DE19732664B4

DE19732664B4 - Verfahren zur Herstellung eines als Haftkleber geeigneten Hydrogels, Hydrogel und dessen Verwendung

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Publication number: DE19732664B4
Application number: DE19732664A
Authority: DE
Inventors: Dr. Nessler Norbert; Univ.-Doz. Dipl.-Ing. Gruber Heinrich; Dipl.-Ing. Loidolt Karl; Dipl.-Ing. Zörnpfenning Reinhard
Original assignee: NESSLER MEDIZINTECHNIK GmbH
Current assignee: NESSLER MEDIZINTECHNIK GMBH, INNSBRUCK, AT
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: DE19732664A1; AT404734B; ATA136896A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines als Haftkleber geeigneten, elektrisch leitfähigen, hydrophilen, vernetzten Hydrogels, das komplexierende Strukturelemente in einer Polymergel-Struktur aufweist, um eine gute Haftung auf metallischen Oberflächen zu gewährleisten, wobei das Verfahren das Polymerisieren einer auf den folgenden Komponenten basierenden Zusammensetzung umfasst: a) 10–40 Gewichtsteilen zumindest eines eine radikalisch polymerisierbare α,β-ungesättigte Carbonsäure oder deren Salze und Ester, allein oder im Gemisch aus zweien oder mehreren, enthaltenden Monomers, b) 0,5–20 Gewichtsteilen zumindest eines ausreichend wasserlöslichen, als Comonomer fungierenden, komplexbildenden, zumindest einfach ungesättigten und polymerisierbaren Vernetzers der allgemeinen Formel NR1R2R3, worin R1, R2 und R3 gleich oder unterschiedlich sein können und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -(CH2)n-CH(OR4)-(CH2)m-R5, -(CH2)n-NR6R7, -(CH2)n-CO-OR8 und -CO-CR9=CH2, R4 ausgewählt ist aus -H, -CO-CH3 und -CO-CR9=CH2, R5 ausgewählt ist aus -H, -OH, -OR4 und -CO-OR8, R6 und R7 gleich oder unterschiedlich sein können und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -(CH2)n-CH(OR4)-(CH2)m-R5, -(CH2)n-CO-OR8, -CO-CR9=CH2 und -(CH2)n-NR10R11, R8 ausgewählt ist aus -H, -CH=CH2, -CH2-CH=CH2, -(CH2)n-OR4, -CH2-CH(OR4)-CH2OR4 und -CH-(CH2-OR4)2, R9 ausgewählt ist aus -H und -CH3, R10 und R11 gleich oder unterschiedlich sein können und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -(CH2)n-CH(OR4)-(CH2)m-R5, -(CH2)n-CO-OR8 und -CO-CR9=CH2, n und m ganze Zahlen von 0 bis 3 sind, und zumindest einer von R1 bis R11 eine polymerisierbare Gruppe enthält, oder von deren Salzen, c) 10–60 Gewichtsteilen zumindest eines wasserlöslichen, mehrwertigen Alkohols, d) 10–60 Gewichtsteilen Wasser, und e) 0,01–4 Gewichtsteilen zumindest eines radikalischen Initiators, wobei aus den Komponenten a) bis d) eine Precursor-Lösung hergestellt, diese nach Zusatz des radikalischen Initiators e) auf eine Metallfolie aufgebracht und polymerisiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren eines als Haftkleber geeigneten elektrisch leitfähigen, hydrophilen, vorzugsweise transparenten, vernetzten Hydrogels. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Hydrogele, die komplexierende Strukturelemente enthalten und bei Schichtdicken von über 0,5 mm vorzugsweise eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 5 mS/cm² (d. h. einen Ohm'schen Widerstand von höchstens 200 Ω/cm²) aufweisen. Weiters betrifft die Erfindung nach diesem Verfahren hergestellte Hydrogele sowie die Verwendung derartiger Hydrogele als Haftkleber für biomedizinische Elektroden.
In der modernen Medizin sind biomedizinische Elektroden zu einem unentbehrlichen Hilfsmittel geworden. Sie werden sowohl für diagnostische Zwecke in der Elektrokardiographie, Elektromyographie und Elektroenzephalographie eingesetzt, als auch in der Hochfrequenz-(HF-)Chirurgie und der elektrischen Neurostimulation verwendet. Unabhängig von der konkreten Anwendung sind die Hauptaufgaben dieser Elektroden sehr ähnlich: sie stellen den leitenden Kontakt zwischen einer über einen Draht mit einem elektrischen Gerät verbundenen, metallischen oder metallisch leitenden Elektrodenplatte und der Haut des Patienten her.
Bei der HF-Chirurgie handelt es sich um eine Schneide- und Koagulierungstechnik, wobei durch die aus hohen Stromdichten an der aktiven Elektrode resultierenden hohen Temperaturen, Gewebe verdampft oder verschorft wird. Die Ableitelektrode wird hierbei benachbart oder räumlich von der aktiven Elektrode getrennt am Körper befestigt. Ist eine gut leitfähige Verbindung zwischen Ableitelektrode und Körper nicht gewährleistet, so kann es durch Überhitzung zu Verbrennungen im Bereich der Erdungselektrode kommen. Um dies zu verhindern werden heute grossflächige, biomedizinische Elektroden eingesetzt, die mit Hilfe von leitfähigen Hydrogelen am Körper haften. Die verwendeten Hydrogele enthalten dabei mehr oder weniger grosse Mengen an Wasser, um die Haut ausreichend zu kühlen. Damit ein optimaler Kontakt zur Hautoberfläche besteht, muß das Gel weiters sehr weich und elastisch sein, um sich den Unebenheiten der Haut gut anpassen zu können.
Die Haftkraft des Gels muß außerdem so beschaffen sein, daß einerseits ein Verrutschen oder Loslösen während der Operation vermieden wird, jedoch andererseits beim Entfernen keine Verletzungen auftreten. Die Gel-Kleber sollen physiologisch unbedenklich sein, keine Allergien oder Hautreizungen hervorrufen und rückstandsfrei von der Haut ablösbar sein. Bevorzugt wird außerdem, daß derartige Gele farblos und transparent sind, um ausreichende Akzeptanz bei den Patienten zu gewährleisten.
Von all den Vorschriften und Normen bezüglich der HF-Chirurgie wird nur im freiwillig einzuhaltenden, d. h. bloß empfohlenen, amerikanischen Standard AAMI-HF 18 der ”Association for Advancement of Medical Instrumentation” genau auf die Eigenschaften der Neutralelektrode und deren Prüfung eingegangen. So darf demgemäß der Ohm'sche Widerstand einer Erdungselektrode, gemessen gegenüber einer Metallplatte und bezogen auf eine für Erwachsene verwendete Elektrode von typischerweise etwa 130 cm², maximal 75 Ω betragen. Gute Neutralelektroden liegen hier allerdings im Bereich von 1–10 Ω.
Weitere Anforderungen an die Hydrogele sind – neben ausreichender Leitfähigkeit – Elastizität, gute Haftung auf Metallfolien (um ein Ablösen von der Elektrode zu verhindern), Lagerbeständigkeit im Temperaturbereich von 15°C bis 35°C (kein Zerfließen der Gele), Transparenz, Wiederverwendbarkeit sowie kostengünstige Herstellung.
Viele Bemühungen wurden bisher unternommen, alle diese Anforderungen zu erfüllen. Bei heute am Markt befindlichen biomedizinischen Elektroden handelt es sich meist um „trockene” Hydrogele. Diese setzen sich aus einer synthetischen Polymermatrix und einer darin eingebetteten flüssigen Phase (v. a. Wasser) zusammen. Die Matrix wird dabei zumeist von einem oder mehreren der folgenden Monomere gebildet.
Als Vernetzer werden herkömmlicherweise Triethylenglykol-bismethacrylat (TEGBM) oder Ethylenglykoldimethacrylat (EGDM) eingesetzt.
In den US-A-4.524.087 , 4.539.996 und 4.554.924 werden beispielsweise Haftfilme auf Basis von Polyacrylsäure und deren Kaliumsalz, Triethylenglykolbismethacrylat als Vernetzer, Wasser und Glycerin geoffenbart, die zur Verbesserung der Leitfähigkeit Kaliumchlorid enthalten.
In US-A-4.848.353 wird eine Copolymermatrix beschrieben, bei der es zur Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen wasserlöslichen Donator-(Acrylsäure, Methacrylsäure) und Akzeptor-(N-Vinyllactame, N-Vinylamide, Acrylamide)Monomeren kommen soll. Das Massen-Verhältnis von Donator:Akzeptor reicht von 1:2 bis 3:1, wobei das Donator-Monomer zu 5–95% als Salz vorliegt. Bei Adhäsiven, die neben Wasser, Glycerin, Initiator und Leitsalz 12–50% dieser Copolymermatrix enthalten, ist gemäß dieser Offenbarung keine kovalente Vernetzung erforderlich.
In EP-A-401.416 werden Vernetzer, die im Polymer kovalente Bindungen ausbilden, eingesetzt. Dabei handelt es sich um Natriumborat-decahydrat, das einer Lösung von Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon in Wasser und Glycerin in der Hitze zugesetzt wird und beim Erkalten zu einem elastomeren Gel führt. Gute elektrische Leitfähigkeit wird durch hohe Anteile an Magnesiumchlorid-hexahydrat erreicht.
WO 92/10553 beschreibt Haftklebefilme die sich aus carboxylgruppenhältigen Copolymeren auf Acrylatbasis, wasserlöslichen Aminen, Polyoxyalkylenen, Polyolen und einer Elektrolytlösung zusammensetzen und durch Aluminium-(und Zirkon-)Acetylacetonat vernetzt werden.
Andere multifunktionelle Vernetzungsreagentien, wie zum Beispiel Malonsäuredivinylester, Succinsäuredimethallylester, 3,3'-Ethyliden-bis-(N-vinyl-2-pyrrolidon) oder Diethylenglykoldiallylether werden in EP-A-322.098 geoffenbart. Die Komponenten jener Hydrogel-Kleber die mit diesen Vernetzern hergestellt werden, sind N-Vinylpyrrolidon als matrixbildendes Monomer, Glycerin, Wasser und eine Elektrolytlösung.
Weiters sind Hydrogele auf Basis von sehr rasch polymerisierenden Mischungen bekannt, beispielsweise aus N-Vinyllactam/Acrylsäure, Glycerin, Wasser und difunktionellem Vernetzer auf Acrylatbasis sowie Photoinitiator ( US-A-5.124.076 ) oder aus substituierten Acrylamiden mit Triethylenglykol-bismethacrylat oder N,N-Methylen-bisacrylamid als Vernetzer ( GB-A-2.257.151 ).
Bei der Herstellung und Verwendung weisen diese bekannten Haftkleber allerdings diverse, zum Teil gravierende Mängel auf, sodaß, besonders bei Schichtdicken von mehr als 0,5 mm, nicht alle der oben genannten Anforderungen von einer Zusammensetzung erfüllt werden können. Insbesondere beim Einsatz der Hydrogele in der HF-Chirurgie werden wegen der erwünschten kühlenden Wirkung der Gele relativ große Schichtdicken von etwa 1 mm bevorzugt, die meisten der industriell hergestellten Hydrogele weisen jedoch nur Schichtdicken von 0,1–0,5 mm auf.
Es fällt auf, daß in keinem der obigen Patente die Frage der Haftung an der Metallfolie angeschnitten wurde, d. h. mit Ausnahme des Steuerns des Wassergehalts (um die Haftung an der Haut zu verbessern) wurden in keiner der oben genannten Patentschriften explizite Maßnahmen zur Verbesserung der Haftung auf Metallfolien beschrieben, obwohl Anwender erfahren mußten, daß sich beim Entfernen herkömmlicher Elektroden vom Körper das Haftgel häufig von der Metallfolie ablöst (und zusätzlich mitunter große Mengen des Gels am Körper haften bleiben), wodurch keine Wiederverwendung der Elektroden möglich ist.
Zudem stellte sich heraus, daß es bei Elektrolytzusatz, wie in mehreren obigen Patenten beschrieben, beispielsweise bei Zusatz von KCl, bei längerer Lagerung zu teilweiser Korrosion der Elektroden kommt, was wahrscheinlich auf die Gegenwart der Chloridionen zurückzuführen ist.
Die EP-A-263.605 beschreibt als Quadrolmono- und -dimethacrylate bezeichnete Verbindungen, aus denen Polymere und in der Folge Hydrogele erzeugt werden, die allerdings aufgrund der makrophagen-stimulierenden Wirkung von Quadrolderivaten als Wundverbände eingesetzt werden. Außerdem werden besagte Verbindungen einerseits nicht durch Veresterung von Quadrol mit Methacrylsäure(derivaten) sondern durch Addition von Bis- oder Tris-(hydroxypropyl)ethylendiamin an Glycidylmethacrylat erhalten (wodurch ein ”Quadryl”-Rest nicht an einer oder zwei OH-Gruppen sondern an endständigen C-Atomen verestert ist) und andererseits nicht als bloße Vernetzer sondern direkt als Monomere eingesetzt. Die dort geoffenbarten Verbindungen bestehen somit zu einem Großteil aus Quadrol(meth)acrylaten, was daraus erhaltene Hydrogele gegenüber Acrylsäure-Gelen erheblich verteuert. Die elektrische Leitfähigkeit der Hydrogele wird nicht erwähnt, muß aber aufgrund des Fehlens von ionischen Gruppen um mehrere Zehnerpotenzen unter den für HF-Elektroden erforderlichen Werten liegen. Weiters enthalten die so erhaltenen Hydrogele mehr als 80% Wasser, können also den einschlägigen Anforderungen an Formstabilität und rückstandfreie Ablösbarkeit von der Haut nicht gerecht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Hydrogelen, die bei der Verwendung als Haftklebefilme für biomedizinische Elektroden neben Grunderfordernissen wie physiologischer Unbedenklichkeit, Abwesenheit selbst von Spuren toxischer Restmonomere, guter Lagerstabilität, Farblosigkeit, Transparenz sowie Elastizität sich dadurch auszeichnen, dass

