DE3228849C2 - In den Körper einzuführendes medizinisches Gerät - Google Patents

Abstract

In den Körper einzuführendes medizinisches Gerät, insbesondere Harnröhrenkatheter, mit einem Überzug aus mindestens einer mikrobentötende Metallionen abgebenden Substanz in Form eines Metalls, vorzugsweise Gold, Silber oder Kupfer, bzw. einer Metallverbindung, sowie aus einer die Metallionenabgabe fördernden, nicht das gleiche Metall bzw. die gleiche Metallverbindung enthaltenden Substanz, vorzugsweise elementarer Kohlenstoff oder Titan.

Description

Die Erfindung geht aus von einem in den Körper einzuführendem medizinischen Gerät, mit einem Überzug aus mindestens einer mikrobentötenden, Metallionen abgebenden Substanz, wie Gold, Silber, Kupfer oder deren Verbindungen.

Es ist bekannt, Harnröhrenkatheter mit einem Kupfer, Silber oder Gold enthaltenden Überzug zu versehen, der zufolge eines auf die Abgabe von Ionen dieser Metalle zurückgeführten oligodynamischen Effekts antibakteriell wirken soll; vgl. z. B. DE-OS 27 20 776 und »The Journal of Urology« 121 (1979), Januar, S. 40-42. Aus der Pharmakologie ist ferner die chemotherapeutische, antibakterielle Helwig/Helwig, Moderne Arzneimittel, Stuttgart 1980, S. 583/584.

Die antibakterielle Wirkung der bekannten Überzüge von Harnröhrenkathetern wird als unbefriedigend empfunden, weil sie nicht jenen Grad erreicht, der zur Erzielung eines effektiven Schutzes gegen bakterielle Infektionen zu fordern ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mikrobentötende Wirkung von Überzügen der in Rede stehenden medizinischen Geräte zu steigern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Überzug aus einer Kombination der die mikrobentötenden, Metallionen abgebenden Substanz mit einer die Metallionenabgabe fördernden, nicht das gleiche Metall oder die gleiche Metallverbindung enthaltenden Substanz besteht

Als »Metallverbindungen« werden im Sinne der Erfindung Metallsalze, -oxide, -nitride, -carbide, -legierungen und metallorganische Verbindungen verstanden.

Als »elementarer Kohlenstoff« werden im Sinne der Erfindung amorpher Kohlenstoff, Graphit, turbostratischer Kohlenstoff oder teilkristalline Kohlenstoffe mit hexagonalen Kristallitstrukturen verstanden.

Als Metallionenabgabe fördernde Substanz eignet sich besonders Kohlenstoff oder Titan.

Für den Fall, daß sich bei dem Material, aus dem das Gerät besteht, bspw. Latex oder Silikon, Probleme hinsichtlich der Haftfestigkeit des Überzugs ergeben, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zwischen dem Gerät und dem Überzug eine, vorzugsweise aus elementarem Kohlenstoff oder aus Polyurethan bestehende, haftvermittelnde Schicht vorgesehen.

Der aus einer Metallionen abgebenden und einer die Ionenabgabe fördernden Substanz bestehende Überzug wird besonders zweckmäßig und vorteilhaft dadurch gebildet, daß die die Metallionen abgebende Substanz über die die Metallionenabgabe fördernde Substanz geschichtet wird oder daß er aus einem Gemenge aus der die Metallfaden abgebenden und aus der die Metallionenabgabe fördernden Substanz, insbesondere aus einem ein solches Gemenge enthaltenden, gewebsverträglichen Polymer, vorzugsweise einem Polysiloxan oder einem Polyolefin, gebildet wird.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird auf dem Überzug eine poröse Schicht aus einer gewebsverträglichen Substanz, vorzugsweise aus elementarem Kohlenstoff oder aus einem Polymer, wie einem Polysiloxan, einem Polyolefin oder einem Polyfiuorcarbon, angebracht.

Die Erfindung ist vorteilhaft anzuwenden bei allen medizinischen Geräten, mit deren Einführung in den Körper das Risiko einer mikrowellen Infektion verbunden ist. Dieses Risiko steigt 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 darüber 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 Metallionenabgabe fördernde Substanz eingesetzt wird, weil dieser Kohlenstoff zugleich die Funktion einer haftvermittelnden Schicht gemäß der Erfindung übernehmen kann. Damit wird das Problem der Haftfestigkeit eines metallhaltigen Überzugs 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 F i g. 1 und 2 verschiedene Möglichkeiten der Bildung eines Überzugs;

— die Fig.3 bis 5 die antimikrobielle Wirksamkeit von Oberzügen gemäß der Erfindung, verglichen mit Oberzügen herkömmlicher Art unter jeweils gleichen Versuchsbedingungen.

Die Schnittdarstellung gemäß der Fi g. 1 veranschaulicht einen schichtweise aufgebauten Oberzug auf einem ι ο zylindrisch geformten, in den Körper einzuführenden medizinischen Gerät 1.

Mit 2 ist eine unmittelbar auf das Gerät 1 aufgetragene haftvermittelnde Schicht bezeichnet, die vorzugsweise aus elementarem Kohlenstoff oder aus Polyurethan besteht. Auf diese Schicht folgt die die Metallionenabgabe fördernde Schicht 3, für die vorzugsweise elementarer Kohlenstoff oder Titan in Betracht kommt

Bei Verwendung von elementarem Kohlenstoff können die Schichten 2 and 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 Gold, Silber oder Kupfer oder deren Verbindungen in Betracht Wie stark diese Schicht sein muß, hängt vom Verhalten des Körpergewebes ab, mit dem 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 vorhängenen 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 vorzugsweise elementarer Kohlenstoff oder ein Polymer, insbesondere ein Polysiloxan, ein Polyolefin oder ein Polyfluorcarbon in Betracht kommen.

F i g. 2 zeigt eine Modifikation des Überzugs gemäß der F i g. 1, bei der an die Stelle der dortigen Schichten 3 und 4 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 F i g. 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 Ionenabgabe 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 μηι und 5 μιη 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 kann 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 Goldes, 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 F i g. 3 bis 5 zeigen in deckungsgleicher Übertragung von Fotografien auf Strichzeichnungen die Ergebnisse bakteriologischer Tests mit Harnnöhrenkathetern, die mit einem herkömmlichen antibakteriell wirksamen Überzug einerseits und mit antimikrobiell wirksamen Überzügen gemäß der Erfindung andererseits versehen worden sind. Für diese Tests wurden Kulturen von Escherichia coli 7 (Stamm B) verwendet.

Ein Nährbouillon (Merck No. 5 443), 8 g/I in destilliertem Wasser wurde 15 min bei 121°C im Autoklaven sterilisiert, danach mittels Impföse aus der Ursprungskultur(E. coli) beimpft und 4 Tage bei 3O°C im Schüttelbad gehalten. Von der dabei gewachsenen Kultur wurde eine Verdünnungsreihe in 1 :10-Schritten gemacht und von der Verdünnung 1 :10⁵ jeweils 10 ml über ein Membranfilter der Porengröße 0,45 μιη über ein Membranfilter der Porengröße 0,45 μπι gefiltert. Das Filter 7, auf dem sich dann die Keime befanden, wurde auf vorher befeuchtete Endo-Agar-Nährkartonscheiben in Petrischalen gelegt Auf dieses Filter wurden kurze, aus dem beschichteten Katheter herausgeschnittene Stücke als zu untersuchende Proben aufgelegt. Die Petrischalen waren dann 20 Stunden bei 37° C im Brutschrank. Die antibakterielle Wirksamkeit zeigt sich im Ausbilden eines Hofes rings um die Proben. Die Höfe waren auch nach einem weiteren Brüten von mehreren Tagen nicht überwachsen.

F i g. 3 zeigt links eine Probe 8, bei der die Schichten 2 und 3 gemäß der F i g. 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 10 gebildet. Im Vergleich damit zeigt die in der Fig.3 rechts befindliche Probe 9 mit einem herkömmlichen Silberüberzug keine Hofbildung und somit praktisch keine antibakterielle Wirkung.

In der F i g. 4 ist links eine Probe 11 mit der Schichtenfolge »(2,3): C — 4 : Ag« und rechts eine Probe 12 mit der Schichtenfolge »(2, 3): C — 4: Ag₂O« zu sehen. Beide Proben sind, wie die Hofbildungen 10 zeigen, ausgeprägt antibakteriell wirksam. Eindeutige antibakterielle Wirkung ist schließlich gemäß der F i g. 5 auch bei einer Probe 13 mit der Schichtenfolge »(2, 3): C — 4 : Ag — 5 : C« festzustellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. In den Körper einzuführendes medizinisches Gerät, mit einem Überzug aus mindestens einer mikrobentötenden, Metallionen abgebenden Substanz, wie Gold, Silber, Kupfer oder deren Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einer Kombination der die mikrobentötenden, Metallionen abgebenden Substanz (4) mit einer die Metallionenabgabe fördernden, nicht das gleiche Metall oder die gleiche Metallverbindung enthaltenden Substanz (3) besteht.

2. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallionenabgabe fördernde Substanz (3) Kohlenstoff oder Titan ist

3. Gerät nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Gerät und dem Überzug eine, vorzugsweise aus elementarem Kohlenstoff oder aus Polyurethan bestehende, haftvermittelnde Schicht (2) befindet.

4. Gerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Metallionen abgebende Substanz (4) über die die Metallionenabgabe fördernde Substanz (3) geschichtet ist.

5. Gerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einem Gemenge (6) aus der die Metallionen abgebenden und aus der die Metallionenabgabe fördernden Substanz, insbesondere aus einem ein solches Gemenge enthaltenden, gewebsverträglichen Polymer, vorzugsweise einem Polysiloxan oder einem Polyolefin, besteht.

6. Gerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem Überzug eine poröse Schicht aus einer gewebsverträglichen Substanz (5), vorzugsweise aus elementarem Kohlenstoff oder aus einem Polymer, wie einem Polysiloxan, einem Polyolefin oder einem Polyfiuorcarbon, befindet.