DE1121379B - Chemisch inerte, sterile Laboratoriumsgeraete aus Kunststoff und Verfahren zur Herstellung ihrer UEberzuege - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zum Umgang mit chemischen und biologischen Substanzen besonders geeignete Laboratoriumsgeräte.

Solche Geräte, wie Petrischalen, Platten für serologische Tüpfeltests, Gewebskulturschalen, Kulturröhrchen, Spritzen, Mikrodiffusionsschalen (Conwayschalen) u. dgl., wurden bisher im allgemeinen aus Glas hergestellt.

Der hohe Preis solcher Glasartikel erfordert eine wiederholte Wiederverwendung. Die dadurch bedingten jeweiligen Reinigungs-, Sterilisations- und sonstigen Arbeiten sind jedoch umständlich und zeitraubend und führen häufig zum Bruch der Geräte. Bei vielen chemischen und biologischen Verwendungen machen Verunreinigungen der Oberflächen der Gegenstände mit nur winzigen Spuren von Rückständen aus dem vorherigen Gebrauch oder von Spülmitteln, die zur Reinigung verwendet wurden, oder ungenügende Sterilisation die Artikel völlig unbrauchbar. Außerdem kann ein Zerbrechen von Glasgegenständen, die in der biologischen Forschung verwendet werden, bei der damit umgehenden Person Verletzungen machen Verunreinigungen der Oberflächen der ders wenn ein Glasgegenstand zur Untersuchung von pathogenen Organismen verwendet wurde. Auch die optischen Eigenschaften von Glasgeräten lassen oft zu wünschen übrig.

Kunststoff, der alle vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist, wäre daher ein idealer Ersatz für Glasgeräte.

Besondere Vorteile von Kunststoff, die ihn zu diesem Zweck geeignet machen, sind:

a) Die Gegenstände lassen sich weit billiger herstellen.

b) Die Gegenstände sind praktisch unzerbrechlich.

c) Die Gegenstände lassen sich in verwickeiteren Formen herstellen, mit dünneren Wänden und genaueren Abmessungen, als das mit Glas wirtschaftlich möglich ist.

d) Man kann verhältnismäßig billig eine optische Klarheit erzielen, die der von Glas überlegen ist, wodurch eine direkte mikroskopische Beobachtung durch die Kunststoffwände möglich wird.

e) Bei Verwendung bestimmter Kunststoffe lassen sich tierische oder pflanzliche Gewebe durch ultraviolette oder ähnliche Strahlen bestrahlen.

f) Die Gegenstände sind wesentlich leichter als die entsprechenden Glasgegenstände, was die Handhabung erleichtert.

g) Die Gegenstände lassen sich leicht sterilisieren. Trotz aller oben angeführten Vorteile war bisher Chemisch inerte, sterile Laboratoriumsgeräte

aus Kunststoff und Verfahren

zur Herstellung ihrer Überzüge

Anmelder:

Falcon Plastics Products,
Washington, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. November 1958

Adelbert Aldrich, La Crescenta, Calif..

Robert Schwarz jun., Los Angeles, Calif.,

und William H. Gottschalk, Encina, Calif. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

die Verwendung von Kunststoffen, wie Polystyrol, Polyäthylen, Methacrylaten, oder anderen bekannten Kunststoffen an Stelle von Glas für analytische Laborgeräte und für Gegenstände, in denen mit lebenden Zellen oder Geweben gearbeitet wird, aus folgenden Gründen unmöglich:

a) Oberflächeneigenschaften, die eine ausreichende Benetzbarkeit durch Flüssigkeiten mit hoher Oberflächenspannung, besonders wäßrige Lösungen und Wasser, verhindern,

b) Eigenschaften, die das Wachstum und die Adhäsion von lebenden Zellen und Geweben an der Oberfläche hemmen,

c) Angreifbarkeit durch gewisse chemische Reagenzien, die hierbei verwendet werden, und
d) geringe Verschleißfestigkeit.
Die Erfindung schafft nun Laboratoriumsgeräte aus Kunststoff, welche alle günstigen Eigenschaften dieses Materials aufweisen, ohne jedoch die angeführten Nachteile zu besitzen.

Die erfindungsgemäßen Kunststoffgeräte kennzeichnen sich dadurch, daß sie auf den beim Gebrauch einem Angriff ausgesetzten Oberflächen eine 0,1 bis 1,5 μ dicke Schicht aus einem anorganischen, festen, chemisch inerten bzw. das Wachstum lebender Zellen nicht hemmenden Stoff tragen.

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Bei den geringen Gestehungskosten solcher Geräte wäre eine Wiederverwendung unwirtschaftlich.

Als Kunststoffe sind Polyäthylen, Polymethacrylat od. dgl. verwendbar. Polystyrol wird auf Grund seiner Billigkeit und leichtein Preßbarkeit bevorzugt.

Der auf den Kunststoff aufgebrachte Überzug besteht vorzugsweise aus Siliciummonoxyd, Siliciumdioxyd, Magnesiumfluorid, Aluminiumoxyd, Tantal, Platin oder Aluminium und wird durch Aufdampfen im Vakuum bei unter 3000° C und vorzugsweise unter 2000° C erzeugt.

Verfahren für das Aufdampfen dünner Schichten auf verschiedene Materialien sind bekannt; ihre Anwendung für den hier in Frage stehenden Zweck und die dadurch erzielte Wirkung sind jedoch völlig neu und mit den erwähnten, überraschenden Vorteilen verbunden.

