DE2625544A1 - Immobilisierte biologische substanzen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

BESELERSTRASSE 4

DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL

W. R. Grace & Co. (Prio: 10. Juni 1975

und 24. Dezember 1975

Grace Plaza US 585 674 u. 644 025

- 13 144) 1114 Avenue of the Americas

New York, N.Y./V.St.A. Hamburg, 2. Juni 1976

Immobilisierte biologische Substanzen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft immobilisierte biologische Substanzen und ein Verfahren zur ihrer Herstellung.

In der US-Patentschrift 3 672 955 ist ein Verfahren zur Immobilisierung eines Enzyms durch Vernetzung mit einem Polyurethan beschrieben, wobei das Enzym an das Polyurethanmolekül gebunden wird. Man geht dabei so vor, daß man eine wässrige Dispersion des Enzyms mit einer Lösung eines Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen zu einer Emulsion vermischt, mit der Trägerteilchen, nämlich Reisschalen überzogen werden. Das Wasser reagiert mit den Isocyanatgruppen unter Bildung von Kohlendioxid. Dieses Gas wird aufgrund der geringen Viskosität der Lösung jedoch rasch freigesetzt. Das erhaltene Produkt besteht dementsprechend aus Teilchen, die mit nicht-geschäumtem Polyurethan überzogen sind, das Enzym gebunden enthält.

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In der eigenen DT-OS 2 319 706 ist ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Polyurethanschaumes beschrieben, bei dem eine erste Komponente, nämlich ein Polyoxyäthylenpolyol mit endständigen Isocyanatgruppen mit einer zweiten Komponente, die eine große Menge Wasser enthält, nämlich mindestens 6,5 Mol Wasser und bis zu 390 Mol Wasser je Mol in der ersten Komponente enthaltener NCO-Gruppen, umgesetzt wird. Es kann auch eine dritte Komponente als Vernetzungsmittel vorhanden sein. In diesem Falle kann die Funktionalität des Polyols nur etwa 2 betragen. Wenn keine dritte Komponente als Vernetzungsmittel vorliegt, muß die Funktionalität des Polyols über 2 liegen. Bei diesem Verfahren dient das Wasser ■ als Verschaumungsmxttel und es entsteht ein vernetzter Polyurethanschaum. Nach dem in der früheren Anmeldung beschriebenen Verfahren kann in der zweiten wässrigen Komponente ein Zusatz, zum Beispiel ein flammhemmendes Mittel, ein Pigment oder Farbstoff, der die Eigenschaften des vernetzten Polyurethanschaums verbessert, enthalten sein. Die aufgeführten 25 möglichen Zusätze umfassen auch Enzyme, ohne jedoch anzugeben, welchen Zweck diese Enzyme haben sollen. So kann ein Produkt gemäß der früheren Anmeldung ein vernetzter Polyurethanschaum sein, der als gebundenes Enzym Urease enthält. Es wurde nun gefunden, daß außer Enzymen bestimmte andere biologische Substanzen durch chemische Bindung an die Polyurethanmoleküle immobilisiert werden können,

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und daß sowohl geschäumte als auch nicht-geschäumte Polyurethane dieser Art hergestellt werden können. Ferner wurde festgestellt, daß die biologische Wirksamkeit und chemische Reaktionsfähigkeit der Proteine, einschließlich der Enzyme, und der zuvor genannten anderen biologischen Substanzen sehr hoch sind, wenn die das Polyurethan bildende Reaktionsmischung geformt und vor allem in bestimmte besondere Formen übergeführt wird, bevor die Härtung erfolgt.

Der Erfindung liegt demzufolge ein Verfahren zur Immobilisierung biologischer Substanzen, nämlich von einem oder mehreren (a) Proteinen, (b) Coenzymen mit mindestens einer primären
oder sekundären Aminogruppe je Molekül, (c) Enzymen, zusammen mit einem Coenzym für das Enzym und (d) von Antibiotika
zugrunde, die keine Proteine darstellen und mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe je Molekül enthalten.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man

A. die biologische Substanz in ein flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen einarbeitet, dessen Isocyanatgruppen in einem molaren Überschuß über die mit den Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Aminogruppen der biologischen Substanz vorliegen, und

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B. das erhaltene Gemisch härtet, indem man es mit einer Menge eines Härtungsmittels in Berührung bringt, die ausreicht, um die biologische Substanz unter schaumbildenden oder nicht-schaumbildenden Bedingungen zu immobilisieren und das erhaltene Gemisch vor dem Härten, zumindest wenn die biologische Substanz aus einem Protein besteht, in einen selbsttragenen Gegenstand oder in einen von einem Substrat getragenen Film formt.

Das zuvor genannte Gemisch kann zu einem Film geformt werden, der dick genug ist, um nach dem Härten selbsttragend zu sein, oder der nach dem Härten nicht selbsttragend sein kann. Ob selbsttragend oder nicht, kann er eine Schicht eines Schichtstoffs bilden, insbesondere eines Schichtstoffs, dessen andere Schichten aus polymerem Material bestehen. Beim bevorzugten Schichtstoff grenzt die Polymerschicht an die Schicht aus nicht-geschäumtem Polyurethan, das biologisches Material gebunden enthält.

Eine besonders bevorzugte Form für einen solchen Film oder einen Schichtstoff ist rohrförmig, wobei der Schichtstoff vorzugsweise eine innere Schicht aus dem Polyurethan aufweist, das biologisches Material gebunden enthält.

Das Gemisch kann in einen Film auf einer festen Oberfläche geformt werden. Es ist klar, daß in diesem Fall der Film und

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die Oberfläche weitgehend eine Einheit bilden. Das heißt, das Überziehen von Teilchen mit einem Polyurethan bildenden Gemisch wird nicht von dieser Ausführungsform umfaßt.

Ein selbsttragender Film kann in Scheiben geschnitten werden. Dies kann manuell mit einer Bohrvorrichtung oder automatisch mit einer Stanzvorrichtung erfolgen.

Der vorliegend verwendete Ausdruck "flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen" bezeichnet ein flüssiges Polyurethan oder einen Polyharnstoff, die mindestens etwa zwei freie Isocyanatgruppen je Molekül enthalten. Vorzugsweise weist das Vorpolymere durchschnittlich zwei Isocyanatgruppen je Molekül auf. Es kann auch ein höheres Verhältnis angewandt werden, zum Beispiel 2 bis 8 Isocyanatgruppen je Molekül. Noch höhere Verhältnisse sind anwendbar, bringen aber keinen Vorteil. Jeglicher Überschuß an Isocyanatgruppen im gehärteten Polyurethan wird beim ersten Kontakt mit Wasser durch Hydrolyse zerstört, zum Beispiel während des Waschens vor der Anwendung des immobilisierten biologisch wirksamen Materials.

Das Vorpolymere kann in der bekannten Weise durch Umsetzung eines Überschusses an Di- und Triisocyanaten und anderen Polyisocyanaten, einschließlich Gemischen von Polyisocyanaten

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mit aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen, insbesondere Glykolen, Polyglykolen, Polyesterpolyolen, PoIyätherpolyolen, anderen Polyolen und Gemischen aus zwei oder mehreren solcher Polyole hergestellt werden. Man erhält auf diese Weise ein flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen, das im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann.

Repräsentative Beispiele für Polyisocyanate, die mit einer aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung, zum Beispiel einem Glykol, Polyol, Polyglykol, Polyesterpolyol oder PoIyätherpolyol zu einem Polyurethan mit endständigen Isocyanatgruppen umgesetzt werden können sind:

Toluol-2,4-diisocyanat

Toluol-2,6-diisocyanat

handelsübliche Gemische aus Toluol-2,4- und 2,6-diisocyanat Äthylendiisocyanat

Äthylidendiisocyanat

Propylen-1,2-diisocyanat

Cyclohexylen-1,2-diisocyanat

Cyclohexylen-1,4-diisocyanat

m-Phenylendiisocyanat

3,3'-Diphenyl-4,4·-biphenylendiisocyanat 4,4'-Biphenylendiisocyanat

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3,3"-Dichlor-4,4'-biphenylendiisocyanat 1,6-Hexamethylendiisocyanat 1 ,4-Tetraniethylendiisocyanat 1,10-Decamethylendiisocyanat 1,5-Naphthalindiisocyanat Cumol-2,4-diisocyanat

4-Methoxy-1,3-phenylendiisocyanat 4-Chlor-1,3-phenylendiisocyanat 4-Brom-1,3-phenylendiisocyanat 4-A"thoxy-1,3-phenylendiisocyanat 2,4'-Dixsocyanatodiphenyläther 5,6-Dimethyl-1,3-phenylendiisocyanat 2,4-Dimethyl-1,3-phenylendiisocyanat 4,4'-Diisocyanatodiphenyläther Benzidindiisocyanat

4,6-Dimethyl-1,3-phenylendiisocyanat 9,1O-Anthracendiisocyanat 4,4'-Diisocyanatodibenzyl 3,3'-Dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethan 2,6-Dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenyl 2,4-Diisocyanatostilben 3,3'-Dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenyl 3,3'-Dimethoxy-4,4'-diisocyanatodiphenyl 1,4-Anthracendiisocyanat 2,5-Fluorendiisocyanat

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1,8-Naphthalindiisocyanat

2,6-Diisocyanatobenzfuran

2,4,6-Toluoltriisocyanat

ρ,ρ',ρ"-Tr iphenylmethantriisocyanat

Eine brauchbare Klasse flüssiger Polyurethanvorpolymerer mit endständigen Isocyanatgruppen leitet sich von Polyätherpolyolen und Polyesterpolyolen ab. Diese Verbindungen können in bekannter Weise dadurch hergestellt werden, daß man ein Polyäther- oder Polyesterpoiyol mit einem Überschuß eines Polyisocyanats umsetzt, um zu gewährleisten, daß das gebildete Produkt freie Isocyanatgruppen enthält. Ein Beispiel für eine solche Umsetzung ist durch die nachfolgende idealisierte Gleichung wiedergegeben:

HO h CH„ -CEL -CH., -CH₉ -0——H Polyätherpolyol

\²²²²m

NCO Polyisocyanat

OCN-I- 4j—NH-C-O—(-CH₀-CH₀-CH₉-CH-O^-C-NH-I H-NCO

-oX— C-NH-i- -A-!

flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen

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_ 9 —

In den obigen Formeln bedeutet m die An~=hl der sich wiederholenden Tetramethylenäthereinheiten. Sis kann zum Beispiel etwa 5 bis 50 betragen.

Die für die erfindungsgemäßen Zwecke brauchbaren Verbindungen können durch Umsetzung eines beliebigen der vorstehend als Beispiel angegebenen Polyisocyanate mit einer Vielzahl von Polyätherpolyolen und Polyesterpolyolen hergestellt werden. Beispiele für solche Polyole sind nachstehend angegeben.

Zu den verwendbaren Polyätherpolyolen gehören die durch Umsetzung eines Alkylenoxids mit einer aktive Wasserstoffatome enthaltenden Verbindung erhaltenen. Ein typisches Beispiel für eine aktive Wasserstoffatome aufweisende Verbindung ist ein mehrwertiger Alkohol, wie Äthylenglykol; ein Polyamin, wie Äthylendiamin; Phosphorsäure u.a. Die Umsetzung wird gewöhnlich in Gegenwart eines sauren oder basischen Katalysators durchgeführt. Beispiele für verwendbare Alkylenoxide sind Äthylenoxid, Propylenoxid, die isomeren Butylenoxide und Gemische aus zwei oder mehr verschiedenen Alkylenoxiden, zum Beispiel Gemische aus Ethylen- und Propylenoxiden. Die erhaltenen Polyätherpolyole weisen ein Polyäthergerüst mit endständigen Hydroxylgruppen auf. Die Anzahl der Hydroxylgruppen je Polymermolekül wird durch die Funktionalität der aktive Wasserstoffatome aufweisenden Verbindung bestimmt.

