DE2831360A1

DE2831360A1 - Verfahren und mittel zur heparinisierung einer geladenen oberflaeche eines medizinischen gegenstandes

Info

Publication number: DE2831360A1
Application number: DE19782831360
Authority: DE
Inventors: Jan Christer Prof Eriksson; Rolf Lennart Larsson
Original assignee: Aminkemi AB
Current assignee: Ird Biomaterial Stockholm Se AB
Priority date: 1977-07-18
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1979-02-08
Also published as: JPS5466975A; GB2002794A; SE425372B; FR2397843A1; CA1116086A; DE2831360C2; GB2002794B; FR2397843B1; SE7708296L; US4265927A; JPS6240027B2

Description

Verfahren und Mittel zur Heparin!- 2831360 sierung einer geladenen Oberfläche eines medizinischen Gegenstandes

Um der Thrombozytenanhaftung (Blutplättchenanhaftung) und der Bildung von Thromben entgegenzuwirken, wenn Blut mit verschiedenen medizinischen Gegenständen, wie Kathetern, Blutoxygenatoren, künstlichen Herzventilen oder Blutbeuteln, in Berührung gebracht wird, und um die Gefahr von Thrombozytopenie und Thrombose zu vermindern, wurden Methoden zur Befestigung von Heparin, das ein bekanntes Antikoaguliermittel ist, an den Oberflächen solcher Gegenstände entwickelt.

Einige der bisher bekannten Methoden zur Heparinisierung von Oberflächen medizinischer Gegenstände beruhen auf der Bildung von gering löslichen Komplexverbindungen von Heparin, das chemisch ein Alkalisalz eines stark sulfatierten Mucopolysaccharide ist, und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes, d.h. einer chemischen Verbindung mit Salzcharakter mit oberflächenaktiven positiven Ionen, die gewöhnlich eine relativ lange Kohlenwasserstoffkette enthalten. Wenn die zu heparinisierende Oberfläche aus einer Kunststoffoberfläche, wie aus Polyäthylen oder Polypropylen, besteht, kann die Bildung der Komplexverbindung stattfinden, während gleichzeitig ein mehr oder weniger feinkörniger Film auf der Kunststoffoberfläche gebildet wird. Die Kunststoffoberfläche wird dabei in Stufen bei steigender Temperatur behandelt, zunächst mit einer wäßrigen Lösung des kationischen oberflächenaktiven Stoffes und anschließend mit einer wäßrigen Lösung von Heparin. Es wurde auch

809886/0774

bereits vorgeschlagen, eine Komplexverbindung von Heparin und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes auf einer Kunststoff oberfläche zu befestigen, indem man die Kunststoffoberfläche mit einer wäßrigen Dispersion der Komplexverbindung während einer relativ langen Zeit bei der Erweichungstemperatur des Kunststoffes behandelt und anschließend abkühlt. Methoden dieser Art sind beispielsweise in den schwedischen Patentschriften No. 306 597 und 315 362 beschrieben. Eine der Erfahrungen aus einer'industriellen Heparinisierung nach diesen Methoden ist jene, daß das Ergebnis der Behandlung mit dem chemischen Zustand der Oberfläche des Kunststoffmaterials, der schwierig von vornherein zu steuern ist, variiert. Außerdem ist die Korngröße in dem resultierenden Heparinfilm, welche in starkem Maße entscheidend für die Blutkontakteigenschaften des Filmes ist, stark abhängig von verschiedenen Verfahrensvariablen, wie Lösungstemperaturen und Fließgeschwindigkeiten. Als Ergebnis hiervon bestehen große Mängel hinsichtlich einer exakten Verfahrensführung und einer Qualitätskontrolle der Produkte nach der Heparinisierung. Diese bekannten Methoden haben auch die Begrenzung, daß sie nur auf Produkte anwendbar sind, die aus bestimmten Kunststoffen bestehen, hauptsächlich solche vom Polyolefintyp, nicht aber auf Gegenstände aus Metall oder Glas.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Komplexverbindung von Heparin und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes in einem getrennten Verfahren herzustellen, diese Komplexverbindung in einem organischen Lösungsmittel zu lösen und die zu heparinisierende Oberfläche dieser Lösung auszusetzen. Diese Methode wurde beispielsweise in der schwedischen Patentanmeldung

809886/0774

2831380

No. 75-O324O-9 beschrieben. Diese Methode ist im Prinzip allgemein anwendbar auf verschiedene Arten von festen Oberflächen, da diese Methode nicht erfordert, daß das oberflächenaktive Mittel in der Oberflächenzone der festen Phase löslich ist.

Abgesehen von dem Nachteil einer Verwendung organischer Lösungsmittel für die Behandlung medizinischer Gegenstände wurde auch in der Praxis gefunden, daß oft große Schwierigkeiten mit der gerade diskutierten Methode bestehen, eine vollständige Bedeckung der Substratoberfläche mit einem kohäsiven und feinkörnigen Film der Komplexverbindung ausreichender Dicke zu erhalten. Die Neigung, unregelmäßige Teilchenaggregate auf der Oberfläche zu bilden, ist oftmals stärker als die Neigung, einen gleichmäßig verteilten und kohäsiven Oberflächenfilm zu bilden, wobei das Ergebnis eine unvollständige Bedeckung der Substratoberfläche und somit ungenügende Blutkontakteigenschaften sind.

Vor diesem Hintergrund scheint es wichtig, eine neue Heparinisierungsmethode zu finden, die mit zufriedenstellender Reproduzierbarkeit auf eine Vielzahl von Materialien, wie polymere Kunststoffmaterialien, Metalle und Glas, ohne Erfordernis der Verwendung organischer Lösungsmittel angewendet werden kann und die mit großer Zuverlässigkeit zu einer guten Bedeckung der Substratoberfläche mit einem kohäsiven Film aus einer Komplexverbindung von Heparin und einem kationischen oberflächenaktiven Stoff führt, wobei dieser Film feinkörnig ist und eine vorbestimmte Dicke hat.

Die Lösung dieses Problems beruht auf den folgenden Beobachtungen und Arbeitshypothesen:

8 0 9886/0774

Die Adsorption eines geladenen Teilchens auf der Oberfläche eines festen Körpers wird nicht nur durch die van der Waals' sehen Kräfte zwischen dem Teilchen und dem festen Körper, sondern auch durch die wechselseitigen Ladungsverhältnisse bestimmt. So wird die Adsorption und Anhaftung an der Oberfläche begünstigt, wenn die Ladungen, d.h. ionische Gruppen, die an die Teilchenoberflächen bzw. die Oberfläche des festen Körpers gebunden sind, von entgegengesetzter Polarität sind. In einer wäßrigen Heparinlösung liegen polymere Heparinationen mit einer negativen Ladung vor. Die Gegenionen bestehen gewöhnlich aus positiven Natriumionen. Eine unlösliche Komplexverbindung von Heparin und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes kann in der Form kolloidaler Teilchen in einer wäßrigen Lösung produziert werden. In einer solchen Lösung haben die kolloidalen Teilchen positive ionische Ladungen, die an ihre Oberflächen gebunden sind, wenn die Menge von kationischem oberflächenaktivem Stoff in Relation zu der Heparinmenge die entsprechende relative Menge überschreitet, die für die Ausflokkung erforderlich ist. Wenn die Menge an kationischem oberflächenaktivem Stoff in Relation zu der Heparinmenge geringer als die relative Menge ist, die für die Ausflockung erforderlich ist, haben die kolloidalen Teilchen stattdessen einen Überschuß an negativen ionischen Ladungen, die an ihre Oberflächen gebunden sind. Die Gegenionen mit Ladungen einer entgegengesetzten Polarität zu der der gebundenen Ladungen sind freier beweglich in einer diffusen Schicht in der wäßrigen Phase in der nächsten Nähe zu der Teilchenoberfläche.

Wenn die zu heparinisierende Oberfläche daran gebundene ionische Gruppen bestimmter Polarität, positiv oder negativ, hat,

809886/0774

unterstützt dies die Adsorption kolloidaler Teilchen einer Komplexverbindung von Heparin und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes auf dieser Oberfläche, wobei diese kolloidalen Teilchen auf ihrer Oberfläche gebunden ionische Ladung entgegengesetzter Polarität besitzen. Dies ist besonders so, wenn die kolloidalen Teilchen eine vergleichsweise kleine Größe besitzen.

Für die Heparinisierung in Betracht gezogene Gegenstände werden gewöhnlich aus Kunststoffen oder Metall hergestellt. Vorausgesetzt, daß sie gut gereinigt sind, tritt an vielen solchen Oberflächen in Berührung mit Wasser eine sogenannte elektrische Doppelschicht auf, die aus ionischen Ladungen, die an die Oberfläche gebunden sind, und beweglichen Gegenionen in der Wasserschicht in nächster Nähe zu der Oberfläche besteht. Dies ist gewöhnlich beispielsweise bei luftoxidierten Metalloberflächen der Fall. Wenn eine Oberfläche unzureichende Ladungsdichte hat, was oftmals bei bestimmten Kunststoffoberflächen der Fall ist, kann gewöhnlich eine höhere Ladungsdichte in einer an sich bekannten Methode erzeugt werden. Eine bekannte Methode besteht darin, daß man die Oberfläche mit einem Oxidationsmittel und/oder einer starken Säure behandelt, siehe die schwedische Patentanmeldung Nr. 77-O6746-O. Eine andere bekannte Methode besteht darin, daß man die Oberfläche eine Schicht eines oberflächenaktiven Stoffes oder eines Proteins adsorbieren läßt.

Oberflächen mit einer relativ hohen Ladungsdichte haben sehr oft eine gute Benetzbarkeit. Daher ist ein Benetzbarkeitstest oft ausreichend, um die Ladungsdichte der Oberfläche zu bestim-

809886/0774

men. Solche Oberflächen, die daran gebundene ionische Ladungen in einer relativ hohen Dichte besitzen, werden als "geladene Oberflächen" in der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen bezeichnet.

Wenn eine geladene Oberfläche in Berührung mit einer kolloidalen Lösung von Teilchen gebracht wird, die auf ihren Oberflächen ionische Ladungen einer entgegengesetzten Polarität zu der der geladenen Oberfläche gebunden oder befestigt besitzen, findet eine Adsorption kolloidaler Teilchen auf der geladenen Oberfläche statt, bis eine vollständige Monoschicht von Teilchen gebildet ist. Wenn die Monoschicht vollständig ist, ist die Polarität der Oberfläche überall umgekehrt. Die Geschwindigkeit dieses Adsorptionsverfahrens hängt von der Konzentration der kolloidalen Lösung sowie von der Teilchengröße ab. Die Geschwindigkeit steigt relativ schwach mit der Konzentration und nimmt stark mit steigender Teilchengröße ab. Da die kolloidalen Teilchen die gleiche Polarität besitzen, stoßen sie sich gegenseitig ab (sogenannte Doppelschichtabstoßung), was der gegenseitigen van der Waals-AnZiehung entgegenwirkt, so daß eine Teilchenaggregation verhindert und eine gleichmäßige Verteilung adsorbierter Teilchen auf der Oberfläche gewährleistet wird.

Die aus der oben beschriebenen Adsorption kolloidaler Teilchen resultierende Oberflächenschicht hat so befestigte oder gebundene ionische Ladungen einer Polarität entgegengesetzt derjenigen der ursprünglichen geladenen Oberfläche. Folglich wird eine fortgesetzte Adsorption der kolloidalen Teilchen infolge der Abstoßung zwischen der Monoschicht von Teilchen auf der Oberfläche und den Teilchen in der Lösung verhindert. Indem man

809886/0774

in einer neuen Behandlungsstufe die Oberfläche in Berührung mit einer Lösung bringt, die kolloidale Teilchen mit der entgegengesetzten Polarität enthält, ist es möglich, eine weitere Teilchenschicht auf der Oberfläche aufzubauen und somit wiederum die Polarität der geladenen Oberfläche umzukehren. Diese Methode, bei der alternierend der Gegenstand Lösungen ausgesetzt wird, die kolloidale Teilchen mit daran gebundenen ionischen Ladungen umgekehrter Polarität enthalten, kann so lange durchgeführt werden, bis man eine Oberflächenschicht der erwünschten Dicke erhalten hat. Eine Konsequenz der beschriebenen Verfahrensfolge besteht darin, daß es nicht erforderlich ist, die Polarität der Ausgangsoberfläche von vornherein zu wissen. Wenn die Oberfläche mit einer Lösung kolloidaler Teilchen mit Ladungen der gleichen Polarität wie jene der Oberfläche behandelt wird, findet infolge des Doppelschichtabstoßungseffektes keine Adsorption statt, während eine Adsorption in der nachfolgenden Behandlung stattfindet, wenn die Teilchen in der Lösung Ladungen der entgegengesetzten Polarität besitzen. Folglich besteht das Verfahren nach der Erfindung darin, daß man die geladene Oberfläche mit einer feinkörnigen kolloidalen wäßrigen Lösung einer Komplexverbindung von Heparin und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes behandelt, wobei die kolloidalen Teilchen auf ihren Oberflächen Ladungen einer Polarität entgegengesetzt derjenigen der Ladungen, die an die Oberfläche des medizinischen Gegenstandes gebunden sind, gebunden aufweisen. Für bestimmte Zwecke kann eine zufriedenstellende Heparinisierung durch eine einstufige Behandlung des Gegenstandes mit einer kolloidalen Lösung des oben bezeichneten Typs er-

809886/0774

halten werden. Es ist jedoch bevorzugt, daß die Behandlung einmal oder mehrere Male nach Umkehr der Polarität der geladenen Oberfläche wiederholt wird, um eine vollständige Bedeckung der Oberfläche und einen ausreichend dicken Film zu gewährleisten. Diese Polaritätsumkehr kann durch Behandlung der Oberfläche, vorzugsweise nach einem Spülen mit Wasser, mit einer kolloidalen Lösung stattfinden, die von dem oben bezeichneten Typ ist, in der aber die geladenen kolloidalen Teilchen eine Polarität entgegengesetzt zu der der kolloidalen Teilchen in der in der ersten Stufe benutzten Lösung haben. Ein einfacherer Alternativweg zur Umkehr der Polarität ist jener, die Oberfläche einer wäßrigen Lösung der Komponente der Komplexverbindung, die eine ionische Ladung der Polarität entgegengesetzt zu derjenigen der Teilchen der in der ersten Stufe verwendeten kolloidalen Lösung besitzt, auszusetzen. Dies bedeutet, daß man die Oberfläche je nach dem einer wäßrigen Lösung von Heparin oder eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes aussetzt.

Es ist bevorzugt, einen kationischen oberflächenaktiven Stoff vom Typ primärer Amine und speziell ein Alkylaminhydrochlorid mit 14 bis 22, vorzugsweise 16 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, zu verwenden. Es ist weiterhin bevorzugt, daß das oberflächenaktive primäre Amin eine kritische Mizellkonzentration ("CMC") von weniger als 5 χ 1O~³ Mol/l hat. Die kritische Mizellkonzentration ist die niedrigste Konzentration, bei der mizellare Aggregate in einer wäßrigen Lösung eines oberflächenaktiven Stoffes auftreten. Weitere Information bezüglich des "CMC" finden sich beispielsweise in Mukerjee & Mysels: Critical Micelle Concentrations of Aqueous Surfactant Systems, her-

809886/0774

ausgegeben von dem U.S. National Bureau of Standards (NSRDS-NBS 36). Es wurde gefunden, daß Hexadecylaminhydrochlorid (Alternativname: Cetylaminhydrochlorid) ein besonders brauchbarer kationisch oberflächenaktiver Stoff vom Typ der primären Amine ist.

Die resultierende Oberfläche wird vorzugsweise stabilisiert, indem sie mit einem Dialdehyd, zweckmäßig Glutardialdehyd, behandelt wird, wie in der schwedischen Patentschrift Nr. 365 beschrieben ist. Ein großer Überschuß an Heparin oder kationischem oberflächenaktivem Stoff in dem Oberflächenfilm kann das zufriedenstellende Ergebnis der anschließenden Stabilisierungsbehandlung mit Dialdehyd gefährden. Daher ist es bevorzugt, die Oberfläche nach der letzten Behandlung mit einer kolloidalen Lösung der Komplexverbindung von Heparin und kationischem oberflächenaktivem Stoff mit reinem Wasser zu waschen und anschließend die Oberfläche mit einer verdünnten wäßrigen Lösung der Komponente der Komplexverbindung zu behandelt, von welcher ein Mangel in der verwendeten kolloidalen Lösung vorliegt.

Das Stabilisierungsverfahren mit einem Dialdehyd arbeitet nicht zufriedenstellend, wenn die Komplexverbindung durch die Umsetzung von Heparin und eines quaternären Alky1ammoniumsalzes, wie Cetyltrimethylammoniumbromid, gebildet wurde. Daher sollte in diesem Fall der Stabilisierung eine Behandlung der Oberfläche mit einer Lösung eines kationischen oberflächenaktiven Stoffen vom Typ der primären Amine vorausgehen. Eine Austauschreaktion findet statt und führt zur Bildung einer Komplexverbindung zwischen dem Heparin und dem oberflächenaktiven Stoff vom Typ primärer Amine, während die quaternäre oberflächenak-

80 9 886/0774

tive Ammoniumverbindung von der Oberfläche entfernt wird. Dies ist so, da die Löslichkeit der Komplexverbindung von Heparin und des oberflächenaktiven Stoffes vom primären Amintyp geringer als jene des Komplexes von quaternärer Alkylammoniumverbindung und Heparin ist. Wenn die Austauschreaktion vollständig abgelaufen ist, kann die Oberflächenschicht mit einem Dialdehyd stabilisiert werden, wie beschrieben wurde.

Die Behandlung der Oberfläche mit solchen Lösungen, die einen Überschuß an kationischem oberflächenaktivem Stoff enthalten, d.h. mit reinen Lösungen kationischer oberflächenaktiver Stoffe sowie mit kolloidalen Lösungen, die positiv geladene kolloidale Teilchen enthalten, sollte bei einer Temperatur stattfinden, welche die Krafft-Temperatur des kationischen oberflächenaktiven Stoffes überschreitet, während die Behandlung der Oberfläche mit anderen Lösungen mit Vorteil bei Raumtemperatur stattfinden kann.

Behandlungszeiten von höchstens einer oder einigen Minuten sind allgemein recht zufriedenstellend, wenn man reine Lösungen von Heparin und kationischem oberflächenaktivem Stoff sowie feinkörnige Lösungen des Komplexes von Heparin und oberflächenaktivem Stoff verwendet.

Eine wichtige Bedingung, um eine ausreichend schnelle Adsorption kolloidaler Teilchen auf der Oberfläche und dadurch eine kurze Behandlungszeit zu erhalten und um eine vollständige Bedeckung mit einem kohäsiven und feinkörnigen Oberflächenfilm des Komplexes von Heparin und oberflächenaktivem Mittel zu bekommen, ist die, daß feinkörnige kolloidale Lösungen verwendet werden, was bedeutet, daß die Größe der kolloidalen Teil-

809886/0774

chen vorzugsweise kleiner als 200 nm ist. Es ist auch bevorzugt, daß die kolloidalen Teilchen eine Größe von mehr als 40 nm haben.

Die Erfindung betrifft auch eine kolloidale Lösung zur Durchführung des neuen Heparinisierungsverfahrens. Die Lösung ist eine feinkörnige kolloidale Lösung einer Komplexverbindung von Heparin und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes, wobei der Heparingehalt 1 bis 100 IE je Milliliter beträgt und das Verhältnis von oberflächenaktivem Stoff zu Heparin derart ist, daß man eine Lichttransmission von wenigstens etwa 40 % derjenigen von reinem Wasser bekommt, wenn die Lichtwellenlänge 400 nm beträgt, die Länge des optischen Weges 1 cm ist und der Heparingehalt 50 IE je Milliliter ist, und daß man eine Lichttransmission von wenigstens 90 % derjenigen von reinem Wasser bekommt, wenn die Lichtwellenlänge 400 nm, die Länge des optischen Weges 1 cm und der Heparingehalt 10 IE je Milliliter ist. Angenommen, daß das Verhältnis zwischen der niedrigsten erwünschten Lichttransmission und dem Heparingehalt im wesentlichen geradlinig verläuft, läßt sich die niedrigste Lichttransmission für andere Prozentsätze durch Interpolation oder Extrapolation finden.

Um eine feinkörnige kolloidale Lösung, wie sie oben definiert ist, zu produzieren, ist es·wichtig, solche Bedingungen beim Mischen zweier Lösungen zu vermeiden, die zur Ausflockung führen. Wenn Hexadecylaminhydrochlorid als kationischer oberflächenaktiver Stoff verwendet wird, liegt der Ausflockungspunkt bei etwa 3,5 χ 10~ mMol des kationischen oberflächenaktiven Stoffes je IE Heparin. Die Ausflockungspunkte für andere katio-

809 88 6/077A

nische oberflächenaktive Stoffe, wie Tetra- und Octadecylaminhydrochlorid sowie für Cetyltrimethylammoniumbromid, können leicht durch Titration ermittelt werden.

Eine feinkörnige kolloidale Lösung, die Teilchen mit positiven Ladungen an ihren Oberflächen gebunden enthält, können auf folgende Weise hergestellt werden: Eine wäßrige Lösung von Heparin mit einem Heparingehalt von 1 bis 100 IE je Milliliter, vorzugsweise mit 10 bis 60 IE je Milliliter, wird nach und nach unter Rühren einer wäßrigen Lösung eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes mit einem Gehalt von 0,5 bis 50 mMol, vorzugsweise 3 bis 30 mMol/1 des oberflächenaktiven Stoffes in solchen Verhältnissen zugesetzt, daß die Menge des kationisch aktiven Stoffes die für die Ausflockung erforderliche relative Menge übersteigt, und zwar zweckmäßig um wenigstens 10 %. Ein größerer Überschuß der kationischen oberflächenaktiven Substanz als etwa das 3-fache bezüglich der relativen Menge, die für die Ausflockung erforderlich ist, ist weniger geeignet, da er einen ungünstig hohen Gehalt an Schiff¹sehen Basen in der mit Dialdehyd stabilisierten Heparinoberflache erzeugen kann. Wenn Hexadecyläminhydrochlorid als oberflächenaktiver Stoff verwendet wird, sollte die Menge an oberflächenaktivem Stoff so ausge-

—5 —5

wählt werden, daß sie etwa 4 χ 10 bis 10 χ 10 mMol je IE Heparin beträgt. Der Endgehalt an Heparin in der kolloidalen Lösung sollte zwischen 1 und 100 IE je Milliliter und vorzugsweise zwischen 5 und 50 IE je Milliliter ausgewählt werden. Der pH-Wert beider Lösungen sollte zwischen 2,5 und 7 eingestellt werden, während die Temperatur der Lösungen höher als die Krafft-Temperatur des kationischen oberflächenaktiven Stof-

809886/0774

fes ausgewählt werden sollte, was für Hexadecylaminhydrochlorid etwa 48 C ist. Die Temperatur liegt vorzugsweise unterhalb der Siedepunkte der Lösungen.

Eine feinkörnige kolloidale Lösung, die Teilchen mit an ihre Oberflächen gebundenen negativen Ladungen enthält, kann in folgender Weise hergestellt werden: Eine Lösung eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes mit einer Konzentration von 0,01 bis 10 mMol/1 wird nach und nach unter Rühren zu einer wäßrigen Lösung von Heparin mit einem Heparingehalt von 5 bis 500 IE je Milliliter in solcher Menge zugesetzt, daß das Verhältnis zwischen dem kationischen oberflächenaktiven Stoff und dem Heparin höchstens etwa 75 % des für die Ausflockung erforderlichen Verhältnisses ist. Wenn man Hexadecylaminhydrochlorid als den kationischen oberflächenaktiven Stoff verwendet, sollte die Menge an oberflächenaktivem Stoff höchstens etwa 2,7 χ 10 mMol oberflächenaktiver Stoff je IE Heparin betragen. Die Temperatur der Lösung sollte hier auch die Krafft-Temperatur des kationischen oberflächenaktiven Stoffes überschreiten.

Ein einfacher und bequemer Weg zur Bestimmung, ob die Herstellung einer kolloidalen Lösung des Komplexes von Heparin und oberflächenaktivem Stoff zu ausreichend kleinen kolloidalen Teilchen führte, besteht in einer Messung der Lichttransmission der kolloidalen Lösung in einem Spektrophotometer. Es ist bevorzugt, ein Spektrophotometer zu verwenden, das mit Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm und mit einem optischen Weg mit einer Länge von 1 cm arbeitet. Wenn die Lichttransmission der kolloidalen Lösung 40 % derjenigen von reinem Wasser überschreitet, wenn der Heparingehalt der kolloidalen Lösung 50 IE je Mil-

809886/0774

liliter beträgt und wenn sie 90 % derjenigen von reinem Wasser überschreitet, wenn der Heparingehalt der kolloidalen Lösung 10 IE je Milliliter beträgt, dann ist die kolloidale Lösung feinkörnig genug, um eine kurze Behandlungszeit zu gewährleisten, wie beispielsweise eine oder einige Minuten. Die niedrigste Lichttransmission für andere Heparinprozentsätze kann durch Interpolation oder Extrapolation gefunden werden.

In den folgenden Beispielen ist der Maßstab für den Effekt des HeparinisierungsVerfahrens nach der Erfindung die Thrombozytenanhaftung an einer heparinisierten und stabilisierten Oberfläche in Prozenten der Blutplättchenanhaftung an einer unbehandelten Oberfläche, nachdem die Oberflächen jeweils mit Zitrat versetztem frischem Gesamtblut ausgesetzt wurden. Vollständiges Überziehen der Substratoberfläche mit dem Heparinfilm führte gewöhnlich zu einer relativ starken Blutplättchenanhaftung, die 10 % klar überstieg. Die Beispiele 1 bis 8 betreffen die Herstellung kolloidaler Lösungen, und die Beispiele 9 bis 14 betreffen die Heparinisierung verschiedener medizinischer Gegenstände mit solchen kolloidalen Lösungen.

Beispiel 1

Eine feinkörnige kolloidale Lösung von Teilchen aus Heparin und oberflächenaktivem Stoff mit positiven Ladungen auf ihren Oberflächen gebunden wurde nach der folgenden Methode hergestellt. 125 ml einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 12 IE Heparin je Milliliter wurden unter heftigem Rühren zu 25 ml einer wäßrigen Lösung von 3 mMol/1 Hexadecylaminhydrochlorid zugesetzt. Der pH-Wert der Lösungen wurde vor dem Mi-

809886/0774

sehen auf 3 durch Zugabe von HCl eingestellt. Die Temperatur der Lösungen lag bei 60° C. Der Heparingehalt der kolloidalen Lösung betrug 10 IE je Milliliter, und die Menge an Hexadecylaminhydrochlorid betrug 5 χ 10 mMol je IE Heparin. Die Lichttransmission der Lösung für eine Wellenlänge von 400 um und 1 cm optischen Weges lag bei 90 % derjenigen von reinem Wasser.

Beispiel 2

Eine feinkörnige kolloidale Lösung von Teilchen aus Heparin und oberflächenaktivem Mittel mit negativen Ladungen auf ihren Oberflächen gebunden wurde folgendermaßen hergestellt:

125 ml einer wäßrigen Lösung von O_f24 mMol/1 Hexadecylaminhydrochlorid wurden unter heftigem Rühren zu 25 ml einer wäßrigen Lösung zugesetzt, die 60 IE Heparin je Milliliter enthielt. Die Temperatur der Lösungen lag bei 60° C. Der Heparingehalt der kolloidalen Lösung betrug 10 IE je Milliliter, und die Menge

—5 Hexadecylaminhydrochlorid war 2 χ 10 mMol je IE Heparin. Die Lichttransmission der Lösung für eine Wellenlänge von 400 nm und 1 cm optischen Weges lag bei 98 % derjenigen von reinem Wasser.

Beispiel 3

Eine feinkörnige kolloidale Lösung von Teilchen aus Heparin und oberflächenaktivem Stoff mit positiven Ladungen auf ihren Oberflächen gebunden wurde folgendermaßen hergestellt:

125 ml einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 60 IE Heparin je Milliliter wurden unter starkem Rühren zu 25 ml einer wäßrigen Lösung von 10 mMol/1 Hexadecylaminhydrochlorid zugesetzt. Der pH-Wert beider Lösungen wurde vor dem Vermischen

809886/0774

durch Zugabe von HCl auf 3 eingestellt. Die Temperatur der Lösungen lag bei 60 C. Der Heparingehalt der kolloidalen Lösungen lag bei 50 IE je Milliliter, und die Menge an Hexadecyl-

-5

aminhydrochlorid betrug 6 χ 10 mMol. je IE Heparin. Die Lichttransmission der Lösung für eine Wellenlänge von 400 nm und einen optischen Weg von 1 cm betrug 70 % derjenigen von reinem Wasser.

Beispiel 4

Eine feinkörnige kolloidale Lösung von Teilchen aus Heparin und oberflächenaktivem Stoff mit negativen Ladungen auf ihren Oberflächen gebunden wurde folgendermaßen hergestellt:

125 ml einer wäßrigen Lösung von 1/2 mMol/1 Hexadecylaminhydrochlorid wurden unter starkem Rühren zu 25 ml einer wäßrigen Lösung zugesetzt, die 300 IE Heparin je Milliliter enthielt. Die Temperatur der Lösung lag bei 60° C. Der Heparingehalt der

kolloidalen Lösung betrug 50 IE je Milliliter, und die Menge

-5

an Hexadecylaminhydrochlorid betrug 2 χ 10 mMol je IE Heparin. Die Lichttransmission der Lösung für eine Wellenlänge von 400 nm und einen optischen Weg von 1 cm lag bei 80 % derjenigen von reinem Wasser.

Beispiel 5

125 ml einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 60 IE Heparin je Milliliter wurden unter heftigem Rühren zu 25 ml einer wäß-

809888/0774

_ 01 _

rigeii Lösung von 12 inMol/1 Hexadecylaminhydro Chlorid zugesetzt. Der pH-Wert beider Lösungen wurde vor dem Vermischen durch Zugabe von HCl auf 3 eingestellt. Die Temperatur der Lösungen lag bei 60° C. Der Heparingehalt der kolloidalen Lösung lag bei 50 IE je Milliliter, und die Menge an Hexadecylaminhydrochlorid lag bei 4 χ 10 mMol je IE Heparin. Die Lichttransmission der Lösung für eine Wellenlänge von 400 nm und einen optischen Weg von 1 cm lag bei 60 % des reinen Wassers.

Beispiel 6

125 ml einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 60 IE Heparin je Milliliter wurden unter starkem Rühren zu 25 ml einer wäßrigen Lösung von 30 mMol/1 Hexadecylaminhydrochlorid zugesetzt. Der pH-Wert beider Lösungen wurde vor dem Vermischen durch Zugabe von HCl auf 3 eingestellt. Die Temperatur der Lösungen lag bei 60° C. Der Heparingehalt der kolloidalen Lösung lag bei 50 IE je Milliliter, und die Menge an Hexadecylaminhy-

-5
drochlorid betrug 10 χ 10 mMol je IE Heparin. Die Lichttransmission der Lösung für eine Wellenlänge von 400 nm und einen optischen Weg von 1 cm lag bei 60 % derjenigen von reinem Wasser.

Beispiel 7

809886/077A

125 ml einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 12 IE Heparin je Milliliter wurden unter starkem Rühren zu 25 ml einer
wäßrigen Lösung von 6 mMol/1 Cetyltrimethylammoniumbromid zugesetzt. Der pH-Wert beider Lösungen wurde vor dem Vermischen
durch Zugabe von HCl auf 3 eingestellt. Die Temperatur der Lösungen lag bei 50° C. Der Heparingehalt der kolloidalen Lösung lag bei 10 IE je Milliliter, und die Menge an Cetyltrimethylammoniumbromid lag bei 10 χ 10 mMol je IE Heparin. Die Lichttransmission der Lösung für eine Wellenlänge von 400 nm und
einen optischen Weg von 1 cm betrug 98 % derjenigen von reinem Wasser.

Beispiel 8

180 ml einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 55,6 IE Heparin je Milliliter wurden unter starkem Rühren zu 20 ml einer
wäßrigen Lösung zugesetzt, die 35 mMol/1 Hexadecylaminhydrochlorid enthielt. Der resultierende pH-Wert war etwa 5. Die
Temperatur der Lösungen betrug 60° C. Der Heparingehalt der
kolloidalen Lösung lag bei 50 IE je Milliliter, und der Gehalt an Hexadecylaminhydrochlorid lag bei 7 χ 10 mMol je IE Heparin. Die Lichttransmission der Lösung für eine Wellenlänge
von 400 nm und einen optischen Weg von 1 cm lag bei 40 % derjenigen von reinem Wasser.

809886/0774

Beispiel 9

Polyäthylenkatheter wurden mit einer Lösung von Kaliumpermanganat (2 g/l) in konzentrierter Schwefelsäure 2 Minuten behandelt, wonach sie mit reinem Wasser gewaschen wurden. Ein erster Ansatz von Kathetern, der so oxidiert worden war, wurde mit der feinkörnigen kolloidalen Lösung, die gemäß Beispiel 1 hergestellt worden war, während 15 Sekunden bei 60° C behandelt, wonach die Katheter mit Wasser bei Raumtemperatur gewaschen wurden. Sie wurden anschließend einer wäßrigen Heparinlösung (10 IE je Milliliter, pH 3) während einiger Minuten bei 60° C behandelt. Diese Behandlungsfolge wurde durch Waschen mit Wasser beendet. Ein zweiter Ansatz von Kathetern wurde zwei Behandlungsfolgen der beschriebenen Art unterzogen. Ein dritter Ansatz von Kathetern wurde drei Behandlungsfolgen der beschriebenen Art unterzogen. Nach beendigter Heparinisierung wurde der Heparinfilm auf allen drei Ansätzen von Kathetern durch Behandlung der Katheter mit einer wäßrigen Glutardxaldehydlosung (0,5 Gewichts-%) während 20 Minuten bei 55° C stabilisiert. Die Katheter wurden schließlich mit reinem Wasser gut gespült.

Die behandelten Katheter wurden nun getestet, indem sie 20 Minuten einem mit Zitrat versetzten frischen Gesamtblut ausgesetzt und danach mit 30 ml physiologischer üblicher Kochsalzlösung gewaschen wurden. Der an der Fläche der Katheter anhaftende ATP-Gehalt an Blutplättchen wurde durch Verwendung eines Tris-HCl-Puffers extrahiert und durch eine chemische Lumineszenzreaktion mit Glühwürmchenextrakt bestimmt. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:

809886/0774

Zahl der Behandlungsfolgen

Blutpläfetchenanhaftung in Relation zu der unbehandelten Oberfläche

Beispiel 10

2 3

3,5 %

0,4 %

0,3 %

. I₁

Polyäthylenkatheter wurden mit Kaliumpermanganat in der gleichen Weise wie in Beispiel 9 vorbehandelt. Ein¹ erster Ansatz von Kathetern wurde mit einer feinkörnigen kolloidalen Lösung, die

gemäß Beispiel 1 hergestellt worden war, 15 Sekunden bei 60° C behandelt, wonach mit kaltem Wasser gespült und anschließend einer gemäß Beispiel 2 hergestellten kolloidalen Lösung bei Raumtemperatur 15 Sekunden ausgesetzt wurde. Die Behandlungsfolge wurde durch Waschen mit reinem Wasser beendet. Ein zweiter Ansatz von Kathetern wurde zwei Behandlungsfolgen der beschriebenen Art unterzogen. Ein dritter Ansatz von Kathetern wurde drei Behandlungsfolgen der beschriebenen Art unterzogen. Alle Katheter wurden, wie in Beispiel 9 beschrieben, stabilisiert und getestet. Die folgenden Ergebnisse wurden dabei erhalten:

Zahl der Behandlungsfolgen

Blutplättchenanhafung in Relation zu der unbehandelten Oberfläche

Beispiel 11

3 %

0,3 %

0,4 %

Polyäthylenkatheter wurden zunächst während 30 Minuten bei einem Druck von 1 Torr mit einem Gasgemisch, das Sauerstoff, einatomigen Sauerstoff, Ozon und Singlettsauerstoff, produziert durch eine Mikrowellenentladung, enthielt, oberflächenoxidiert. Ein erster Ansatz von Kathetern wurde mit einer gemäß Beispiel 3

809886/0774

hergestellten feinkörnigen kolloidalen Lösung bei 60° C 15 Sekunden behandelt. Nach dem Waschen mit kaltem Wasser wurden
die Katheter mit einer wäßrigen Lösung von Heparin (10 IE je
Milliliter, pH 3) während einiger Minuten bei 60° C behandelt. Diese Behandlungsfolge wurde durch Waschen mit XvFasser beendet. Ein zweiter Ansatz von Kathetern wurde zwei Behandlungsfolgen
der beschriebenen Art unterzogen. Ein dritter Ansatz von Kathetern wurde drei Behandlungsfolgen der beschriebenen Art unterzogen. Alle Katheter wurden stabilisiert und getestet, wie in
Beispiel 9 beschrieben ist. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten : (

Zahl der Behandlungsfolgen 12 3

Blutplättchenanhafty,ng in

Relation zu derjenigen auf

unbehandelter Oberfläche 0,2% 0,3% 0,2%

Beispiel 12

Polyäthylenkatheter wurden mit Kaliumpermanganat in gleicher
Weise wie in Beispiel 9 vorbehandelt. Sie wurden nun 15 Sekunden mit einer wäßrigen Lösung von 1 mMol/1 Hexadecylaminhydrochlorid bei 60 C behandelt und anschließend bei Raumtemperatur mit Wasser gewaschen. Die Katheter hatten nun positive Ladungen auf ihren Oberflächen.

Die Katheter wurden jetzt mit einer gemäß Beispiel 4 hergestellten kolloidalen Lösung 15 Sekunden bei Raumtemperatur behandelt, danach mit Ttfasser gewaschen und schließlich einer wäßrigen Lösung von 1 mMol/1 Hexadecylaminhydrochlorid während 15 Minuten bei 60° C ausgesetzt. Diese Behandlungsfolge wurde durch Waschen mit Wasser abgeschlossen. Die Katheter wurden drei solchen Be-

809886/0774

handlungsfolgen ausgesetzt. Die Katheter wurden nun stabilisiert und getestet, wie in Beispiel 9 beschrieben ist. Die Blutplättchenanhaftung in Bezug auf jene an einer unbehandelten Oberfläche lag bei 0,5 %.

Beispiel 13

Polyäthylenkatheter wurden mit Kaliumpermanganat in gleicher Weise wie in Beispiel 9 vorbehandelt. Sie wurden nun bei Raumtemperatur 1 Minute mit einer feinkörnigen kolloidalen Lösung behandelt, die gemäß Beispiel 5 hergestellt worden war. Nach dem Waschen mit Wasser wurden sie, wie in Beispiel 9 beschrieben, stabilisiert und getestet. Die Blutplättchenanhaftung der heparinisierten Oberfläche lag bei 3 % derjenigen einer unbehandelten Polyäthylenoberfläche.

Beispiel 14

Das Beispiel betrifft die Heparinisierung von Gefäßimplantaten, d.h. röhrenförmigen Gegenständen, die zur Herstellung künstlicher Blutgefäße verwendet werden. Die Gefäßimplantate dieses Beispiels bestanden aus Dacron-Gewebe. Sie wurden zunächst 1 Minute mit einer feinkörnigen kolloidalen Lösung, die gemäß Beispiel 6 hergestellt worden war, behandelt. Sie wurden mit kaltem Wasser gewaschen und einer wäßrigen Lösung von Heparin (20 IE je Milliliter, pH 3) bei 60° C während 5 Minuten ausgesetzt. Diese Behandlungsfolge wurde durch Waschen mit Wasser abgeschlossen, v/onach die gesamte Behandlungsfolge zwei weitere Male wiederholt wurde. Die Stabilisierungsbehandlung wurde wie in Beispiel 9 durchgeführt.

809886/0774

Gefäßimplantate, und zwar sowohl unbehandelte als auch nach der Erfindung heparinisierte, wurden getestet, indem sie 6O Minuten in vitro heparinisiertem Gesamtblut ausgesetzt wurden, das mit radioaktiven Isotopen markierte Blutplättchen enthielt. Nach Beendigung dieser Behandlung wurden die Implantate mit physiologischer Kochsalzlösung gewaschen, und die Menge an anhaftenden Blutplättchen wurde durch Messung der Restradioaktivität bestimmt. Die Blutplättchenanhaf tung :an dem heparinisierten Dacron-Gewebe lag bei etwa 10 % derjenigen des unbehandelten Dacron-Gewebes.

Beispiel 15

Polystyrolteströhren wurden mit konzentrierter Schwefelsäure mit einem Gehalt von 2 g/l Kaliumpermanganat 10 Minuten vorbehandelt, wonach sie gut mit Wasser gewaschen wurden.

So oxidierte Teströhren wurden nun einer gemäß Beispiel 3 hergestellten feinkörnigen kolloidalen Lösung 1 Minute bei 60 C ausgesetzt. TSach dem Waschen mit kaltem Wasser wurden sie mit einer wäßrigen Heparinlösung (20 IE je Milliliter, pH 3) 5 Minuten bei 60° C behandelt. Diese Behandlungsfolge wurde durch Waschen mit Wasser abgeschlossen, wonach die Gesamtfolge weitere zwei Male wiederholt wurde. Die Stabilisierungsbehandlung und das Testen erfolgte wie in Beispiel 9. Die Blutplättchenanhaftung an den heparinisierten Polystyrolröhren lag bei 1 % der Anhaftung an unbehandelten Polystyrolröhren.

Beispiel 16

Polyäthylenkatheter wurden mit einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 5 Gewichts-% Ammoniumpersulfat während 2 Stunden bei

809886/0774

65° C vorbehandelt. Ein erster Ansatz von so oxidierten Kathetern wurde einer gemäß Beispiel 8 hergestellten feinkörnigen kolloidalen Lösung während 1 Minute bei 60° C ausgesetzt. Nun wurden die Katheter mit Wasser bei Raumtemperatur gespült und anschließend einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 10 IE Heparin je Milliliter und mit einem pH-Wert von 3 während weniger Minuten bei 60 C ausgesetzt. Schließlich wurden sie mit Wasser gespült. Ein zweiter Ansatz von Kathetern wurde zwei Behandlungsfolgen der beschriebenen Art ausgesetzt. Ein dritter Ansatz von Kathetern wurde drei Behandlungsfolgen der beschriebenen Art ausgesetzt. Alle Katheter wurden, wie in Beispiel 9 beschrieben, stabilisiert und getestet. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:

Zahl der Behandlungsfolgen 12 3

Blutplättchenanhaftung im Verhältnis zu derjenigen auf unbehandelter Oberfläche 10% 0,5% 0,5%

Beispiel 17

Polyvinylchloridkatheter wurden zunächst mit einer 1 M wäßrigen Lösung von Chlorwasserstoffsäure und anschließend mit einer wäßrigen Lösung, die 5 Gewichts-% Ammoniumpersulfat enthielt, 2 Stunden bei 60° C behandelt. Die Katheter wurden nun mit einer feinkörnigen kolloidalen Lösung, die gemäß Beispiel 8 hergestellt worden war, 1 Minute bei 60 C behandelt. Sie wurden nunmehr mit Wasser bei Raumtemperatur gespült und anschließend einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 10 IE Heparin je Milliliter und mit einem pH-Wert von 3 während einiger Minuten bei 60° C ausgesetzt. Sie wurden schließlich mit Wasser gespült.

809886/0774

Die oben beschriebene Behandlungsfolge wurde zweimal wiederholt. Die Katheter wurden nun, wie in Beispiel 9 beschrieben, stabilisiert und getestet. Die Blutplättchenanhaftung lag bei 1 % derjenigen an einer unbehandelten Oberfläche.

Beispiel 18

Katheter aus Siliconkautschuk wurden zunächst mit einer 1 % Albumin enthaltenden wäßrigen Lösung 30 Minuten bei Raumtemperatur vorbehandelt und anschließend mit einer wäßrigen Lösung, die 0,5 % Glutardialdehyd enthielt, 15 Minuten bei Raumtemperatur behandelt. Nun wurden die Katheter mit einer feinkörnigen kolloidalen Lösung, die gemäß Beispiel 8 hergestellt worden war, 1 Minute bei 60 C behandelt. Jetzt wurden sie mit Wasser bei Raumtemperatur gespült und anschließend einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 10 IE Heparin je Milliliter und einem pH-Wert von 3 einige Minuten bei 60° C ausgesetzt. Schließlich wurden sie mit Wasser gespült. Die oben beschriebene Behandlungsfolge wurde zweimal wiederholt. Die Katheter wurden, wie in Beispiel 9 beschrieben, stabilisiert und getestet. Die BlutpJLättchenanhaftung lag bei 3 % derjenigen an einer unbehandelten Oberfläche.

Beispiel 19

Teflonkatheter wurden zunächst mit einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 1 % Albumin 30 Minuten bei Raumtemperatur vorbehandelt und anschließend mit einer 0,5 % Glutardialdehyd enthaltenden wäßrigen Lösung 15 Minuten bei Raumtemperatur behandelt. Nun wurden die Katheter einer feinkörnigen, gemäß Beispiel 8 hergestellten kolloidalen Lösung 1 Minute bei 60° C

80988 6/077U

ausgesetzt. Jetzt wurden sie mit Wasser bei Raumtemperatur gespült und anschließend einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 10 IE Heparin je Milliliter und mit einem pH-Wert von 3 einige Minuten bei 60° C ausgesetzt. Schließlich wurden sie mit Wasser gespült. Die oben beschriebene Behandlungsfolge wurde zweimal wiederholt. Die Katheter wurden, wie in Beispiel 9 beschrieben, stabilisiert und getestet. Die Blutplättchenanhaftung lag bei 0,6 % derjenigen an unbehandelter Oberfläche.

Beispiel 20

Rostfreie Stahlplatten (18/8-Stahl) wurden mit Schmirgelpapier poliert und mit 1 M HCl gebeizt. Ein Ansatz (a) von Platten wurde als Bezugsansatz gehalten, und ein Ansatz (b) wurde gemäß der folgenden Methode heparinisiert: Die Platten wurden zunächst mit einer feinkörnigen, gemäß Beispiel 3 hergestellten kolloidalen Lösung 1 Minute bei 60° C behandelt. Nach dem Waschen mit kaltem Wasser wurden sie einer wäßrigen Lösung von Heparin (10 IE je Milliliter) einige Minuten bei 60° C ausgesetzt. Diese Behandlungsfolge wurde durch Waschen mit Wasser abgeschlossen. Die gesamte Behandlungsfolge wurde weitere drei Male wiederholt. Die Stabilisierungsbehandlung wurde mit 0,5 % Glutardialdehyd in Wasser während 20 Minuten bei 55° C durchgeführt. Die Platten wurden schließlich sorgfältig mit Wasser gewaschen.

Die Platten der Ansätze (a) und (b) wurden getestet, indem sie in Teströhren 20 Minuten einem mit Zitrat versetzten frischen Gesamtblut ausgesetzt wurden, wonach sie mit physiologischer Kochsalzlösung gewaschen wurden. Die Menge an anhaftenden Blutplättchen wurde, wie in Beispiel 9 beschrieben, bestimmt. Die Anhaftung von Blutplättchen an den heparinisierten Stahlplat-

809886/077A

ten lag bei 6 % derjenigen auf den unbehandelten Platten. Eine Prüfung der Oberfläche mit einem Auger-Elektronenspektroskop zeigte, daß die Stahloberfläche vollständig mit einem Oberflächenfilm aus der Komplexverbindung von Heparin und Hexadecylaminhydrochlorid bedeckt war. Es konnten keine Signale für Fe oder Cr festgestellt werden.

Beispiel 21

Platten aus rostfreiem Stahl (Elgiloy) wurden mit einer wäßrigen Lösuivgmit einem Gehalt von 5 Gewichts-% Ammoniumpersulfat 2 Stunden bei 65 C vorbehandelt. Nun wurden sie einer gemäß Beispiel 8 hergestellten feinkörnigen kolloidalen Lösung 1 Minute bei 60° C ausgesetzt. Jetzt wurden sie mit Wasser bei Raumtemperatur gespült und anschließend einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 10 IE Heparin je Milliliter und mit einem pH-Wert von 3 während einiger Minuten bei 60° C ausgesetzt. Schließlich wurden sie mit Wasser gespült. Die oben beschriebene Behandlungsfolge wurde zweimal wiederholt. Die Platten wurden, wie in Beispiel 20 beschrieben, stabilisiert und getestet. Die Blutplattchenanhaftung lag. bei 0,4 % derjenigen an einer unbehandelten Oberfläche.

Beispiel 22

Teströhren aus. Glas wurden zunächst mit einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 1 % Albumin 20 Minuten vorbehandelt und anschließend nach dem Spülen mit Wasser mit einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 0,5 % Glutardialdehyd 15 Minuten behandelt. Die Teströhren wurden nun einer gemäß Beispiel 8 hergestellten feinkörnigen kolloidalen Lösung 1 Minute bei 60° C

809886/0774

ausgesetzt und bei Raumtemperatur mit Wasser gespült. Nun wurden sie einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 10 IE Heparin je Milliliter und mit einem pH-Wert von 3 einige Minuten bei 60° C ausgesetzt. Jetzt wurden sie mit Wasser gespült. Die Behandlungsfolge wurde in der beschriebenen Weise noch zweimal wiederholt. Die Teströhren wurden nun, wie in Beispiel 9 beschrieben, stabilisiert und getestet. Die Blutplättchenanhaf tung lag bei 0,5 % derjenigen an unbehandelten Teströhren .

Beispiel 23

Kreisförmige Platten aus pyrolytischer Kohle für die Verwendung in einem künstlichen Herzventil mit einem Durchmesser von 2,4 cm wurden vorbehandelt, indem sie einer konzentrierten Schwefelsäure eine Stunde bei Raumtemperatur ausgesetzt wurden. Die Platten wurden nun mit einer gemäß Beispiel 8 hergestellten feinkörnigen kolloidalen Lösung 1 Minute bei 60 C behandelt und anschließend mit Wasser bei Raumtemperatur gespült. Nun wurden sie einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 10 IE Heparin je Milliliter und 0,1 M NaCl und mit einem pH-Wert von 3 einige Minuten bei 60° C ausgesetzt. Jetzt wurden sie mit Wasser gespült. Die oben beschriebene Behandlungsfolge wurde zweimal wiederholt. Die Platten wurden, wie in Beispiel 9 beschrieben, stabilisiert und getestet. Die Blutplättchenanhaftung lag bei 1 % derjenigen an einer unbehandelten Oberfläche.

Beispiel 24

Polyäthylenröhren wurden gemäß Beispiel 16 unter Anwendung von drei Behandlungsfolgen heparin!siert. Der Effekt der Heparini-

809886/0774

sierung wurde in einem Patiententest untersucht, in welchem komprimierte Röhren als arteriovenöse Umlenkung der Blutgefäßbahnen bei Hunden verwendet wurden. Es wurde gefunden, daß die heparinisierten Röhren während 6 Stunden ohne irgendeine Verminderung des Blutflusses in Ordnung blieben und daß sie ohne Anzeichen von Blutplättchen oder einer Koagulierungsaktivierung blieben. Unbehandelte Polyäthylenröhren dagegen waren immer innerhalb von 30 Minuten total verstopft infolge von Blutplättchen und infolge einer Koagulierungsaktivierung.

809886/0774

Claims

Dr. Hans-Heinrich Willrath f

Dr. Dieter Weber DipL-Phys. Klaus Seiflfert PATENTANWÄLTE

D - 6200 WIESBADEN 1
Postfach 6145

14.7.1978

Gustav-Freytag-Straße 25 t§? (061 21) 37 27 20 Telegrammadresse: WLLPATENT Telex: 4-186247

Dr.We/Wh

17376

Aminkemi AB, S-161 20 Bromma

Verfahren und Mittel zur Heparini-

sierung einer geladenen Oberfläche

eines medizinischen Gegenstandes

Priorität; Schwedische Patentanmeldung Nr. 77-08296-4 vom 18. Juli 1977

P at entansprüche

.,/Verfahren zur Heparinisierung einer geladenen Oberfläche eines medizinischen Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß man die geladene Oberfläche mit einer feinkörnigen kolloidalen wäßrigen Lösung einer Komplexverbxndung von Heparin und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes behandelt, wobei die

809886/0774

ORIGINAL INSPECTED

kolloidalen Teilchen an ihre Oberflächen gebunden Ladungen einer Polarität entgegengesetzt zu derjenigen besitzen, die die an die Oberfläche des medizinischen Gegenstandes gebundenen Ladungen haben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man anschließend den medizinischen Gegenstand mit einer verdünnten wäßrigen Lösung der Komponente der Komplexverbindung behandelt, von welcher ein Unterschuß oder Mangel in der kolloidalen Lösung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gegenstand mit der feinkörnigen kolloidalen wäßrigen Lösung unter zwischengeschalteten Umkehrungen der Polarität der Oberflächenladung behandelt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polarität der Oberflächenladung in der Weise umkehrt, daß man den Gegenstand mit einer feinkörnigen kolloidalen wäßrigen Lösung einer Komplexverbindung von Heparin und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes behandelt, wobei die kolloidalen Teilchen an ihre Oberflächen gebunden Ladungen der gleichen Polarität wie die Ladungen der ursprünglichen Oberfläche des Gegenstandes haben.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polarität der Oberflächenladung in der Weise umkehrt, daß man den Gegenstand mit einer wäßrigen Lösung der Komponente der Komplexverbindung mit einer Ladung der gleichen Polarität wie die Ladungen der ursprünglichen Oberfläche des Gegenstandes behandelt.

809886/0774
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine geladene Oberfläche einer negativen Polarität auf einen medizinischen Gegenstand derart heparinisiert, daß man den Gegenstand mit einer fein dispergierten kolloidalen wäßrigen Lösung einer Komplexverbindung von Heparin und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes mit einem pH-Wert zwischen 2,5 und 7 und mit einem Gehalt von 1 bis 100, zweckmäßig 5 bis 50 IE Heparin je Milliliter und mit einem Gehalt einer relativen Menge des kationischen oberflächenaktiven Stoffes von wenigstens dem etwa 1,1-fachen und höchstens etwa 3-fachen der für die Ausflockung der Komplexverbindung erforderlichen relativen Menge an kationischem oberflächenaktivem Stoff behandelt und anschließend den Gegenstand mit einer wäßrigen Heparinlösung mit einem Heparingehalt von 1 bis 50 IE je Milliliter behandelt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man kolloidale Teilchen mit einer Größe unterhalb 200 mn verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man kolloidale Teilchen mit einer Größe oberhalb 40 nm verwendet.
9. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer feinkörnigen kolloidalen wäßrigen Lösung einer Komplexverbindung von Heparin und eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes besteht, wobei die kolloidalen Teilchen auf ihren Oberflächen gebunden Ladungen von positiver oder negativer Polarität besitzen, die kolloidale Lösung 1 bis 100 IE Heparin je Milliliter enthält* die re-

-809886/0774

lative Menge an kationischem oberflächenaktivem Stoff in Relation zu der Heparinmenge so eingestellt ist, daß die Lichttransmission der kolloidalen Lösung bei einer Wellenlänge von 400 niti und einem optischen Weg von 1 cm etwa 40 % derjenigen von reinem Wasser überschreitet, wenn der Heparingehalt der kolloidalen Lösung 50 IE je Milliliter ist, und etwa 90 % derjenigen von reinem Wasser überschreitet, wenn der Heparingehalt der kolloidalen Lösung 10 IE je Milliliter ist.
10. Mittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kolloidalen Teilchen auf ihren Oberflächen gebunden Ladungen mit einer positiven Polarität besitzen, wobei der pH-Wert der kolloidalen Lösung zwischen 2,5 und 7 liegt und das Verhältnis zwischen den Mengen an kationischem oberflächenaktivem Stoff und Heparin wenigstens das etwa 1,1-fache und höchstens das etwa 3-fache des entsprechenden Mengenverhältnisses am Ausflockungspunkt ist.
11. Mittel nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die kolloidalen Teilchen auf ihren Oberflächen gebunden Ladungen mit einer negativen Polarität besitzen, wobei das Verhältnis zwischen den Mengen von kationischem oberflächenaktivem Mittel und Heparin kleiner als etwa 75 % des entsprechenden Verhältnisses am Ausflockungspunkt ist.

809886/0774