DE4216271A1

DE4216271A1 - Verfahren zur naßchemischen Oberflächenmodifizierung von Formkörpern aus Organopolysiloxanen sowie Verwendung der Verfahrenserzeugnisse

Info

Publication number: DE4216271A1
Application number: DE4216271A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Siegel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-16
Filing date: 1992-05-16
Publication date: 1993-11-18
Also published as: JPH07508053A; AU4248393A; WO1993023462A1; EP0603351A1; MX9302848A; TW227007B; US5494756A; EP0603351B1; IL105697A0; CN1080937A; DE69329930D1; ATE199163T1; AU670590B2; IL105697A; CA2113430A1

Description

Die Erfindung betrifft ein naßchemisches Verfahren zur Ober flächenmodifizierung von Formkörpern aus Organopolysiloxanen sowie die Verwendung der Verfahrenserzeugnisse.

Der Begriff "Oberfläche", wie er hier verwendet wird, umfaßt die von den erfindungsgemäß eingesetzten Lösungen benetzte und modi fizierten Oberfläche von Formkörpern aus Organopolysiloxanen. Da diese Lösungen u. U. auch quellend wirken, werden auch unter der eigentlichen Formkörperoberfläche gelegenen Materialanteile modi fiziert, so daß zur näheren Kennzeichnung auch die Begriffe "obere" und "tiefere" Oberfläche verwendet werden.

Organopolysiloxane sind bekannt und beispielsweise in der Patent schrift DE 29 10 010 und bei Eugene G. Rochow: Silicon and Sili cortes, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1987 näher beschrieben. Gebräuchliche Synonyme hierfür sind beispielsweise auch Silikon, Silikon-Elastomer oder Silikonkautschuk. Auch Polymere, die Organopolysiloxane als Molekülanteile enthalten, wie z. B. aus Patentschrift DE 37 25 728 oder US-Patentschrift 46 25 007 be kannt, werden im folgenden unter dem Begriff "Organopolysiloxane" subsumiert.

Beispiele für fertigausgebildete Formkörper aus Organopoly siloxanen sind (Drainage-) Schläuche, Rollerpumpenschläuche, (Blut-) Katheter, Shuntsysteme, T-Drains, Intraokularlinsen, Kontaktlinsen, Skinexpander, Mammaimplantate, Trachealkanülen, Babyschnuller, Membranverbände, Folien, (Schrittmacher-) Elek trodenumhüllung, (Finger-) Gelenkersatz, Gefäßprothese, Tracheal kanülen, Dauerkatheter, Kerzensteckerabdeckungen, Dichtungen, Dichtungsprofile für Mehrscheibenisolierglas, Faltenbälge, Mahlgut von Silikonkautschuk (= Silikonpartikel mit im µm- und Millimeterbereich liegenden Korngrößen), Walzen für Kopierer etc.

Die Oberflächen von Formkörpern aus Organopolysiloxanen weisen eine Reihe von, in bestimmten Fällen nachteiligen Eigenschaften auf:

- sie sind hydrophob, also schlecht wasserbenetzbar. Andererseits sollten, beispielsweise, als Kontaktlinsen ausgebildete Form körper aus Organopolysiloxanen eine hydrophile Oberfläche haben, da sonst ein Fremdkörpergefühl beim Tragen hervorgerufen würde.
- sie laden sich, bedingt durch den hohen Oberflächenwiderstand von 10¹⁵ Ohm, leicht elektrostatisch auf. Dies führt dazu, daß die Oberflächen von Formkörpern aus Organopolysiloxanen leicht verstauben, leicht verschmutzen.
- sie sind "klebriger Natur". Dies führt beispielsweise dazu, daß Trachealkanülen leicht inkrustieren, d. h. die Oberfläche mit Trachealsekret ausgekleidet wird. Das Sekret kann auch nur schwer entfernt werden. Thorax- und Gallengangsdrainagen können so auch verstopfen.
- sind nicht biokompatibel. Beispielsweise kommt es bei Kontakt von Blut mit der Oberfläche eines Silikonschlauchs zu einer Schädigung der Blutplättchen, ebenfalls wird die Gerinnungs kaskade durch diese Oberfläche aktiviert Silikonoberflächen sind auch als Substrate für Säugetierzellkulturen wenig ge eignet, beispielsweise lassen sich hierauf keine Endothelzellen anzüchten.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Oberflächen von Formkörpern aus Organopolysiloxanen naßchemisch unter Ver wendung von unbedenklichen, preiswerten Chemikalien so zu modi fizieren, daß diese Oberflächen neue, stabile Eigenschaften auf weisen, insbesondere ein, hinsichtlich der Bindungsdichte pro Quadratzentimeter gezielt einstellbares, Bindungsvermögen für Ionen aufweisen und/oder verbessert wasserbenetzbar sind und/ oder einen verringerten Oberflächenwiderstand aufweisen und/oder weniger klebrig und/oder glatter sind und/oder biokompatibler sind, jeweils im Vergleich zu den entsprechenden unbehandelten Oberflächen von Formkörpern aus Organopolysiloxanen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man zunächst die gesamte oder ausgewählte Areale der Oberfläche von Formkörpern aus Organopolysiloxanen mit einem oder mehreren in Lösung befind lichen Metallhydroxiden, bevorzugt Erdalkalimetallhydroxiden, besonders bevorzugt Alkalimetallhydroxiden und hier ganz be sonders bevorzugt Natrium- oder Kaliumhydroxid kontaktiert und sie, ggfs. nach Waschen, dann mit einer ionen-haltigen Lösung oder Suspension kontaktiert, ggfs. wieder wäscht und ggfs. dann mit einer anderen ionen-haltigen Lösung oder Suspension kontak tiert und ggfs. wieder wäscht.

