfropfcopolymere und deren Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren sowie Pfropfcopolymere und deren Verwendung Download PDF

Info

Publication number
DE102013221208B3
DE102013221208B3 DE201310221208 DE102013221208A DE102013221208B3 DE 102013221208 B3 DE102013221208 B3 DE 102013221208B3 DE 201310221208 DE201310221208 DE 201310221208 DE 102013221208 A DE102013221208 A DE 102013221208A DE 102013221208 B3 DE102013221208 B3 DE 102013221208B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alkyl
group
atoms
initiator
carbon atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE201310221208
Other languages
English (en)
Inventor
Stefano Bruzzano
Joachim Storsberg
André Laschewsky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE201310221208 priority Critical patent/DE102013221208B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102013221208B3 publication Critical patent/DE102013221208B3/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F251/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/18Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L29/00Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
    • A61L29/04Macromolecular materials
    • A61L29/06Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/04Macromolecular materials
    • A61L31/06Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/041Lenses
    • G02B1/043Contact lenses

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren aus radikalisch polymerisierbaren siliciumhaltigen, insbesondere siloxanhaltigen Monomeren und tert-Alkylazocyanocarbonsäureestern von Stärke als Initiator. Ebenso betrifft die Erfindung Pfropfcopolymere von Stärke, biomedizinische Formteile sowie die Verwendung der Pfropfcopolymere. Diese können in der Ophthalmologie, beispielsweise als Kontaktlinsenmaterial, eingesetzt werden. Durch geeignete Derivatisierung lassen sich die Kompatibilitäten der Azostärken an die verschiedensten Monomersysteme anpassen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren aus radikalisch polymerisierbaren siliciumhaltigen, insbesondere siloxanhaltigen Monomeren und tert-Alkylazocyanocarbonsäureestern von Stärke als Initiator. Ebenso betrifft die Erfindung Pfropfcopolymere von Stärke, biomedizinische Formteile sowie die Verwendung der Pfropfcopolymere. Diese können in der Ophthalmologie, beispielsweise als Kontaktlinsenmaterial, eingesetzt werden. Durch geeignete Derivatisierung lassen sich die Kompatibilitäten der Azostärken an die verschiedensten Monomersysteme anpassen.
  • Stärke ist ein viel genutztes natürliches Polymer. Sie ist leicht und in großem Umfang zu gewinnen. Die Stärke hat in ihrer natürlichen Form zahlreiche Anwendungen sowohl im technischen Bereich als auch in der Lebensmittelindustrie gefunden. Dieses vielfältige Anwendungspotential kann durch eine Modifizierung der Stärkemoleküle erweitert und optimiert werden.
  • Im Handbuch der Optometrie, Kontaktlinsenchemie (C. F. Kreiner, median-Verlag Heidelberg, Heidelberg 1990, S. 107 ff.) ist beschrieben, dass Silikon-Kontaktlinsen aus Polydiorganosiloxan, sog. Silikonkautschuk, bestehen und eine hohe Sauerstoffdurchlässigkeit besitzen. Aufgrund ihrer Hydrophobie sind sie aber kaum oder nur schwer mit wässrigen Flüssigkeiten, beispielsweise der Tränenflüssigkeit des Auges, benetzbar. Um diesem Nachteil zu begegnen, werden aufwändige Verfahren zur Oberflächenmodifikation, beispielsweise durch Aufpolymerisieren einer hydrophilen Monomerschicht im Gasplasma, durchgeführt. Auch das Copolymerisieren von vinylisch ungesättigten Siloxanen mit hydrophilen Monomeren in Substanz ist eine bekannte Möglichkeit. Diese ist aber aufgrund der unterschiedlichen Polaritäten (hydrophil-hydrophob) der Monomere stark limitiert.
  • Die WO 2006/039467 A2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von biomedizinisch anwendbaren Formulierungen, die amphiphile Blockcopolymere enthalten. Diese Blockcopolymere werden als interne Benetzungsmittel für biomedizinische Anwendungen, beispielsweise Implantate, ophthalmologische Teile und in einer Ausführung als Kontaktlinsen verwendet.
  • In der DE 101 34 560 A1 ist die Herstellung von Pfropfcopolymerisaten durch die Verwendung von Stärkemakroinitiatoren in der Emulsionspolymerisation dargestellt.
  • Die DE 34 30 676 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen homopolymerisatfreien Saccharid-Pfropfpolymeren und dadurch erhältliche Saccharid-Pfropfpolymere mit einem Saccharid-Backbone aus mindestens zwei α-glukosidisch miteinander verknüpften Saccharid-Einheiten.