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Zum Beis£/3J ei-q:..jt ein zweiwertiger Alkohol, wie Äthylenglykol als aktive Wasserstoffatome aufweisende Verbindung Polyätherketten, die zwei Hydroxylgruppen je Polymermolekül enthalten. Wenn die Polymerisation des Oxids in Gegenwart von Glycerin, einem dreifunktionellen Alkohol, durchgeführt wird, enthalten die gebildeten Polyäthermoleküle durchschnittlich drei Hydroxylgruppen je Molekül. Eine noch höhere Funktionalität, das heißt noch mehr Hydroxylgruppen werden erhalten, wenn das Oxid in Gegenwart von Polyolsn, wie Pentaerythrit, Sorbit, Saccharose, D!pentaerythrit u.a. polymerisiert wird. Weitere Beispiele für mehrwertige Alkohole, die mit Alkylenoxiden zu brauchbaren Polyätherpolyolen umgesetzt werden können, sind die folgenden:

Propylenglykol Trimethylenglykol 1,2-Butylenglykol 1,3-Butandiol 1,4-Butandiol 1,5-Pentandiol 1,2-Hexylenglykol 1,10-Decandiol 1,2-Cyclohexandiol 2-Buten-1,4-diol 3-Cyclohexen-1,1-dimethanol

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4-Methyl-3-cyclohexen-1,1-dimethanol 3-Methylen-1,5-pentandiol Diäthylenglykol

(2-Hydroxyäthoxy)-1-propanol 4-(2-Hydroxyäthoxy)-1-butanol 5-(2-Hydroxypropoxy)-1-pentanol 1-(2-Hydroxymethoxy)-2-hexanol 1 -(2-Hydroxypropoxy)-2-octanol 3-Allyloxy-1,5-pentandiol 2-Allyloxymethyl-2-methyl-1,3-propandiol £(4-Pentyloxy) -methyl^-i /3-propandiol 3-(o-Propenylphenoxy)-1,2-propandiol Thiodiglykol

2,2'- [Thiobis- (äthylenoxy)] -diäthanol Polyäthylenätherglykol (Molekulargewicht etwa 200) 2,2'-Isopropyliden-bis-(p-phenylenoxy)-diäthanol 1,2,6-Hexantriol
1,1,1-Trimethylolpropan 3-(2-Hydroxyäthoxy)-1,2-propandiol 3-(2-Hydroxypropoxy)-1,2-propandiol 2,4-Dimethyl-2-(2-hydroxyäthoxy)-methylpentandiol-1,5 1,1,1-Tris-[J2-hydroxyäthoxy)-methyl] -äthan 1,1,1 -Tris- £(2-hydroxypropoxy) -methyl] -propan Triäthanolamin
Triisopropanolamin Resorcin

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Pyrogallol

Phloroglucin

Hydrochinon

4,6-Di-tert.-butyl-katechin

Katechin

Ore in

Methylphlorogluc in

HexyIresorc in

3-Hydroxy-2-naphthol

2-Hydroxy-1-naphthol

2,5-Dihydroxy-1-naphthol

Bisphenole, wie 2,2-Bis-(p-hydroxyphenyl)-propan und Bis-(p-hydroxyphenyl)-methan

1,1,2-Tris-(hydroxyphenyl)-äthan
1,1,3-Tris-(hydroxyphenyl)-propan

Eine besonders brauchbare Klasse von Polyätherpolyolen sind die Pplytetramethylenglykole. Sie werden durch Polymerisation von Tetrahydrofuran unter Ringöffnung erhalten und enthalten die sich wiederholende Einheit

-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-0-

im Polymergerüst- In den Endstellungen der Polymerketten befinden sich Hydroxylgruppen.

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Besonders vorteilhaft sind auch die Polyoxyäthylenpolyole HO—^CH₂CH2-0-}—H, in denen χ eine solche durchschnittliche Zahl bedeutet, daß das Polyol ein durchschnittliches Molekulargewicht von bis zu etwa 1000 oder etwa 2000 oder etwas höher hat.

Die für die Herstellung der flüssigen Polyurethanvorpolymeren brauchbaren Polyesterpolyole werden am einfachsten durch Kondensationspolymerisation eines Polyols mit einer mehrbasischen Säure hergestellt. Das Polyol und die Säure werden in solchen Mengenverhältnissen angewandt, daß im wesentlichen alle Säuregruppen verestert werden und die erhaltene Kette aus Estereinheiten in den Endstellungen Hydroxylgruppen aufweist. Repräsentative Beispiele für mehrbasische Säuren zur Herstellung dieser Polymeren sind Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Brassylsäure, Thapsi säure, Maleinsäure, Fumarsäure, Glutaconsäure, Q^-Hydromuconsäure,, ß-Hydromuconsäure, o^-Butyl- cx^-äthylglutarsäure, a£,ß-Diäthylbernsteinsäure, o-Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Hemimel¹ithsäure, Trimellithsäure, Trimesinsäure, Mellophansäure, Prehnitsäure, Pyromellithsäure, Zitronensäure, Benzolpentacarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, Diglykolsäure, Thiodiglykolsäure, dimerisierte ölsäure, dimerisierte Linolsäure u.a. Repräsentative Beispiele für

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Polyole zur Herstellung der Polyesterpolyole sind ÄthylenglyKol, 1,3-Propylenglykoi, 1,2-Propy!eng:/kol, 1,4-Butylenglykol, 1,3-Butylenglykol, 1,2-BucyIsnglykcl, Buten-1,4-diol, 1,5-Pentandiol, 1,4-Pentandiol, 1,3-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Hexen-1,6-diol, 1,7-Heptandiol, Diäthylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, 1 ,3 , 6-Hexantriol, Triethanolamin, Pentaerythrit, Sorbit und andere beliebige Polyole, die vorstehend in Verbindung mit der Herstellung von Polyätherpoiyolen genannt sind.

Man nimmt an, daß bei innigem Kontakt mit einem Protein oder einer anderen biologischen Substanz, die mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe im Molekül enthält, zum Beispiel einem Enzyri, einem Antikörper, Antigen u.a. ein Polyurethan vorpolyir.er es mit endständigen Isocyanatgruppen chemisch sehr aktiv wird. Einige der freien Isocyanatgruppen des Vorpolymeren reagieren mit den Amingruppen der biologischen Substanz und nachfolgend, wenn Wasser vorhanden ist, setzen sich einige Isocyanatgruppen mit dem Wasser unter Bildung von Kohlendioxid und Amingruppen um, die ihrerseits mit den freien Isocyanatgruppen der Polyurethanmoleküle unter Bildung von Harnstoffbindungen reagieren. Die zuletzt genannten Amingruppen können mit den freien Isocyanatgruppen benachbarter Polyurethanmoleküle reagieren, und diese, unter Bildung von Harnstoffbindungen vor sich gehende Reaktion führt zu

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einem weiteren Wachstum des Polyurethanmoleküls und kann auch eine Vernetzung zwischen den Polyurethanmolekülen bewirken. Dieses Wachstum und die Vernetzung sind wesentlich für die Bildung eines guten Polyurethanschaums.

Während des Härtens und der Immobilisierung können andere Zusätze, wie Vernetzungsmittel, zum Beispiel Polyamine, PoIythiole oder Polysäuren, oberflächenaktive Mittel, Netzmittel, Antischaummittel, Farbstoffe, Antioxydationsmittel, Füllstoffe usw. vorhanden sein.

Die Freisetzung des Kohlendioxids führt, wenn unter entsprechenden Bedingungen gearbeitet wird, zur Bildung eines Schaums.

Das Verhältnis des biologischen Materials zum flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen ist nicht kritisch. Es ist jedoch wesentlich, daß dieses Verhältnis so bemessen ist, daß nicht alle Isocyanatgruppen des Vorpolymeren durch die Umsetzung mit dem biologischen Material verbraucht werden und somit nicht-umgesetzte Isocyanatgruppen zurückbleiben, die mit dem Härtungsmittel unter Immobilisierung des biologischen Materials zu reagieren vermögen.

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Wenn unter Bedingungen für die Schaumbildung gearbeitet wird, ist das Verhältnis Wasser zu biologischem Material plus PoIyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen nicht kritisch. Im allgemeinen werden jedoch etwa 0,5 bis 3 oder 0,9 bis 2 Gewichtsteile Wasser je Gewichtsteil des Vorpolymeren plus biologisches Material verwendet.

Bei Verwendung von Wasser als Härtungsmittel unter nichtschäumenden Bedingungen bevorzugt man im allgemeinen die Verwendung von etwa der stöchiometrischen Menge Wasser.

Bei Verwendung eines Amins als Härtungsmittel bevorzugt man im allgemeinen die Verwendung von mindestens etwa der stöchiometrischen Menge Amin. Aminhärtungsmittel führen nicht zu einer Schaumbildung.

Vorzugsweise wird das Härtungsmittel, ob Wasser oder Amin, unter schaumbildenden oder nicht-schaumbildenden Bedingungen, in einer ausreichenden Menge verwendet_? daß die meisten oder alle freien Isocyanatgruppen des Vorpolymeren reagieren. Jedoch kann das Endprodukt mit Wasser gewaschen werden, um die freien Isocyanatgruppen zu "inaktivieren" bzw. um mit ihnen zu reagieren.

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In der eigenen Patentanmeldung (Priorität in den

Vereinigten Staaten vom 10. Juni 1975, US S.a. 585 674) ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein flüssiges Polyurethanvorpolymere s mit endständigen Isocyanatgruppen in Abwesenheit von Wasser mit einem Protein zu einer Lösung vermischt und die erhaltene Lösung durch Zugabe von Wasser unter schaumbildenden Bedingungen aufgeschäumt wird. Dieses Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Polyurethans, das gebundenes Protein enthält, kann vorliegend zur Herstellung von Polyurethanen angewandt werden, die gebunden (i) ein Coenzym, (ii) eine Mischung eines Coenzyms mit einem Enzym oder (iii) ein Antibiotikum enthalten, das wie vorstehend angegeben ist, kein Protein darstellt. Dieses Verfahren kann auch zur Herstellung von in situ aufgeschäumten selbsttragenden Gegenständen und von auf einer Unterlage befindlichen Filmen aus Polyurethanen angewandt werden, die gebundenes Protein enthalten.

In dieser Patentanmeldung ist angegeben, daß die Mischung aus flüssigem Polyurethanvorpolymerem und Protein dadurch hergestellt werden kann, daß man zuerst einen der das Vorpolymere bildenden Reaktionsteilnehmer, das heißt das Polyol oder das Polyisocyanat mit dem Protein und dann das erhaltene Produkt mit dem anderen das Vorpolymere bildenden Reaktionsteilnehmer umsetzt. Diese Methode ist auch im erfindungsgemäßen Verfahren

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generell anwendbar. Die Stufe des "Einarbeitens des biologischen I-ia* ;i ialo in einen Überschuß eines flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isccyanatgruppen" umfaßt somit auch die Möglichkeit der Bildung eines Gemisches von Molekülbestandteilen, die das biologische Material chemisch gebunden enthalten, das heißt, das biologische Material kann auch durch Umsetzung mit den das Vorpolymere bildenden Reaktionsteilnehmern chemisch an die Moleküle des Vorpolymeren gebunden sein.

Ferner kann das in der eigenen DT-OS 2 319 706 beschriebene Verfahren vorliegend zur Herstellung eines Polyurethanschaums" angewandt werden, indem (i) ein Coenzym, (ii) eine Mischung eines Coenzyms mit einem Enzym oder (iii) ein Antibiotikum gebunden ist, das kein Protein darstellt, und zur Herstellung von in situ aufgeschäumten selbsttragenden Gegenständen und von auf einer Unterlage befindlichen Filmen aus einem Polyurethan, in dem ein Protein gebunden ist.

Die folgenden Punkte 1 bis 30 erläutern bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

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1. Das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen wird durch Umsetzung von Toluoldiisocyanat mit einem Polyäthylenglykol hergestellt.

2. Das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen wird durch Umsetzung von Toluoldiisocyanat mit einem Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht etwa 800 bis 1200 hergestellt.

3. Das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen wird durch Umsetzung von Toluoldiisocyanat mit Polyoxybutylenpolyol, Äthylenglyko1, Diäthylenglykol, einem Polyoxyäthylenpolyol, Pentaerythrit, Glycerin, Trimethylolpropan oder einem Polyoxypropylenpolyol hergestellt.

4. Das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen wird durch Umsetzung von Toluoldiisocyanat mit einer Mischung aus einem Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht etwa 800 bis 1.200 und Trimethylolpropan hergestellt, wobei das Trimethylolpropan und das Polyäthylenglykol im Molverhältnis etwa 1:1-4 und das Toluoldiisocyanat in einer Menge von etwa 0,85 bis 1,25 Mol je Äquivalent der durch das Polyäthylenglykol und das Trimethylolpropan bereitgestellten HO-Gruppen verwendet wird.

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5. Das durch Härten des Isocyanats gebildete Produkt, welches das immobilisierte biologische Material enthält, wird zur Entfernung des nicht-immobilisierten Materials und zur Hydrolyse nicht-umgesetzter Isocyanatgruppen gewaschen.

6. Das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen und das biologische Material werden gemischt, und die erhaltene Mischung wird mit einer Menge Wasser, die zum Härten und Aufschäumen ausreicht, gehärtet und geschäumt.

7. Eine wässrige Lösung des biologischen Materials und das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen werden unter schaumbildenden Bedingungen in Kontakt gebracht, wodurch das Polyurethan aufgeschäumt und das biologische Material immobilisiert wird.

8. Das biologische Material ist ein Coenzym mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül, zum Beispiel:

Nicotinamid-adenin-dinucleotid,
Nicotinamid-adenin-dinucleotid-phosphat, Flavin-mononucleotid,
Adenosin-triphosphat,
Flavin-adenin-dinucleotid oder
Thiamin-pyrophosphat.

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9. Das biologische Material besteht aus einer Mischung eines Coenzyms mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül und eines entsprechenden Enzyms, zum Beispiel:

(a) das Coenzym besteht aus Nicotinamid-adenindinucleotid und das Enzym aus

Alkohol-dehydrogenase,

Isozitronensäure-dehydrogenase, o^-Glycerinphosphat-dehydrogenase, Milchsäure-dehydrogenase oder Glycerinaldehyd-3-phosphat-dehydrogenase;

(b) das Coenzym besteht aus Nicotinamid-adenindinucleotid-phosphat und das Enzym aus

Äpfelsäureenzym,

Glucose-6-phosphat-dehydrogenase, 5-Dehydroshikim-reduktase oder Glutathion-reduktase;

(c) das Coenzym besteht aus Flavin-mononucleotid und das Enzym aus

Glycolsäure-oxidase,
Hefezytochrom c-reduktase,
Luciferase oder
Nitro-reduktase;

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(d) das Coen^ym besteht aus Adenosin-triphosphat und das Enzym aus

Glutamyl-transferase, Glutathion-synthetase, Glycocyamin-phosphokinase, Hippursäure-synthetase oder Luciferase;

(e) das Coenzym besteht aus Flavin-adenin-dinucleotid und das Enzym aus

D-Aminosäure-oxidase, Aldehyd-oxidase, Bernsteinsäure-dehydrogenase, Nitrat-reduktase, Xanthin-oxidase, Lipoyl-dehydrogenase, Diaphorase,

Flavin-peroxidase oder Glycin-oxidase oder

(f) das Coenzym besteht aus Thiamin-pyrophosphat und das Enzym aus

Carboxylase,

cxi-Ketosäure-dehydrogenase oder Transketolase.

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10. Das biologische Material besteht aus einem Antibiotikum mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül, zum Beispiel:

Ampicillin, Bacitracin, Colistin oder Neomycin.

11. Das Härtungsmittel kann flüssig oder dampfförmig und es kann verdünnt oder unverdünnt sein, wobei als Verdünnungsmittel im flüssigen Zustand ein Lösungsmittel und im dampfförmigen Zustand ein Gas verwendet wird. Typische Härtungsmittel sind Wasser oder ein Amin mit 0 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen je Molekül. Der Ausdruck "Amin" umfaßt auch Verbindungen mit einer oder mehreren primären oder sekundären Aminogruppen je Molekül. Beispiele hierfür sind:

Ammoniak, Hydroxylamin, Hydrazin, Diathylentriamin, Propylamin, Butylamin, Äthylendiamin,

Toluidin, Diäthylamin, Methylanilin, Dimethylamin, Dipropylamin, Dibutylamin, Anilin.

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Beispiele für inerte Gase, die sich zum Verdünnen von dampfförmigen Härtungsmitteln eignen, sind Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, Methan, Argon, Helium und Xenon.

Beispiele für inerte Lösungsmittel, die sich zum Verdünnen des Härtungsmittels eignen, sind Wasser, wenn das Härtungsmittel ein Amin ist, Aceton, Methyläthylketon, Methylalkohol, Äthylalkohol, Propylalkohole, Butylalkohole, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, N-Methy1-2-pyrrolidon, Methylchloroform, Benzol, Toluol, Xylol, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Hexan und Petroläther.

12. Das erhaltene Gemisch kann unter schaumbildenden oder nicht-schaumbildenden Bedingungen gehärtet werden.

13. Das erhaltene Gemisch kann unter nicht-schaumbildenden Bedingungen gehärtet werden, wobei das Vorpolymere oder eine Lösung des Vorpolymeren in einem nicht-wässrigen oder organischen Lösungsmittel geformt und die Härtung dadurch bewirkt wird, daß man das Vorpolymere einem ein Härtungsmittel enthaltenden Dampf aussetzt, vorzugsweise feuchter Luft.

14. Das allgemeine, in der US-Patentschrift 3 672 955 beschriebene Verfahren zur Herstellung nicht-geschäumter immobilisierter Enzyme wird zur Immobilisierung des biologischen

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Materials in biologisch wirksamer Form angewendet. Es kann hierfür das dort genannte "im wesentlichen mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel" verwendet werden oder es kann durch ein wasserlösliches oder im wesentlichen wasserlösliches Lösungsmittel ersetzt werden. Ein flüchtiges inertes Lösungsmittel wird bevorzugt.

15. Das erhaltene Gemisch kann unter nicht-schaumbildenden Bedingungen gehärtet werden, wobei

(a) das erhaltene Gemisch mit einem inerten flüchtigen Lösungsmittel und Wasser unter Bildung eines wässrigen Systems versetzt wird, und

(b) die flüchtigen Komponenten aus dem wässrigen System verdampft werden, vorzugsweise während des Härtens.

Das flüchtige Lösungsmittel kann wasserlöslich sein. In diesem Fall besteht das wässrige System aus einer Lösung. Das flüchtige Lösungsmittel kann aber auch im wesentlichen in Wasser unlöslich sein. In diesem Fall besteht das wässrige System aus einer Emulsion. Dem wässrigen System kann ein fester Träger in Teilchenform zugesetzt werden, bevor man die flüchtigen Komponenten verdampft. Brauchbare Lösungsmittel sind zum Beispiel Aceton, Methyläthylketon, Methylalkohol, Äthylalkohol, Propylalkohole, Butylalkohole, Dimethylformamid,

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Dimethylsu' foxjd, :j-Methyl~2-pyrrolidon, Methylchloroform, Benzol, Toluol, Xylol, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Hexan und Petroläther.

16. Das biologische Material kann unter nicht-schaumbildenden Bedingungen durch Vermischen einer wässrigen Lösung des biologischen Materials mit einem inerten flüchtigen Lösungsmittel unter Bildung eines wässrigen Systems und Vermischen des wässrigen Systems mit einem Überschuß des flüssigen Polyurethanvorpolymeren immobilisiert werden. Wenn das inerte flüchtige Lösungsmittel wasserlöslich ist, besteht das wässrige System aus einer Lösung. Ist das Lösungsmittel im wesentlichen in Wasser unlöslich, so besteht das wässrige System aus einer Emulsion. Brauchbare Lösungsmittel sind zum Beispiel Aceton, Methyläthylketon, Methylalkohol, Äthylalkohol, Propylalkohole, Butylalkohole, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, N-Methyl-2-pyrrolidon, Methylchloroform, Benzol, Toluol, Xylol, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Hexan und Petroläther.

17. Das Protein kann

(a) ein Enzym sein, zum Beispiel:

Urease,

Trypsin,

Lactase,

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Glucose-oxidase, Chymotrypsin, Ribonuclease, Peroxidase, Pepsin, Rennin, Invertase, Papain, Asparaginase, Pektinase, Pektin-esterase, Penicillin-amidase, Glucose-isomerase, Lysozym, Aminosäure-acylase, Pronase, Alkohol-dihydrogenase, Od-Amylase, ß-Amylase, Subtilisin, Aminosäure-oxidase, Katalase, Tannase, Phenol-oxidase, Glucoamyläse,

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_ ₂₈ _ 2825544

Pullulanase, Cellulase, Ficin,

Bromelain, Pankreatin, Isoamylase, Lipase, Äpfelsäure-dehydrogenase, Hexokinase, Lactat-dehydrogenase, Adenosin-deaminase, Uricase, Galactose-oxidase, Diaphorase, Cholinesterase, Aldolase, Pyruvat-carboxylase, Phospharyläse, Cephalosphorin-amidase, Isoz itronensäure-dehydrogenase, od-Glycer inpho sphat-dehydrogenase, Glycerinaldehyd-S-phosphat-dehydrogenase, Äpfelsäure-enzym, Glucose-6-phosphat-dehydrogenase, 5-Dehydroshikim-reduktase,

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Glutathion-reduktase, Glycolsäure-oxidase, Hefecytochroin c-reduktase, Luciferase,
Nitrit-reduktase, Glutamyl-transferase, Glutathion-synthetase, Glycocyamin-phosphokinase, Hippursäure-synthetase, Aldehyd-oxidase, Bernsteinsäure-dehydrogenase, Nitrat-reduktase, Xanthin-oxidase, Lipoyl-dehydrogenase, Flavin-peroxidase, Glycin-oxidase, Carboxylase,

O^-Ketosäure-dehydrogenase oder Transketolase;

(b) ein Antikörper, zum Beispiel menschliches Immunoglobulin G oder Hepatitis-Antikörper oder

(c) ein Antigen, zum Beispiel rheumatischer Arthritisfaktor .

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18. Gemä3 einer bsvcrzugten Ausführungsform besteht das
biologiscne Material (i) aus einer Mischung eines Enzyms und eines Antibiotikums mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül oder (ii) aus einer Mischung
eines Coenzyms mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül mit einem entsprechenden Enzym, und
einem Antibiotikum, das mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe je Molekül enthält.

Das erhaltene Produkt, das wie oben angegeben geformt werden kann, eignet sich für die Hemmung oder Verhinderung der
bakteriellen Zersetzung eines einer enzymatischen Reaktion
unterliegenden Materials, zum Beispiel zur Hemmung oder zur
Verhinderung der bakteriellen Zersetzung von Saccharose oder Invertzucker während der Hydrolyse von Saccharose mit Invertase unter Bildung von Invertzucker.

19. Das gebildete Produkt kann aus einem Film bestehen, der das immobilisierte biologische Material enthält. Ein solcher Film kann in einem Verfahren hergestellt werden, bei dem

(a) das erhaltene Gemisch auf eine inerte feste Oberfläche
gebracht und unter Bildung eines Filmes auf dem inerten
Trägermaterial verteilt wird, und

(b) der gebildete Film unter Immobilisierung des biologischen Materials gehärtet wird.

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Der Film kann von dem Träger abgezogen und, falls gewünscht, in Scheiben geschnitten werden.

Falls gewünscht, kann ein zweiter Film aus dem erhaltenen Gemisch auf den ersten Film aufgebracht und unter Immobilisierung des biologischen Materials gehärtet und mit dem ersten Film verbunden werden, um die Dicke und Stärke des Films zu erhöhen.

Falls gewünscht, kann ferner ein Film aus dem Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen auf den gehärteten Film aufgebracht und durch Härten mit diesem verbunden werden, um den das immobilisierte biologische Material enthaltenden Film zu verstärken. Der gebildete Film kann vom Träger abgezogen werden und ergibt einen Schichtstoff, der einen Film mit immobilisiertem (gebundenem) biologischen Material aufweist, der an einen Film aus gehärtetem Polyurethan vorpolymeren gebunden ist und als "Film A" bezeichnet werden kann. Ein völlig äquivalenter Film kann dadurch hergestellt werden, daß man auf den Träger einen Film aus flüssigem Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen aufträgt, den Vorpolymerfilm härtet, einen Film aus dem Gemisch auf den gehärteten Vorpolymerfilm aufbringt, diesen unter Bildung eines Schichtstoffs härtet, der aus einem Film mit immobilisiertem biologischen Material besteht,

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der an einen Film aus gehärtetem Vorpolymeren gebunden ist. Beim Abziehen des Films von der Unterlage erhält man einen Schichtstoff, der als "Film B" bezeichnet werden kann. Die Filme A und B sind ebenso wie die zu ihrer Herstellung angewandten Verfahren völlig äquivalent.

Die inerten festen Oberflächen, die zur Herstellung der immobilisiertes biologisches Material enthaltenden Filme verwendet werden, können aus jeder glatten inerten festen Oberfläche bestehen. Beispiele für solche Oberflächen sind polymere (Kunststoff)-Oberflächen, zum Beispiel Polyolefin - einschließlich Polyäthylen- und Polypropylenoberflächen Teflonoberflächen, Nylonoberflächen, Polyvinylchloridoberflächen, Polyvinylacetatoberflachen, Polyacrylnitriloberflachen und Polystyroloberflächen. Geeignete Oberflächen sind ferner Glasoberflächen, Betonoberflächen, Steinoberflächen, keramische Oberflächen, Metalloberflächen, zum Beispiel aus nichtrostendem Stahl, Weichstahloberflächen, Aluminiumoberflächen, Zinkoberflächen, Kupferoberflächen, Nickeloberflächen, Chromoberflächen und Kautschukoberflächen.

20. Das erhaltene Gemisch und/oder das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen können mit einem inerten flüchtigen Lösungsmittel verdünnt werden, das aus einem mit Wasser mischbaren oder mit Wasser nicht oder

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im wesentlichen nicht mischbaren Lösungsmittel bestehen kann. Das Lösungsmittel ist in dem Sinne flüchtig, daß es während des Härtens verdampft werden kann. Typische für diesen Zweck brauchbare Lösungsmittel sind Aceton, Methyläthylketon, Methylalkohol, Äthylalkohol, Propylalkohol, Butylalkohole, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, N-Methyl-2-pyrrolidon, Methylchloroform, Benzol, Toluol, Xylol, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Hexan und Petroläther.

21. Das gebildete Produkt kann aus einem Rohr bestehen, das immobilisiertes biologisches Material enthält. Ein solches Rohr kann in der Weise hergestellt werden, daß man

(a) das erhaltene Gemisch auf die Innenfläche eine Rohres aufbringt und

(b) den Film des Gemisches unter Immobilisierung des biologischen Materials härtet.

Der gebildete rohrförmige, das immobilisierte biologische Material enthaltende Film kann dann von der rohrförmigen Form getrennt werden, zum Beispiel, wenn diese aus Glas besteht, durch Zerbrechen oder einfach durch Abziehen des rohrförmigen Films von der Form.

Ferner kann, falls gewünscht, ein zweiter Film aus dem Gemisch auf die Innenfläche des gehärteten rohrförmigen Films

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aufgebracht und c „rch Härten mit diesem verbunden werden, um die Dicke und Stärke des das immobilisierte biologische Material enthaltenden Films zu erhöhen.

Außerdem kann, falls gewünscht, ein Film aus flüssigem Polyurethanvorpolymerem auf die Innenfläche des gehärteten, immobilisiertes biologisches Material enthaltenden rohrförmigen Films aufgebracht und durch Härten mit diesem verbunden werden, um dessen Stärke zu erhöhen.

22. Das Produkt kann auch aus einem Rohr bestehen, das in folgender Weise hergestellt wird:

(a) Flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen, das nicht notwendigerweise biologisches Material enthält, wird auf die Innenfläche eines ersten als Form verwendeten Rohres aufgebracht.

(b) Der Film aus flüssigem Polyurethanvorpolymerem wird unter Bildung eines zweiten Rohres mit einer inneren und äußeren Oberfläche gehärtet.

(c) Das erhaltene Gemisch wird unter Bildung eines Films auf die Innenfläche des zweiten Rohres aufgebracht.

(d) Dieser Film wird durch Härten unter Immobilisierung des biologischen Materials mit der Innenfläche des zweiten Rohres verbunden.

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Das auf diese Weise hergestellte Rohr kann von dem als Form verwendeten Rohr getrennt werden.

Die Form kann aus jedem inerten Material bestehen. Typische Beispiele hierfür sind Polymere (Kunststoffe), wie Polyolefine - einschließlich Polyäthylen und Polypropylen - Teflon, Nylon, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyacrylnitril, Polystyrol, Glas, keramische Materialien, Metalle, zum Beispiel nicht rostender Stahl, Weichstahl, Kupfer, Aluminium, Zink, Nickel, Zinn und Kautschuk.

23. Das Produkt kann aus einem das immobilisierte biologische Material enthaltenden Stab bestehen, das normalerweise als Überzug auf einem Stab eines anderen Materials vorliegt. Ein solcher Stab kann wie folgt hergestellt werden:

(a) Das erhaltene Gemisch wird auf die Längsoberfläche eines als Fotm dienenden Stabs aufgebracht, der eine Längsoberfläche und zwei Endflächen aufweist.

(b) Der so hergestellte Film wird unter Bildung eines das immobilisierte biologische Material enthaltenden Überzugs auf der Längsoberfläche des Stabes gehärtet.

Falls gewünscht, kann der das immobilisierte biologische Material enthaltende Überzug von der Form getrennt werden.

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zum Beispiel, wenn die Form aus Glas besteht, durch Zerbrechen, oder durch einfaches Abstreifen des Überzugs von der Form, so daß man einen rohrförmigen Film erhält.

Falls gewünscht, kann ein zweiter Film aus dem erhaltenen Gemisch auf den Überzug mit dem immobilisierten biologischen Material aufgebracht und durch Härten mit diesem verbunden werden, um dessen Stärke und Dicke zu erhöhen.

Alternativ kann, falls gewünscht, ein Film aus Polyurethanvorpolymerem mit endständigen Isocyanatgruppen auf den überzug mit dem immobilisierten biologischen Material aufgetragen und durch Härten mit diesem verbunden werden, um den das immobilisierte biologische Material enthaltenden Überzug zu verstärken.

Falls gewünscht, kann der das immobilisierte biologische Material enthaltende und mit dem gehärteten Vorpolymeren verbundene Überzug oder der aus zwei Schichten mit immobilisiertem biologischen Material bestehende überzug von der Form getrennt werden, so daß man ein Rohr erhält, das auf der Innenfläche das immobilisierte biologische Material und auf der Außenfläche das gehärtete Vorpolymere bzw. ebenfalls immobilisiertes biologisches Material aufweist.

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24. Das Produkt kann aus einem Stab mit immobilisiertem biologischen Material bestehen, das wie folgt hergestellt wurde:

(a) Flüssiges Polyurethanvorpolymeres wird auf die Längsoberfläche eines als Form dienenden Stabs unter Bildung eines Films aufgebracht.

(b) Der Film aus dem flüssigen Polyurethanvorpolymeren wird unter Bildung eines Zwischenprodukts gehärtet, der aus dem Stab und aus einem überzug des gehärteten Vorpolymeren auf seiner Längsoberfläche besteht.

(c) Ein Film aus dem erhaltenen Gemisch wird auf die äußere Oberfläche des ersten Überzugs aufgebracht und durch Härten mit diesem verbunden, so daß man ein Produkt erhält, das aus der Form und einem aus einer ersten und einer zweiten Schicht bestehenden überzug besteht.

Der rohrförmige Überzug kann von der Form getrennt werden.

25. Der als Form verwendete Stab kann aus jedem inerten Material bestehen. Beispiele hierfür sind Polymere (Kunststoffe) wie Polyolefine - einschließlich Polyäthylen und Polypropylen - Teflon, Nylon, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyacrylnitril, Polystyrol, Glas, keramische Materialien, Metalle, wie nichtrostender Stahl, Weichstahl, Kupfer

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und Aluminium sowie Kautschuk. Der Stab kann hohl sein, zum Beispiel aus einem Rohr bestehen, dessen Enden verschlossen sind oder nicht,oder dessen eines Ende verschlossen ist.

26. Der als Form dienende Stab kann auf seiner Längsoberfläche einen ersten überzug aufweisen, der im wesentlichen aus gehärtetem Polyurethan besteht, das kein immobilisiertes biologisches Material enthält, und mit einem zweiten Film aus gehärtetem Polyurethan mit immobilisiertem biologischen Material überzogen sein. Wie bei den Ausführungsformen 23 und 24 kann das Produkt aus einem Rohr bestehen, das durch Trennen der Form von den Polyurethanüberzügen erhalten wird. Dieses Rohr weist eine innere Oberfläche aus gewöhnlichem Polyurethan und eine äußere Oberfläche aus Polyurethan mit gebundenem biologischen Material auf.

27. Es kann ein gehärteter selbsttragender Polyurethanschaum hergestellt werden, der immobilisiertes biologisches Material enthält, nämlich (i) ein Coenzym mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül; (ii) eine Mischung aus diesem Coenzym und einem entsprechenden Enzym; oder (iii) ein Antibiotikum mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül.

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28. Ein geschäumter Gegenstand kann in situ in einer Säule wie folgt hergestellt werden:

(i) Das biologische Material wird mit einem Überschuß des flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen zu einer ersten Mischung versetzt. Durch Zugabe von Wasser in einer Menge, die ein Aufschäumen und eine Immobilisierung des biologischen Materials bewirkt, stellt man eine zweite Mischung her und gibt diese während des Aufschäumens in eine Säule.

(ii) In einer Säule vermischt man das biologische Material mit einem Überschuß eines flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen und einer ausreichenden Menge Wasser, um das Gemisch aufzuschäumen und das biologische Material zu immobilisieren.

(iii) Aus dem biologischen Material und Wasser wird ein wässriges System hergestellt und dieses wässrige System wird mit einem stöchiometrischen Überschuß eines flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen versetzt, ferner mit so viel Wasser, um eine Verschäumung und eine Immobilisierung des biologischen Materials zu bewirken. Das wässrige System und das Polyurethanvorpolymere können in der Säule vermischt werden. Es ist aber auch möglich, sie in einer getrennten Vorrichtung zu vermischen und während des AufSchäumens in eine Säule zu überführen.

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29. Das Produkt kann aus Kügelchen bestehen, die in der Weise hergestellt werden, daß man das erhaltene Gemisch tropfenweise in ein fließendes, das Härtungsmittel enthaltende Medium einführt und die gebildeten Tropfen frei durch das fließende Medium fallenläßt. Dieses Medium kann eine Flüssigkeit oder ein Dampf sein und (a) aus dem Härtungsmittel oder (b) im wesentlichen aus dem Härtungsmittel bestehen, das in einem inerten flüchtigen Lösungsmittel gelöst ist, wenn das Medium flüssig ist, oder (c) es kann im wesentlichen aus dem Härtungsmittel und einem inerten Gas bestehen, wenn das Medium aus einem Dampf oder Gas besteht. Falls gewünscht, kann das erhaltene Gemisch mit einem inerten flüchtigen Lösungsmittel zu einer Lösung verdünnt werden, die tropfenweise in das das Härtungsmittel enthaltende fließende Medium eingeführt wird. Das inerte flüchtige Lösungsmittel kann während des Härtens verdampft werden.

30. Das erhaltene Gemisch kann in einem Reaktor verschäumt werden, der

(a) eine Säule mit einem unteren und einem oberen offenen Ende aufweist;

(b) eine Abdeckung mit einem oberen Teil und einem offenen unteren Teil, wobei der untere Teil das offene obere Ende der Säule abdeckt und mit ihm in Verbindung steht;

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(c) ein Einlaßrohr mit einem Einlaß, der mit dem oberen Teil der Abdeckung in Verbindung steht;

(d) ein Auslaßrohr mit einem Auslaß, der mit dem unteren Ende der Säule in Verbindung steht und gegebenenfalls mit einem Ventil, zum Beispiel einem Verschlußhahn versehen ist.

Die Erfindung umfaßt auch das mit dem erfxndungsgemäßen Verfahren hergestellte immobilisierte, an Polyurethan gebundene biologische Material; die härtbare Zusammensetzung aus einem biologischen Material (a), (b), (c) oder (d) wie vorliegend angegeben und einem flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen; ein Polyurethan, dessen Moleküle biologisch wirksame Reste biologischer Materialien, nämlich der vorliegend angegebenen biologischen Materialien (b), (c) oder (d) einschließen; einen selbsttragenden Gegenstand oder einen auf einem Träger befindlichen Film aus im wesentlichen nicht-geschäumtem Polyurethan, dessen Moleküle biologisch wirksame Reste der biologischen Materialien (a), (b), (c) oder (d) einschließen; selbsttragende Filme, Filme auf Trägern, Scheiben oder Kügelchen aus geschäumtem Polyurethan, dessen Moleküle biologisch wirksame Reste der biologischen Materialien (a), (b), (c) oder (d) einschließen und Rohre mit einer inneren rohrförmigen Oberfläche aus einem Polyurethan, dessen Moleküle biologisch wirksame Reste der genannten biologischen Materialien (a), (b), (c) oder (d) einschließen.

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Verfahren zur Anwendung der erfindungsgemäßen Produkte, das heißt eines immobilisierten biologisch wirksamen Materials in Form eines Schaums, eines Films, einer Scheibe, eines Rohrs, von Kügelchen oder eines Stabs, die sämtlich erfindungsgemäß hergestellt werden können, umfassen zum Beispiel:

1. Das Hindurchleiten eines wässrigen, eine reaktionsfähige Verbindung enthaltenden Systems durch einen Schaum aus dem gehärteten, das immobilisierte biologisch wirksame Material enthaltenden Polyurethan oder über eine Oberfläche aus gehärtetem Polyurethan, das das immobilisierte biologisch wirksame Material enthält.

2. Die Zugabe von Teilchen eines Schaums aus gehärtetem Polyurethan, das immobilisiertes biologisch wirksames Material enthält,oder von Kügelchen, selbsttragenden Scheiben, Teilchen eines Rohrs, Teilchen eines Stabs oder Teilchen eines selbsttragenden Films mit einer Oberfläche aus gehärtetem Polyurethan, welches das immobilisierte biologisch wirksame Material enthält, zu einer wässrigen Lösung mit einer umzusetzenden Verbindung.

Erfindungsgemäß immobilisierte Enzyme eignen sich für die analytische Chemie und für synthetische Verfahren. Zum Beispiel kann Harnstoff dadurch bestimmt werden, daß man eine

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Harnstofflösung durch eine Säule führt, die mit in gehärtetem Polyurethanschaum immobilisierter Urease gepackt ist. Der Harnstoff wird quantitativ in Ammoniak umgewandelt, der durch Titration oder colorimetrisch bestimmt werden kann. Kügelchen, Scheiben, Rohre oder Stäbe mit Oberflächen aus gehärtetem Polyurethan, das immobilisierte Urease enthält, können in gleicher Weise anstelle des gehärteten Polyurethanschaumes verwendet werden.

Saccharose kann dadurch in Invertzucker umgewandelt werden, daß man eine Saccharoselösung über gehärtetes Polyurethan führt, das immobilisierte Invertase enthält.

Diese Verfahren können auch zur Hydrolyse organischer Ester angewandt werden, wenn man die Harnstofflösung durch eine wässrige, derartige Ester enthaltende Lösung und die immobilisierte Urease durch immobilisierte Lipase ersetzt.

Wenn das Enzym ein Coenzym erfordert, können (a) beide, das heißt sowohl das Coenzym als auch das Enzym im gehärteten Polyurethanschaum immobilisiert werden oder auf der Oberfläche eines gehärteten Polyurethangegenstandes (Film, Scheibe, Ro'hr, Kügelchen oder Stab) oder (b) es kann entweder das Enzym oder das Coenzym immobilisiert werden und die andere Komponente kann in dem, die umzusetzende Verbindung enthaltenden wässrigen System vorliegen.

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Zum Beispiel kann Äthanol mit Alkohol-dehydrogenase in Gegenwart des Coenzyms ß-Nicotinamid-adenin-dinucleotid ("ß-NAD") dehydriert werden. Das heißt (a) beide, das Enzym (Alkoholdehydrogenase) und das Coenzym (NAD) oder (b) das Enzym oder (c) das Coenzym können in erfindungsgemäßer Weise immobilisiert und dann zur Dehydrierung des Äthanols verwendet werden.

Wenn sowohl das Enzym als auch das Coenzym im gehärteten Polyurethan immobilisiert sind, wird eine Äthanollösung über oder durch das gehärtete Polyurethan mit dem immobilisierten Enzym und Coenzym geführt. Wenn nur das Enzym immobilisiert ist, führt man eine Lösung des Alkohols und des Coenzyms über oder durch das gehärtete Polyurethan mit dem immobilisierten Enzym. Wenn nur das Coenzym immobilisiert ist, wird eine Lösung des Alkohols und des Enzyms über oder durch das gehärtete Polyurethan mit dem gebundenen Coenzym geführt.

Erfindungsgemäß immobilisierte (gebundene) Antigene sind für die Entfernung von Antikörpern aus biologischen Proben geeignet. Zum Beispiel kann immobilisiertes menschliches Immunoglobulin G (IgG) zur Entfernung des rheumatischen Arthritisfaktors (eines Antikörpers) aus menschlichem Blut verwendet werden.

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Umgekehrt eignen sich immobilisierte Antikörper zur Entfernung von Antigenen aus biologischen Proben. Zum Beispiel kann der Hepatitis-Antikörper immobilisiert und der gebundene Antikörper zur Entfernung von Hepatitis-Antigen aus Blut, zum Beispiel dem Blut in Blutbanken, verwendet werden.

Erfindungsgemäß immobilisiertes (gebundenes) biologisches Material hat eine lange Lebensdauer.

Zum Beispiel:

1. Wenn das immobilisierte biologische Material aus einem Enzym, einem Coenzym mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül oder einer Mischung eines Enzyms und eines entsprechenden Coenzyms besteht, verliert es seine Aktivität selbst dann nicht, wenn es hunderte von Stunden angewandt wird.

2. Wenn das immobilisierte biologische Material ein Antigen ist, das zur Entfernung eines Antikörpers aus einem wässrigen System verwendet werden kann, ist es verbraucht, wenn es die äquivalente Menge Antikörper aufgenommen hat. Das gebundene Antigen muß dann regeneriert, das heißt vom Antikörper befreit werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß man es mit einer wässrigen Regenerierungslösung wäscht, zum Beispiel

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indem man eine Regenerierungslösung durch eine Säule führt, die mit dem immobilisierten Antigen gepackt ist, und dann die Regenerierungslösung aus der regenerierten Säule auswäscht, Eine wässrige Glycxnhydrochloridlösung, die zum Beispiel 0,15 bis 3 molar und vorzugsweise etwa 0,5 molar ist, stellt eine ausgezeichnete Regenerierungslösung dar. Eine solche Glycinhydrochloridlösung hat einen pH-Wert von etwa 2,5.

3. Wenn das gebundene biologische Material ein Antikörper ist, der sich zur Entfernung eines Antigens aus einem wässrigen System eignet, ist es verbraucht, wenn er die äquivalente Menge Antigen aufgenommen hat. Es ist dann notwendig, den immobilisierten Antikörper zu regenerieren, das heißt ihn vom Antigen zu befreien. Dies kann durch Waschen mit einer wässrigen Regenerierungslösung, zum Beispiel der oben beschriebenen Glycxnhydrochloridlösung erfolgen, die man durch eine Säule führen kann, die mit dem immobilisierten Antikörper gepackt ist, und dann die regenerierte Säule wie oben auswäscht.

4. Wenn das immobilisierte biologische Material ein Antibiotikum ist, wird es nach längerem Gebrauch verbraucht oder partiell verbraucht, das heißt es verliert seine antibiotischen Eigenschaften bzw. seine antibiotischen Eigenschaften werden geringer. Ein verbrauchtes oder partiell verbrauchtes

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immobilisiertes Antibiotikum kann durch Waschen mit einem sterilen Lösungsmittel, wie sterilem Wasser oder einer sterilen Salzlösung regeneriert werden. Zum Beispiel kann man steriles Wasser durch eine Säule führen, die mit dem Antibiotikum gepackt ist, oder man kann Stäbe, Rohre oder Filme, die das verbrauchte immobilisierte Antibiotikum enthalten, mit sterilem Wasser spülen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Herstellung des Vorpolymeren

Ein flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen wurde durch Umsetzung von 1 g (2 Milliäquivalente) Polyäthylenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000 mit 0,229 g (2,63 inÄq) Toluoldiisocyanat hergestellt. Das erhaltene Vorpolymere wurde als "Vorpolymeres Nr. 1" bezeichnet.

Das obige Verfahren wurde unter Verwendung von 20 mÄq Polyäthylenglykol und 26,3 mÄq Toluoldiisocyanat unter Bildung von weiterem Vorpolymeren Nr. 1 wiederholt.

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— da —

Beispiel 2

Herstellung des Vorpolymeren

2 Mol Polyäthylenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000 (PÄG 1000) und 1 Mol Trimethylolpropan (TMP) wurden vermischt und zur Entfernung des Wassers bei einem Druck von 5 bis 15 Torr auf 100 bis 110⁰C erhitzt. Die erhaltene getrocknete Mischung, die insgesamt 7 Mol (119 g) reaktionsfähiger endständiger Hydroxyl(-0H)-Gruppen enthielt, wurde langsam innerhalb von etwa einer Stunde unter Rühren in ein Reaktionsgefäß gegeben, das 6,65 Mol Toluoldiisocyanat (TDI) enthielt. Das TDI sowie das gebildete Gemisch wurden im Reaktionsgefäß auf 60 C gehalten. Nach der Zugabe des gesamten Polyäthylenglykols wurde das erhaltene Gemisch drei Stunden gerührt, wobei man auf etwa 60 C hielt. Anschließend wurden weitere 1,05 Mol Toluoldiisocyanat zugefügt. Man rührte noch eine Stunde, wobei man das Gemisch auf etwa 60 C hielt. Auf diese Weise wurde zu dem PÄG 1000-TMP Gemisch ein Überschuß von 10 Mol.% TDI gegeben. Dies gewährleistete, daß alle Hydroxylgruppen des Polyols (PÄG 1000 + TMP) mit Isocyanat umgesetzt wurden, und daß eine Kettenverlängerung aufgrund einer Vernetzung der Polyole mit dem überschüssigen TDI eintrat.

Das gebildete flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatg'ruppen wurde als "Vorpolymeres Nr. 2" bezeichnet.

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Beispiel 3

Herstellung des Vorpolymeren

Ein flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen wurde durch Umsetzung von 31 g Glycerin mit so viel Äthylenoxid hergestellt, daß 500 g eines Polyäthers mit endständigen Hydroxylgruppen und einem Äquivalentgewicht von etwa 500 erhalten wurden, das heißt ein Produkt, das etwa 17g HO-Gruppen je 500 g Produkt enthielt. Es wurde in einer Menge von je 500 g mit 1,05 Mol handelsüblichem Toluoldiisocyanat umgesetzt. Das gebildete flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen wurde als "Vorpolymeres Nr. 3" bezeichnet.

Beispiel 4

Eine Lösung von 10 mg Adenosin-5-triphosphat (ATP) in 1,0g Wasser wurde zu 1,0 g Vorpolymerem Nr. 2 gegeben, wobei das Molverhältnis Wasser zu NCO-Gruppen im Vorpolymeren etwa 25:1 betrug. Die erhaltene Lösung ließ man bei 28°C reagieren, wobei man etwa 5 Minuten rührte. Nach weiteren 5 Minuten ohne Rühren war die Immobilisierung und die Schaumbildung vollständig, Der Schaum wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen. Das gesamte Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektrophotometrie auf ATP untersucht. Es wurde festgestellt, daß 9,5 mg des zu Anfang zugefügten ATP mit dem Waschwasser aus dem Schaum ausgewaschen wurden. Das heißt 5 % des zu Anfang zugeführten ATP waren im Polyurethanschaum gebunden.

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Beispiel 5

Durch 10 Minuten langes Mischen von 20 mg ATP mit 2 ml Wasser wurde eine Lösung hergestellt. 1,0 ml dieser Lösung wurden mit 1,0g des Vorpolymeren Nr. 1 versetzt, wobei das Molverhältnis Wasser zu den NCO-Gruppen im Vorpolymeren etwa 25:1 betrug. Das erhaltene Gemisch begann zu schäumen und innerhalb von 10 Minuten war die Schaumbildung vollständig. Der gebildete Schaum wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektrophotometrie auf seinen Gehalt an ATP untersucht. Man stellte fest, daß 4 % des ursprünglich zugeführten ATP im Polyurethanschaum gebunden waren.

Beispiel 6

Aus 1,0g Vorpolymerem Nr. 3 und 300 mg β-Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (ß-NAD) wurde eine Lösung hergestellt. Nach 15 Minuten langer Reaktion in einer trockenen Atmosphäre wurde destilliertes Wasser zugefügt und eine Minute gerührt. Das erhaltene Gemisch begann innerhalb von 35 Sekunden zu schäumen, und die Schaumbildung war innerhalb von 10 Minuten vollständig. Der gebildete Schaum wurde in einem Mörser mit einem Stößel verrieben, bis ein feinteiliges Material erhalten war. Die Teilchen wurden anschließend sorgfältig in 100 ml destilliertem Wasser gewaschen. Die UV-Adsorption (260 m,u) des Waschwassers zeigte die Gegenwart von 218 mg NAD und damit an, daß 82 mg NAD im Schaum gebunden waren. Durch

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weiteres Waschen des Schaumes mit kleinen Mengen Wasser wurde kein zusätzliches NAD ausgewaschen.

Beispiel 7

Aus 1,0g Vorpolymerem Nr. 2 und 10 mg Alkohol-Dehydrogenase sowie 10 mg ß-Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (ß-NAD) wurde eine Mischung hergestellt. Nach 15 Minuten langem Reagieren in einer trockenen Atmosphäre wurde 1,0g destilliertes Wasser zugefügt, und es wurde 1 Minute gerührt. Das Gemisch begann zu schäumen und innerhalb von 10 Minuten war die Schaumbildung vollständig. Der gebildete Schaum wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen.

Anschließend wurde er auf gleiche Anteile freies Enzym und Coenzym untersucht, indem man die Konzentrationsabnahme eines Äthanolsubstrats von Proben aus beiden Reaktionsgemischen unter Anwendung der Dichromat-Titrationsmethode von Harger, J. Biol. Chem., Band 183, (1950), Seite 197, untersuchte.

Man stellte fest, daß das geschäumte Enzym-Coenzym System enzymatisch wirksam war und seine Wirksamkeit 5 % derjenigen des freien Systems betrug.

Beispiel 8

Aus 1,0 g Vorpolymeren! Nr. 2 und 10 mg Adenosin-5-tr!phosphat (ATP) wurde eine Mischung hergestellt. Sie wurde unter Rühren

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15 Minuten bei 25°C umgesetzt. Dann wurde unter Rühren 1 g Wasser zugefügt. Das gebildete,Wasser enthaltende System begann zu schäumen und innerhalb von 10 Minuten war die Schaumbildung vollständig. Der Schaum wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektrophotometrie auf seinen Gehalt an ATP untersucht. Es wurde gefunden, daß 7 mg des zu Anfang zugeführten ATP durch das Waschwasser aus dem Schaum ausgewaschen wurden. Mit anderen Worten, 30 % des zu Anfang zugeführten ATP waren im Polyurethanschaum gebunden .

Beispiel 9

Aus 10 mg ATP und 1,0g des Vorpolymeren Nr. 1 wurde eine Mischung hergestellt, die man 15 Minuten bei etwa 25 C in einer trockenen Atmosphäre reagieren ließ. Dann wurde bei etwa 25 C unter Rühren 1,0 g Wasser zugefügt. Das gebildete, Wasser enthaltende System begann zu schäumen und die Schaumbildung war innerhalb von 10 Minuten vollständig. Der Schaum wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektrophotometrie auf ATP untersucht. Man stellte fest, daß 32 % des zu Anfang zugeführten ATP im Polyurethanschaum gebunden waren.

Beispiel 10

Aus 1,0g Vorpolymerem Nr. 1 und 10 mg Adenosin-5-diphosphat CADP) wurde eine Mischung hergestellt. Sie wurde 15 Minuten

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in einer trockenen Atmosphäre gerührt, um eine Schaumbildung durch die atmosphärische Feuchtigkeit zu verhindern. Dann wurde unter Rühren 1 ml Wasser zugefügt. Das gebildete!Wasser enthaltende System begann zu schäumen, und innerhalb von 10 Minuten war die Schaumbildung vollständig. Der gebildete Schaum wurde aufgeschnitten und sorgfältig mit 100 ml destilliertem Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektrophotometrie auf seinen Gehalt an ADP untersucht. Man stellte fest, daß 15 % des zu Anfang zugeführten ADP im Polyurethanschaum gebunden waren.

Beispiel 11

Das Beispiel 10 wurde unter Verwendung von 10 mg Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid-Phosphat (NADP) wiederholt.

Der gebildete Schaum enthielt 20 % des zu Anfang zugeführten Coenzyms in gebundener Form.

Beispiel 12

Das Beispiel 10 wurde unter Verwendung von 100 mg Thiamin-Pyrophosphat und 0,9 g des Vorpolymeren Nr. 1 wiederholt. Man ließ 15 Minuten bei Raumfeuchtigkeit reagieren. Der gebildete Schaum enthielt 13 % des zu Anfang zugeführten Coenzyms in gebundener Form.

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Beispiel 13

Das Beispiel 10 wurde unter Verwendung von Flavin-Adenin-Dinucleotid (FAD) als Coenzym wiederholt. Von dem gesamten Coenzym fanden sich nach dem Waschen 38 % in gebundener Form im Schaum.

Beispiel 14

Das Beispiel 10 wurde mit Flavin-Mononucleotid (FMN) wiederholt. Es wurden 33 % des FMN gebunden.

Beispiel 15

10 mg ß-Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (ß-NAD) wurden mit 1 g des Vorpolymeren Nr. 2 15 Minuten in einer trockenen Atmosphäre gemischt. Dann wurde mit 1 ml Wasser sorgfältig vermischt. Die Schaumbildung war innerhalb von 10 Minuten vollständig. Der Schaum wurde aufgeschnitten und sorgfältig gewaschen. Er wurde unter Verwendung einer Äthanollösung, die 10 mg freie Alkohol-Dehydrogenase enthielt, auf seine Aktivität untersucht.

Der Schaum wandelte Äthanol in Acetaldehyd um.

Beispiel 16

Ein an nicht-geschäumtes gehärtetes Polyurethan gebundenes Coenzym wurde in der folgenden Weise hergestellt:

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Aus 2 g des Vorpolymeren Nr. 2 und 27 mg des Coenzyms Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid wurde eine Mischung hergestellt und 15 Minuten umgesetzt. Dann wurde mit 2 g Aceton vermischt. Die erhaltene Lösung goß man in eine Petrischale und ließ sie härten. Das gebildete, an nicht-geschäumtes Polyurethan gebundene Coenzym wurde mit Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde gesammelt und durch UV-Spektrophotometrie auf Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid untersucht. Man stellte fest, daß 28 % des zu Anfang zugeführten Nicotinamid-Adenin-Dinucleotids an das nicht-geschäumte Polyurethan gebunden waren.

Beispiel 17

Ein Coenzym wurde an nicht-geschäumtes Polyurethan gebunden und nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 16 untersucht. Es wurden jedoch 16 mg des Coenzyms Flavin-Mononucleotid anstelle des Nicotinamid-Ädenin-Dinucleotids verwendet.

Man stellte fest, daß 21 % des zu Anfang zugeführten Flavin-Mononucleotids an das nicht-geschäumte Polyurethan gebunden waren.

Beispiel 18

Ein an nicht-geschäumtes Polyurethan gebundenes Coenzym wurde wie folgt hergestellt:

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Aus 1 g Vorpolymeren* und 1 g Aceton stellte man wie in Beispiel 16 eine Mischung her. Diese Mischung wurde unter Rühren zu einer Mischung aus 1 g Wasser und 20 mg Flavin-Mononucleotid gegeben. Die beiden Flüssigkeiten wurden vermischt, bis innerhalb von 1 bis 2 Minuten eine klare Lösung erhalten war. Die Flüssigkeit wurde dann als dünne Schicht über eine Glasplatte gegossen. Man ließ sie 30 Minuten härten. Das nicht-geschäumte Polyurethan wurde dann von der Platte entfernt, aufgeschnitten, gewaschen und das Waschwasser durch UV-Spektrophotometrie auf Flavin-Mononucleotid untersucht.

Es wurde gefunden, daß 95 % des Flavin-Mononucleotids an das nicht-geschäumte Polyurethan gebunden waren.

Beispiel 19

40 mg Peroxidase wurden mit 1 g des Vorpolymeren Nr. 2 vermischt. Diese Mischung wurde zu 3 ml Aceton gegeben und vermischt. Die erhaltene Lösung wurde in eine Petrischale gegossen, Das Aceton ließ man bei Raumtemperatur über Nacht verdampfen, wobei'die Probe aus Vorpolymeren! und Enzym durch die umgebende Luftfeuchtigkeit gehärtet wurde. Das Material trocknete zu einem dünnen Film. Die Probe wurde gewaschen und unter Verwendung einer p-Phenylanalindiamin enthaltenden 3 %igen Peroxidlösung auf ihre Peroxidase-Wirksamkeit untersucht. Die Probe war wiederholt gegenüber Peroxid reaktionsfähig.

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Beispiel 20

Durch Lösen von 4 Teilen des Vorpolymeren Nr. 2 in Aceton wurde eine Lösung aus Aceton und Vorpolymerem im Gewichtsverhältnis 1:4 hergestellt. Diese Lösung wurde in eine Petrischale gegossen. Dann ließ man sie 16 Stunden durch die umgebende Luftfeuchtigkeit härten, wobei das Aceton verdampfte. Von der Platte wurde ein klarer durchsichtiger Polyurethanfilm abgezogen. Aus diesem Film wurden durch Ausstanzen Polyurethanscheiben hergestellt.

Beispiel 21

Scheiben, die gebundenes Antibiotikum enthalten, wurden in ähnlicher Weise wie in Beispiel 20 hergestellt. Das Vorpolymere enthielt jedoch 10 mg Ampicillin je 2 g Vorpolymeres, bevor mit dem gleichen Gewicht Aceton vermischt wurde.

Die Scheiben wurden sorgfältig gewaschen und auf ihre Aktivität untersucht. Die Scheiben mit gebundenem Ampicillin und Kontrollscheiben wurden auf Agarplatten gelegt, die mit E. coli beimpft waren. Wachstum von E. coli verbreitete sich über den Agar, jedoch nicht über oder unter der Scheibe mit gebundenem Ampicillin.

Aufgrund des an die Scheibe gebundenen Ampicillins wurde im Agar keine Hemmzone festgestellt. Auf der Oberfläche der

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Scheibe trat in Folge des gebundenen Ampicillins kein Wachstum auf. Im Gegensatz hierzu hemmte die Kontrollscheibe ohne Ampicillin das Wachstum von E. coli auf der Oberfläche der Scheibe nicht.

Beispiel 22

Ein Polyurethanfilm und -scheiben mit gebundener Urease wurden wie folgt hergestellt: 20 g Vorpolymeres Nr. 2 wurden unter Bildung einer Lösung, die als "Lösung A" bezeichnet ist, in 20 g Aceton gelöst.

100 mg Urease wurden in 1 ml Wasser unter Bildung einer als "Lösung B" bezeichneten Lösung gelöst. Die Lösung B wurde langsam unter Rühren zur Lösung A gegeben. Das erhaltene Gemisch wurde dann auf eine Glasplatte gegossen und unter Bildung eines Films verteilt. Dann ließ man eine Stunde härten. Der erhaltene gehärtete Film wurde entfernt und aus diesem Film wurden Scheiben gestanzt.

Die Scheiben wurden auf ihre Ureasewirksamkeit untersucht. Man fand sie in einer Reihe von Versuchen, in denen wässrige Harnstofflösungen verwendet wurden, als aktiv. Der Harnstoff wurde hydrolysiert.

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Beispiel 23

10 g Polyurethanvorpolymeres Nr. 2 wurden zur Verringerung der Viskosität mit 1 g Pluronic L-64, einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel, vermischt. Dieses Gemisch wurde dann durch Anwendung eines Vakuums auf die Innenseite eines 15,4 cm langen Glasrohres mit einem Innendurchmesser von' 4 mm aufgebracht. Der Überzug wurde durch feuchte Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von etwa 50 %, die durch Anlegen eines Vakuums durch das Glasrohr geschickt wurde, gehärtet. Man erhielt ein Glasrohr mit einem gehärteten nicht-geschäumten Polyurethanüberzug auf seiner Innenfläche.

Beispiel 24

Das Verfahren des Beispiels 23 wurde mit der Abweichung wiederholt, daß das Pluronic L-64 weggelassen wurde, und 10 g Wasser mit 10 g des Vorpolymeren vermischt wurden. Während des Aufschäumens wurde das Material durch Anlegen eines Vakuums durch einen Abschnitt des Glasrohres geschickt. Man erhielt ein Glasrohr, das auf der Innenseite vollständig mit einer dünnen Schicht des gehärteten Polyurethans überzogen war und einen offenen Durchgang durch das Rohr ließ. Dieses Verfahren kann angewandt werden, wenn das Vorpolymere biologisches Material enthält.

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Beispiel 25

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 23 wurde wiederholt, jedoch wurde das Pluronic L-64 in einer Menge von drei Teilen auf 10 Teile des Vorpolymeren verwendet. Ferner ließ man das Rohr in einem Trockenofen 48 Stunden langsam härten. Man erhielt ein Glasrohr, das auf seiner Innenfläche vollständig mit dem gehärteten Polyurethan überzogen war und einen offenen Durchgang durch das Rohr ließ.

Beispiel 26

Ein Vorpolymeres wurde wie in Beispiel 23 beschrieben durch Anlegen eines Vakuums unter Bildung einer dünnen, die innere Oberfläche des Rohrs überziehenden Schicht durch ein Glasrohr geschickt. Durch Anlegen eines Vakuums führte man einen Strom feuchter Luft 18 Stunden über den überzug. Man erhielt einen dünnen durchsichtigen Film aus Polyurethan auf der Innenfläche des Rohres.

Beispiel 27

Es wurde das allgemeine Verfahren des Beispiels 2 6 wiederholt. In diesem Falle wurde jedoch nach dem Härten des Vorpolymeren ein zweiter Überzug aus Vorpolymeren! auf den ersten, das heißt gehärteten Überzug des Vorpolymeren aufgebracht. Dieses Verfahren wurde wiederholt, bis insgesamt 6 überzüge aufgetragen und gehärtet waren. Beim Härten wird jeder Überzug

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mit dem Überzug verbunden, auf den er aufgetragen wird. Das Glasrohr wurde zerbrochen und von dem gebildeten Rohr entfernt, das im wesentlichen aus gehärtetem durchsichtigen Polyurethan bestand und ohne zu lecken, Flüssigkeiten aufnehmen könnte.

Beispiel 28

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 26 wurde wiederholt. Es wurde jedoch ein Kautschukrohr mit einem Innendurchmesser von 3,2 mm als Form verwendet. Man erhielt ein Kautschukrohr, das innen mit einem überzug aus gehärtetem Polyurethan ausgekleidet war.

Beispiel 2 9

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 27 wurde wiederholt. In diesem Fall enthielt jedoch der sechste und letzte überzug aus Polyurethanvorpolymerem 86 mg Bohnen-Urease. Das gebildete Rohr aus gehärtetem Polyurethan, das von einem Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit immobilisierter Bohnen-Urease umgeben war, wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen. Eine gepufferte Harnstofflösung vom pH-Wert 7, 80 mg %, wurde durch das Rohr geführt. Das ausströmende Material wurde auf die Gegenwart von Ammoniak titriert. Man fand im ausströmenden Material 33 ,u Mol NH-. je ml. Dies zeigt, daß die Urease in aktiver Form gebunden war.

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Beispiel 30

8 mg Glucoseoxidase wurden nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 29 an ein Polyurethanrohr gebunden. Das Rohr wurde unter Verwendung einer Glucoselösung, 90 mg %, auf seine Aktivität untersucht. In wiederholten Versuchen behielt es etwa 95 % seiner anfänglichen Aktivität, wenn die im Versuch verwendete Glucoselösung Peroxidase enthielt.

Beispiel 31

Ein 26 cm langes Rohr aus gehärtetem Polyurethan, das Glucoseoxidase/Peroxidase gebunden enthielt, wurde nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 29 hergestellt und in einer automatischen Analysiervorrichtung auf die Bestimmung von Glucose untersucht. Das Rohr wies einen äußeren Überzug aus gehärtetem Polyurethan und einen damit verbundenen inneren Überzug auf, der aus nicht-geschäumtem gehärteten Polyurethan mit immobilisierter Glucoseoxidase/Peroxidase bestand. Man fand, daß dieses Rohr in der automatischen Analysiervorrichtung die Glucose quantitativ bestimmte.

Beispiel 32

Ein nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 30 hergestelltes 8,5 cm langes Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit gebundener Peroxidase wurde in einer automatischen Analysiervorrichtung unter Verwendung von freier Glucoseoxidase unter-

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sucht. Man fand, daß das Rohr in der automatischen Analysiervorrichtung die Glucose quantitativ bestimmte.

Beispiel 33

Ein 120 cm langes Rohr aus Polyurethan mit gebundener Glucoseoxidase wurde nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 30 hergestellt, wobei jedoch der äußere, im wesentlichen aus gehärtetem Polyurethan bestehende Überzug aus einer Mischung des Vorpolymeren und Aceton (ein Teil Vorpolymeres und drei Teile Aceton) hergestellt wurde. Der letzte und fünfte Überzug, der im wesentlichen aus flüssigem Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen bestand, wurde vor dem Auftragen auf den vierten gehärteten überzug aus Polyurethanvorpolymerem mit Calcotone Blue, einem Farbstoff, vermischt. Der fünfte Überzug wurde gehärtet und dann mit einem flüssigen Polyurethanvorpolymeren überzogen, das Glucoseoxidase enthielt und zu einem inneren überzug gehärtet. Die Untersuchung dieses Rohrs in einer automatischen Analysiervorrichtung ergab, daß dieses Rohr Glucose bestimmte,wenn freie Peroxidase in der wässrigen, die Glucose enthaltenden Lösung verwendet wurde.

Beispiel 34

Ein 60 cm langes Rohr aus Polyurethan mit gebundener Urease wurde nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 29 herge-

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stellt. Man ging hierbei in der Weise vor, daß man die Innenfläche des 60 cm langen Glasrohrs mit 20 Überzügen einer Lösung aus einem Teil Vorpolymeren! und drei Teilen Aceton versah. Nach der Aufbringung jedes Überzugs wurde Luft kontinuierlich durch das Rohr geführt, damit die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit den überzug härtete. Nachdem die 20 Überzüge aufgebracht und gehärtet waren, wurde ein letzter Überzug aus flüssigem Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen aufgebracht, der 2,7 mg Bohnen-Urease enthielt. Dann wurde wie vorhergehend gehärtet, worauf man ein Rohr der in Fig. 6 wiedergegebenen Art erhielt.

Es wurde gewaschen und in einer automatischen Analysiervorrichtung auf seine Aktivität für die Umwandlung von Harnstoff in Ammoniak untersucht. Man fand, daß es den Harnstoff wirksam bestimmte.

Beispiel 35

Ein 91 cm langer Stab aus nichtrostendem Stahl mit einem Durchmesser von 1,6 mm wurde durch sechsmaliges Eintauchen in eine 1:1-Lösung aus Aceton und dem Vorpolymeren Nr. 2 überzogen. Jeden Überzug ließ man in feuchter Luft härten, bevor man den nächsten Überzug aufbrachte. Der Stahlstab mit einem Überzug aus im wesentlichen gehärteten Polyurethan wurde in Wasser eingeweicht, um den Stahlstab entfernen zu

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können. Man erhielt auf diese Weise ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit einer Länge von 91 cm und einem Innendurchmesser von 1,6 mm.

Beispiel 36

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 35 wurde wiederholt, jedoch wurde anstelle des Metallstabs ein Glasstab mit einer Länge von 12 cm und einem Durchmesser von 5 mm verwendet. Der Überzug auf dem Glasstab, der im wesentlichen aus gehärtetem Polyurethan bestand, wurde von dem Glasstab entfernt, so daß man ein Rohr erhielt, das im wesentlichen aus gehärtetem Polyurethan bestand.

Beispiel 37

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 36 wurde mit der Abweichung wiederholt, daß man einen Quarzstab mit einer Länge von 30 cm und einem Durchmesser von 1,5 mm verwendete. Man erhielt auf diese Weise ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit einer Länge von 30 cm und einem Innendurchmesser von 1,5 mm.

Beispiel 38

Durch Anwendung des allgemeinen Verfahrens des Beispiels 35 wurde ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit einer Länge von 91 cm hergestellt, das Glucose-Oxidase gebunden enthielt. Bevor man jedoch die fünf Überzüge aus Vorpolymerem und

Aceton aufbrachte und härtete, wurde in dünner Schicht ein Überzug aus Vorpolymerem und Enzym auf dem Stab aufgetragen. Man härtete ihn, indem man ihn der Luftfeuchtigkeit aussetzte. Das nach der Entfernung des Stahlstabs erhaltene Endprodukt bestand aus einem selbsttragenden Rohr.

Es wurde in einer automatischen Analysiervorrichtung auf seine Aktivität untersucht. Man verwendete eine Glucoselösung, die freie Peroxidase enthielt, und fand, daß die Glucose wirksam bestimmt wurde.

Beispiel 39

Nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 38 wurde ein 91 cm langes Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit gebundener Peroxidase hergestellt. Man verwendete hierfür im ersten Überzug 7 mg Peroxidase anstelle der Glucoseoxidase.

Die Untersuchung des Rohrs in einer automatischen Analysiervorrichtung unter Verwendung einer Glucoselösung, die freie Glucoseoxidase enthielt, ergab, daß das Rohr wirksam war.

Beispiel 40

Ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit gebundener Urease wurde nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 38 mit der Abweichung hergestellt, daß der erste Überzug aus Vor-

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polymerem und Enzym auf Trockengewichtsbasis 5 % Urease enthielt.

Durch das Rohr wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,75 ml/Min, eine Lösung von 200 mg % Harnstoff geleitet. Man fand, daß das Rohr aufgrund seines Gehalts an gebundener Urease für die Bestimmung von Harnstoff brauchbar ist.

Beispiel 41

Nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 38 wurde unter Verwendung von Urease ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan hergestellt. Dabei ging man jedoch so vor, daß, nachdem der Überzug aus Polyurethanvorpolymerem und Enzym aufgebracht und gehärtet war, 14 und nicht 5 Überzüge aus einer Lösung von Vorpolymerem und Aceton aufgetragen und gehärtet wurden, um ein dickerwandiges Rohr als in Beispiel 38 zu erhalten.

Das Rohr erwies sich als wirksam gegenüber einer Harnstofflösung, das heißt es hydrolysierte Harnstoff in einer wässrigen Lösung, die durch das Rohr geleitet wurde.

Beispiel 42

Nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 41 wurde ein Rohr aus gehärtetem Polyurethan mit gebundener Urease hergestellt. Der überzug aus Enzym und Vorpolymerem enthielt jedoch 25 % Urease auf Trockengewichtsbasis.

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Das erhaltene Rohr wurde in einem kontinuierlichen Versuch, der 480 Stunden dauerte, untersucht, wobei man 34.000 ml einer Lösung mit 200 mg % Harnstoff durch das Rohr leitete. Man stellte keinen Aktivitätsverlust fest.

Beispiel 43

Polyurethanvorpolymeres Nr. 2 ließ man aus einer Injektionsnadel mit der Größe 20 in eine 122 cm hohe Säule fallen, die mit einer Lösung von 0,748 mg % Äthylendiamin (ADA) in Wasser gefüllt war. Die Tropfen härteten während des Fallens. Das erhaltene Produkt bestand aus kugelförmigen Teilchen.

Beispiel 44

Das Verfahren des Beispiels 43 wurde zweimal wiederholt, jedoch wurden bei der ersten Wiederholung (a) 1,496 mg % ADA und bei der zweiten Wiederholung (b) 2,992 mg % ADA verwendet. Die in den beiden Wiederholungen erhaltenen Produkte unterschieden sich nicht von denen des Beispiels 43.

Beispiel 45

Polyurethanvorpolymeres Nr. 2 wurde im Gewichtsverhältnis 50:50 mit Aceton vermischt. Diese Lösung ließ man dann in eine 122 cm hohe Säule tropfen, die mit Wasser gefüllt war. Die Lösung wurde nahe und auf der Oberfläche des Wassers wolkig. Aus dieser Wolke bildeten sich kleine Teilchen, die

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langsam zum Boden der Säule fielen. Die Teilchen erwiesen sich als kugelförmig.

Beispiel 46

10 mg Urease (Miles) wurden mit 1 g des Vorpolymeren Nr. 2 gemischt. Nach 15 Minuten wurde 1 g Aceton zugefügt und das erhaltene Gemisch wurde gerührt, bis eine klare Flüssigkeit erhalten war. Dies dauerte etwa 1 bis 2 Minuten. Die gebildete Lösung wurde in eine 122 cm hohe Säule getropft, die mit 0,748 mg % ADA in Wasser gefüllt war. Der obere Teil der Säule wurde wolkig. Aus dieser Wolke floß härtendes Polyurethanvorpolymeres nach unten zum Boden der Säule.

Das nach unten fließende Material zerbrach während des Falls in kugelige Teilchen. Nachdem sich die Teilchen abgesetzt hatten, wurden sie durch Vakuumfiltration gesammelt und mit Wasser gewaschen. Die kugeligen Teilchen wurden nach dem Waschen auf ihre Ureasewirksamkeit untersucht. Man stellte fest, daß 20 % der Wirksamkeit erhalten waren. Die Teilchen wurden dann getrocknet und ausgesiebt. Die überwiegende Anzahl der Teilchen hatte eine Größe von 0,5 bis 1 mm.

Verfahren 1

Ein Enzym und ein Antibiotikum können im gleichen gehärteten Polyurethanvorpolymeren, das als Schaum, Film, Scheibe, Rohr,

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Stab oder kugeliges Teilchen vorliegen kann, gebunden werden, zum Beispiel in folgender Weise:

Eine erste Mischung kann durch Vermischen von 100 g eines flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen, zum Beispiel des Vorpolymeren Nr. 1, Nr. 2 oder Nr. mit 5 g Invertase und 5 g eines Antibiotikums mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül, zum Beispiel Ampicillin, Bacitracin, Colistin oder Neomycin hergestellt werden. Diese erste Mischung kann unter Bildung eines Schaumes gehärtet werden, der aus dem gehärteten Polyurethanvorpolymeren und gebundener Invertase und gebundenem Antibiotikum, nämlich Ampicillin, Bacitracin, Colistin oder Neomycin besteht, nämlich durch Vermischen der ersten Mischung mit Wasser unter Bildung einer zweiten Mischung, wobei man eine Menge Wasser verwendet, zum Beispiel 200 g, die ausreicht, um das Verschäumen und Härten des Vorpolymeren zu bewirken.

Der so hergestellte Schaum oder ein Teil davon, kann in eine Säule gepackt werden oder (a) die erste Mischung kann in der Vorrichtung, in der sie hergestellt wird, verschäumt werden oder (b) die zweite Mischung kann, noch während sie schäumt, in diese Vorrichtung übergeführt werden.

Eine wässrige Saccharoselösung von zum Beispiel 100 bis 10.000 mg % Saccharose, die mit Bakterien, zum Beispiel E.cdi

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verunreinigt ist, kann in die Säule geführt werden, die mit dem oben beschriebenen Schaum gepackt ist, um die Vorrichtung zu "impfen" oder zu "verunreinigen", worauf man sie 8 bis 10 Stunden bei etwa 25 C darin stehenläßt. Dann kann sterile wässrige Saccharoselösung von zum Beispiel 100 bis 10.000 mg % Saccharose durch die Vorrichtung geleitet werden, um Invertzucker zu bilden, der im wesentlichen frei von (a) durch Bakterien hervorgerufenen Zersetzungsprodukten und (b) diesen Bakterien (E. coli) ist.

Führt man das gleiche Verfahren mit dem gleichen Schaum durch, der gebundene Invertase aber kein gebundenes Antibiotikum enthält, so ist der Invertzucker mit Zersetzungsprodukten, zum Beispiel Zellbruchstücken, anderen Zuckern, Kohlendioxid, Alkoholen usw. und den Bakterien, das heißt E. coli verunreinigt.

Verfahren 2

Eine gewöhnliche Saccharoselösung, die leicht mit Bakterien, zum Beispiel E. coli verunreinigt ist, kann in Invertzucker umgewandelt werden, der im wesentlichen frei von Bakterien ist, wenn man die Saccharoselösung durch eine Säule führt, die mit gehärtetem Polyurethanschaum gepackt ist, der gebunden Invertase und ein oder mehrere Antibiotika enthält.

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Ein Film aus gehärtetem Polyurethanvorpolymeren^ der gebundenes Antibiotikum enthält, das vor seiner Bindung mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe je Molekül aufwies, kann zum Abdecken von Wunden und aufgeriebenen Stellen bei Mensch und Tier verwendet werden, um Infektionen zu hemmen oder zu verhindern.

Der vorliegend verwendete Ausdruck "immobilisiert" oder "gebunden" bedeutet, daß das gebundene bzw. immobilisierte Material nicht länger beweglich ist, wenn es in Kontakt mit einer Flüssigkeit gebracht wird, in der es in freiem Zustand löslich ist. Mit anderen Worten, das immobilisierte Material ist in dieser Flüssigkeit unlöslich. Zum Beispiel liegen die genannten biologischen Materialien, wenn sie in einem Überschuß eines flüssigen Polyurethanvorpolymeren gelöst werden, in flüssigem Zustande vor und sind nicht immobilisiert. Sie werden jedoch immobilisiert, wenn das flüssige Polyurethanvorpolymere, zum Beispiel durch Umsetzung mit Wasser oder einem Amin gehärtet wird. Ebenso ist das in Wasser gelöste biologische Material beweglich und nicht immobilisiert. Ein reines wasserlösliches Enzym, Antibiotikum, Coenzym, Antigen oder ein Antikörper sind, obwohl sie in festem Zustande vorliegen, nicht immobilisiert, da, wenn ein Teil dieses festen Materials zu etwa 5 bis 100 oder 10 bis 50 Teilen Wasser gegeben wird, eine Lösung eintritt und das biologische

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Material beweglich wird. Das "gebundene" bzw. "immobilisierte" biologische Material löst sich nicht und wird nicht beweglich, wenn es mit solchen Mengen Wasser oder größeren Mengen Wasser versetzt wird. Im erfindungsgemäßen Verfahren ist das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen Isocyanatgruppen das immobilisierende Mittel, welches das biologische Material bindet.

Der vorliegend verwendete Ausdruck "ein entsprechendes Coenzym" bedeutet, daß das Coenzym die Umsetzung zwischen einem Enzym und einem Reaktionsteilnehmer vermittelt, bzw. daß das Coenzym als Katalysator für das Enzym wirkt.

Der Ausdruck "Härtung" in seiner Anwendung auf ein flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen bedeutet, daß ein solches Vorpolymeres mit einem sogenannten "Härtungsmittel" unter Polymerisation des Vorpolymeren zu größeren wasserunlöslichen Molekülen, die bei 25°C fest sind, reagiert. Wasser und primäre oder sekundäre Amine sind die bevorzugten Härtungsmittel.

Die erfindungsgemäß durchgeführte Immobilisierung biologischer Materialien und die damit verbundenen Stufen werden bei Temperaturen unter der Denaturierungstemperatur des biologischen Materials oder unter 120°C durchgeführt, das heißt bei einer Temperatur, die stets niedriger ist.

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Der vorli je:id verwendete Ausdruck mg % bedeutet Milligramm Prozent, das heißt 1 mg % = 10 ppm; ,u = Mikron und m,u = Millimikron.

Alle vorliegend angegebenen Teile und Verhältnisse beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist. Auch die Prozentsätze und die Milligrammprozentsätze beziehen sich auf das Gewicht.

Die angegebenen Temperaturen bedeuten C.

Der Ausdruck "Polyisocyanate" umfaßt auch Diisocyanate.

Die flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen gemäß der Erfindung enthalten mindestens zwei Isocyanatgruppen je Molekül Vorpolymeres. Die Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen sind "flüssig" wenn sie bei 40 bis 70 C frei fließende Flüssigkeiten darstellen.

Ein Schaum, der nicht in Wasser löslich ist, wird vorliegend als fest betrachtet.

Wenn bei der Herstellung einer Lösung ein anderes Lösungsmittel nicht angegeben ist, stellt die Lösung eine wässrige Lösung dar.

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Der Ausdruck "frei" bedeutet in seiner Anwendung auf Enzyme oder Coenzyme, daß das Enzym oder Coenzym nicht gebunden bzw. immobilisiert ist.

Die Filme aus gehärtetem Polyurethanvorpolymerem oder Vqrpolymerem und biologischem Material sind im allgemeinen weniger als 5 mm dick. Gewöhnlich beträgt ihre Dicke etwa 0,5 bis 1 mm.

Der vorliegend verwendete Ausdruck "flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen" bezeichnet ein Vorpolymeres, das (a) bei etwa 40 bis 70°C eine freifließende Flüssigkeit darstellt, oder (b) in einem inerten Lösungsmittel zu einer Lösung gelöst werden kann, die etwa 1 bis 99 Gew.% oder etwa 10 bis 90 Gew.% des Vorpolymeren enthält und bei etwa 40 bis 70 C eine freifließende Flüssigkeit ist.

Die Menge des in das Polyurethan eingeführten biologischen Materials beträgt vorzugsweise 0,1 bis 50 Gew.% des gehärteten Materials.

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Claims (16)

1. Patentansprüche

   Ό Verfahren zur Immobilisierung eines biologischen Materials, nämlich von (a) Proteinen, (b) Coenzymen mit mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe je Molekül, (c) Enzymen, zusammen mit einem Coenzym für das Enzym und (d) Antibiotika, die keine Proteine sind und mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe je Molekül enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man

   A. das biologische Material in ein flüssiges Polyurethanvorpolymeres mit endständigen Isocyanatgruppen einarbeitet, wobei die Isocyanatgruppen des Vorpolymeren in einem molaren Überschuß über die mit den Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Aminogruppen des biologischen Materials vorliegen, und

   B. das erhaltene Gemisch mit einer Menge eines Härtungsmittels umsetzt, die ausreicht, um das biologische Material unter schaumbildenden oder nicht schaumbildenden Bedingungen zu immobilisieren, wobei man, zumindest wenn das biologische Material aus einem Protein besteht, die gebildete Mischung vor dem Härten zu einem selbsttragenden Gegenstand oder einem auf einem Träger befindlichen Film härtet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
   (a) das flüssige Polyurethanvorpolymere mit endständigen

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   Isocyanatgruppen und das biologische Material im wesentlichen in Abwesenheit von Wasser vermischt und

   (b) die erhaltene Mischung durch Vermischen mit Wasser härtet und aufschäumt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Lösung des biologischen Materials und des flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen mischt und diese Mischung zur Immobilisierung des biologischen Materials aufschäumt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung unter nicht schaumbildenden Bedingungen härtet, wobei man als Härtungsmittel Wasser oder ein Amin mit 0 bis 10 Kohlenstoffatomen und mindestens einer primären oder sekundären Aminogruppe im Molekül verwendet.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung unter nicht schaumbildenden Bedingungen in der Weise härtet, daß man

   (a) die Mischung mit einem inerten flüchtigen Lösungsmittel und Wasser in ein wässriges System überführt und

   (b) die flüchtigen Komponenten aus dem wässrigen System verdampft.

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6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung in die Form eines Films bringt, der zu einem selbsthärtenden Film gehärtet wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung zu einem Film härtet, der die Oberflächenschicht eines Schichtstoffs darstellt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtstoff rohrförmig ist und der gehärtete Film die innerste Schicht darstellt.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Vorpolymeren und dem biologischen Material bestehende Mischung in die Form eines Films gebracht wird, den man dadurch härtet, daß man einen ein Härtungsmittel enthaltenden Dampf über die Oberfläche des Films führt.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung dadurch formt, daß man sie tropfenweise in ein das Härtungsmittel enthaltendes fließfähiges Medium einführt und die Tropfen unter Bildung von kugelförmigen Teilchen durch dieses Medium fallenläßt.

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11. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 1O₇ dadurch gekennzeichnet, daß das biologische Material

    (b) ein Coenzym, nämlich Nicotinamid-adenin-dinucleotid, Nicotinamid-adenin-dinucleotid-phosphat, Flavin-mononucleotid, Adenosin-tr!phosphat, Flavin-adenon-dinucleotid oder Thiaminpyrophosphat ist,

    (c) das zusammen mit einem Enzym verwendete Coenzym aus

    (i) Nicotinamid-adenin-dinucleotid besteht und das Enzym aus

    Alkohol-dehydrogenase, IsoZitronensäure-dehydrogenase, o^-Glycerinphosphat-dehydrogenase, Milchsäure-dehydrogenase oder Glycerinaldehyd-3-phosphat-dehydrogenase, bzw.

    (ii) das Coenzym Nicotinamid-adenin-dinucleotidphosphat ist und das Enzym \ Äpfelsäureenzym,

    Glucose-6-phosphat-dehydrogenase, 5-Dehydroshikim-reduktase oder Glutathion-reduktase, bzw.

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    (iii) das Coenzym aus Flavin-mononucleotid besteht und das Enzym aus Glycolsäure-oxidase, Hefe-cytochrom-c-reduktase, Luciferase oder Nitro-reduktase bzw.

    (iv) das Coenzym Adenosin-triphosphat ist und das Enzym

    Glutamyl-transferase, Glutathion-synthetase, Glycocyamin-phosphokinase, Hippursäure-synthetase oder Luciferase bzw.

    (v) das Coenzym aus Flavin-adenon-dinucleotid besteht und das Enzym aus D-Aminosäure-oxidase, Aldehyd-oxidase, Bernsteinsäure-dehydrogenase, Nitrat-reduktase, Xanthin-oxidase, Lipoyl-dehydrogenase, Diaphorase,

    Flavin-peroxidase oder Glycin-oxidase bzw.

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    (vi) das Coenzym Thiamin-pyrophosphat ist und das Enzym
    Carboxylase,

    o^-Ketosäure-dehydrogenase oder Transketolase oder

    (d) Ampicillin, Bacitracin, Colistin oder Neomycin ist.
12. 12. Härtbare Zusammensetzung aus einem flüssigen Polyurethanvorpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein biologisches Material (b),

    (c) oder (d) nach Anspruch 1 oder 11 enthält.
13. 13. Polyurethan, dadurch gekennzeichnet, daß es in seinen Molekülen biologisch wirksame Reste der in den Ansprüchen 1 und 11 angegebenen biologischen Materialien (b), (c) oder (d) enthält.
14. 14. Selbsttragender Gegenstand oder auf einem Träger aufgebrachter Film aus im wesentlichen nicht geschäumten Polyurethan, dadurch gekennzeichnet, daß er in seinen Molekülen biologisch wirksame Reste der in den Ansprüchen 1 und 11 angegebenen biologischen Materialien (a), (b), (c) oder (d) enthält.

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15. 15. Selbsttragender Film, auf einem Träger aufgebrachter Film, Scheiben oder Kügelchen aus geschäumtem Polyurethan, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihren Molekülen biologisch wirksame Reste der in Anspruch 1 und 11 angegebenen biologischen Materialien (a), (b), (c) oder (d) enthalten .
16. 16. Rohr mit einer inneren Oberfläche aus Polyurethan, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan in seinen Molekülen biologisch wirksame Reste der in Anspruch 1 und 11 angegebenen biologischen Materialien (a), (b),

    (c) oder (d) enthält.

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