– sie ausreichende Haftung des Gels auf Metallfolien aufweisen, so dass sich das Gel nicht von der Folie ablöst,
– ihre Haftkraft ausreicht um einen guten Kontakt zur Hautoberfläche zu ermöglichen, jedoch beim Abziehen des Gels von der Haut keine Gelrückstände zurückbleiben,
– sie vorzugsweise selbst bei einer Schichtdicke von über 0,5 mm, insbesondere auch ohne Elektrolytzusatz, einen Ohm'schen Widerstand von etwa einem Ohm, wünschenswerterweise weniger, für die oben definierte Erwachsenenelektrode aufweisen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Verwendung von Monomeren und Vernetzern, die komplexierende Strukturelemente enthalten und bei der Herstellung der Hydrogele kovalent in das Netzwerk eingebunden werden, gelöst, da aufgrund derartiger Komplexbildner die Haftung der Gele an den Metalloberflächen stark verbessert werden kann. Die Auswahl der zur Herstellung eingesetzten Ausgangsprodukte und besonders der schliesslich erhaltenen Hydrogele erfolgte dabei zusätzlich im Hinblick auf Hautverträglichkeit einerseits sowie auf eine Minimierung der Herstellungskosten andererseits.
Gegenstand der Erfindung ist daher in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines als Haftkleber, insbesondere für biomedizinische Elektroden, geeigneten, elektrisch leitfähigen, hydrophilen, vorzugsweise transparenten, vernetzten Hydrogels, in dem in einer Polymergel-Struktur komplexierende Strukturelemente enthalten sind, um eine gute Haftung auf metallischen Oberflächen zu gewährleisten, wobei das Verfahren das Polymerisieren einer auf den folgenden Komponenten basierenden Zusammensetzung umfasst:

a) 10–40 Gewichtsteilen zumindest eines eine radikalisch polymerisierbare α,β-ungesättigte Carbansäure oder deren Salze und Ester, allein oder im Gemsich aus zweien oder mehreren enthaltenden Monomers,
b) 0,5–20 Gewichtsteilen zumindest eines ausreichend wasserlöslichen, als Comonomer fungierenden, komplexbildenden, zumindest einfach ungesättigten und polymerisierbaren Vernetzers der allgemeinen Formel NR₁R₂R₃, worin R₁, R₂ und R₃ gleich oder unterschiedlich sein können und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -(CH₂)_n-CH(OR₄)-(CH₂)_m-R₅, -(CH₂)_n-NR₆R₇, -(CH₂)_n-CO-OR₈ und -CO-CR₉=CH₂, R₄ ausgewählt ist aus -H, -CO-CH₃ und -CO-CR₉=CH₂, R₅ ausgewählt ist aus -H, -OH, -OR₄ und -CO-OR₈, R₆ und R₇ gleich oder unterschiedlich sein können und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -(CH₂)_n-CH(OR₄)-(CH₂)_m-R₅, -(CH₂)_n-CO-OR₈, CO-CR₉=CH₂ und -(CH₂)_n-NR₁₀R₁₁, R₈ ausgewählt ist aus -H, -CH=CH₂, -CH₂-CH=CH₂, (CH₂)_n-OR₄, -CH₂-CH(OR₄)-CH₂OR₄ und -CH-(CH₂-OR₄)₂, R₉ ausgewählt ist aus -H und -CH₃, R₁₀ und R₁₁ gleich oder unterschiedlich sein können und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -(CH₂)_n-CH(OR₄)-(CH₂)_m-R₅, -(CH₂)_n-CO-OR₈ und -CO-CR₉=CH₂, n und m ganze Zahlen von 0 bis 3 sind, und zumindest einer von R₁ bis R₁₁ eine polymerisierbare Gruppe enthält, oder von deren Salzen (z. B. Na-, K- oder Ammonium-Salzen),
c) 10–60 Gewichtsteilen zumindest eineswasserlöslichen mehrwertigen Alkohols,
d) 10–60 Gewichtsteilen Wasser, und
e) 0,01–4 Gewichtsteilen zumindest eines radikalischen Initiators, wobei aus den Komponenten a) bis d) eine Precursor-Lösung hergestellt, diese nach Zusatz des radikalischen Initiators e) auf eine Metallfolie aufgebracht und polymerisiert wird.

Ein nach diesem Verfahren hergestelltes Hydrogel zeichnet sich aufgrund des Vorhandenseins von Komplexbildnern durch seine verbesserte Haftung auf Metalloberflächen aus, ist im allgemeinen frei von Chloridionen, was eine Korrosion der Elektrodenoberflächen verhindert, und sind dennoch ausgezeichnet elektrisch leitend.
Derartige Hydrogele besitzen vorzugsweise eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 5 mS/cm² bzw. ein Ohm min schen Widerstand von höchstens 200 Ω/cm², selbst bei Schichtdicken von über 0,5 mm, was nicht nur dem oben erwähnten amerikanischen Standard AAMI-HF 18 weitem entspricht sondern weiters das Risiko von Verbrennungen z. B. während chirurgischer Eingriffe unter Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellten Hydrogels in einer HF-Elektrode beträchtlich senkt.
Als Carboxylgruppen enthaltende Monomere werden radikalisch polymerisierbare alpha, beta -ungesättigte Carbonsäur bzw. deren Salze allein oder im Gemisch aus zweien oder mehreren eingesetzt, wie z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure bzw. deren Alkalisalze. Gegebenenfalls können auch noch andere radikalisch polymerisierbare, hydrophile Monomere zugesetzt werden, wie z. B. 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Acrylamid-2-methylpropansulfonsäure oder N-Vinylpyrrolidon.
Als Comonomere bzw. Vernetzer werden erfindungsgemäss radikalisch polymerisierbare Derivate von komplexbildenden Reagenzien zugesetzt, wie z. B. (Meth)Acrylsäureester von mehrwertigen Aminoalkoholen auf Basis von Ethanolaminen, Isopropanolaminen oder ethoxylierten bzw. propoxylierten Di-, Tri- oder Tetraminen. Bevorzugt sind Methacryl- bzw. Acrylsäureester von Triisopropanolam in, N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)ethylendiamin (”Quadrat”) und/oder N,N,N',N'',N''-Pentakis-(2-hydroxypropyl)bis-(2-aminoethyl)amin (”Pentrol”).
Die obigen Comonomere/Vernetzer sind durch Veresterung bzw. Umesterung der Aminoalkohole mit (Meth)Acrylsäure bzw. deren Derivaten zugänglich. Dabei entstehen je nach dem Molverhältnis der Reaktionspartn Gemische von mono- und höherfunktionellen Estern, die bevorzugt ohne weitere Auftrennung zur Herstellung der Hydrogele eingesetzt werden können.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind auch ungesättigte, z. B. (Meth)Acryloyl-Gruppen enthaltende, und/oder andere komplexbildende Gruppen enthaltende Derivate von bekannten Komplexbildnern, vorzugsweise ungesättigte Ester von Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) oder Triethylentetraminhexaessigsäure (TTHA), insbesondere mit 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, (Meth)Acrylsäureimid-N,N-diessigsäure und/oder gegebenenfalls ungesättigte Ester davon, sowie ungesättigte Ester der Nitrilotriessigsäure, insbesondere mit 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, und/oder deren Alkalisalze.
Diese Derivate sind durch Umsetzung von Alkoholen, beispielsweise Hydroxyalkyl(meth)acrylaten, mit den zyklischen Anhydriden der genannten Säuren zugänglich. Auch hier entstehen je nach dem Molverhältnis der Reaktionspartner Gemische von mono- und höherfunktionellen Estern, die bevorzugt ohne weitere Auftrennung zur Herstellung der Hydrogele eingesetzt werden können.
Es ist zu beachten, daß die oben genannten Estergruppen von beliebigen ungesättigten und/oder komplexierenden Alkoholen stammen können. Bevorzugte Alkohole sind dabei 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, Vinyl-, Allyl- und Methallylalkohol, Glycerin und Glycerin(meth)acrylate, insbesondere 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat.
Weiters können einige und gegebenenfalls alle freien Alkohol-Funktionalitäten mit (Meth)Acrylat und/oder Acetat verestert werden, um die Weichheit/Steifigkeit sowie Hydrophilie und Haftkraft der Hydrogele zu steuern.
Generell ist festzuhalten, daß bei der Herstellung ein Kompromiß zwischen Hydrophilie und elektrischer Leitfähigkeit einerseits sowie Formstabilität und Haftkraft andererseits eingegangen werden muß. Eine hohe Hydrophilie durch Einbau zahlreicher funktioneller Gruppen wie -OH und -COOH ermöglicht zwar die Aufnahme großer Mengen an Wasser, was für eine ausreichende Kühlwirkung sorgt, bewirkt aber gleichzeitig eine Verringerung der Festigkeit und Formstabilität der Hydrogele. Die elektrische Leitfähigkeit kann wiederum durch Vorsehen zahlreicher Carboxylat-Gruppen wie -COO^–Na⁺ und dergleichen herbeigeführt werden, die im allgemeinen vom Monomer (z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure) stammen. Durch den Einbau derartiger Gruppen in den Vernetzer kann die Leitfähigkeit weiter erhöht werden. Allerdings ist zur Beibehaltung von ausreichender Formstabilität und Hydrophilie die Gegenwart von genügenden, polymerisierbaren, ungesättigten Gruppen, z. B. Estergruppen, erforderlich, um einen ausreichenden Vernetzungsgrad und somit ausreichende Steifigkeit/Formstabilität zu erreichen.
Ein optimale Lösung dieses Problems erfolgt gemäss vorliegender Erfindung z. B. durch die Verwendung der oben beschriebenen multifunktionellen Comonomere/Vernetzer mit bis zu 6 oder sogar mehr Carboxyl-Gruppen, von denen ein Teil mit ungesättigten Alkoholen polymerisierbar verestert und ein Teil in ein leitfähigkeitssteigerndes Salz umgewandelt ist. Zudem enthalten diese Moleküle – wie bereits erwähnt – komplexierende Gruppen in Form von tertiären Aminen oder Amiden, was die Haftkraft an der Metalloberfläche erhöht.
Dadurch kann gewährleistet werden, dass die erfindungsgemäß hergestellten Gele zwar stark hydrophil und gut elektrisch leitend aber dennoch formstabil sind und aufgrund der enthaltenen Komplexbildner sehr gut an der Elektrodenfolie sowie an der Haut haften, sich allerdings auch wieder leicht und rückstandsfrei von der Haut ablösen lassen.
Gegebenenfalls können zusätzlich auch noch andere Vernetzer eingesetzt werden, wie beispielsweise (Meth)Acrylate von mehrwertigen Alkoholen (z. B. Ethylenglykol, Di- bzw. Triethylenglykol, Glycerin).
Falls das Comonomer/der Vernetzer, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nur eine Unsättigungsstelle im Molekül enthält und somit nur an einer Stelle kovalent in das Polymernetzwerk eingebaut wird, kann dennoch eine – wenn auch abgeschwächte – vernetzende Wirkung aufgrund der Ausbildung von Wasserstoffbrücken beobachtet werden, was bereits nach dem Stand der Technik bekannt ist. Somit können auch nur einfach ungesättigte Verbindungen durchaus als Vernetzer bezeichnet werden.
Als hygroskopische Mittel und Weichmacher werden in bekannter Weise mehrwertige Alkohole eingesetzt. Bevorzugt werden Glycerin und andere wasserlöslichen Alkohole wie Propylenglykol oder 1,2,4-Butantriol. Insbesondere Glycerin hat sich als hygroskopisches Mittel und Weichmacher in derartige Formulierungen bewährt.
Als Initiatoren werden bekannte radikalische Polymerisationsstarter eingesetzt, die in der erforderliche Menge in der Monomerformulierung löslich sind. Neben bekannten thermischen Initiatoren, wie z. B. geeigneten Peroxiden oder Azoverbindungen, werden im Hinblick auf das Herstellungsverfahren der Hydrogele Photoinitiatoren bevorzugt, wie sie aus der Technik der UV-Härtung von Beschichtungen bekannt sind, wie z. B. Hydroxyalkylphenone (insbesondere 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on; Darocur^® 1173, Ciba-Geigy) oder Benzilketale.
Gegebenenfalls kann der Formulierung auch noch ein Elektrolyt (z. B. Natrium- oder Kaliumchlorid) zugesetzt werden, zur Erzielung einer ausreichenden Leitfähigkeit ist dies jedoch nicht erforderlich. Der Zusatz zu hoher Mengen an derartigen Elektrolyten führt ausserdem, wie bereits erwähnt, zu Korrosionserscheinungen bei längeren Lagerzeiten. Weiters können auch andere Zusätze, w z. B. physiologisch unbedenkliche Verdickungsmittel, z. B. auf Kohlenhydratbasis, zur Erleichterung der Produktion der Haftklebefilme zugesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von oben beschriebenen Hydrogelen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass aus den oben spezifizierten Komponenten a) bis d), gegebenenfalls unter Erwärmen, eine Precursor-Lösung hergestellt, diese nach Zusatz des radikalischen Initiators, insbesondere eines Photoinitiators, e) in der erforderlichen Schichtdicke auf eine Metallfolie aufgebracht und polymerisiert wird. Die Polymerisation kann dabei je nach eingesetztem Initiator durch Erhitzen, oder aber erfindungsgemäss bevorzugt mit Hilfe von Photoinitiatoren durch UV-Bestrahlung ausgelöst werden.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen zum einen die Verwendung der erfindungsgemässen Hydrogele als Haftkleber für biomedizinische Elektroden. Die Charakterisierung der erfindungsgemäß hergestellten Hydrogele und ein Vergleich mit Gelen gemäß dem Stand der Technik wird in den weiter unten folgenden Beispielen beschrieben.
Der Aufbau von im Zusammenhang mit der Erfindung verwendbaren Neutralelektroden für die HF-Chirurgie kann verschieden sein. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen, worin 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer herkömmlichen HF-Elektrode und 2 ein Schnittansicht der Elektrode entlang der Linie A-A aus 1 sind.
Die Erdungselektrode derartiger HF-Elektroden besteht üblicherweise aus einer Metallfolie (meist aus Aluminium) 1, die an der körperabgewandten Seite mit einem isolierenden Kunststoff (z. B. Polyethylen, Polyester) 2 beschichtet ist. Darüber ist oft eine Schicht aus Schaumstoff 3 angebracht, welche über das Aluminium hinausreicht und mit einem Klebstoff 7 versehen ist. Dadurch soll die Elektrode gut fixiert werden und dem Patienten weich und angenehm erscheinen.
Die Verbindung des Hochfrequenzgenerators mit der Elektrode wird mittels eines Drahtes über die Kontaktstelle 4 an der Metallfolie hergestellt. Die der Haut zugewandte Seite der Aluminiumfolie wird mit dem elektrisch leitenden Hydrogel 5 versehen. Um Verschmutzung und unerwünschtes Verkleben zu vermeiden, wird die klebende Seite mit einer silikonisierten Kunststoffolie 6 abgedeckt, die vor Gebrauch entfernt wird.
Damit die Elektroden beim Transport oder bei der Lagerung nicht zu sehr austrocknen, werden sie in einem verschweissten Aluminiumbeutel aufbewahrt.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung zur Veranschaulichung anhand von Beispielen zur erfindungsgemäßen Herstellung von Hydrogelen beschrieben und diese mit Vergleichsbeispielen gemäß dem Stand der Technik verglichen. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt.
BEISPIELE
Beispiele 1 bis 4
Synthese von Hydrogelen auf Basis von N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)ethylendiamin („Quadrol”) mit Quadrol-Methacrylsäure-Estern als Vernetzer
In dieser Gruppe von Beispielen werden komplexierende Comonomere/Vernetzer gemäß der Formel NR₁R₂R₃ erhalten, worin gilt:
R₁ = -(CH₂)₂-NR₆R₇,
R₂ = R₃ = R₆ = R₇ = -CH₂-CH(OR₄)-CH₃,
R₄ = -H und -CO-CR₉=CH₂,
R₉ = -CH₃.
Beispiel 1
a) Synthese des Vernetzergemischs

Ansatz: 3,0 g (10,26 mMol) Quadrol

4,29 g (41,04 mMol) Methacrylsäurechlorid

6,07 g (60,0 mMol) Triethylamin

50 ml abs. THF

100 ml Wasser

150 ml CH₂Cl₂
Zu einer Lösung von Quadrol in abs. THF wurde nach Zusatz einer Spatelspitze Hydrochinon Triethylamin zugetropft. Diesem Gemisch wurde bei 0°C unter N₂-Atmosphäre Methacrylsäurechlorid so zugetropft, daß die Temperatur des Reaktionsgemischs unter 10°C blieb. Anschließend wurde 24 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Das gebildete Triethylamin-hydrochlorid wurde abfiltriert und mit THF gewaschen. Das Filtrat wurde nach Zusatz von Hydrochinon am Rotationsverdampfer eingeengt und anschließend auf Wasser gegossen. Nach mehrfacher Extraktion mit CH₂Cl₂ wurden die vereinigten organischen Phasen über Na₂SO₄ getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt, wobei 4,4 g (76% d. Th.) einer rötlichen, viskosen Flüssigkeit erhalten wurden.

Laut gaschromatographischer Analyse einer silylierten Probe bestand das Gemisch aus ca. 15% Di-, ca. 37% Tri- und ca. 48 Gew.-% Tetraester des Quadrols. b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Ansatz:	3,5 g Acrylsäure
	0,2 g nach a) hergestellter Vernetzer
	0,97 g NaOH
	7,0 g Glycerin
	5,0 g Wasser
	0,04 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

Der Vernetzer wird in Acrylsäure gelöst. Zu dieser Lösung wird eine Lösung von NaOH in der entsprechenden Menge Wasser langsam zugetropft. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur werden der Photoinitiator und das Glycerin zugesetzt und gut vermischt.
Zur Herstellung der Haftkleberschicht wird die Precursor-Lösung zur Entfernung der Luftblasen 10 min auf einem Ultraschallbad entgast und auf die in einen Rahmen gespannte und abgedichtete Metallfolie gegossen. Durch vorsichtiges Kippen wird die Lösung gleichmäßig auf der Folie verteilt und gegebenenfalls entstandene Luftbläschen entfernt. Anschließend wird das Gel lichtdicht abgedeckt und unter den UV-Strahler geschoben. Durch Entfernen der Abdeckung für 30 Sekunden wird die Precursor-Lösung polymerisiert und so eine durchschnittlich ca. 1 mm und mindestens ca. 0,8 mm dicke Haftkleberschicht erhalten.
Beispiel 2
a) Synthese des Vernetzergemischs

Ansatz: 2,5 g (8,55 mMol) Quadrol

3,6 g (34,2 mMol) Methacrylsäurechlorid

2,1 g (51,3 mMol) NaOH

30 ml dest. Wasser

45 ml CH₂Cl₂
Nach dem Lösen von Quadrol in einer Lösung von NaOH in dest. Wasser wurde bei 0°C Methacrylsäurechlorid so zugetropft, daß die Temperatur des Reaktionsgemischs unter 5°C blieb. Anschließend wurde 30 min lang bei 0–5°C und weitere 30 min lang bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde mehrmals mit CH₂Cl₂ extrahiert, die vereinigten org. Phasen über Na₂SO₄ getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt, wobei 2,0 g (41% d. Th.) einer farblosen, viskosen Flüssigkeit erhalten wurden.

Laut gaschromatographischer Analyse einer silylierten Probe bestand das Gemisch aus ca. 28% Mono-, ca. 32% Di-, ca. 17% Tri- und ca. 23 Gew.-% Tetraester des Quadrols. b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Ansatz:	3,5 g Acrylsäure
	0,1 g nach a) hergestellter Vernetzer
	0,97 g NaOH
	7,0 g Glycerin
	5,0 g Wasser
	0,04 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
Beispiel 3
a) Synthese des Vernetzergemischs

Ansatz: 10,0 g (34,2 mMol) Quadrol

7,15 g (68,4 mMol) Methacrylsäurechlorid

8,10 g (80,0 mMol) Triethylamin

50 ml abs. THF

100 ml Wasser

300 ml CH₂Cl₂
Die Durchführung der Reaktion und die Aufarbeitung erfolgten analog Beispiel 1a). Dabei wurden 12,0 g (82% d. Th.) einer rötlichen, viskosen Flüssigkeit erhalten.