  • Nachteilig bei den genannten Verfahren ist die mehrstufige Synthese. Hier wird in Abhängigkeit von der Zahl der Reaktionsschritte ein Materialverlust generiert. Ein weiterer Nachteil ist der Gebrauch von Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen während der Synthese zur Homogenisierung der Monomermischungen. Weiterhin ist nachteilig, dass aktive Wirkstoffe, wie z. B. Medikamente, nicht eingebunden werden können. Für diese werden entsprechende chemische Eigenschaften der Matrix, in die sie eingebracht werden sollen, vorausgesetzt.
  • Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile des Standes der Technik in Bezug auf Einfachheit der Herstellung sowie der Möglichkeit zur Anbindung von aktiven Wirkstoffen zu überwinden. Ferner sollten die Materialien, um in der Ophthalmologie verwendet werden zu können, eine gute Wasseraufnahmefähigkeit besitzen, mechanisch stabil und transparent im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichtes sein. Für andere Anwendungen, wie z. B. Implantate, ist die optische Transparenz nicht unbedingt erforderlich.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Anspruch 10 betrifft Pfropfcopolymere, der Anspruch 11 ein biomedizinisches Formteil und in Anspruch 12 wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Pfropfcopolymere dargestellt. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren bereitgestellt, bei dem mindestens ein radikalisch polymerisierbares siliciumhaltiges Monomer, mindestens ein siloxanhaltiges Monomer mit einem Initiator zur Reaktion gebracht wird, der einen tert-Alkyl-azo-cyano-carbonsäure-ester von Stärke und/oder deren Derivaten ausgehend von Amylose der allgemeinen Formel I
    Figure DE102013221208B3_0001
    und/oder dem sich hiervon ableitenden Amylopektin enthält. Hierbei können R1 bis R5 unabhängig voneinander H, SO3Na, PO(ONa)2, C(S)-SNa, Alkyl oder Acyl mit 1-20 C-Atomen oder Aryl sein, wobei R3 auch derart gewählt sein kann, dass hierüber eine Verknüpfung zu weiteren Glucoseeinheiten unter Bildung eines Amylopektins erfolgt. Einer der Reste R1 bis R5 gehört der Gruppe der allgemeinen Formel II
    Figure DE102013221208B3_0002
    mit R6 = Alkyl oder Carboxyalkyl mit 1-20 C-Atomen, die sowohl durch Heteroatome unterbrochen als auch substituiert sein können, an. Die Reste R7, R8 und R9 bestehen unabhängig voneinander aus Alkyl mit 1-5 C-Atomen oder Phenyl. Die Zahl der Struktureinheiten n reicht von 300 bis 60.000.
  • Bevorzugt können die Reste R1 bis R5 unabhängig voneinander aus der Gruppe (Alkyl)amino-alkyl, Ammoniumalkyl, Carboxyalkyl, Arylalkyl und Hydroxyalkyl ausgewählt sein.
  • Vorzugsweise liegt die gewichtsgemittelte Molmasse Mw des tert-Alkylazocyanocarbonsäureesters zwischen 5.000 und 10.000.000 g/mol, bevorzugt zwischen 10.000 und 5.000.000 g/mol.
  • Der DS-Wert (d. h. die Reste R1 bis R5 sind unabhängig voneinander von H verschieden) der Reste R1 bis R5 liegt bevorzugt, unabhängig voneinander, zwischen 0 und 0,9 und der DS-Wert der Gruppe der allgemeinen Formel II liegt zwischen 0,01 und 0,9.
  • Bevorzugte siliciumhaltige Monomere, die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können sind dabei a-g-b-a 2-Trialkylsilylethyl(meth)acrylat, Bis(trialkylsilyl)methylacrylat, Allyltrialkylsilane, Allyldialkylsilane, Allyldialkylchlorsilane, Allylalkyldichlorsilane, Allyldialkyl(diisopropylamino)silane, Allyltrichlorsilan, Allylphenyldichlorsilan, Allyltriisopropylsilan, Allyltriphenylsilan, 1,1-Bis(trichlorsilylmethyl)ethylen, 2-(Chlormethyl)allyltrichlorsilan, Cyclopentadienyltrimethylsilan, (2-Methylpropenyl)trimethylsilan, Allyl(diisopropyl)(4-methoxyphenyl)silan sowie Mischungen hiervon
  • Vorzugsweise ist das siliciumhaltige Monomehr ein siloxanhaltiges Monomer und insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der allgemeinen Formel III
    Figure DE102013221208B3_0003
    wobei jeweils unabhängig voneinander R10 H oder ein linearer oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen ist, a und b einen Wert von 0 oder 1 aufweisen und Z ein zweiwertiges organisches Radikal ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linearen oder verzweigten Alkylenresten mit 1 bis 36 Kohlenstoffatomen oder aromatischen Resten mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, wobei die Kohlenstoffatome gegebenenfalls durch Heteroatome wie N, O und/oder S ersetzt sein können, sowie R20 gleich R10 und/oder Si(R10)3 ist, wobei R10 die oben angegebene Bedeutung hat.
  • Die siloxanhaltigen Monomere sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acryloxypropyl-tris(trimethylsiloxy)silan, Allyltrialkoxysilane, 1-Allyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxan, Allyltris(trimethylsiloxy)silan und/oder Mischungen hieraus.
  • Vorzugsweise ist zusätzlich zu siloxanhaltigen Monomeren mindestens ein Comonomer zugesetzt, das bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus hydrophilen Monomeren, hydrophoben Monomeren, Vernetzern und/oder Kombinationen ausgewählt ist, das mit dem Initiator zur Reaktion gebracht wird.
  • Bevorzugt weist das hydrophile Monomer die allgemeine Formel IV
    Figure DE102013221208B3_0004
    auf, wobei R10 H oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen und R11 einen Rest ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Resten gemäß Formel V und/oder VI
    Figure DE102013221208B3_0005
    darstellt. Hierbei ist R10 H oder ein linearer oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, a und b weisen einen Wert von 0 oder 1 auf, c liegt im Bereich von 0 bis 12. Z steht für ein zweiwertiges organisches Radikal, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linearen oder verzweigten Alkylenresten mit 1 bis 36 Kohlenstoffatomen oder aromatischen Resten mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, wobei die Kohlenstoffatome gegebenenfalls durch Heteroatome, wie N, O bzw. S ersetzt sein können. R12 bedeutet H, OR10, SR10, N(R10)2, P(=O)(OR10)2, P(=O)(OM)2, SO3H oder SO3M, mit M ausgewählt aus Li, Na, K, ½Mg, ½Ca, ½Zn.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine radikalisch polymerisierbare hydrophile Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-Vinylcaprolactam Hydroxyethyl(meth)acrylat, Acrylsäure, (Meth)acrylsäure, quaternären oder neutralen Estern oder Amiden der Acrylsäure oder Methacrylsäure, Styrensulfonsäure, Vinylsulfon-säure, Acrylamid, N-Vinylformamid, N-Methyl-N-vinylacetamid, N-Hydroxyethyl(meth)acrylamid, N-(3-Aminopropyl)(meth)acrylamid-hydrochlorid, Hydroxyethyl(meth)acrylat, Hydroxybutylacrylat, 2-(N,N-Dimethylamino)ethyl(meth)acrylat, N-Vinyl-2-pyrrolidon, Poly(ethylenglykol)monomethylethermono(meth)acrylat und/oder Mischungen hieraus.
  • Das mindestens eine radikalisch polymerisierbare hydrophobe Monomer weist vorzugsweise die allgemeine Formel VII
    Figure DE102013221208B3_0006
    auf. Hier ist R10 H oder ein linearer oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen. a und b weisen einen Wert von 0 oder 1 auf. Z ist ein zweiwertiges organisches Radikal, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linearen oder verzweigten Alkylenresten mit 1 bis 36 Kohlenstoffatomen oder aromatischen Resten mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, wobei die Kohlenstoffatome gegebenenfalls durch Heteroatome wie N, O bzw. S ersetzt sein können. R13 ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, linearen oder verzweigen Alkylresten mit 1 bis 18 C-Atomen, aromatischen Resten mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen oder Si(R10)3.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform weist mindestens ein radikalisch polymerisierbares hydrophobes Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyl(meth)acrylaten, Styrol, Methylstyrol Acrylamide, z. B. N-Benzyl(meth)acrylamid, N-Hydroxyhexyl(meth)acrylamid, N-(Phthalimidomethyl)acrylamid, (Meth)acryloyl-L-Lysine, Alkyl/Aryl-Acrylate, z. B. iso-Butyl(meth)acrylat, Methyl(meth)acrylat, n-Alkyl(meth)acrylat, Hydroxyheptyl(meth)acrylat, Cinnamyl(meth)acrylat, 2-Cinnamoyloxyethyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat, Phenyl(meth)acrylat, 2-Phenylethyl(meth)acrylat, Naphthyl(meth)acrylat, Benzhydryl(meth)acrylat, 4-Methacryloxy-2-hydroxybenzophenon, 4-(Acryloxyalkoxy)-2-hydroxybenzophenon, 2-(2'-Methacryloxy-5'-methylphenyl)benzotriazol, Fluor-alkyl/arylacrylate, z. B. Heptadecafluordecyl(meth)acrylat, Hexafluorbutyl(meth)acrylat, Hexafluor-isopropyl(meth)acrylat, Octafluorpentyl(meth)acrylat, Dodecafluorheptyl(meth)acrylat, Trifluorethyl(meth)acrylat, Pentafluorphenyl(meth)acrylat, Brom-Alkyl/Aryl-Acrylate bzw. Chlor-Alkyl/Aryl-Acrylate, z. B. Pentabromphenyl(meth)acrylat, Tribromphenyl(meth)acrylat, Chlorphenyl(meth)acrylat, N-Vinylcarbazol, Chlorstyrol, Allylphenylether und/oder Mischungen hieraus, auf.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist der mindestens eine radikalisch polymerisierbare Vernetzer die allgemeine Formel VIII
    Figure DE102013221208B3_0007
    auf. Für R10 wird H oder ein linearer bzw. verzweigter Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen eingesetzt. A weist einen Wert von 0 oder 1 auf. d steht für 1 bis 3 Molekülbausteine. R14 ist ein linearer oder verzweigter Alkylenrest mit 1 bis 12 C-Atomen, NR10, N+(R10)2/Cl oder einen Rest der allgemeine Formel IX
    Figure DE102013221208B3_0008
  • Hier steht R15 für R10, OR10 und/oder OSi(R10)3, c ist 0 bis 12 und e weist einen Wert von 0 bis 1000 auf.
  • Bevorzugt ist der mindestens eine radikalisch polymerisierbare Vernetzer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglycoldi(meth)acrylat, 1,3-Bis(3-(meth)acryloxypropyl)tetrakis(trimethylsiloxy)disiloxan, Diallyldimethylammoniumchlorid, Butadien N,N-Alkylenbisacrylamid, N,N-Diallylacrylamid, Alkandiol-di(meth)acrylat, Phenylendi(meth)acrylat, Bis-[(meth)acryloxyphenyl]propan, Bis[(acryloxyethoxy)phenyl]propan, Bis[(hydroxymethacryloxypropoxy)phenyl]propan, Dimethylpropandiol-di(meth)acrylat, Diacryloylpiperazin, Bis[(meth)acryloxyethyl]-N,N'-alkylen-biscarbamat, Bis[(meth)acryloxyethyl]phosphat, Diethylenglykol-di(meth)acrylat, Ethylenglykoldi(meth)acrylat, Tetraethylenglykol-di(meth)acrylat, Cyclohexandioldi(meth)acrylat, Tricyclodecandimethanol-diacrylat, Triethylenglykol-di(meth)acrylat, 1-(Acryloyloxy)-3-((meth)acryloyloxy)-2-propanol, 1,1,1-Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Pentaerythritol-tetra(meth)acrylat, Pentaerythritol-tri(meth)acrylat, Diallyldiphenylsilan, 1,5-Divinyl-3,3-diphenyl-1,1,5,5-tetra-methyltrisiloxan, Diallyldimethylsilan, 1,3-Diallyltetrakis(trimethylsiloxy)disiloxan, 1,3-Diallyltetramethyldisiloxan, Tetraallylsilan und/oder Mischungen hieraus.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Initiator einen weiteren Azoinitiator, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    • a) hydrophilen/wasserlöslichen Azoinitiatoren (bevorzugt für Anwendungen zwischen 40–90°C), wie z. B. 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan]dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan]disulfat-dihydrat, 2,2'-Azobis(2-methylpropionamidin)dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[N-(2-carboxyethyl)-2-methylpropionamidin]hydrat, 2,2'-Azobis{2-[1-(2-hydroxyethyl)-2-imidazolin-2-yl]propan}dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan], 2,2'-Azobis(1-imino-1-pyrrolidino-2-ethylpropan)dihydrochlorid, 2,2'-Azobis{2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl]propionamid}, 2,2'-Azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamid], 1-[(1-Cyano-1-methylethyl)azo]formamid sowie Mischungen hiervon,
    • b) hydrophoben/öllöslichen Azoinitiatoren (bevorzugt für Anwendungen zwischen 30–120°C), wie z. B. 2,2'-Azobis(4-methoxy-2.4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobis(2.4-dimethylvaleronitril), Dimethyl-2,2'-azobis(2-methylpropionat), 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril), 1,1'-Azobis(cyclohexan-1-carbonitril), 2,2'-Azobis[N-(2-propenyl)-2-methylpropionamid, 2,2'-Azobis(N-butyl-2-methylpropionamid}, 2,2'-Azobis(N-cyclohexyl-2-methylpropionamid) sowie Mischungen hiervon, und/oder
    • c) Makroazoinitiatoren, wie z. B. Polyethylenglykolmonomethylether-4,4'-azobis(4-cyano-)valerat, Polydimethylsiloxan-4,4'-azobis(4-cyano-)valerat sowie Mischungen hiervon.
  • Die Reaktion wird bei einer Temperatur zwischen 30 und 200°C, bevorzugt zwischen 50 und 150°C, besonders bevorzugt zwischen 70 und 110°C durchgeführt und/oder mittels UV-Bestrahlung initiiert. Gegebenenfalls können in diesem Fall Peroxy- und/oder UV-Initiatoren zugesetzt werden.
  • In einer Ausführungsform wird die Reaktion lösungsmittelfrei oder in einem wässrigen oder organischen Lösungsmittel durchgeführt.
  • Bevorzugt wird dem Reaktionsgemisch mindestens ein Arzneistoff, Wirkstoff, Medikament und/oder dessen Salze bzw. dessen Precursor zugesetzt.
  • Erfindungsgemäß wird auch ein Pfropfcopolymer bereitgestellt, das nach einem der vorhergehenden Verfahren herstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß wir ebenso ein biomedizinisches Formteil bereitgestellt, das ein Pfropfcopolymer wie vorhergehend beschrieben enthält. Es stellt insbesondere ein Formteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Implantaten, Kathetern, endoluminalen Gefäßprothesen, ophthalmischen medizinischen Gegenständen, intraokularen Linsen, Kontaktlinsen, Gel-Formteile für Medizinprodukte, Pflaster bzw. Gelverbände, medizinische Einlagen und/oder Sohlen. dar.
  • Erfindungsgemäß werden die Pfropfcopolymere in der Medizin, als Implantat, Katheter, endoluminale Gefäßprothese, ophthalmisches Teil, als intraokulare Linse wie auch als Kontaktlinse, Gel-Formteile für Medizinprodukte, Pflaster bzw. Gelverbände, medizinische Einlagen und/oder Sohlen verwendet.
  • Die folgenden Ausführungsbeispiele stellen verschiedene Möglichkeiten dar, ohne die Erfindung einschränken zu wollen.
  • Die Herstellung von funktionalisierten Stärke-Azoinitiatoren ist beispielsweise in der DE 101 34 560 A1 beschrieben.
  • Beispiel 1
  • Hydrophiles Polymermaterial:
  • HEMA-Polymerisation mit Zusatz an kationischen Stärkeinitiatoren
  • Als kationische Stärkeinitiatoren werden azo-funktionalisierte Trimethylammoniumpropylstärken mit einem Kationisierungsgrad von 0,1 und einem Substitutionsgrad DSN=N von 0,05 (Ammoniumstärkeinitiator 1) bzw. DSN=N von 0,13 (Ammoniumstärkeinitiator 2) eingesetzt.
  • Zur Herstellung der Stärkeinitiatorlösung wird 0,125 g Ammoniumstärkeinitiator 1 bzw. 2 mit 11,125 g dest., nicht entgastem Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) versetzt und ca. 2 h geschüttelt.
  • 11,25 g Ammoniumstärkeinitiator 1- bzw. 2-Lösung wird mit 1,25 g an Initiator-/Vernetzer-Lösung vermischt. Diese besteht aus 0,25 Azoinitiator, 0,2 Ethylenglycoldimethacrylat und 1% Ammoniumstärkeinitiator (im Ansatz). Anschließend wird die Lösung zur Entfernung des Ammoniumstärkeinitiators 1 über einen 5 μm-RC-Filter filtriert, wodurch eine klare Lösung erhalten wird. Die Trübstoff-Abtrennung der Lösung des Ammoniumstärkeinitiators 2 erfolgt durch Zentrifugation (10 min bei 10.000 rpm). Je 70 μl der Lösung werden in die vorliegenden Kunststoff-Formschalen zur Linsenherstellung pipettiert und anschließend im Wärmeofen bei 100°C ohne Umluft polymerisiert. Nach ca. 1 h wird die Polymerisation unterbrochen. Die entformte Testlinse ist transparent.
  • Beispiel 2
  • Hydrogel:
  • 25 mg azo-funktionalisierte Trimethylammonium-propylstärken mit einem Kationisierungsgrad von 0,1 und einem DSN=N von 0,05 werden in 0,5 g N-Vinylpyrrolidon und 25 mg Ethylenglycoldimethacrylat gelöst und 12 h bei 80°C polymerisiert. Es wird ein transparentes, mit Wasser quellbares Hydrogel erhalten.
  • Beispiel 3
  • Hydrophobes Polymermaterial:
  • Herstellung von Polysiloxan durch Initiierung mit funktionalisierten Stärke-Azoinitiatoren
  • 50 mg tert-Butylazocyanverleriansäurestärkeester mit einem DS-Wert von 0.6 und MW > 100 kD werden in 1,0 g Methacryloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan (97%, ABCR) und 50 mg 1, 3-Bis(3-methacryloxypropyl)tetrakis(trimethylsiloxy)disiloxan (ABCR) gelöst und verbleiben für 12 h im Kühlschrank. Ungelöste Bestandteile werden abfiltriert. Das Filtrat wird bei 80°C für 12 h polymerisiert. Es wird ein transparentes Polymer erhalten.
  • Beispiel 4
  • Silikonhydrogel:
  • 50 mg azo-funktionalisierte Trimethylammonium-propylstärken mit einem Kationisierungsgrad von 0,1 und einem DSN=N von 0,05 werden in einer Mischung von 0.677 g N-Vinylpyrrolidon, 0.35 g Meth-acryloxypropy-ltris(trimethylsiloxy)silan (97%, ACBR) und 50 mg Ethylenglycoldimethacrylat gelöst und bei 80°C für 12 h polymerisiert. Es wird ein mit Wasser quellbares Silikonhydrogel erhalten.
  • Es wurde überraschenderweise gefunden, dass bei der Verwendung von geeignet synthetisierten Stärke-Makroinitiatoren durch Copolymerisation mit hydrophilen, hydrophoben sowie speziell siloxanhaltigen Monomeren Hydrogele erhalten werden, die sich sowohl im trockenen Zustand als auch im mit Wasser quellbaren Zustand durch eine sehr hohe optische Transparenz im sichtbaren Wellenlängenbereich auszeichnen.
  • Diese Silikonhydrogele eignen sich demnach auch in besonderem Maße für den Einsatz in der Ophthalmologie, beispielsweise für Kontaktlinsen oder Intraokularlinsen.
  • Ein weiterer möglicher Anwendungsbereich sind generell Implantate, bei denen Hydrogele besonders geeignet sind.
  • Die Erfindung ist nicht nur auf siloxanhaltige Comonomere beschränkt. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass sich auf diese Weise auch rein hydrophile bzw. rein hydrophobe Polymerisate herstellen lassen, abhängig von der Derivatisierung (Kompatibilisierung) der Azostärke.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren, bei dem mindestens ein radikalisch polymerisierbares siliciumhaltiges Monomer mit mindestens einem Initiator zur Reaktion gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Initiator einen tert-Alkylazocyanocarbonsäureester von Stärke und/oder deren Derivaten ausgehend von Amylose der allgemeinen Formel I
    Figure DE102013221208B3_0009
    und/oder dem sich davon ableitenden Amylopektin enthält, mit R1 bis R5 unabhängig voneinander H, SO3Na, PO(ONa)2, C(S)-SNa, Alkyl, oder Acyl mit 1-20 C-Atomen oder Aryl, wobei R3 auch derart gewählt sein kann, dass hierüber eine Verknüpfung zu weiteren Glucoseeinheiten unter Bildung eines Amylopektins erfolgt und mindestens ein Rest R1 bis R5 eine Gruppe der allgemeinen Formel II
    Figure DE102013221208B3_0010
    mit R6 = Alkyl oder Carboxyalkyl mit 1-20 C-Atomen, die sowohl durch Heteroatome unterbrochen als auch substituiert sein können, R7, R8, R9 = unabhängig voneinander Alkyl mit 1-5 C-Atomen oder Phenyl und n = 300 bis 60.000.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste R1 bis R5 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe (Alkyl)aminoalkyl, Ammoniumalkyl, Carboxyalkyl, Arylalkyl und Hydroxyalkyl.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gewichtsgemittelte Molmasse Mw des tert-Alkylazocyanocarbonsäureesters zwischen 5.000 und 10.000.000 g/mol, bevorzugt zwischen 10.000 und 5.000.000 g/mol liegt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der DS-Wert der Reste R1 bis R5 unabhängig voneinander zwischen 0 und 0,9 und der der Gruppe der allgemeinen Formel II zwischen 0,01 und 0,9 liegt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das siliciumhaltige Monomer ein siloxan-haltiges Monomer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der allgemeinen Formel III ist
    Figure DE102013221208B3_0011
    wobei jeweils unabhängig voneinander R10 H oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, a 0 oder 1, b 0 oder 1, Z ein zweiwertiges organisches Radikal, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linearen oder verzweigten Alkylenresten mit 1 bis 36 Kohlenstoffatomen oder aromatischen Resten mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, wobei die Kohlenstoffatome gegebenenfalls durch Heteroatome wie N, O und/oder S ersetzt sein können, sowie R20 R10 und/oder Si(R10)3, wobei R10 die oben angegebene Bedeutung hat, bedeuten.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum mindestens einen siloxanhaltigen Monomer mindestens ein Comonomer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus hydrophilen Monomeren, hydrophoben Monomeren, Vernetzern und/oder Kombinationen mit dem Initiator zur Reaktion gebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine hydrophile Monomer die allgemeine Formel IV aufweist
    Figure DE102013221208B3_0012
    wobei unabhängig voneinander R10 H oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, und R11 einen Rest ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Resten gemäß Formel V und/oder VI
    Figure DE102013221208B3_0013
    mit jeweils R10 H oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, a 0 oder 1, b 0 oder 1, c 0 bis 12, Z ein zweiwertiges organisches Radikal, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linearen oder verzweigten Alkylenresten mit 1 bis 36 Kohlenstoffatomen oder aromatischen Resten mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, wobei die Kohlenstoffatome gegebenenfalls durch Heteroatome, wie N, O und/oder S ersetzt sein können, sowie R12 H, OR10, SR10, N(R10)2, P(=O)(OR10)2, P(=O)(OM)2, SO3H oder SO3M, mit M = Li, Na, K, ½Mg, ½Ca, ½Zn bedeuten.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine radikalisch polymerisierbare hydrophobe Monomer die allgemeine Formel VII aufweist
    Figure DE102013221208B3_0014
    wobei R10, a, b und Z die in Anspruch 5 genannte Bedeutung haben und R13 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, linearen oder verzweigen Alkylresten mit 1 bis 18 C-Atomen, aromatischen Resten mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen oder Si(R10)3.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine radikalisch polymerisierbare Vernetzer die allgemeine Formel VIII aufweist
    Figure DE102013221208B3_0015
    wobei jeweils unabhängig voneinander R10 und a die in Anspruch 5 genannte Bedeutung haben und d 1 bis 3, sowie R14 einen linearen oder verzweigten Alkylenrest mit 1 bis 12 C-Atomen, NR10, N+(R10)2/Cl oder einen Rest der allgemeine Formel IX
    Figure DE102013221208B3_0016
    mit R15 = R10, OR10 und/oder OSi(R10)3, c = 0 bis 12 und e = 0 bis 1000 bedeuten.
  10. Pfropfcopolymer, herstellbar nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9.
  11. Biomedizinisches Formteil, enthaltend ein Pfropfcopolymer nach Anspruch 10, insbesondere ein Formteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Implantaten, Kathetern, endoluminalen Gefäßprothesen, ophthalmischen medizinischen Gegenständen, intraokularen Linsen, Kontaktlinsen, Gel-Formteile für Medizinprodukte, Pflaster bzw. Gelverbände, medizinische Einlagen und/oder Sohlen.
  12. Verwendung eines Pfropfcopolymers nach Anspruch 10 in der Medizin, insbesondere ein Formteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Implantaten, Kathetern, endoluminalen Gefäßprothesen, ophthalmischen medizinischen Gegenständen, intraokularen Linsen, Kontaktlinsen, Gel-Formteile für Medizinprodukte, Pflaster bzw. Gelverbände, medizinische Einlagen und/oder Sohlen.
