DE3228849A1

DE3228849A1 - In den koerper einzufuehrendes medizinisches geraet

Info

Publication number: DE3228849A1
Application number: DE19823228849
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.Rer.Nat. Bauser; Klaus Dipl.-Ing. Birkner; Horst Prof. Dr.-Ing. habil. 7250 Leonberg Chmiel; Hermann Prof. Dr.med. 4000 Düsseldorf Dettmar; Karl Friedrich Dr.Rer.Nat. Gebhardt; Günter Dr.rer.nat. Hellwig; Bernd Dr.rer.nat. 7000 Stuttgart Schindler; Wolfgang Prof. Dr.med. 4150 Krefeld Wagner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1982-08-02
Filing date: 1982-08-02
Publication date: 1984-02-09
Also published as: DE3228849C2

Description

In den Körper einzuführendes medizinisches Gerät
================================================ Die Erfindung betrifft ein in den Körper einzuführendes medizinisches Gerät, insbesondere Harnröhrenkatheter, mit einem Überzug, der mikrobentötende Metallionen abgibt.
Aus der DE-OS 27 20 776 ist es bekannt, einen Harnröhrenkatheter mit einem Kupfer, Silber oder Gold enthaltenden Oberzug zu versehen, der zufolge eines auf die Abgabe von Ionen dieser Metalle zurückgefkhrten oli)godynamischen Effekts antibakteriell wirken soll Die antibakterielle Wirkung dieses Oberzugs erreicht indessen, wie sich gezeigt hat, nicht jenen Grad, der zur Erzielung eines effektiven Schutzes gegen bakterielle Infektionen zu fordern ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mikrobentötende Wirkung von Oberzügen der in Rede stehenden medizinischen Geräte zu verbessern, insbesondere zu steigern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Oberzug aus mindestens eimer Metallionen abgebenden Substanz in Form eines Metalls bzw. einer Metallverbindung, sowie einer die Metallionenabgabe fördernden, nicht das gleiche Metall bzw. die gleiche Metallverbindung enthaltenden Substanz besteht.
Als "Metallverbindungen'' werden im Sinne der Erfindung Metall-Salze, -oxide, -nitride, -carbide, -legierungen und metallorganische Verbindungen verstanden.
Als die Metallionenabgabe fördernde Substanzen gelangen gemäß besonders vorteilhaften Ausbildungen der Erfindung elementarer Kohlenstoff oder Titan zur Anwendung. 1 Als elementarer Kohlenstoff" werden im Sinne der Erfindung amorpher Kohlenstoff, Graphit, turbostratischer Kohlenstoff oder teilkristalline Kohlenstoffe mit hexagonalen Kristallitstrukturen verstanden.
Gemäß Weiterbildungen der Erfindung wird der aus einer Metallionen abgebenden und einer die Ionenabgabe fördernden Substanz bestehende Oberzug besonders zweckmäßig dadurch gebildet, daß die Metallionen abgebende Substanz über die die Ionenabgabe fördernde geschichtet wird oder daß der Oberzug aus einem Gemenge aus der Metallionen abgebenden und der die Ionenabgabe fördernden Substanz, insbesondere aus einem ein solches Gemenge enthaltenden, gewebsvertraglichem Polymer, vorzugsweise einem Polysiloxan oder Polyolefin, besteht.
FUr den Fall, daß sich bei dem Material, aus dem das Gerät besteht, bspw. Latex oder Silikon, Probleme hinsichtlich der Haftfestigkeit des Überzugs ergeben, wird zwischen dem Gerät und dem Oberzug eine haftvermittelnde Schicht vorgesehen, die gemäß Weiterbildungen der Erfindung aus elementarem Kohlenstoff oder aus Polyurethan besteht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung befindet sich auf dem Oberzug eine poröse Schicht aus einer gewebsverträglichen Substanz. Dafür erweisen sich elementarer Kohlenstoff oder ein Polymer, insbesondere ein Polysiloxan, ein Polyolefin oder ein Polyfluorcarbon gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als besonders vorteilhaft. Mit dieser Schicht werden Ablagerungen auf dem Überzug bzw. Inkrustationen verhindert. Die Porosität dieser Schicht ist im Zuge ihres Aufbringens steuerbar.
Von dem Grad der Porosität hängt andererseits der Durchsatz der antimikrobiell wirksamen Metallionen ab. Damit ergibt sich die Möglichkeit, über die Porosität dieser Schicht die mikrobentötende Wirkund des Oberzugs gemäß der Erfindung einzustellen.
Die Erfindung ist vorteilhaft anzuwenden bei allen medizinischen Geräten, mit deren Einführung in den Körper das Risiko einer mikrobiellen Infektion verbunden ist. Dieses Risiko steig naturgemäß mit der Dauer des Kontakts zwischen Gerät und Körper wofür als Beispiel das Risiko der mit der Liegedauer eines Verweilkatheters verknüpften aufsteigenden Harnröhreninfektion stehen mag. Die Erfindung ist daher vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, bei solchen Geräten anzuwenden, die nicht nur vorübergehend in den Körper eingeführt werden, sondern bestimmungsgemäß länger dort verweilen sollen, wie bspw. Dauerkatheter und Drains. Als Mittel der Antiseptik bietet sie sich darüb hinaus bei anderen Geräten der in Rede stehenden Art, wie bspw.
Sonden und Endoskopen, an.
Mit der Erfindung wird allgemein der Vorteil einer intensiveren und damit zuverlässigeren antimikrobiellen Wirkung erzielt.
Darüber hinaus ergibt sich ein weiterer wesentlicher Vorteil, wenn gemäß der Erfindung elementarer Kohlenstoff als die Metall ionenabgabe fördernde Substanz eingesetzt wird, weil dieser Kohlenstoff zugleich die Funktion-einer haftvermittelnden Schichl gemäß der Erfindung übernehmend kann. Damit wird das Problem der Haftfestigkeit eines metallhaltigen Oberzugs der in Rede stehenden Art, das sich insbesondere dann stellt, wenn das betreffende Gerät selbst nicht aus Metall, sondern, wie bspw.
Katheter und Drains, aus einem organischen Stoff wie Latex oder dergl. besteht, in besonders eleganter Weise gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend hinsichtlich ihrer Realisierung und ihrer antimikrobiellen Eigenschaften anhand der Figuren erläutert. Von diesen zeigen - die schematischen, nicht maßstäblichen Figuren 1 und 2 verschiedene Möglichkeiten der Bildung eines Oberzugs gemäß der Erfindung ; - die Figuren 3 bis 5 die antimikrobielle Wirksamkeit von Oberzügen gemäß der Erfindung, verglichen mit Ueberzügen herkömmlicher Art unter jeweils gleichen Versuchsbedingungen.
Die Schnittdarstellung gemäß der Figur 1 veranschaulicht einen schichtweise aufgebauten Oberzug gemäß der Erfindung auf einem zylindrisch geformten, in den Körper einzuführenden medizinischen Gerät 1. Mit 2 ist eine unmittelbar auf das Gerät 1 aufgetragene haftvermittelnde Schicht bezeichnet, die erfindungsgemäß vorzugsweise aus elementarem Kohlenstoff oder aus Polyurethan besteht. Auf diese Schicht folgt die die Metallionenabgabe fördernde Schicht 3, für die gemäß der Erfindung vorzugsweise elementarer Kohlenstoff oder Titan in Betracht kommt.
Bei Verwendung von elementarem Kohlenstoff können die Schichten 2 und 3 zu einer Schicht vereint werden, die sowohl haftvermittelnd als auch die Metallionenabgabe fördernd wirkt.
Als Material für die darauf folgende, Metallionen abgebende Schicht 4 kommen erfindungsgemäß Gold, Silber oder Kupfer bzw.
deren Verbindungen in Betracht. Wie stark diese Schicht sein muß, hängt vom Verhalten des Körpergewebes ab, mit dem das.
medizinische Gerät bzw. die Schicht 4 in Kontakt kommt. Ist bspw mit einem Verlust wirksamer Metallionen durch Abschwemmen infolge von Exsudationen, Eiterungen oder dergl. zu rechnen wie im Falle eines Dauerkatheters bei einer bereits vorhandenen Harnröhreninfektion, so wird man die Schicht 4 so bemessen, daß der Verlust durch eine verstärkte Ionenabgabe kompensiert wird.
Die Schichtenfolge wird abgeschlossen durch die Schicht 5 aus einer gewebsverträglichen Substanz, wofür erfindungsgemäß vorzugsweise elementarer Kohlenstoff oder ein Polymer, insbesondere ein Polysiloxan, ein Polyolefin oder ein Polyfluorcarbon in Betracht kommen.
Figur 2 zeigt eine Modifikation des Oberzugs gemäß der Figur 1, bei der an die Stelle der dortigen Schichten 3 und 4 erfindungsgemäß ein Gemenge 6 aus der Metallionen abgebenden und der die Ionenabgabe fördernden Substanz, insbesondere ein ein solches Gemenge enthaltendes, gewebsverträgliches Polymer, vorzugsweise ein Polysiloxan oder Polyolefin, treten.
Ein Überzug mit den Schichten 2 bis 4 gemäß der Figur 1 kann bspw. in der Weise gefertigt werden, daß zunächst das medizinische Gerät mit einer schwach oxidierenden Säure, vorzugsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure oder einem Gemisch aus Schwefel-und Phosphorsäure, vorbehandelt wird, um eine Beschichtung mit einem Material, das einigermaßen haften soll, zu ermöglichen. Sodann erfolgt die Bildung einer haftvermittelnden Schicht 2, bspw. einer 10 nm bis 100 nm dicken Schicht aus elementarem Kohlenstoff, die zugleich die die lonenabgabe fördernde Funktion der Schicht 3 übernimmt. Auf dieser Schicht wird dann die das Metallionen abgebende Metall bzw. dessen Verbindung enthaltende Schicht 4 mit einer Dicke zwischen 0,1 Um und 5 um abgeschieden, und zwar vorzugsweise durch Kathodenzerstäubung. Als günstig erweist es sich, die Abscheidung nicht in reiner Edelgasatmosphäre, sondern in Gegenwart eines gewissen Anteils an Sauerstoff vorzunehmen ; in diesem Fall kant auf eine Nachbehandlung häufig verzichtet werden. Eine andere Möglichkeit ist das Aufstäuben von Silberhalogeniden, Kupferhalogeniden oder dergl.
Die Schicht 4 kann dann in gasförmiger oder flüssiger Phase nachbehandelt werden, bspw. in einer Atmosphäre aus Chlorgas, Bromdampf oder Joddampf. Diese Nachbehandlung hat den Sinn, einen Teil des metallisch abgeschiedenen Golds, Silbers oder Kupfers in eine ionogene Bindung zu überführen, um die primär auf den Einfluß der die Metallionenabgabe fördernden Substanz zurückzuführende Stimulierung der antimikrobiellen Wirksamkeit zu verstärken.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen die Ergebnisse bakteriologischer Tests mit Harnröhrenkathetern, die mit einem herkömmlichen antibakteriell wirksamen Oberzug einerseits und mit antimikrobiell wirksamen Oberzügen gemäß der Erfindung andererseits versehen worden sind. Für diese Tests wurden Kulturen von Escherichia coli in definierter Weise auf Membranfilter gebracht. Die Filter wurden in Petrischalen auf vorher befeuchtete Endo-Agar-Nährkartonscheiben gelegt. Auf die Filter wurden kurze, aus den beschichteten Kathetern herausgeschnittene tete Endo-Agar-Nährkartonscheiben gelegt. Auf die Filter wurden kurze, aus den beschichteten Kathetern herausgeschnittene Stücke als zu untersuchende Proben aufgelegt. Die so präparierten Proben waren dann ca. 20 Stunden bei 37 0im Brutschrank. Die antibakterielle Wirksamkeit zeigt sich im Ausbilden eines bakterienfreien Hofes rings um die Proben, der auch nach weiterem Brüten von 3 Tagen noch erhalten, d.h. nicht überwachsen war.
Figur 3 zeigt links eine Probe, bei der die Schichten 2 und 3 gemäß der Figur 1 aus elementarem Kohlenstoff und die Schicht 4 aus Silberjodid bestehen ; in Kurznotation "(2,3):C - 4:AgJ" Als Zeichen der antibakteriellen Wirksamkeit hat sich ein ausgeprägter bakterienfreier Hof gebildet. Im Vergleich damit zeigt die in der Figur 3 rechts befindliche Probe mit einem herkömmlichen Silberüberzug keine Hofbildung und somit praktisch keine antibakterielle Wirkung (der helle, halbmondförmige Bereich im uneren Teil ist durch unzureichende Auflage des Filterpapiers auf dem Nährkarton, also nicht durch einen mit der Probe zusammenhängenden Effekt, zustandegekommen).
In der Figur 4 ist links eine Probe mit der Schichtenfolge "(2,3):C - 4:Ag" und rechts eine Probe mit der Schichtenfolge "(2,3):C - 4:Ag20" zu sehen. Beide Proben sind, wie die Hofbildungen zeigen, ausgeprägt antibakteriell wirksam. Eindeutige antibakterielle Wirkung ist schließlich gemäß der Figur 5 auch bei einer Probe mit der Schichtenfolge "(2,3):C - 4:Ag -festzustellen.
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Claims

Patentansprüche den den Körper einzuführendes medizinisches Gerät, (wiln insbesondere Harnröhrenkatheter, mit einem Überzug, der mikrobentötende Metallionen abgibt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß der Überzug (3, 4, 6) aus mindestens einer Metall ionen abgebenden Substanz in Form eines Metalls bzw. einer Metallverbindung, sowie einer die Metallionenabgabe fördernden, nicht das gleiche Metall bzw. die gleiche Metallverbindung enthaltenden Substanz besteht.
2. Gerät nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch Gold, Silber, Kupfer bzw. deren Verbindungen als Metallionen abgebende Substanzen (4).
3. Gerät nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch elementaren Kohlenstoff als die Metallionenabgabe fördernde Substanz (3).
4. Gerät nach Patentanspruch11 gekennzeichnet durch Titan als die Metallionenabgabe fördernde Substanz (3)
5. Gerät nach Patentanspruch1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich zwischen dem Gerät und dem Oberzug eine haftvermittelnde Schicht (2) befindet.
6. Gerät nach Patentanspruch 5, gekennzeichnet durch eine haftvermittelnde Schicht aus elementarem Kohlenstoff.
7. Gerät nach Patentanspruch 5, g e k e n n z e i c h n e t durch eine haftvermittelnde Schicht aus Polyurethan.
8. Gerät nach Patentanspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallionen abgebende Substanz (4) über die die Ionenabgabe fördernde Substanz (3) geschichtet ist.
9. Gerät nach Patentanspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Überzug aus einem Gemenge (6) aus der Metallionen abgebenden und der Ionenabgabe fördernden Substanz, insbesondere aus einem ein solches Gemenge enthaltenden, gewebsverträglichem Polymer, vorzugsweise einem Polysiloxan oder Polyolefin, besteht.
10. Gerät nach Patentanspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich auf dem Überzug eine poröse Schicht aus einer gewebsverträglichen Substanz (5) befindet.
11. Gerät nach Patentanspruch 10, gekennzeichnet durch elementaren Kohlenstoff als gewebsverträgliche Substanz.
12. Gerät nach Patentanspruch 10, gekennzeichnet durch ein Polymer als gewebsverträgliche Substanz, insbesondere ein Polysiloxan, ein Polyolefin oder ein Polyfluorcarbon.