Laut gaschromatographischer Analyse einer silylierten Probe enthielt das Gemisch neben ca. 13 Gew.-% nicht umgesetzten Quadrols ca. 42 Gew.-% Mono-, ca. 40 Gew.-% Di- und ca. 5 Gew.-% Triester des Quadrols. b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Ansatz:	3,5 g Acrylsäure
	0,2 g nach a) hergestellter Vernetzer
	0,97 g NaOH
	8,0 g Glycerin
	4,0 g Wasser
	0,04 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
Beispiel 4
a) Synthese des Vernetzergemischs

Ansatz: 2,5 g (8,55 mMol) Quadrol

6,85 g (68,4 mMol) Methacrylsäuremethylester
In einem 100 ml Einhals-Rundkolben wurde Quadrol, Methacrylsäuremethylester und 75 mg Hydrochinon mit 0,1 ml einer NaOMe-Lsg., die durch Zugabe von 1 g Na zu 10 ml abs. MeOH erhalten worden war, versetzt. Die Mischung wurde mittels Ölbad auf 90°C erhitzt, sodaß das bei der Umsetzung gebildete McOH kontinuierlich über eine Mikrodestillationsbrücke abgezogen werden konnte, wobei auch etwas Methacrylsäuremethylester überdestillierte. Nach einer Reaktionsdauer von etwa 20 h und Abkühlung auf Raumtemperatur wurde der überschüssige Methacrylsäuremethylester am Rotationsverdampfer entfernt. Der Rückstand wurde mit 10 ml gekühltem Et₂O verdünnt, mit 10 ml 2%-iger NaOH-Lsg. und 10 ml Wasser gewaschen, und über Na₂SO₄ getrocknet. Durch Entfernen des Lösungsmittels im Wasserstrahlpumpenvakuum bei Raumtemperatur wurden 2,8 g bräunliches Öl erhalten.

Laut gaschromatographischer Analyse einer silylierten Probe enthielt das Gemisch neben ca. 33 Gew.-% nicht umgesetzten Quadrols ca. 22 Gew.-% Mono-, ca. 25 Gew.-% Di- und ca. 20 Gew.-% Triester des Quadrols. b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
Beispiel 5
Synthese eines Hydrogels auf Basis von Triisopropanolamin (TIPA) mit TIPA-Methacrylsäure-Estern als Vernetzer
In diesem Beispiel wird ein komplexierendes Comonomer bzw. ein komplexierender Vernetzer gemäß der Formel NR₁R₂R₃ erhalten, worin gilt:
R₁ = R₂ = R₃ = -CH₂-CH(OR₄)-CH₃,
R₄ = -H und -CO-CR₉ = CH₂,
R₉ = -CH₃. a) Synthese des Vernetzergemischs

Ansatz: 3,83 g (20 mMol) Triisopropanolamin

4,18 g (40 mMol) Methacrylsäurechlorid

4,74 g (46,78 mMol) Triethylamin

30 ml abs. THF

150 ml CH₂Cl₂
Zu einer Losung von Triisopropanolamin in abs. THF wurde nach Zusatz einer Spatelspitze Hydrochinon Triethylamin zugetropft. Zu diesem Gemisch wurde bei 0°C unter N₂-Atmosphäre Methacrylsäurechlorid so zugetropft, daß die Temperatur des Reaktionsgemischs unter 5°C blieb. Anschließend wurde 3 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Das gebildete Triethylamin-hydrochlorid wurde abfiltriert und mit THF gewaschen. Das Filtrat wurde nach Zusatz von Hydrochinon am Rotationsverdampfer eingeengt und anschließend auf 50 ml Wasser gegossen. Nach mehrmaliger Extraktion mit CH₂Cl₂ wurden die vereinigten org. Phasen über Na₂SO₄ getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt, wobei 5,1 g (78% d. Th.) einer hellgelben, viskosen Flüssigkeit erhalten wurden.

Laut gaschromatographischer Analyse einer silylierten Probe enthielt das Gemisch ca. 30 Gew.-% Mono-, ca. 42% Di- und ca. 25% Trimethacrylsäureester des Triisopropanolamins. b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
Beispiele 6 und 7
Synthese von Hydrogelen auf Basis von N,N,N',N'',N''-Pentakis-(2-hydroxypropyl)-bis-(2-aminoethyl)amin („Pentrol”) mit Pentrol-Methacrylsäure-Estern als Vernetzer
In dieser Gruppe von Beispielen werden komplexierende Comonomere/Vernetzer gemäß der Formel NR₁R₂R₃ erhalten, worin gilt:
R₁ = -(CH₂)₂-NR₆R₇,
R₆ = -(CH₂)₂-NR₁₀R₁₁,
R₂ = R₃ = R₇ = R₁₀ = R₁₁ = -CH₂-CH(OR₄)-CH₃,
R₄ = -H und -CO-CR₉=CH₂,
R₉ = -CH₃.
Beispiel 6
a) Synthese des Vernetzergemisch

Ansatz: 3,94 g (10,0 mMol) Pentrol

2,09 g (20,0 mMol) Methacrylsaurechlorid

2,37 g (23,4 mMol) Triethylamin

30 ml abs. THF

50 ml Wasser

150 ml CH₂Cl₂
Reaktionsführung und Aufarbeitung erfolgten analog jener in Beispiel 1b), wobei 4,6 g (87% d. Th.) einer rötlichen, viskosen Flüssigkeit erhalten wurden.

Laut gaschromatographischer Analyse einer silylierten Probe enthielt das Gemisch neben ca. 17 Gew.-% nicht umgesetzten Pentrols ca. 50 Gew.-% Mono-, ca. 28 Gew.-Di- und ca. 5 Gew.-% Triester des Pentrols. b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Ansatz:	3,5 g Acrylsäure
	0,2 g nach a) hergestellter Vernetzer
	1,44 g NaOH
	7,0 g Glycerin
	5,0 g Wasser
	0,04 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
Beispiel 7
a) Synthese des Vernetzergemischs

Ansatz: 3,94 g (10,0 mMol) Pentrol

4,18 g (40,0 mMol) Methacrylsäurechlorid

7,74 g (46,8 mMol) Triethylamin

40 ml abs. THF

50 ml Wasser

150 ml CH₂Cl₂
Reaktionsführung und Aufarbeitung erfolgten analog jener in Beispiel 1b), wobei 4,6 g (87% d. Th.) einer rötlichen, viskosen Flüssigkeit erhalten wurden.

Laut gaschromatographischer Analyse einer silylierten Probe enthielt das Gemisch ca. 10 Gew.-% Mono-, ca. 28 Gew.-% Di-, ca. 48 Gew.-% Tri- und ca. 14 Gew.-% Tetraester des Pentrols. b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
Beispiele 8 und 9
Synthese von Hydrogelen auf Basis von Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) mit EDTA-HEMA-Estern als Vernetzer
In dieser Gruppe von Beispielen werden komplexierende Comonomere/Vernetzer gemäß der Formel NR₁R₂R₃ erhalten, worin gilt:
R₁ = -(CH₂)₂-NR₆R₇,
R₂ = R₃ = R₆ = R₇ = -CH₂-CO-OR₈,
R₈ = -H und -(CH₂)₂-OR₄,
R₄ = -CO-CR₉=CH₂,
R₉ = -CH₃.
Beispiel 8
a) Synthese des Vernetzergemischs

Ansatz: 5,0 g (19,5 mMol) EDTA-Dianhydrid

5,08 g (39 mMol) 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA)

50 ml wasserfreies DMF

7 ml Wasser

EDTA-Dianhydrid wurde in wasserfreiem DMF durch Erwärmen auf 75°C gelöst und 2-Hydroxyethylmethacrylat zugetropft. Das Reaktionsgemisch wurde 24 h lang bei 75–80°C gerührt. Dabei verfärbte sich die Lösung gelb-orange. Dem Gemisch wurde Wasser zugefügt und eine Stunde bei 80°C gerührt. Anschließend wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und filtriert. Die Lösung wurde mit einer Spatelspitze Hydrochinon versetzt und DMF im Wasserstrahlpumpen-Vakuum bei 40°C zum Großteil abdestilliert. Dabei konnten 13,6 g Estergemisch als orange-gelbe, viskose Flüssigkeit erhalten werden. b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Ansatz:	3,2 g Acrylsäure
	0,4 g nach a) hergestellter Vernetzer
	0,97 g NaOH
	8,0 g Glycerin
	4,0 g Wasser
	0,03 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
Beispiel 9
a) Synthese des Vernetzergemischs

Ansatz: 5,0 g (19,5 mMol) EDTA-Dianhydrid

2,54 g (19,5 mMol) HEMA

50 ml wasserfreies DMF

7 ml Wasser

EDTA-Dianhydrid wurden analog Beispiel 7a) mit HEMA umgesetzt. Nach der Hydrolyse wurde der entstandene Niederschlag abfiltriert, und nach dem Eindampfen des Filtrats wurden 10,45 g Estergemisch als rotbraune, viskose Flüssigkeit erhalten. b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Ansatz:	2,0 g Acrylsäure
	2,0 g nach a) hergestellter Vernetzer
	0,76 g NaOH
	8,0 g Glycerin
	4,0 g Wasser
	0,03 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
Beispiel 10
Synthese eines Hydrogels auf Basis von Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) mit DTPA-HEMA-Diester als Vernetzer
In diesem Beispiel wird ein komplexierendes Comonomer bzw. ein komplexierender Vernetzer gemäß der Formel NR₁R₂R₃ erhalten, worin gilt:
R₁ = -(CH₂)₂-NR₆R₇,
R₆ = -(CH₂)₂-NR₁₀R₁₁,
R₂ = R₃ = R₇ = R₁₀ = R₁₁ = -CH₂-CO-OR₈,
R₈ = -H (für R₂, R₇ und R₁₀) und -(CH₂)₂-OR₄ (für R₃ und R₁₁),
R₄ = -CO-CR₉=CH₂,
R₉ = -CH₃. a) Synthese des Vernetzergemischs

Ansatz: 3,57 g (10,0 mMol) DTPA-Dianhydrid

2,61 g (20,0 mMol) HEMA

60 ml Eisessig

200 ml Et₂O

Nach der Einwaage des DTPA-Dianhydrids und Zugabe einer Spatelspitze Hydrochinon wurde die Apparatur 10 min lang mit getrocknetem N₂ gespült. Anschließend wurde das Anhydrid in 30 ml Eisessig bei 75°C gelost, HEMA zugetropft und der Tropftrichter mit 30 ml Eisessig gespült. Das Reaktionsgemisch wurde 24 h bei 60°C gerührt und anschließend etwa 75% des Lösungsmittels am Rotationsverdampfer entfernt. Durch Zutropfen von 100 ml Et₂O wurde ein weißer Niederschlag erhalten. Der Überstand wurde abdekantiert, der Rückstand mit 2 × 50 ml Et₂O digeriert und am Wasserstrahlvakuum getrocknet, wodurch 4,1 g (66% d. Th.) Diester, Diethylentriaminpentaessigsäure-bis-(2-methacryloyloxyethylester), als weißes Pulver erhalten wurden.

M_G (C₂₆H₃₉N₃O₁₄) = 617,61 g/Mol
D_C (Methanol/Ethylacetat = 1/3): R_f = 0,39
F_p.: 120–123°C

¹H-NMR (DMSO-d₆, 200 MHz): δ (ppm) = 6,05 (s, 2H, =CH); 5,75 (s, 2H, =CH); 4,35 (s, 8H, O-CH ₂-CH ₂-O); 3,60 (s, 6H, -CH ₂-COOH); 3,45 (s, 4H, -CH ₂-COOR); 3,15–3,00 (m, 4H, -N-CH ₂-); 3,00–2,85 (m, 4H, -N-CH ₂-); 1,90 (s, 6H, -CH ₃).

¹³C-NMR ((DMSO-d₆, 50 MHz): δ (ppm) = 172,90 (2C, -COOH); 171,22 (2C, -N-CH₂-COOR); 168,57 (1C, -COOH); 166,79 (2C, -OCO-C(CH₃)=); 135,87 (2C, -OCO-C(CH₃)=); 126,58 (2C, =CH₂); 62,73/62,19 (4C, -O-CH₂-CH₂-O-); 55,74/54,78/54,46 (2C, -CH₂-COOR; 2C, -CH₂-COOH; 1C, -CH₂-COOH); 51,93/49,56 (4C, -N-CH₂-CH₂-N-) 18,24 (2C, -CH₃).

Elementaranalyse:	ber.: %C: 50,56	%H: 6,36	%N: 6,81
	gef.: %C: 50,49	%H: 6,07	%N: 6,76

b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Ansatz:	3,2 g Acrylsäure
	0,4 g nach a) hergestellter Vernetzer
	0,97 g NaOH
	8,0 g Glycerin
	4,0 g Wasser
	0,04 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
Beispiel 11
Synthese eines Hydrogels mit Methacrylsäureimid-N,N-diessigsäure als Comonomer/Vernetzer
In diesem Beispiel wird ein komplexierendes Comonomer bzw. ein komplexierender Vernetzer gemäß der Formel NR₁R₂R₃ erhalten, worin gilt:
R₁ = -CO-CR₉=CH₂,
R₂ = R₃ = -CH₂-CO-OR₈,
R₈ = -H,
R₉ = -CH₃. a) Synthese von Methacrylsäureimid-N,N-diessigsäure

Ansatz: 7,54 g (56 mMol) Iminodiessigsäure

10,0 g (95,7 mMol) Methacrylsäurechlorid

4,49 g (112,26 mMol) NaOH

8,85 g (83,5 mMol) Na₂CO₃

40 ml Wasser

Zu einer wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid wurden Iminodiessigsäure und Natriumcarbonat zugefügt und durch Erwärmen gelöst. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde die klare Lösung zu Methacrylsäurechlorid bei 3–7°C langsam zugetropft und eine Stunde bei dieser Temperatur gerührt. Anschließend wurde das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur erwärmt und drei Stunden gerührt. Nachdem die CO₂-Entwicklung beendet war, wurde die Lösung filtriert, mit Salzsäure angesäuert (pH 2), eingedampft und getrocknet. Der Rückstand wurde in wasserfreiem Aceton gelöst, filtriert, das Filtrat eingedampft und 3 Tage an der Gefriertrocknung getrocknet. Dabei konnten 5,8 g (51,5% d. Th.) eines weißen Pulvers mit einem Schmelzpunkt von 175–176,5°C erhalten werden. Methacrylsäureimid-N,N-diessigsäure ist löslich in Wasser, Methanol, Ethanol, i-Propanol, Aceton, DMA, DMF und DMSO.

¹H-NMR (DMSO-d₆; 200 MHz): δ (ppm) = 5,2 (s, 1H, =CH₂); 5,0 (s, 1H, =CH₂); 4,1 (s, 2H, CH₂); 4,0 (s, 2H, CH₂); 1,9 (s, 3H, -CH₃).

¹³C-NMR (DMSO-d₆, 50 MHz): δ (ppm) = 172,68, 172,37 und 171,55 (3 s, 3C, C=O); 140,23 (s, 1C, CH₃-C-); 115,58 (s, 1C, C=CH₂); 53,69 und 50,65 (2 s, 2C, CH₂); 20,22 (s, 1C, CH₃).

IR (KBr-Preßling; cm^–1):	3410 O-H Valenzschwingung
	2922 C-H Valenzschwingung
	1734 C=O Valenzschwingung (COOH)
	1653 C=C Valenzschwingung
	1607 C=O Valenzschwingung (CON)

b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Ansatz:	17,44 g Acrylsäure
	5,82 g nach a) hergestellte Methacrylsäureimid-N,N-diessigsäure
	0,2 g Triethylenglykol-bis-methacrylat
	6,0 g NaOH
	43,3,0 g Glycerin
	27,0 g Wasser
	0,25 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
Beispiel 12
Synthese eines Hydrogels auf Basis von Nitrilotriessigsäure (NTA) mit NTA-HEMA-Ester als Vernetzer
In diesem Beispiel wird ein komplexierendes Comonomer bzw. ein komplexierender Vernetzer gemäß der Formel NR₁R₂R₃ erhalten, worin gilt:
R₁ = R₂ = R₃ = -CH₂-CO-OR₈,
R₈ = -H (für R₁ und R₂) und -(CH₂)₂-OR₄ (für R₃),
R₄ = -CO-CR₉=CH₂,
R₉ = -CH₃. a) Synthese von Methacrylsäure-2-[2-(biscarboxymethylamino)-acetoxylethylester

Ansatz: 2,60 g (15,0 mMol) Nitrilotriessigsäureanhydrid

1,95 g (15,0 mMol) HEMA

30 ml abs. Aceton

10 ml Et₂O

In einem 50 ml Dreihals-Rundkolben wurde Nitrilotriessigsäureanhydrid in 15 ml abs. Aceton gelöst, nach Zusatz von 50 mg Hydrochinon unter N₂-Atmosphäre HEMA zugetropft und der Tropftrichter mit 5 ml Aceton gespült. Die Mischung wurde 8 h lang unter Rückfluß erhitzt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde ein geringer Teil Nitrilotriessigsäure abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer eingeengt. Der Rückstand wurde mit eiskaltem Et₂O versetzt, gerührt, und das Lösungsmittel abdekantiert. Der Rückstand wurde nach Trocknung am Wasserstrahlvakuum in 10 ml Aceton aufgelöst, geringe Mengen an Niederschlag abfiltriert und das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer bei 30°C entfernt, wobei 1,8 g (40% d. Th.) eines farblosen, hochviskosen Produkts erhalten wurde.

M_G (C₁₂H₁₇NO₈) = 303,27 g/Mol
DC (Petrolether/Ethylacetat = 3/8): R_f = 0,18

¹H-NMR (DMSO-d₆, 200 MHz): δ (ppm) = 6,05 (s, 1H, =CH); 5,75 (s, 1H, =CH); 4,35 (s, 4H, O-CH ₂-CH ₂-O); 3,65 (s, 2H, -CH ₂-COOR); 3,55 (s, 4H, -CH ₂-COOH); 1,90 (s, 3H, -CH ₃).

¹³C-NMR (DMSO-d₆, 50 MHz): δ (ppm) = 172,53 (2C, -COOH); 170,90 (1C, -N-CH₂-COOR); 166,72 (1C, -OCO-C(CH₃)=); 135,91 (1C, -OCO-C(CH₃)=); 126,49 (1C, =CH₂); 62,73/62,12 (2C, -O-CH₂-CH₂-O-); 54,61 (2C, -CH₂-COOH; 1C, -CH₂-COOR); 18,23 (1C, -CH₃).

Elementaranalyse:	ber.: %N: 4,62
	gef.: %N: 4,41

b) Herstellung der Precursor-Lösung und Polymerisation

Ansatz:	3,0 g Acrylsäure
	0,5 g nach a) erhaltener Methacrylsäure-2-[2-(biscarboxymethylamino)acetoxy]ethylester
	0,2 g nach Beispiel 3a) hergestellter Vernetzer
	0,97 g NaOH
	8,0 g Glycerin
	4,0 g Wasser
	0,04 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

Die Herstellung und Polymerisation der Lösung erfolgten wie in Beispiel 1b) beschrieben.
VERGLEICHSBEISPIELE
Vergleichsbeispiele 1 bis 4
Synthese von Hydrogelen auf Basis von Triethylenglykolbismethacrylat (TEGBM) als Vernetzer. Acrylsäure (AS) und N-Vinylpyrrolidon (NVP)
Vergleichsbeispiel 1

Ansatz:	0,125 g (0,4 mMol) Triethylenglykolbismethacrylat (TEGBM)
	10,0 g (139 mMol) Acrylsäure
	10,0 g (90 mMol) N-Vinylpyrrolidon (NVP)
	1,0 g (13 mMol) KCl
	2,77 g (69 mMol) NaOH
	50,6 g Glycerin
	25,5 ml Wasser
	0,07 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

In einem Becherglas wurde Kaliumchlorid in Wasser gelöst und Natriumhydroxid zugegeben. Nach Auflösung und Abkühlung auf Raumtemperatur wurde Glycerin zugefügt und gut vermischt. In einem zweiten Becherglas wurden Acrylsäure, Triethylenglykolbismethacrylat (TEGBM) und Photoinitiator gut vermischt. Anschließend wurden die Lösungen vereinigt und mit N-Vinylpyrrolidon gut vermischt. 15 ml der so hergestellten Lösung wurden in einer Foliengußvorrichtung gleichmäßig verteilt und ca. 1 min lang unter der UV-Lampe polymerisiert, was eine durchschnittlich ca. 0,8 mm dicke Hydrogelschicht ergab.
Vergleichsbeispiel 2

Ansatz:	0,19 g (0,7 mMol) TEGBM
	16,87 g (234 mMol) Acrylsäure
	5,68 g (51,1 mMol) NVP
	1,0 g (13,4 mMol) KCl
	4,68 g (117 mMol) NaOH
	42 g Glycerin
	25,5 ml Wasser
	0,07 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

In einem Becherglas wurden Kaliumchlorid und Natriumhydroxid in Wasser gelöst und nach Abkühlung auf Raumtemperatur mit Glycerin gut vermischt. In einem zweiten Becherglas wurden Acrylsäure, TEGBM und Photoinitiator sorgfältig vermischt. Anschließend wurden die Lösungen vereinigt und gut mit N-Vinylpyrrolidon vermischt. 15 ml der so hergestellten Lösung wurden auf dem Foliengerät gleichmäßig verteilt und ca. 1 min lang unter der UV-Lampe polymerisiert, was eine durchschnittlich ca. 0,8 mm dicke Hydrogelschicht ergab.
Vergleichsbeispiel 3
Es wurde eine Folie mit 5 g Kaliumchlorid auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 2 beschrieben hergestellt.
Vergleichsbeispiel 4
Es wurde eine Folie ohne Zusatz von Kaliumchlorid auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 2 beschrieben hergestellt.
Vergleichsbeispiel 5
Synthese eines Hydrogels auf Basis von Triethylenglykolbismethacrylat (TEGBM) und 2-Hydroxyethylmethacrylat als Comonomere/Vernetzer und Acrylsäure (AS)

Ansatz:	0,1 g (0,3 mMol) TEGBM
	10 g (77 mMol) 2-Hydroxyethylmethacrylat
	15 g (208 mMol) Acrylsäure
	6 g (107 mMol) KOH
	50 g Glycerin
	10 ml Wasser
	0,1 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

TEGBM wurde in Hydroxyethylmethacrylat gelöst, mit Glycerin versetzt und gut durchmischt. Eine Lösung aus Acrylsäure und Photoinitiator wurde unter Rühren zugefügt. In einem anderen Behälter wurde Kaliumhydroxid in Wasser gelöst und mit der ersten Lösung ebenfalls gut vermischt. Nach Abkühlung im Kühlschrank (8°C, ca. 10 min) wurden 15 ml dieser Lösung auf einer Aluminiumfolie verteilt und ca. 1 min lang unter UV-Licht polymerisiert, was eine durchschnittlich ca. 0,8 mm dicke Hydrogelschicht ergab.
Vergleichsbeispiele 6 und 7
Synthese von Hydrogelen auf Basis von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsöuren (AMPS)
Vergleichsbeispiel 6

Ansatz:	10 g (48 mMol) AMPS
	4,06 g (48 mMol) NaHCO₃
	10 ml Wasser
	0,05 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator DAROCUR^® 1173)

AMPS wurde in Wasser gelöst und langsam mit Natriumhydrogencarbonat versetzt. Nach Beendigung der CO₂-Entwicklung wurde der Photoinitiator zugesetzt und gut vermischt. Anschließend wurde die Lösung für 5 min in ein Ultraschallbad gestellt, um die letzten Gasbläschen zu entfernen. Die Polymerisation wurde unter UV-Licht (ca. 1 min) durchgeführt und ergab eine durchschnittlich ca. 0,8 mm dicke Hydrogelschicht.
Vergleichsbeispiel 7

Ansatz:	10 g (48 mMol) AMPS
	2 g Glycerin
	8 ml Wasser
	0,1 g 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanon (Photoinitiator
	DAROCUR^® 1173)

AMPS wurde mit Wasser und Glycerin vermischt und der Photoinitiator zugegeben. Die homogene Lösung wurde einige Minuten lang in ein Ultraschallbad gestellt und anschließend 15 ml davon gleichmäßig auf einer Aluminiumfolie verteilt und 1 min. unter UV-Licht polymerisiert, was eine durchschnittlich ca. 0,8 mm dicke Hydrogelschicht ergab.
MESSERGEBNISSE
Zur Charakterisierung der Hydrogel-Kleber wurden Impedanz, Leitfähigkeit und Haftkraft gemessen.
Zur Messung der Impedanz wurde ein an der Universität Innsbruck speziell dafür entwickeltes Meßgerät eingesetzt. Im Zentralgerät ist ein in Frequenz und Amplitude steuerbarer HF-Generator mit Leistungsverstärker für die Standardbelastung, ein Multiplexer für die Meßplatinen, ein phasenselektiver Gleichrichter für die Meßsignale, ein 12-Bit-A/D-Wandler und die nötige Interface-Elektronik zur Steuerung und Auswertung am Computer, enthalten. Für die Messung der Elektrodenimpedanz (Ohmscher Widerstand und kapazitiver Anteil) wird eine Meßplatine auf das Zentralgerät aufgesteckt.
Die Impedanzplatine hat eine aktive Fläche von 10 × 18 cm mit einer hartvergoldeten Oberfläche. Diese Fläche ist in 180 je ein cm² große, quadratische, elektrisch isolierte Quadrate unterteilt. In der Meßplatine ist jede Fläche mit einem Meßwiderstand (100 Ohm, 1%) zur Messung der Teilströme je cm² verbunden. Die Spannungsabfälle an den Meßwiderständen werden während einer Messung automatisch einzeln abgetastet und sind ein Maß für die lokale Impedanz der Neutralelktrode. Auf diese Weise kann auch die Leitfähigkeitsverteilung geprüft werden. Die Summe aller Teilleitfähigkeiten ergibt die Gesamtleitfähigkeit in Siemens (S) und deren Reziprokwert den Gesamtwiderstand in Ohm (Ω). Die Fläche der gemessenen Filme betrug jeweils 130 cm².
Die Haftkraft wurde auf dem Klebkraftprüfgerät FT-2A gemessen. Anstelle des „Normstreifens” mit 25 mm Breite wurde wegen der im Mittel sehr geringen Abzugskraft (Meßbreich des Gerätes 0,5–50 N) die gesamte Elektrode (Breite 80 mm) auf eine Edelstahlplatte aufgeklebt, unter 180° abgezogen und die Abzugskraft in Newton gemessen. Das Zurückbleiben von Gelrückständen auf der Stahlplatte wurde visuell beobachtet.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Tabelle 1

Probe	Impedanz [Ω]	größte Leitfähigkeit [mS/cm²]	Haftkraft [N]	Rückstand
Beispiel 1	0,76	11,8	9,7	keiner
Beispiel 2	0,52	17,7	14,8	keiner
Beispiel 3	0,96	9,4	9,1	keiner
Beispiel 4	0,93	9,8	8,8	keiner
Beispiel 5	0,50	18,6	12,7	keiner
Beispiel 6	0,90	10,3	9,0	keiner
Beispiel 7	0,80	11,1	11,0	keiner
Beispiel 8	0,48	18,9	8,9	keiner
Beispiel 9	0,88	10,5	8,8	keiner
Beispiel 10	0,92	9,9	20,6	gering
Beispiel 11	0,98	9,3	15,2	keiner
Beispiel 12	0,99	9,3	12,6	keiner
Vergleich 1	1,12	8,1	8,5	keiner
Vergleich 2	1,21	7,5	6,4	keiner
Vergleich 3	0,99	8,9	2,7	keiner
Vergleich 4	1,47	6,2	8,3	keiner
Vergleich 5	1,40	6,5	8,1	wenig
Vergleich 6	0,55	14,9	8,7	beträchtlich
Vergleich 7	0,32	27,1	3,8	beträchtlich

Der auf der Stahlplatte verbliebene Gelrückstand des in Beispiel 10 erhaltenen Hydrogels läßt sich durch die ausgezeichnete Haftkraft dieses Gels (20,6 N) auf der Metalloberfläche erklären und unterstreicht somit den durch die enthaltenen Komplexbildner erzielten Effekt.
Die Haftkraft der erhaltenen Hydrogele an der Haut wurde durch flächiges Aufdrücken der Gele auf Oberarme und Oberschenkel sowie anschließendes Abziehen visuell beurteilt. Keines der erfindungsgemäßen Gele löste sich – weder nach mehrstündigem Tragen der Gele noch bei ruckartigen Bewegungen des Trägers – von selbst von der Haut ab, wie auch keines der erfindungsgemäßen Hydrogele auf der Haut Gelrückstände hinterließ.
Es geht aus den obigen Messungen deutlich hervor, daß die erfindungsgemäßen Hydrogele eine zum Teil wesentlich bessere Haftung an Metalloberflächen, eine – trotz der im Mittel höheren Schichtdicke von Ca. 1 mm gegenüber 0,8 mm der Vergleiche – höhere Leitfähigkeit, d. h. einen geringeren Ohm'schen Widerstand von durchwegs unter 1 Ω (bei einer Fläche von jeweils 130 cm²), und (mit der oben erwähnten Ausnahme) keinerlei Rückstände – weder auf der Haut noch auf der Metailplatte – aufweisen. Diese Anforderungen konnten von keinem der in den Vergleichsbeispielen erhaltenen Gele zur Gänze erfüllt werden.
Wie bereits erwähnt erfolgte die Auswahl der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hydrogele eingesetzten Chemikalien im Hinblick auf ihre Hautverträglichkeit. Entsprechende Untersuchungen werden gegenwärtig durchgeführt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines als Haftkleber geeigneten, elektrisch leitfähigen, hydrophilen, vernetzten Hydrogels, das komplexierende Strukturelemente in einer Polymergel-Struktur aufweist, um eine gute Haftung auf metallischen Oberflächen zu gewährleisten, wobei das Verfahren das Polymerisieren einer auf den folgenden Komponenten basierenden Zusammensetzung umfasst: a) 10–40 Gewichtsteilen zumindest eines eine radikalisch polymerisierbare α,β-ungesättigte Carbonsäure oder deren Salze und Ester, allein oder im Gemisch aus zweien oder mehreren, enthaltenden Monomers, b) 0,5–20 Gewichtsteilen zumindest eines ausreichend wasserlöslichen, als Comonomer fungierenden, komplexbildenden, zumindest einfach ungesättigten und polymerisierbaren Vernetzers der allgemeinen Formel NR₁R₂R₃, worin R₁, R₂ und R₃ gleich oder unterschiedlich sein können und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -(CH₂)_n-CH(OR₄)-(CH₂)_m-R₅, -(CH₂)_n-NR₆R₇, -(CH₂)_n-CO-OR₈ und -CO-CR₉=CH₂, R₄ ausgewählt ist aus -H, -CO-CH₃ und -CO-CR₉=CH₂, R₅ ausgewählt ist aus -H, -OH, -OR₄ und -CO-OR₈, R₆ und R₇ gleich oder unterschiedlich sein können und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -(CH₂)_n-CH(OR₄)-(CH₂)_m-R₅, -(CH₂)_n-CO-OR₈, -CO-CR₉=CH₂ und -(CH₂)_n-NR₁₀R₁₁, R₈ ausgewählt ist aus -H, -CH=CH₂, -CH₂-CH=CH₂, -(CH₂)_n-OR₄, -CH₂-CH(OR₄)-CH₂OR₄ und -CH-(CH₂-OR₄)₂, R₉ ausgewählt ist aus -H und -CH₃, R₁₀ und R₁₁ gleich oder unterschiedlich sein können und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -(CH₂)_n-CH(OR₄)-(CH₂)_m-R₅, -(CH₂)_n-CO-OR₈ und -CO-CR₉=CH₂, n und m ganze Zahlen von 0 bis 3 sind, und zumindest einer von R₁ bis R₁₁ eine polymerisierbare Gruppe enthält, oder von deren Salzen, c) 10–60 Gewichtsteilen zumindest eines wasserlöslichen, mehrwertigen Alkohols, d) 10–60 Gewichtsteilen Wasser, und e) 0,01–4 Gewichtsteilen zumindest eines radikalischen Initiators, wobei aus den Komponenten a) bis d) eine Precursor-Lösung hergestellt, diese nach Zusatz des radikalischen Initiators e) auf eine Metallfolie aufgebracht und polymerisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Hydrogel transparent ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Salze der radikalisch polymerisierbaren Gruppe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Na-, K- und Ammonium-Salzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der radikalische Initiator ein Photoinitiator ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei durch UV-Bestrahlung polymerisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das in a) definierte Monomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, und Alkalisalzen und Estern davon.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Ester von Acrylsäure und Methacrylsäure 2-Hydroxyethylester sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Vernetzer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) radikalisch polymerisierbaren Derivaten von komplexbildenden Reagenzien (ii) und ungesättigten Estern von Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) oder Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) oder Triethylentetraminhexaessigsäure (TTHA) (iii) und ungesättigten Estern der Nitrilotriessigsäure, (iv) und deren Alkalisalzen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei: (i) die radikalisch polymerisierbaren Derivate von komplexbildenden Reagenzien ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methacryl- und/oder Acrylsäureestern von Triisopropanolamin und/oder N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)ethylendiamin und/oder N,N,N',N'',N''-Pentakis-(2-hydroxypropyl)-bis-(2-aminoethyl)amin, (ii) und/oder die ungesättigten Ester von Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) oder Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) oder Triethylentetraminhexaessigsäure (TTHA) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat und (Meth)Acrylsäureimid-N,N-diessigsäure Estern (iii) und/oder die ungesättigten Ester der Nitrilotriessigsäure 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat-Ester sind.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wasserlösliche mehrwertige Alkohol Glycerin ist.
Hydrogel, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Hydrogel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrogel auch bei Schichtdicken von über 0,5 mm eine durch die Auswahl der Art und Menge der obigen Komponenten a) bis e) steuerbare elektrische Leitfähigkeit von mindestens 5 mS/cm² und/oder einen Ohm'schen Widerstand von höchstens 200 Ω/cm² aufweist.
Verwendung eines Hydrogels nach Anspruch 11 oder 12 als Haftkleber für biomedizinische Elektroden.
Verwendung nach Anspruch 13, wobei die Elektroden HF-Elektroden sind.