DE201310221208 2013-10-18 2013-10-18 Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren sowie Pfropfcopolymere und deren Verwendung Expired - Fee Related DE102013221208B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310221208 DE102013221208B3 (de) 2013-10-18 2013-10-18 Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren sowie Pfropfcopolymere und deren Verwendung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310221208 DE102013221208B3 (de) 2013-10-18 2013-10-18 Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren sowie Pfropfcopolymere und deren Verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013221208B3 true DE102013221208B3 (de) 2014-06-26

Family

ID=50879081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310221208 Expired - Fee Related DE102013221208B3 (de) 2013-10-18 2013-10-18 Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren sowie Pfropfcopolymere und deren Verwendung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013221208B3 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4101522A (en) * 1974-05-17 1978-07-18 Pennwalt Corporation Azo compounds containing acylating function and azo containing polymers
DE3430676A1 (de) * 1984-08-21 1986-02-27 Maizena Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren zur herstellung von im wesentlichen homopolymerisatfreien saccharid-pfropfpolymeren und danach erhaeltliche saccharid-pfropfpolymere
DE4431350A1 (de) * 1994-09-02 1996-03-07 Fraunhofer Ges Forschung Umsetzungsprodukte von Sacchariden mit bifunktionellen Verbindungen, deren Herstellung sowie deren Verwendung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4101522A (en) * 1974-05-17 1978-07-18 Pennwalt Corporation Azo compounds containing acylating function and azo containing polymers
DE3430676A1 (de) * 1984-08-21 1986-02-27 Maizena Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren zur herstellung von im wesentlichen homopolymerisatfreien saccharid-pfropfpolymeren und danach erhaeltliche saccharid-pfropfpolymere
DE4431350A1 (de) * 1994-09-02 1996-03-07 Fraunhofer Ges Forschung Umsetzungsprodukte von Sacchariden mit bifunktionellen Verbindungen, deren Herstellung sowie deren Verwendung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
G.N. Richards: Diazonium Derivatives of Cellulose as Initiators of Graft Polymerization. In: Journal of Applied Polymer Science, 5, 1961, 17, 553-557. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013221204B4 (de) Siliconfreies Hydrogel, Verfahren zu dessen Herstellung, Formteil hieraus sowie Verwendungszwecke
DE3034505C2 (de) Kontaktlinse aus einem vernetzten, Polysiloxan und Acrylsäure- oder Methacrylsäureester enthaltenden Copolymerisat
DE69912766T2 (de) Polymerisierbare hydrophobe monomere, die ultraviolettes licht absorbieren
DE69923639T2 (de) Augenlinsenmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung
CN104334596B (zh) 聚合物和纳米凝胶材料及其制备和使用方法
US20230355375A1 (en) Fluid for accommodating intraocular lenses
KR101918459B1 (ko) 말단 실록산을 갖는 비반응성 친수성 폴리머 및 이의 용도
DE60103621T2 (de) Vernetzbare oder polymerisierbare präpolymere
DE60029992T2 (de) Weiche kontaktlinsen
EP0800541B1 (de) Siloxanhaltige netzwerke
AU2007355828B2 (en) Silicone-hydrogel compound for soft contact lens and soft contact lens produced using the compound
CN104350076A (zh) 聚合物和纳米凝胶材料、及其制备和使用方法
EA018219B1 (ru) Интраокулярная линза
KR20220004931A (ko) 고 굴절률, 고 아베 조성물
EP3080191B1 (de) Hydrophile silikonzusammensetzung
JP6535278B2 (ja) 親水性マクロマーおよびそれを含むヒドロゲル
DE60305665T2 (de) Verbessertes verfahren zur herstellung von polymeren zusammensetzungen auf polysiloxan-basis zur verwendung in medizinischen geräten
JP2015515514A5 (de)
DE602005004916T2 (de) Neue präpolymere für verbesserte oberflächenveränderung von kontaktlinsen
WO2021132161A1 (ja) ホスホリルコリン基含有ポリシロキサンモノマー
DE102013221209B4 (de) Siliconhydrogel, Verfahren zu dessen Herstellung, Formteil hieraus sowie Verwendungszwecke
DE102013221208B3 (de) Verfahren zur Herstellung von Pfropfpolymeren sowie Pfropfcopolymere und deren Verwendung
DE102013221207B3 (de) Pfropfcopolymere, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung
JPH09235309A (ja) 重合性基を有しない紫外線吸収性ポリマーを含む眼用レンズ材料及びその製造方法
JP6879446B2 (ja) 共重合体、医療デバイスおよびその製造方法、医療デバイス用湿潤剤および化合物

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R083 Amendment of/additions to inventor(s)
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20150327

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee