DE2022781B2 - Verfahren zur Herstellung von nichtionogene und ionogene Gruppen enthaltenden schwach vernetzten Hydrogelen - Google Patents

Description

Hydrogele aus spärlich vernetzten Polymeren aus Glykolmethacrylaten oder Glykolacrylaten bewährten sich als geeignete Materialien für einen andauernden Kontakt mit lebendigen Geweben oder mit Schleimhäuten sowohl in poröser, als auch schwammartiger oder kompakter Form. Die gute Verträglichkeit wird nicht nur durch deren rein physikalische Eigenschaften verursacht, mit welchen sie lebendigen Geweben ähnelt, sondern auch durch ihre chemische Reaktionsträgheit, Beständigkeit und gleichzeitige Neutralität. Ihre Eignung für verschiedene prothetische Anwendungen ist jedoch recht unterschiedlich, so daß es in einigen Spezialfällen angebracht erscheint, ihr Quellvermögen und ihre Permeabilität so zu modifizieren, daß diese Eigenschaften dem gegebenen Milieu am besten entsprechen. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um die vorherrschenden pH-Werte und die Konzentrationen verschiedener anderer Ionen, gegebenenfalls auch um andere Faktoren, die durch die Art des Organs und den Typ sowie das Alter des Individuums bedingt sind, für welche das Hydrogel bestimmt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue ternäre Copolymerisate herzustellen, welche allen Anforderungen sowohl in Hinsicht auf ihre chemische Beständigkeit als auch bezüglich ihrer Anpassungsfähigkeit im gegebenen Milieu, für welches sie bestimmt sind, entsprechen und die darüber hinaus keine Reizwirkungen hervorrufen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man ein Monomerengemisch aus zumindest 50 Gew.-% des Methacrylats bzw. Acrylats des Glykols bzw. einer anderen Dihydroxyverbindung oder des Glyzerins, zwei weiteren Co-Monomeren, von denen eines saure und das andere basische Gruppen enthält, sowie 0,2 bis 0,5 Gew.% eines Vernetzungsmittels in Gegenwart eines Initiators und gegebenenfalls eines Lösungsmittels einer Radikalpolymerisation unterwirft, wobei als saure Monomere Acrylsäure, Methacrylsäure oder Itaconsäure als basische Monomere Diäthylaminoäthylmetr-acrylat, Dimethylaminoäthylmethacrylat, Vinylpyridin, p-Dimethyl- bzw. p-Diäthylaminostyrol und als Vernetzungsmittel Glykoldimethacrylat, Diglykoldimethacrylai, Triglykoldimethacrylat oder Methylenbisacrylamid Verwendung finden.

Ein Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht vor allem ip der breiten Möglichkeit, die Eigenschaften der resultierenden Gele, bzw. den

ίο Charakter des fundamentalen nichtionogenen polymeren Skeletts zu beeinflussen, und zwar in einem größeren Ausmaß als der Copolymerisation des Glykolmethacrylats, bzw. des Acrylats mit nichtior.ogenen Co-Monomeren. Bei polymeren Skeletten, die ionogene Gruppen enthalten, beeinflussen die elektrostatischen Kräfte die Bindungs- und Raumanordnung der Makromoleküle, ganz besonders bei spärlich vernetzten Gebilden. Es handelt sich hierbei sowohl um abstoßende — zwischen Gruppen mit gleichartigen Ladungen — als auch um anziehende — zwischen Gruppen mit ungleichartigen Ladungen — elektrostatische Kräfte. Diese Kräfte machen sich sowohl zwischen den Nachbarmolekülen als auch innerhalb der einzelnen Makromoleküle bemerkbar. Bei den vernetzten PoIymeren beeinflussen diese Kräfte vor allem deren Quellfähigkeit, mechanische Festigkeit, Elastizität, Dehnbarkeit, Elastizitätsmodul.

Die Anwesenheit der ionogenen Gruppen saurer oder basischer Natur in verschiedenen Verhältnissen

jo verursacht eine erhöhte Abhängigkeit dieser Eigenschaften vom pH-Wert des Milieus, was zur Verbesserung der Funktion der Hydrogele im lebenden Organismus ausgenützt werden kann. Einen bedeutenden Einfluß auf diese Eigenschaften zeigt bei ionogenen Ampholyten auch die Anwesenheit niedermolekularer Elektrolyte auf.

Bei Anwendung auf technischem Gebiet kann i.. B. die Permselektivität von Membranen, die aus Ampholyten hergestellt sind, und bei denen die nichtionogene Komponente überwiegt, beeinflußt werden. Zum Unterschied von bekannten Ampholyten, welche keinen nennenswerten Anteil einer nichtionogenen hydrophilen Komponente beinhalten, erzielt man bei den gemäß dieser Erfindung herstellbaren Hydrogelen eine weit höhere Maßhaltigkeit und Beständigkeit gegenüber Rißbildung als Folge eines Auf- und Entquellvorganges. Diese Beständigkeit kann bei gleichem Molgehalt der ionogenen Komponenten auch durch Anwendung eines weniger hydrophilen fundamentalen Glykolmethacrylats oder Acrylats, z. B. des Propylenglykolmonomethacrylats, erhöht werden. Hydrogele dieses Typs behalten unter allen Bedingungen auch in angequollenem Zustand ihre Durchsichtigkeit.

Die Anziehungskräfte zwischen den Gruppen mit ungleichartigen Ladungen verursachen eine Verfestigung der durch die ionischen Querbindungen gebildeten Struktur, die allerdings teilweise oder vollständig durch Zugabe eines Elektrolyten in geeigneter Konzentration, namentlich durch Zugabe neutraler Salze starker Säuren mit schwachen Basen, aufgehoben werden kann.

Ausführungsbeispiele
Beispiel 1

Eine 80%ige Lösung eines Gemisches von Glykolmonomethacrylat, Methacrylsäure und Diäthylaminoäthylmethacrylat (Molverhältnis 8 : 1 : 1) in n-Butylalkohol, welches 0,2 Gew.% Glykoldimethacrylat und 0,02 Gew.% Methyl-azo-bis-isobutyrat enthält, wurde

für 8 Stunden in einer gläsernen flachen Form auf 60° C erwärmt. Das entstandene Hydrogel wird vor Anwendung mit Wasser gewaschen. Es eignet sich zu prothetischen und technischen Zwecken, z. B. zur Dialyse.

Beispiel 2

Eine 70%ige Lösung eines Gemisches von Propylenglykolmonomethacrylat. Acrylsäure und 2-Vinylpyridin (Molverhältnis 3:1:1) in n-Butylalkolhol, welches 0,3Gew.% Methylen-bis-acrylamid und 0,02Gew.% Methyl-azo-bis-isobutyrat enthält, wird für 8 Stunden auf 60⁰C erwärmt. Das Hydrogel weist eine nur geringfügig kleinere Quellfähigkeit als das Hydrogel aus dem Beispiel 1 auf.

Beispiel 3

Eine 80%ige wäßrige Lösung eines Gemisches von Glyzerinmonomethacry/at, Acrylsäure und Dimethylaminoäthylmethacrylat (Molverhältnis 7:2:1), welches 0,5Gew.% Diglykoldimethacrylat und 0,05Gew.% Diisopropylpercarbonat enthält, wird 8 Stunden auf 60°C erwärmt. Das entstandene Hydrogel eignet sich vor allem zu prothetischen Zwecken, da es vom physiologischen Standpunkt aus getestet als einwandfrei angesehen werden kann.

Beispiel 4

Eine 6O°/oige Lösung eines Gemisches von Triglykolmonomethacrylat. Methacrylsäure und p-Dimethylaminostyrol (Molverhältnis 7 :1 :2) in n-Propanol, welches 0,5Gew.% Triglykoldimethacrylat und O,O5Gew.°/o Methyl-azo-bis-isobutyrat enthält, wurde 8 Stunden auf 60°C erwärmt. Das sehr quellfähige Hydrogel eignet sich zur Gelfiltration und als Material zum selektiven Auffangen einiger schwacher organischer Säuren, bzw. Aminosäuren.

Beispiel 5

Eine 80%ige Lösung eines Gemisches von Diglykolmonomethacrylat, Itaconsäure und p-Diäthylaminostyrol (Molverhältnis 4:2:1) in n-Butylalkolhol, welches 0,5 Gew.% Diglykoldimethacrylat und 0,07 Gew.°/o Diisopropylpercarbonat enthält, wird 8 Stunden auf 60°C erwärmt. Das Hydrogel eignet sich u.a. für medizinische Zwecke, so z. B. als Träger schwach basischer und amphoterer Arzneimittel bei oraler Verabfolgung.

Es versteht sich, daß es in allen Beispielen unumgänglich notwendig ist, bei allen Monomeren die bekannten und üblichen Maßnahmen hinsichtlich Reinheit und Polymerisationsaktivität einzuhalten und den totalen Ausschluß molekularen Sauerstoffs sicherzustellen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von nichtionogene und ionogene Gruppen enthaltenden schwach vernetzten Hydrogelen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Monomerengemisch aus zumindest 50Gew.-% des Methacrylats bzw. des Acrylats des Glykols bzw. einer anderen Dihydroxyverbindung oder des Glyzerins, zwei weiteren Co-Monomeren, von denen eines saure und das andere basische Gruppen enthält, sowie 0,2 bis 0,5 Gew.% eines Vernetzungsmittels in Gegenwart eines Initiators und gegebenenfalls eines Lösungsmittels einer Radikalpolymerisation unterwirft, wobei als saure Monomere Acrylsäure, Methacrylsäure oder Itaconsäure und als basische Monomere Diäthylaminoäthylmethacrylat, Dimethylaminoäthylmethacrylat. Vinylpyridin, p-Dimethyl- bzw. p-DiäthylaminostyroI und als Vernetzungsmittel Glykoldimethacrylat, Diglykoldimethacrylat, Triglykoldimethacrylaf oder Methylenbisacrylamid Verwendung finden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Monomerengemisch zumindest ebensoviel Mole an sauren Monomeren wie an basischen enthält.