Die Grenzen für die Dicke des Überzugs sind abhängig von der Elastizität des verwendeten Kunststoffes, von der Form und Größe des Gegenstandes und den physikalischen Eigenschaften des Überzugsmaterials. Haupterfordernis ist die Ausbildung eines zusammenhängenden Films, der bei im Gebrauch vorkommenden Verbiegungen des Kunststoffträgers einheitlich reagiert. Zu dünne Überzüge reißen leicht, während zu dicke Überzüge dazu neigen, sich von der Kunststoffunterlage abzulösen. Im allgemeinen beträgt die Überzugsstärke zwischen 0,1 und 1,5 μ.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der der verwendete Kunststoff Polystyrol ist und der Überzug aus Siliciummonoxyd besteht, soll die Filmdicke zwischen 0,2 und 0,8 μ und vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 μ liegen.

Bei der Vakuumaufdampfung des Überzugs muß eine Hitzeverformung des Kunststoffgegenstandes vermieden und ein gleichmäßiger Niederschlag des Überzugsmaterial auf allen Gebrauchsoberflächen erzielt werden.

Siliciummonoxyd, SiO, eignet sich trotz seines verhältnismäßig hohen Preises besonders als Überzugsmaterial, und zwar wegen seiner niedrigen Verdampfungstemperatur (1900° C bei Atmosphärendruck), verglichen mit der von Kieselsäure, Si O₂ (2900° C bei Atmosphärendruck).

Da der SiO-FiIm eine gelbliche Farbe hat, kann er einer abschließenden Behandlung mit atomarem Sauerstoff unterworfen werden, der eine schnelle Oxydation des SiO zu SiO₂ durch die ganze Filmdicke gewährleistet, wodurch der so oxydierte Film völlig farblos und durchsichtig wird.

Ein weiterer Vorzug derartige SiO₂-Filme besteht in ihrer Ultraviolettlichtdurchlässigkeit. Bei Verwendung eines ebenfalls für ultraviolettes Licht durchlässigen Kunststoffes können durch die Gegenstände Gewebe und Zellkulturen mit diesen Strahlen belichtet werden, die das Glas, aus dem die Gegenstände bisher hergestellt wurden, nur schwer durchdringen.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Petrischale,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Tüpfelplatte,

Fig. 3 eine stark vergrößerte Querschnittsansicht entlang den Linie 5-5 in Fig. 1 und 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Petrischale ist völlig durchsichtig, und ihre Bodenfläche ist optisch völlig klar. Die Schale besteht aus einer kreisförmigen Grundfläche 10 und einem Rand 11, über den teleskopartig ein Deckel (nicht gezeigt) gelegt werden kann, der am besten auch aus Kunststoff besteht. Der Boden der Petrischale, auf den die zu bearbeitende Substanz gebracht wird, und die Innenfläche des senkrechten Randes 11 sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist, mit einem Überzüge mit einer Dicke von vorzugsweise 0,1 bis 1,5 μ versehen. Dieser Überzug ist

ίο dünn, festhaftend, durch Wasser benetzbar, gegen die Chemikalien, denen er im Gebrauch ausgesetzt werden kann, beständig, abriebbeständig und mit menschlichen und tierischen Zellen und Gewebskulturen verträglich. Für viele Verwendungszwecke soll der Uberzug durchsichtig sein.

Die in Fig. 2 gezeigte Tüpfelplatte besteht aus einem Kunststoffblock 1OA, der eine Reihe von halbkugelförmigen Vertiefungen 15 trägt. Die Oberfläche der Platte einschließlich der Vertiefungen trägt den gleichen Überzug C, wie er in bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde.

Die Erfindung ist in gleicher Weise auch auf Objektträger, Kulturröhrchen. Kulturflaschen, Spritzen u. dgl. anwendbar. Insbesondere eignet sie sich für Geräte mit komplizierter Form, deren Reinigung und Handhabung bei Verwendung von Glas schwierig und umständlich ist.

Die Brauchbarkeit von Kunststoffgeräten für chemische oder biologische Zwecke wird noch durch die große Biegsamkeit von Kunststoff und die große Auswahl der zur Verfügung stehenden Kunststoffe mit unterschiedlichen mechanischen, physikalischen und elektrischen Eigenschaften erhöht.

Die Verwendung von Tantal oder Platin als Überzug auf Kunststoffschalen ermöglicht das Studium der Einwirkung elektrostatischer Potentiale auf das Wachstum von Zellen oder Geweben.

Natürlich müssen die erfindungsgemäßen Geräte, nachdem sie im Verlauf des Herstellungsganges vorsterilisiert wurden, in einer dichten Hülle aus Cellophan, Pliofilm od. ä. verpackt werden, um ihre Sterilität bis zum Gebrauch zu erhalten.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Chemisch inerte, sterile Laboratoriumsgeräte aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf den beim Gebrauch einem Angriff ausgesetzten Oberflächen eine 0,1 bis 1,5 μ dicke Schicht aus einem anorganischen, festen, chemisch inerten bzw. das Wachstum lebender Zellen nicht hemmenden Stoff tragen.

2. Laboratoriumsgeräte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Siliciummonoxyd, Siliciumdioxyd, Magnesiumfluorid, Aluminiumoxyd, Tantal, Platin oder Aluminium besteht.

3. Verfahren zur Herstellung der Überzüge der Laboratoriumsgeräte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schicht im Vakuum bei unter 3000° C aufdampft.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Siliciummonoxyd zur Schichtbildung dieses anschließend zu Siliciumdioxyd oxydiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen