DE19818958A1

DE19818958A1 - Hämokompatible und bakterienabweisende hydrophile IPN-Beschichtungen

Info

Publication number: DE19818958A1
Application number: DE1998118958
Authority: DE
Inventors: Christine Anders
Original assignee: Degussa GmbH; Degussa Huels AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hämokompatiblen, bakterienabweisenden und hydrophilen Beschichtung eines Substrats, bei dem man in Gegenwart eines Copolymers mit Repetiereinheiten aus mindestens einem Sulfat- und/oder Sulfonatgruppen-haltigen Monomer I, mindestens einem Carboxyl- und/oder Carboxylatgruppen-haltigen Monomer II und gegebenenfalls einem hydrophilen Monomer III auf eine aktivierte Oberfläche des Substrats eine langkettige Verbindung IV mit zwei reaktiven Gruppen unter Bedingungen einwirken läßt, unter denen die reaktiven Gruppen der langkettigen Verbindung mit reaktiven Gruppen auf der Oberfläche des Substrats reagieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mit Kör perflüssigkeiten und Gewebe kompatiblen und bakterienabweisenden hy drophilen Beschichtung mit geringem Reibungswiderstand, die aus zwei ineinander verschlungenen Polymeren besteht, welche ein Interpene trating Network (IPN) bilden. Die Erfindung betrifft weiterhin mit der Beschichtung versehen Substrate (oder Erzeugnisse) sowie deren Verwendung.

1. Stand der Technik

Die Ansiedelung und Vermehrung von Bakterien auf Oberflächen ist ei ne in der Regel unerwünschte Erscheinung, die häufig mit nachteili gen Folgen verbunden ist. So können in der Trinkwasser- und Geträn ketechnik Bakterienpopulationen zu einer gesundheitsgefährdenden Qualitätsminderung führen. Bakterien auf oder in Verpackungen bewir ken häufig den Verderb von Lebensmitteln oder verursachen sogar Infektionen bei dem Verbraucher. In steril zu betreibenden biotech nischen Anlagen stellen systemfremde Bakterien ein erhebliches pro zeßtechnisches Risiko dar. Solche Bakterien können mit Rohstoffen eingetragen werden oder bei mangelhafter Sterilisation in allen Anlageteilen zurückbleiben. Teile der Bakterienpopulation können sich durch Adhäsion dem normalen Flüssigkeitsaustausch beim Spülen und Reinigen entziehen und sich im System vermehren.

Weiterhin sind Bakterienansiedelungen in Wasseraufbereitungsanlagen (z. B. zur Entsalzung durch Membranen) oder auch in Behältern be kannt, die mit gelösten oder flüssigen unverdünnten organischen Sub stanzen gefüllt sind und für Bakterienpopulationen vorteilhafte Bedingungen aufweisen. Solche mikrobiellen Belegungen können in er heblichem Umfang zur Blockierung und/oder korrosiven Zerstörung der Anlage führen.

Besondere Bedeutung kommt dem Schutz vor Bakterienanhaftung und -ausbreitung in der Ernährung, der Pflege, hier insbesondere in der Altenpflege, und in der Medizin zu. Bei Massenbeköstigungen oder -ausschank existieren besonders dann erhebliche Risiken, wenn zur Vermeidung von Abfall von Einweggeschirr abgesehen wird und eine nur unzureichende Reinigung des Mehrweggeschirrs erfolgt. Die schädliche Ausbreitung von Bakterien in lebensmittelführenden Schläuchen und Rohren ist ebenso bekannt wie die Vermehrung in Lagerbehältern sowie in Textilien in feuchter und warmer Umgebung, z. B. in Bädern. Solche Einrichtungen sind bevorzugte Lebensräume für Bakterien, ebenso wie bestimmte Oberflächen in Bereichen mit hohem Publikumsverkehr, so z. B. in öffentlichen Verkehrsmitteln, Krankenhäusern, Telefonzellen, Schulen und insbesondere in öffentlichen Toiletten.

In der Alten- und Krankenpflege erfordern die häufig geminderten Abwehrkräfte der Betroffenen sorgfältige Maßnahmen gegen Infektio nen, insbesondere auf Intensivstationen und in der häuslichen Pfle ge.

Besondere Sorgfalt bedarf die Verwendung medizinischer Gegenstände und Geräte bei medizinischen Untersuchungen, Behandlungen und Ein griffen, vor allem dann, wenn derartige Geräte oder Gegenstände mit lebendem Gewebe oder mit Körperflüssigkeiten in Kontakt kommen. Im Falle von Langzeit- oder Dauerkontakten, beispielsweise bei Implan taten, Kathetern, Stents, Herzklappen und Herzschrittmachern, kön nen Bakterienkontaminationen zu einem lebensbedrohenden Risiko für den Patienten werden.

Es wurde bereits auf vielfältige Weise versucht, die Ansiedelung und Ausbreitung von Bakterien auf Oberflächen zu unterbinden. In J. Microbiol. Chemoth. 31 (1993), 261-271 beschreiben S.E. Tebbs und T.S.J. Elliott lackartige Beschichtungen mit quaternären Ammonium salzen als antimikrobiell wirkenden Komponenten. Es ist bekannt, daß diese Salze von Wasser, wäßrigen oder anderen polaren Medien sowie von Körperflüssigkeiten aus dem Beschichtungsmaterial heraus gelöst werden und ihre Wirkung somit nur von kurzer Dauer ist. Dies gilt gleichermaßen für die Einarbeitung von Silbersalzen in Beschichtungen, so beschrieben in WO 92/18098.

T. Ouchi und Y. Ohya beschreiben in Progr. Polym. Sci. 20 (1995), 211 ff., die Immobilisierung von bakteriziden Wirkstoffen auf Polymer oberflächen durch kovalente Bindung oder ionische Wechselwirkungen. Häufig sind in solchen Fällen die keimtötenden Wirkungen gegenüber dem reinen Wirkstoff deutlich reduziert Heteropolare Bindungen er weisen sich oft als nicht hinreichend stabil. Darüber hinaus führt die Keimabtötung in der Regel zu unerwünschten Ablagerungen auf den Oberflächen, die die weitere bakterizide Wirkung maskieren und die Grundlage für eine nachfolgende Bakterienbesiedelung bilden.

Kohnen et al. berichten in ZBl. Bakt. Suppl. 26, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart-Jena-New York, 1994, Seiten 408 bis 410, daß die Adhäsion von Staphylococcus epidermidis auf einem Polyurethanfilm vermindert wird, wenn der Film durch eine Glimmentladung in Gegen wart von Sauerstoff vorbehandelt und dann mit Acrylsäure gepfropft wird.

Weiterhin müssen Materialien für Geräte und Vorrichtungen, die mit Körperflüssigkeiten, wie Blut oder Lymphe, oder mit Gewebe in Kon takt kommen, verträglich für ihre fremde Umgebung sein. Insbesondere ist Blutverträglichkeit eine wichtige erwünschte Eigenschaft. Die Materialien müssen also möglichst ausgeprägte antithrombische oder hämophilen Eigenschaften haben, d. h. die Blutgerinnungszeit verlän gern.

Schließlich ist es oftmals erwünscht, daß Gegenstände zur Verwendung für diagnostische oder therapeutische medizinische Zwecke, die gegen Flächen und insbesondere gegen hydrophile Flachen bewegt werden, ei nen möglichst geringen Reibungswiderstand erfahren, also möglichst gut gleitfähig sein. Das gilt beispielsweise für Sonden und Kathe ter, die in Gefäße mit empfindlicher Oberfläche, z. B. in Venen, ein geführt werden.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Beschichtung von vorzugsweise aus Polymeren bestehenden Substraten (oder Erzeug nissen) zur Verfügung zu stellen, mit dem man auf deren Oberfläche eine dauerhaft bakterienabweisende, mit Körperflüssigkeiten und Ge webe gut verträgliche Beschichtung mit niedrigem Reibungswiderstand erzeugen kann.

2. Kurzbeschreibung der Erfindung

Es wurde gefunden, daß sich ein Substrat in diesem Sinne wirksam beschichten läßt, wenn man in Gegenwart eines Copolymers mit Repe tiereinheiten aus mindestens einem Sulfat- und/oder Sulfonatgruppen haltigen Monomer I, mindestens einem Carboxyl- und/oder Carboxylat gruppen-haltigen Monomer II und gegebenenfalls einem hydrophilen Monomer III auf eine aktivierte Oberfläche des Substrats eine lang kettige Verbindung IV mit zwei reaktiven Gruppen unter Bedingungen einwirken läßt unter denen die reaktiven Gruppen der langkettigen Verbindung IV mit reaktiven Gruppen auf der Oberfläche des Substrats reagieren.

Die genannten Repetiereinheiten aus den Monomeren I und II können direkt aus diesen Monomeren entstanden sein. Alternativ können aber auch Derivate dieser Monomeren polymerisiert werden, die nach der Polymerisation in die genannten Repetiereinheiten umgewandelt wer den. Zum Beispiel können Schwefelsäure- und Sulfonsäuregruppen bzw. Carboxylgruppen durch Neutralisation nachträglich in Sulfat- und Sulfonatgruppen bzw. in Carboxylatgruppen umgewandelt werden. Sul fat-, Sulfonat-, Carboxyl- und Carboxylatgruppen sind Träger der er wähnten bioaktiven Eigenschaften, während der niedrige Reibungswi derstand in erster Linie auf eine hydrophile langkettige Verbindung IV, gegebenenfalls in Verbindung mit einem hydrophilen Monomer III, zurückgeführt wird.

Die Erfinder nehmen an, daß bei dem Verfahren ein IPN dadurch ent steht, daß bei der Einwirkung der langkettigen Verbindung IV mit zwei reaktiven Gruppen in Gegenwart des Copolymers aus den langket tigen Molekülen auf der Oberfläche kovalent gebundene Schlingen ent stehen, die eine Haupt- oder eine Seitenkette des Copolymers ein schließen und dadurch auf der Oberfläche fixieren. Das Copolymer wird also durch das langkettige Molekül auf der Oberfläche "festge bunden". Die auf diese Weise geschaffene Anbindung ist prinzipiell verschieden von einer Bindung des Copolymers durch Adsorption (van der Waalssche Kräfte, Wasserstoffbrücken) oder durch heteropolare oder kovalente Bindungen. Die Fixierung von langkettigen Polymeren oder Copolymeren in Form eines IPN ist ein bekanntes Phänomen und z. B. in "IPNs around the World", Herausgeber S.C. Kim und L.H. Sper ling, John Wiley and Sons, New York, 1997, Seiten 1-26, beschrieben. Auf jeden Fall ist das wirksame Copolymer bedeutend fester auf der Oberfläche gebunden, als dies bei bloßer Adsorption der Fall sein könnte. Es läßt sich beispielsweise nicht mit Lösemitteln selektiv ablösen.

3. Sulfat- und/oder Sulfonatgruppen-haltige Monomere I

Die Monomeren I steuern die für die hämokompatiblen und bakterienab weisenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Copolymeren wesentli chen Sulfat- und/oder Sulfonatgruppen bei. Sie sind überwiegend be kannte Stoffe und gut zugänglich, radikalisch polymerisierbar und enthalten eine oder gegebenenfalls zwei ethylenische Doppelbindungen und eine oder mehrere Sulfat- und/oder Sulfonatgruppen mit einem Alkalimetallion, insbesondere einem Natriumion als Gegenion. Als Beispiele seien die Alkalisalze und insbesondere die Natriumsalze der Vinylsulfonsäure, 1-Buten-2-sulfonsäure, 2-, 3- oder 4-Vinylben zolsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Vinyltoluol sulfonsäure, Carboxylvinylbenzolsulfonsäure, Allylschwefelsäure und 1-Buten-4-schwefelsäure genannt. Besonders bevorzugte, gut zugängli che und wirkungsvolle Monomere sind Natrium-2-, -3- oder -4-vinyl benzolsulfonat und Natriummethyllylsulfonat.

Andere geeignete, und zwar Sulfatgruppen-haltige Monomere I entspre chen der allgemeinen Formel

in der
R¹ Wasserstoff oder den Methylrest,
R² einen zweiwertigen organischen Rest, vorzugsweise einen aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Kohlen wasserstoffrest mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, oder eine C-C-Einfachbindung,
R³ -O- oder -NH-,
R⁴ Wasserstoff oder den Rest -SO₃-Na⁺ und
n 4 oder 5 bedeutet;
mit der Maßgabe, daß mindestens einer der Substituenten R⁴ ein Rest -SO₃-Na⁺ ist.

In bevorzugten Sulfatgruppen-haltigen Monomeren Ia bedeutet
R¹ Wasserstoff,
R² einen Alkylenrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, einen Phe nylenrest oder eine C-C-Einfachbindung,
R³ -O- oder -NH-,
R⁴ Wasserstoff oder den Rest -SO₃-Na⁺ und steht
n für 4 oder 5.

Die Monomeren Ia enthalten einen modifizierten Zuckerrest, vorzugs weise einen Pentose- oder Hexoserest. Die Zuckerreste enthalten wie derum mindestens einen der Reste -O-SO₃-Na⁺ ("O-Sulfat") oder -NH-SO₃-Na⁺ ("N-Sulfat"), bevorzugt benachbart zu dem Rest R². Sie weisen 1 bis 6, vorzugsweise 2 bis 5 dieser Reste auf. In einem Zuc kerrest können O-Sulfat- und N-Sulfatreste gleichzeitig vorliegen, wobei dann der N-Sulfatrest bevorzugt benachbart zum Rest R² posi tioniert ist. Alternativ kann der Zuckerrest aber auch ausschließ lich eine Art dieser Reste enthalten, z. B. nur O-Sulfatreste.

Die Herstellung der Monomeren (Ia) ist in der deutschen Patentanmel dung 198 01 040.0 (O.Z. 5281) im einzelnen beschrieben. Sie sei hier lediglich anhand eines Spezialfalles erläutert, der von D-Glucono- 1,5-lacton 1 ausgeht und zu einem Monomer I führt, das von einer Pentose, nämlich der D-Arabinose, abgeleitet ist. Die Reaktionen al ler Teilschritte sind an sich bekannt. Der Fachmann wird daher das Verfahren ohne weiteres nachvollziehen und auf andere geeignete Edukte übertragen können.

In einer ersten Stufe werden die Hydroxylgruppen des Lactons 1 durch Acetalisierung geschützt, z. B. mit Aceton in Methanol als Lösemit tel. Dabei wird das Lacton gespalten, und man erhält ein Isomerenge misch aus Methyl-3,4;5,6-di-O-isopropyliden-D-gluconat 2 und Methyl- 2.3;5,6-di-O-isopropyliden-D-gluconat 3. Dieses Gemisch wird in ei ner zweiten Stufe reduziert, z. B. mit Lithiumaluminiumhydrid, wo durch die Carbonesterfunktion zur Carbinolfunktion wird. Man erhält wiederum ein Isomerengemisch, nämlich 3,4;5,6-Di-O-isopropyliden-D- sorbit 4 und 2,3;5,6-Di-O-isopropyliden-D-sorbit 5. In einer dritten Stufe wird dieses Isomerengemisch mit einem Oxidationsmittel wie Natriumperiodat, unter Spaltung der Kohlenstoffkette zu einem einheitlichen Produkt dem Arabinosealdehyd 2,3;4,5-Di-O-isopropyli denaldehydo-D-arabinose 6 oxidiert. In der anschließenden vierten Stufe wird eine Vinylfunktion eingeführt, z. B. durch eine Grignard- Reaktion mit 4-Vinylphenylmagnesiumchlorid. Man erhält ein teilge schütztes 4-Vinylphenylpentanpentaol, 2,3;4,5-Di-O-isopropyliden-1- (4-vinylphenyl)-D-gluco(D-manno)-pentitol 7, das in der Folge kurz als Arasty bezeichnet wird.

Diese Stufenfolge der Stufen 1 bis 4 wird durch das folgende Reak tionsschema veranschaulicht:

Die Reaktionsfolge der Stufen 1 bis 3 (also bis zur Verbindung 6) wurde von H. Regeling at al. , Recl. Trav. Chim. Pays-Bas 1987, (106) 461 und D.Y. Jackson, Synth. Commun. 1988, (18) 337 beschrieben. Die Stufe 4 (zur Verbindung 7) wurde von G. Wulff et al., Macromol. Chem. Phys. 1996, (197) 1285 erstmalig veröffentlicht.

Zur Herstellung einer dem Arasty 7 entsprechenden Verbindung mit ei ner Aminogruppe in 1-Stellung kann man Arasty in einer fünften Stufe zum entsprechende Keton, (2,3;4,5-Di-O-isopropyliden-D-arabino)-(4- vinylphenyl)-keton 8, oxidieren. Dieses wird in einer sechsten Stufe reduktiv zum Amin 1-Amino-1-desoxy-2,3;4,5-di-O-isopropyliden-1-(4- vinylphenyl)-D-gluco(D-manno)-pentitol 9 umgewandelt. Diese Reak tionsfolge wird durch das folgende Formelschema erläutert:

In der fünften Stufe kann Arasty 7 z. B. mit dem Komplex (?) aus Oxa lylchlorid und Dimethylsulfoxid bei einer Temperatur von < -50°C in einem inerten Lösemittel oxidiert werden. Die reduktive Aminierung in der sechsten Stufe erreicht man vorteilhaft mit Natriumcyanobor hydrid als Reduktionsmittel in Gegenwart von Ammoniumacetat in einem Lösemittel unter Wasserausschluß bei Raumtemperatur.

Heparin enthält ungeschützte Hydroxylgruppen und ist O-sulfatiert und N-sulfatiert. Die Verbindungen 7 und 9 werden daher in einer sie benten Stufe entschützt (deacetalisiert) und in einer achten Stufe O- und/oder N-sulfatiert, damit das aus ihnen hergestellte Polymer möglichst weitgehend heparinanalog ist. Die Entschützung gelingt in saurem Medium, in dem Ketale nicht beständig sind. Man erhitzt die geschützten Verbindungen z. B. mit verdünnter Mineralsäure oder einem sauren Ionenaustauscher und erhält aus 7 1-Hydroxy-1-desoxy-1-(4-vi nylphenyl)-D-gluco(D-manno)-pentitol 10 und aus 9 das 1-Amino-1-des oxy-1-(4-vinylphenyl)-D-gluco(D-manno)-pentitol 11. Die Entschüt zung und die nachfolgende Sulfatierung werden durch das folgende Formelschema wiedergegeben:

Die beiden Verbindungen 10 und 11 werden sulfatiert, zweckmäßig mit tels eines Schwefeltrioxid-Pyridin-Komplexes. Wegen der vorweggenom menen Deacetalisierung kommt es bei der Sulfatierung nicht zu einem einheitlichen Produkt mit einer oder mehreren Sulfatgruppen in defi nierten Positionen. Es sollten jedoch die primären Hydroxylgruppen und die Aminogruppen bevorzugt sulfatiert werden. Durch Wahl eines geeigneten Molverhältnisses von Schwefeltrioxid zu Hydroxyl- bzw. Aminogruppen kann der Sulfatierungsgrad geregelt werden. Vorteilhaft wird durchschnittlich mehr als eine Sulfatgruppe pro Molekül einge führt, da Heparin etwa 2,7 Sulfatgruppen pro Disaccharideinheit (entsprechend 1,35 Sulfatgruppen pro Molekül Monomer I) enthält. Durch Sulfatierung der entschützten Aminverbindung 11 erhält man gleichzeitig O-Sulfat- und N-Sulfatgruppen im Molekül, was im Hin blick auf die die angestrebte Heparinanalogie erwünscht ist.

Die Sulfatierung wird vorteilhaft bei Raumtemperatur durchgeführt, um eine vorzeitige Polymerisation zu vermeiden. Nach längerer Zeit, z. B. bis zu 100 Stunden, ist die Reaktion trotzdem vollständig. Als Lösemittel kann man z. B. überschüssiges Pyridin oder einen Ether, wie Tetrahydrofuran, verwenden. Da die Sulfatgruppen der Reaktions produkte säurelabil sind, empfiehlt es sich, der Eduktlösung vor dem Zusatz des Schwefeltrioxid-Pyridin-Komplexes ein wasserbindendes Mittel zuzusetzen, z. B. ein Molekularsieb. Aus demselben Grunde ist es empfehlenswert, nach Beendigung der Reaktion das Reaktionsgemisch zunächst durch Zusatz von Wasser und bald darauf einer Base, z. B. einer gesättigten Bariumhydroxidlösung, zu hydrolysieren, um den pH im alkalischen Bereich zu halten. Überschüssige Bariumionen können z. B. durch Einleiten von Kohlendioxid gefällt werden, gegebenenfalls nach vorsichtigem Einengen unter Entfernung von Lösemittel. Das Bariumcarbonat wird abfiltriert und das Filtrat über eine Ionenaus tauschersäule in der Na⁺-Form gegeben oder anderweitig mit dem Ionenaustauscher behandelt, um die Bariumionen gegen Natriumionen auszutauschen. Aus der weiter eingeengten Lösung kann man durch Gefriertrocknen die Produkte, O-sulfatiertes 1-Hydroxy-1-desoxy-1- (4-vinylphenyl)-D-gluco(D-manno)-pentitol 12 bzw. N- und O-sulfa tiertes 1-Amino-1-desoxy-1-(4-vinylphenyl)-D-gluco(D-manno)-pentitol 13 jeweils in Form des Natriumsalzes als pulverförmige Feststoffe gewinnen. Beide Stoffe entsprechen der Formel Ia und sind für die vorliegende Erfindung geeignete Monomere I.

4. Carboxyl- und/oder Carboxylatgruppen-haltige Monomere II

Die Monomere II sind radikalisch polymerisierbare ein- oder zweifach olefinisch ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäuren oder deren Alkali salze, insbesondere die Natriumsalze. Sie liefern die für die hämo kompatiblen und bakterienabweisenden Eigenschaften der erfindungsge mäß verwendeten Copolymeren erforderlichen Carboxyl- und/oder Carb oxylatgruppen. Wie erwähnt, kann man auch von Monomeren mit deriva tisierten Carboxylgruppen ausgehen, die während oder nach der Poly merisation in Carboxyl- oder Carboxylatatgruppen umgewandelt werden. Solche Gruppen sind z. B. Carbonester- Carbonamid- oder Carbonsäu reanhydridgruppen. Auch kann man Carboxylgruppen ganz oder teilweise durch Neutralisieren in Garboxylatgruppen umwandeln. Beispiele für geeignete Monomere II sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, 4-Vinylbenzoesäure, Maleinsäure, Fumarsäure, 4-Vinylsalicylsäure, Itaconsäure, Vinylessigsäure, Zimtsäure, 2-Vinylbenzoesäure, Sorbin säure, Kaffeesäure, Methylmaleinsäure, Isocrotonsäure, Methylfumar säure und Dimethylfumarsäure sowie die Natriumsalze dieser Säuren.

5. Hydrophile Monomere III

Hydrophile Monomere III werden insbesondere dann mitverwendet, wenn durch sie eine bessere Verträglichkeit mit dem IPN-Netzwerk erreicht werden soll. Sie enthalten eine olefinische Doppelbindung, sind also ebenfalls radikalisch polymerisierbar, weisen in der Regel nur eine olefinische Doppelbindung und in jedem Fall mindestens eine hydro phile Gruppe auf. Die Monomeren III sollten keine Gruppen enthalten, die mit der Funktionalität der zur Anbindung des Copolymers auf der Oberfläche verwendeten langkettigen bifunktionellen Verbindung IV reaktiv sind.

Die Monomere III sind beispielsweise Monoester eines Diols oder Ester eines einseitig veretherten oder veresterten Diols mit einer olefinisch ungesättigten Carbonsäure, wie Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure. Beispielsweise bringen bereits die Ester mit Ethy lenglykol, die eine 2-Hydroxyethylgruppe enthalten, eine verbesserte Verträglichkeit mit IPN-aufbauenden Polyethylenglykolen. Bevorzugt werden jedoch Ester von gegebenenfalls Hydroxy-, Alkoxy- oder Acyl oxy-terminierten Polyalkylenglykolen mit bis zu 48, vorteilhaft mit 4 bis 30 Alkylenoxy-Einheiten mit einer olefinisch ungesättigten Carbonsäure. Solche Ester sind z. B. durch Umsetzung von Hydroxyal kyl(meth)acrylaten oder -maleinaten mit einem Alkylenoxid, insbeson dere mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, und gegebenenfalls an schließende Veretherung oder Veresterung der endständigen Hydroxyl gruppen erhältlich. Ein Beispiel für ein bevorzugtes hydrophiles Monomer III ist mit 40 mol Ethylenoxid hydroxalkyliertes 2-Hydroxy ethylmethacrylat (HEMA) mit endständiger Hydroxyl-, Methoxy- oder Acetylgruppe.

6. Etwaige weitere Monomere

Die erfindungsgemäß verwendeten Copolymeren können ausschließlich Repetiereinheiten enthalten, die sich von den Monomeren I und II so wie gegebenenfalls III ableiten, oder weitere Repetiereinheiten auf weisen, die von anderen Vinylmonomeren stammen und die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Copolymere in erwünschter Weise modifizieren. Wenn solche weiteren Repetiereinheiten vorhanden sind, beträgt deren Anteil in der Regel bis zu 100 Molprozent, insbesondere bis zu 50 Molprozent, bezogen auf die Summe der Monomeren I bis III.

7. Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Copolymeren

Zur Herstellung der Copolymeren werden die Monomeren I und II sowie gegebenenfalls III in üblicher Weise, vorteilhaft in wäßrigem Medium, radikalisch polymerisiert. Hinsichtlich der Mengenverhält nisse der drei Monomeren besteht ein breiter Spielraum. Die Monome ren I und II werden zweckmäßig in einem solchen Mengenverhältnis an gewandt, daß das molare Verhältnis von Carboxylatgruppen zu Sulfat- und/oder Sulfonatgruppen 20 : 1 bis 1 : 20 beträgt. Bevorzugte Molver hältnisse dieser Gruppen liegen zwischen 5 : 1 und 1 : 5. Das Monomer III setzt man gegebenenfalls zweckmäßig in Mengen von 10 bis 100 Mol-%, vorteilhaft von 10 bis 50 Mol% ein, bezogen auf die Monomeren I und II.

Als Initiatoren verwendet man vorteilhaft die bekannten für wäßrige Systeme brauchbaren Peroxide, z. B. Persulfate, wie Kaliumperoxydi sulfat, oder Azoisobutyronitril. Die Initiatoren werden zweckmäßig in Mengen von 0,01 bis 1 Gew.-% eingesetzt, bezogen auf die Monome ren I bis III. Man kann alle Monomeren auf einmal vorlegen oder bei spielsweise zuerst die Monomeren I und II anpolymerisieren und das Monomer III, gegebenenfalls mit weiterem Initiator, später zufügen. Die Polymerisation läuft im Temperaturbereich von 40 bis 100°C zügig ab. Das Reaktionsgemisch ist, je nach Feststoffgehalt und Molge wicht, eine mehr oder minder viskose, klare Lösung mit einem Fest stoffgehalt, der im allgemeinen bei 20 bis 40 Gew.-% liegt und die ohne weitere Maßnahmen zur Herstellung des Beschichtungsmittels für die aktivierten Oberflächen verwendet werden kann.

8. Langkettige Moleküle IV mit zwei reaktiven Gruppen

Diese Moleküle bilden die Schlingen, die das Copolymer auf die Ober fläche binden. Die Moleküle müssen dazu langkettig sein, d. h. die beiden reaktiven Gruppen sollten durch mindestens 12, vorteilhaft durch mindestens 50 Kettenatome getrennt sein, damit sich hinrei chend große Schlingen ausbilden können, die ein IPN ermöglichen. Besonders gut geeignete langkettige Verbindungen IV leiten sich von Polyalkylenglykolen, insbesondere von Polyethylen- und/oder -propy lenglykolen mit Molgewichten von 300 bis 6000 ab, die hydrophil sind und zur Hydrophilität der Beschichtung beitragen. Die reaktiven Gruppen sind vorzugsweise endständige olefinische Doppelbindungen, und die Reaktion mit reaktiven Gruppen ist dann eine Pfropfreaktion. Polyalkylenglykole mit endständigen Gruppen mit olefinischer Doppel bindung lassen sich durch Vinylierung der Polyalkylenglkole oder durch Veresterung mit Acrylsäure oder Methacrylsäure herstellen. Alternativ können die langkettigen Verbindungen IV z. B. endständige Isocyanatgruppen tragen, die mit Amino- oder Hydroxylgruppen auf der Oberfläche des Polymersubstrats reagieren.

9. Aktivierte Oberflächen

Als Substratmaterialien eignen sich insbesondere alle polymeren Kunststoffe, wie Polyurethane, Polyamide, Polyester und -ether, Polyether- und -esterblockamide, Polystyrol , Polyvinylchlorid, Poly carbonate, Polyorganosiloxane, Polyolefine, Polysulfone, Polyiso pren, Polychloropren, Polytetrafluorethylen, Polyacrylate, Polymeth acrylate, entsprechende Copolymere und Blends sowie natürliche und synthetische Kautschuke. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch auf Oberflächen von lackierten oder anderweitig polymerbe schichteten Metall-, Glas- oder Holzkörpern anwenden. Die Polymeren können dadurch aktiviert sein, daß sie Monomere mit reaktionsfähigen Gruppen, wie Hydroxyl-, Aminogruppen oder photosensitive Gruppen, einpolymerisiert enthalten.

Aktivierte Oberflächen können aber auch durch eine aktivierende Behandlung der Polymeroberfläche, wie im einzelnen noch beschrieben wird, geschaffen werden. Auf diese Weise lassen sich auch Standard polymere, die ursprünglich keine reaktionsfähigen Gruppen tragen, für das erfindungsgemäße Verfahren nutzen. Die reaktionsfähigen Gruppen sind in diesem Fall z. B. Hydroxyl- oder Aminogruppen oder Radikale bildende Gruppen, wie Peroxygruppen, die auf dem Substrat erzeugt werden. Alternativ kann man man die Oberfläche mit einem Makroinitiator mit Radikale bildenden Gruppen in Seitenketten behan deln und dadurch aktivieren.

Die folgenden aktivierenden Behandlungen von Substratoberflächen seien beispielhaft aufgeführt:

9.1 Die Aktivierung von Standardpolymeren ohne UV-strahlungssen sitive Gruppen kann vorteilhaft durch UV-Strahlung, z. B. im Wellen längenbereich von 100 bis 400 nm, vorzugsweise von 125 bis 310 nm erfolgen. Eine geeignete Strahlenquelle ist z. B. ein UV-Excimer-Ge rät HERAEUS Noblelight, Hanau, Deutschland. Aber auch Quecksilber dampflampen eignen sich zur Substrataktivierung, sofern sie erhebli che Strahlungsanteile in den genannten Bereichen emittieren. Die Expositionszeit beträgt im allgemeinen 0,1 Sekunden bis 20 Minuten, vorzugsweise 1 Sekunde bis 10 Minuten. Es hat sich gezeigt, daß die Anwesenheit von Sauerstoff vorteilhaft ist. Die bevorzugten Sauer stoffdrücke liegen zwischen 2 × 10^-5 und 2 × 10^-2 bar. Man arbeitet bei spielsweise in einem Vakuum von 10^-4 bis 10^-1 bar oder unter Verwen dung eines Inertgases, wie Helium, Stickstoff oder Argon, mit einem Sauerstoffgehalt von 0,02 bis 20 Promille.
9.2 Die Aktivierung kann erfindungsgemäß auch durch ein Hochfre quenz- oder Mikrowellenplasma (Hexagon, Fa. Technics Plasma, 85551 Kirchheim, Deutschland) in Luft, Ammoniak-, Stickstoff- oder Argon- Atmosphäre erreicht werden. Die Expositionszeiten betragen im allge meinen 30 Sekunden bis 30 Minuten, vorzugsweise 2 bis 10 Minuten. Der Energieeintrag liegt bei Laborgeräten zwischen 100 und 500 W, vorzugsweise zwischen 200 und 300 W.
9.3 Weiterhin lassen sich auch Korona-Geräte (Fa. SOFTAL, Ham burg) zur Aktivierung verwenden. Die Expositionszeiten betragen in diesem Falle in der Regel 1 Sekunde bis 10 Minuten, vorzugsweise 1 bis 60 Sekunden.
9.4 Die Aktivierung durch Elektronen- oder gamma-Strahlen (z. B. aus einer Kobalt-60-Quelle) ermöglicht kurze Expositionszeiten, die im allgemeinen 0,1 bis 60 Sekunden betragen.
9.5 Beflammungen von Oberflächen führen ebenfalls zu deren Akti vierung. Geeignete Geräte, insbesondere solche mit einer Barriere- Flammenfront, lassen sich auf einfache Weise bauen oder beispiels weise beziehen von der Fa. ARCOTEC, 71 297 Mönsheim, Deutschland. Sie können mit Kohlenwasserstoffen oder Wasserstoff als Brenngas betrie ben werden. In jedem Fall muß eine schädliche Überhitzung des Sub strats vermieden werden, was durch innigen Kontakt mit einer gekühl ten Metallfläche auf der von der Beflammungsseite abgewandten Sub stratoberfläche leicht erreicht wird. Die Aktivierung durch Beflam mung ist dementsprechend auf verhältnismäßig dünne, flächige Sub strate beschränkt. Die Expositionszeiten belaufen sich im allgemei nen auf 0,1 Sekunde bis 1 Minute, vorzugsweise 0,5 bis 2 Sekunden, wobei es sich ausnahmslos um nicht leuchtende Flammen handelt und die Abstände der Substratoberflächen zur äußeren Flammenfront 0,2 bis 5 cm, vorzugsweise 0,5 bis 2 cm betragen.
9.6 Weiterhin lassen sich die Substratoberflächen auch durch Behandlung mit starken Säuren oder starken Basen aktivieren. Von den geeigneten starken Säuren seien Schwefelsäure, Salpetersäure und Salzsäure genannt. Man kann z. B. Polyamide 5 Sekunden bis 1 Minute mit konzentrierter Schwefelsäure bei Raumtemperatur behandeln. Als starke Basen eignen sich besonders Alkalimetallhydroxide in Wasser oder einem organischen Lösemittel. So kann man z. B. verdünnte Natronlauge 1 bis 60 Minuten bei 20 bis 80°C auf die Substrate ein wirken lassen. Alternativ können beispielsweise Polyamide aktiviert werden, indem man 2%iges KOH in Tetrahydrofuran 1 Minute bis 30 Minuten auf die Oberfläche einwirken läßt.
9.7 Schließlich können schon bei der Herstellung der Substratpo lymeren Monomere mit UV-strahlungssensitiven Gruppen einpolymeri siert werden. Als solche eignen sich z. B. Furyl- oder Cinnamoylderi vate, die z. B. in Mengen von 3 bis 10 mol% angewandt werden können. Gut geeignete Monomere dieser Art sind Cinnamoylethylacrylat und -methacrylat.

In manchen Fällen, z. B. bei hochhydrophoben Polymeren, kann es emp fehlenswert sein, die Substratoberflächen durch eine Kombination aus zwei oder mehr der genannten Methoden zu aktivieren. Bevorzugte Aktivierungsmethoden sind die unter 9.1 und 9.2 beschriebenen.

9.8 Die Aktivierung kann auch durch Behandlung mit einem Makroini tiator bewirkt werden. Geeignete Makroinitiatoren enthalten in Sei tenketten photolytisch oder thermisch aktivierbare, Radikale bilden de Gruppen, beispielsweise Peroxid-, Hydroperoxid-, Perester- oder Azogruppen oder Ketone. Ihre Synthese erfolgt beispielsweise durch polymeranaloge Reaktion von Carboxylgruppen-haltigen Polymeren mit Peroxyalkoholen oder mit Wasserstoffperoxid und anschließend mit Carbonsäurechloriden. Eine andere Synthese geht von hydroxylgruppen haltigen Polymeren aus, die mit Hydrazin umgesetzt und anschließend zur Azoverbindung oxidiert werden. Als Polymere eignen sich beson ders solche, die aus Monomeren hergestellt werden, welche einerseits funktionelle Gruppen enthalten, die eine Anbindung an oder eine Umwandlung in eine photolytisch oder thermisch aktivierbare, Radika le bildende Gruppe gestatten und welche andererseits homo- oder copolymerisierbar, homo- oder cokondensierbar oder homo- oder coad dierbar sind. Bevorzugte Polymere sind die durch Polymerisation oder Copolymerisation erhältlichen Polymeren oder Copolymeren mit Kohlen stoffgerüst. Wenn Comonomere mitverwendet werden, können die Copoly meren Blockcopolymere oder Copolymere mit statistischer oder alter nierender Abfolge der Monomeren sein.

Zu den geeigneten polymerisierbaren Monomeren zählen solche mit Hydroxylgruppen, wie Hydroxyalkyl(meth)acrylate, z. B. Hydroxyethyl methacrylat oder 4-Hydroxybutylacrylat, 4-Hydroxystyrol oder 4-Vi nylresorcin. Weiterhin geeignet sind Monomere mit Carboxylgruppen, wie (Meth)acrylsäure, Maleinsäure und 4-Vinylbenzoesäure; mit Epoxy- Gruppen, wie Glycidyl(meth)acrylat; oder mit Anhydridgruppen, wie Maleinsäureanhydrid.

Geeignete Comonomere sind z. B. Vinylether, wie Vinylmethylether und Vinylbutylether; Vinylketone, wie Vinylethylketon; Olefine und Diole fine, wie 1-Buten, 1-Hexen, 1,3-Butadien, Isopren und Chloropren; Acryl- und Methacrylamid; Vinylaromaten, wie Styrol, Vinyltoluol und 1,4-Divinylbenzol; und Vinylsiloxane. Diese Monomere können sogar in überwiegender Menge vorhanden sein, z. B. bis zu 90 Mol-% ausmachen.

Eine gut geeignete Klasse von Makroinitiatoren basiert auf Copolyme ren aus C₃-C₄₀-α-Olefinen und Maleinsäureanhydrid oder (Meth)acryl säureestern bzw. säuregruppenhaltigen Comonomeren, die z. B. von Akzo Nobel Chemicals GmbH, D-52301-Düren, erhältlich sind. Bevorzugt wer den Copolymere aus C₁₂-C₁₄-, C₁₆-C₁₈- und C₂₀-C₂₂-α-Olefinen. Die Copolymeren werden mit einem Alkylhydroperoxid, z. B. mit tert.-Per oxybutanol, umgesetzt, wodurch aus den funktionellen Gruppen an der Polymerkette Perestergruppen entstehen. Die Umsetzung erfolgt bei einer Temperatur unterhalb der jeweiligen Zerfallstemperatur der Peroxygruppen, in der Regel bei einer Temperatur <35°C, zweckmäßig in einem inerten Lösemittel und in Gegenwart eines tertiären Amins, wie Triethylamin.

Zur aktivierenden Behandlung der Substratoberflächen wird der Makroinitiator in einem organischen Lösemittel gelöst. Geeignete Lösemittel sind z. B. Alkohole, wie Methanol, Ethanol , Propanol und Isopropanol; Ether, wie Diethylether, Tetrahydrofuran und Dioxan; Ester, wie Ethylacetat; Ketone, wie Aceton, Methylethylketon und Cyclohexanon; Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, Hexan, Cyclohexan, Testbenzin, Benzol, Toluol der Xylol; Carbonsäuren, wie Ameisensäure und Essigsäure; halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, Trichlormethan und Tetrachlormethan; oder stark polare Lösemittel wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid und Dimethylsulfoxid. Selbst verständlich kann man auch homogene Gemische aus zwei oder mehr der genannten Lösemittel einsetzen. Das Lösemittel sollte nach der Behandlung des Substrats möglichst rasch verdampfen, sein Siedepunkt bei Atmosphärendruck sollte daher nicht wesentlich höher sein als 120°C. Das Lösemittel sollte ferner das Substrat anquellen, um ein Eindringen des Makroinitiators in die (oder eine "Legierung" mit der) Struktur des Substrats zu ermöglichen, was zu einer verstärkten Haftung der danach aufgepfropften Polymerschicht führt. Ein günsti ges Lösemittel für eine gegebenen Kombination von Makroinitiator und polymerem Substrat läßt sich durch orientierende Versuche unschwer ermitteln.

Die Konzentration des Makroinitiators in der Lösung beträgt zweckmä ßig 0,5 bis 60 Gew.-%, insbesondere 1 bis 10 Gew.-%. Die letztge nannten Konzentrationen haben sich in der Praxis besonders bewährt und ergeben im allgemeinen in einem Durchgang zusammenhängende, das Substrat vollständig bedeckende Schichten aus dem Makroinitiator mit Schichtdicken im nm-Bereich. Das Substrat wird mit der Lösung z. B. durch Tauchen, Streichen oder Besprühen behandelt und anschließend getrocknet, je nach Lösemittel und thermischer Empfindlichkeit des Makroinitiators bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur mit oder ohne Vakuum.

Besonders dichte und gut haftende Beschichtungen erhält man, wenn man der Lösung des Makroinitiators ein einfach oder vorteilhaft ein mehrfach olefinisch ungesättigtes, vernetzendes Monomer zusetzt, beispielsweise in der 0,1- bis 1-fachen Gewichtsmenge, bezogen auf den Makroinitiator. Hierfür eignen sich die zuvor genannten Monome re.

10. Beschichtung des Substrats mit aktivierter Oberfläche

Das Substrat wird erfindungsgemäß beschichtet, indem man auf seine aktivierte Oberfläche in Gegenwart des Copolymers mit den wirkungs bestimmenden Gruppen die langkettige Verbindung IV unter Bedingungen einwirken läßt, unter denen ihre reaktiven Gruppen mit reaktiven Gruppen auf der Oberfläche des Substrats reagieren. Die langkettige Verbindung wird dadurch auf die Oberfläche des Substrats unter Aus bildung einer Schlinge fixiert, und die Schlingen binden das Copoly mer fest, indem sie mit ihm (und der Substratoberfläche) ein IPN bilden. Natürlich können unter diesen Bedingungen reaktive Gruppen der langkettigen Verbindung, z. B. olefinische Doppelbindungen, auch untereinander statt mit zwei reaktiven Gruppen der Substratoberflä che. So entstehen Schlingen aus mehr als nur einem Molekül der lang kettigen bifunktionellen Verbindung, und natürlich auch Homopolyme risate, die nicht zum IPN beitragen. Daß aber hinreichend viele IPN- bildende und das Copolymer festbindende Schlingen entstehen, zeigt die Haftfestigkeit der Beschichtung auf dem Substrat.

In der Praxis geht man z. B. so vor, daß man zunächst die wäßrige Lösung des Copolymers mit der bifunktionellen langkettigen Verbin dung IV, versetzt die letztere durch Scherkrafteinwirkung homogen verteilt und so das Beschichtungsmittel erhält, das in üblicher Wei se auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht wird, z. B. durch Spritzen, Tauchen, Streichen, Rakeln oder Spin-Coating. Der weitere Ablauf hängt von der Art der Fixierungsreaktion sowie davon ab, auf welche Weise die Substratoberfläche aktiviert wurde.

Wenn die Reaktion der reaktionsfähigen Gruppen der langkettigen Ver bindung IV mit reaktionsfähigen Gruppen auf der Polymeroberfläche eine Additions- oder Kondensationsreaktion ist, genügt es, das beschichtete Polymersubstrat einige Zeit auf einer Temperatur zu halten, bei der die betreffende Reaktion abläuft.

Wenn die Fixierung durch eine radikalisch initiierte Reaktion er folgt und die Substrate nach einer der unter 9.1 bis 9.6 beschriebe nen Methoden vorbehandelt wurden, werden die aktivierten Oberflächen nach der Vorbehandlung und vor der Beschichtung zweckmäßig zunächst 1 bis 20 Minuten, vorzugsweise 1 bis 5 Minuten der Einwirkung von Sauerstoff, z. B. in Form von Luft, ausgesetzt. Nach 9.7 oder 9.8 aktivierte Oberflächen bedürfen keiner Sauerstoffeinwirkung vor der Beschichtung.

Nach dem Verdampfen des Lösemittels aus dem aufgebrachten Beschich tungsmittel oder auch schon während des Verdampfens werden durch Bestrahlung, zweckmäßig durch Strahlen im kurzwelligen Segment des sichtbaren Bereiches oder im langwelligen Segment des UV-Bereiches der elektromagnetischen Strahlung, Bedingungen geschaffen, unter de nen die reaktiven Gruppen der langkettigen Verbindung IV mit reakti ven Gruppen auf der Oberfläche des Substrats reagieren. Gut geeignet sind Strahlen des erwähnten UV-Excimers der Wellenlängen 250 bis 500 nm, vorzugsweise von 290 bis 320 nm. Auch Quecksilberdampflampen sind geeignet, sofern sie erhebliche Strahlungsanteile in den genannten Bereichen emittieren. Die Expositionszeiten betragen im allgemeinen 10 Sekunden bis 30 Minuten, vorzugsweise 1 bis 15 Minuten. Alternativ kann man die Substrate in das gegebenenfalls mit Wasser verdünnte Beschichtungsmittel eintauchen und im getauchten Zustand bestrahlen.

Wenn die Substratoberfläche durch Behandlung mit einem Makroinitia tor gemäß 9.8 aktiviert wurde, kann die langkettige Verbindung IV unter denselben Bedingungen photoinitiiert gepfropft werden, wie sie zuvor beschrieben wurden. Alternativ ist auch eine thermisch ini tiierte Pfropfung möglich. Dazu wird das beschichtete Substrat unter Ausschluß von Luftsauerstoff einige Zeit, je nach Makroinitiator z. B. 10 bis 360 Minuten, auf 30 bis 100°C, insbesondere auf 50 bis 90°C erhitzt, wodurch die Pfropfreaktion ausgelöst und durchgeführt wird. Alternativ kann man das mit dem Makroinitiator behandelte Sub strat auch in die gegebenenfalls mit Wasser verdünnte Beschichtungs lösung eintauchen und im getauchten Zustand bestrahlen oder auf die genannten Temperaturen erhitzen.

Bisweilen ist es zweckmäßig die beschriebenen Arbeitsschritte ein schließlich der Aktivierung zu wiederholen, um mittels einer solchen Mehrschichttechnik eine hermetisch geschlossene und/oder dickere Be schichtung sicherzustellen.

Falls erforderlich kann man die IPN-Beschichtung von Katalysator- oder Initiatorresten und/oder niedermolekularen Bestandteilen be freien, in dem man sie mit einem Lösemittel extrahiert, vorteilhaft mit Wasser.

11. Verwendung der beschichteten Substrate

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die genaue Einstellung von optimalen Molverhältnissen der funktionellen Gruppen, die zur Inhibierung der Bakterienadhäsion und/oder -ausbreitung führen. Weiterhin ergibt die Mitverwendung eines Monomers III in Verbindung mit einer hydrophilen langkettigen Verbindung IV einen gegebenenfalls zusätzlich erwünschten niedrigen Reibungswiderstand, d. h. optimale Gleiteigenschaften insbesondere auf hydrophilen Flächen. Gegenstände mit erfindungsgemäß beschichteter Oberfläche eignen sich zur Verwendung im medizinischen oder biotechnischen oder im Hygienebereich. Solche Gegenstände sind z. B. Folien, Schläuche, Rohrleitungen, Telefonhörer, Türgriffe, Toilettensitze, Handgriffe und Gurte in öffentlichen Verkehrsmittel, Implantate, Herzklappen, Katheter, Stents, Drainagen, Wundverbände oder Blutbeutbeutel.

Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden die fol genden Beispiele gegeben, die jedoch nicht deren Anwendungsbereich begrenzen sollen.

Beispiel 1

Eine 100 µm dicke Folie aus einem Polyetheresterblockamid (PEBAX® 5533, ATOCHEM S.A.) wird 1 min in eine 1-gewichtsprozentige Lösung von KOH in Propanol getaucht und getrocknet und anschließend durch 5-minütiges Bestrahlen mit einem UV-Excimerstrahler (172 nm) akti viert. Nach 5-minütiger Lagerung an der Luft wird diese Folie in ei ne 5-gewichtsprozentige wäßrige Lösung eines Terpolymers aus Natriumstyrolsulfonat, Maleinsäure und Polyethylenglykol(1000)mono methylether-monomethacrylat (40 : 40 : 20 mol%) und von monomerem Poly ethylenglykol(1000)dimethacrylat im Gewichtsverhältnis 5 : 2 getaucht. Die Fixierung der Beschichtung auf dem aktivierten Polymersubstrat erfolgt, indem die Lösung mit dem Substrat 6h auf 60°C erhitzt wird.

Die beschichtete Folie wird auf Wirkung untersucht, wie in der deut schen Patentanmeldung 197 20 370.1 (O.Z. 5192) als Bestimmung der primären Bakterienadhäsion unter statischen Bedingungen beschrieben. Die Untersuchung ergab für den Stamm Klebsiella pneumoniae eine 80%ige Reduktion gegenüber der unbeschichteten Folie.

Beispiel 2

Eine 100 µm starke Folie aus Polyamid 12 (Hüls AG, VESTAMID®L2101F) wird 5 min bei 1 mbar mit einem UV-Excimerstrahler (172 nm) be strahlt und dadurch aktiviert. Nach 5-minütiger Lagerung an der Luft wird diese Folie in eine 1-gewichtsprozentige wäßrige Lösung eines Terpolymers aus Natriumstyrolsulfonat, Maleinsäure und Polyethylen glykol(1000)monomethylether-monomethacrylat (45 : 45 : 10 mol%) und von Polyethylenglykol(1000)dimethacrylat im Gewichtsverhältnis 5 : 2 ge taucht und im getauchten Zustand 5 min mit einem UV-Excimerstrahler (308 nm) bestrahlt.

Die Prüfung auf bakterienabweisende Eigenschaften wie in Beispiel 1 ergab eine Reduktion von 50%.

Claims

1. Verfahren zur hämokompatiblen, bakterienabweisenden und hydro philen Beschichtung eines Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart eines Copolymers mit Repetiereinheiten aus mindestens einem Sulfat- und/oder Sulfonatgruppen-haltigen Monomer I, minde stens einem Carboxyl- und/oder Carboxylatgruppen-haltigen Monomer II und gegebenenfalls einem hydrophilen Monomer III auf eine aktivierte Oberfläche des Substrats eine langkettige Verbindung IV mit zwei reaktiven Gruppen unter Bedingungen einwirken läßt, unter denen die reaktiven Gruppen der langkettigen Verbindung mit reaktiven Gruppen auf der Oberfläche des Substrats reagieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sul fat- und/oder Sulfonatgruppen-haltige Monomer I ein Alkalisalz, ins besondere das Natriumsalz der Vinylsulfonsäure oder der 2-, 3- oder 4-Vinylbenzolsulfonsäure (Styrolsulfonsäure) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomer I ein Sulfatgruppen-haltiges Monomer der allgemeinen Formel
ist, in der
R¹ Wasserstoff oder den Methylrest,
R² einen zweiwertigen organischen Rest, vorzugsweise einen aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Kohlen wasserstoffrest mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, oder eine C-C-Einfachbindung,
R³ -O- oder -NH-,
R⁴ Wasserstoff oder den Rest -SO₃-Na⁺ und
n 4 oder 5 bedeutet;
mit der Maßgabe, daß mindestens einer der Substituenten R⁴ ein Rest -SO₃-Na⁺ ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Formel Ia
R¹ Wasserstoff,
R² einen Alkylenrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, einen Phe nylenrest oder eine C-C-Einfachbindung,
R³ -O- oder -NH-,
R⁴ Wasserstoff oder den Rest -SO₃-Na⁺ und bedeutet und
n für 4 oder 5 steht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Monomeren II Alkalisalze und insbesondere Natrium salze radikalisch polymerisierbarer ein- oder zweifach olefinisch ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Monomeren I und/oder II Gruppen enthalten, die nach der Polymerisation in Sulfat- oder Sulfonatgruppen bzw. Carb oxyl- oder Carboxylatgruppen umgewandelt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Monomeren III Monoester eines Diols oder Ester ei nes einseitig veretherten oder veresterten Diols mit einer olefi nisch ungesättigten Carbonsäure sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Monomeren III Ester eines gegebenenfalls Hydroxy-, Alkoxy- oder Acyloxy-terminierten Polyalkylenglykols mit 4 bis 48 Alkylenoxy-Ein heiten mit einer olefinisch ungesättigten Carbonsäure sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die reaktiven Gruppen der langkettigen Verbindungen IV durch mindestens 12 Kettenatome getrennt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die langkettigen Verbindungen IV Polyalkylenglykole mit einem Molgewicht von 300 bis 6000 und endständigen Gruppen mit olefinischer Doppel bindung sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aktivierung der Substratoberfläche durch UV-Strah lung im Wellenlängenbereich von 100 bis 400 nm oder durch Hochfrequ enz- oder Mikrowellenplasma erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man mit UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 125 bis 310 nm arbeitet.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aktivierung der Substratoberfläche durch Behand lung mit einem Makroinitiator erfolgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Bedingungen für die Reaktion der reaktiven Gruppen der langkettigen Verbindung IV mit den reaktiven Gruppen der aktivierten Oberfläche durch elektromagnetische Strahlung mit Wel lenlängen von 250 bis 500 nm schafft.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man mit UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 290 bis 320 nm arbeitet.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bedingungen für die Reaktion der reaktiven Gruppen der langkettigen Verbindung IV mit den reaktiven Gruppen der aktivierten Oberfläche durch Erhitzen schafft.

17. Verwendung von Gegenständen mit einer Oberfläche, die nach ei nem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 beschichtet wurde, im medizinischen, biotechnischen oder Hygienebereich.