Als bevorzugt eingesetzte Erdalkalimetallhydroxide seien Magne siumhydroxid, Calciumhydroxid, Strontiumhydroxid oder Barium hydroxid genannt.

Als besonders bevorzugt eingesetzte Alkalimetallhydroxide seien Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Rubidium hydroxid und Cäsiumhydroxid genannt, wobei Natrium- und Kalium hydroxid ganz besonders bevorzugt eingesetzt werden.

Diese Erdalkalimetall- bzw. Alkalimetallhydroxide sind in Was ser, in kurzkettigen aliphatischen Alkoholen, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol oder 2-Propanol sowie auch in Mischungen dieser Lösungsmittel, wie z. B. in einem Wasser-Methanol-Gemisch (1 : 5 v/v), lösbar bzw. suspendierbar. - Auch wenn Metallhydroxid- Lösungen bevorzugt werden, können auch Aufschlämmungen (Sus pensionen) , z. B. Kalkmilch, Kalkwasser oder Barytwasser ein gesetzt werden.

Der Ausdruck "Kontaktieren", wie er hier verwendet wird, umfaßt Begriffe wie eintauchen (und wieder herausziehen), besprühen, (ab)waschen, bestreichen, verrühren (und wieder trennen), be handeln, in-innigen-Kontakt-bringen odgl. der gesamten Oberfläche von Formkörpern aus Organopolysiloxanen oder von ausgewählten Arealen hiervon, in bzw. mit den erfindungsgemäß eingesetzten Lösungen oder Suspensionen.

In vielen Fällen ist hierzu die Verwendung eines Siebes vorteil haft: die Formkörper werden auf dem Sieb positioniert und dieses wird in die Metallhydroxid-Lösung eingetaucht, nach Ablauf der Kontaktierungsdauer wird es aus diesem Metallhydroxid-Bad heraus genommen, man läßt die überschüssige Metallhydroxid-Lösung ab laufen und anschließend taucht man das Sieb dann, beispielsweise, in eine Waschlösung ein. Auf diese Art und Weise können die Formkörper mit mehreren verschiedenen Lösungen, ohne von der Hand angefaßt zu werden, kontaktiert werden.

Die Kontaktierungsdauer der Formkörper mit in Lösung oder Suspen sion befindlichen Metallhydroxiden kann in weiten Bereichen vari iert werden: sie kann zwischen Sekunden und Tagen liegen. Die Kontaktierungsdauer ist von dem verwendeten Lösungsmittel- (gemisch), von den jeweils eingesetzten Metallhydroxiden, deren Konzentrationen, der Temperatur der Lösungen bzw. Suspensionen und von der Art des an der Formkörperoberfläche zu modifizie renden Organopolysiloxans abhängig.

Die eingesetzten Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemische können in weiten Grenzen variiert werden. Soll, beispielsweise, bei Sili konschläuchen mit geringer Shore-Härte, die Oberfläche nur ganz dünn, "oberflächlich" modifiziert werden, so wird bevorzugt Was ser als Lösungsmittel eingesetzt, ist aber eine dickere, mehr in die Tiefe gehende Oberflächenmodifizierung erforderlich, werden dem Wasser Alkohole zugesetzt bzw. Akohole zu verwendet.

Die Konzentrationen der eingesetzten Metallhydroxide können mit Erfolg in weiten Grenzen variiert werden: für Natriumhydroxid in Wasser, beispielsweise, über einen Bereich von etwa 0,05 Ge wichtsprozent bis über die Sättigungsgrenze hinaus.

Die Temperaturen der eingesetzten Lösungen können ebenfalls über einen weiten Bereich variiert werden: für eine 20gew.-%ige wäßrige Natriumhydroxidlösung beispielsweise, von ca. 1 Grad Celsius bis ca. 95 Grad Celsius. - In der Regel wird die Kontak tierung der Formkörperoberfläche mit metallhydroxid-haltigen Lösungen oder Suspensionen aber bei Raumtemperatur durchgeführt.

Da, in der Regel, die physikalischen Eigenschaften, die "bulk"- Eigenschaften des Formkörpers nicht negativ verändert werden dürfen, werden diese Parameter jeweils experimentell optimiert.

Die Kontaktierung der Oberflächen von Formkörpern aus Organo polysiloxanen mit metallhydroxid-haltigen Lösungen oder Auf schlämmungen führte zu dem überraschenden Ergebnis, daß die derart behandelten Oberflächen dadurch ladungstragend werden und zwar eine stabil in der Oberfläche verankerte negative Ladung bekommen. Hierbei auch gefunden wurde, daß die Ladungsdichte pro Quadratzentimeter in direkter Beziehung zur Temperatur der ein gesetzten Metallhydroxid-Lösungen, zur Konzentration der gelösten Metallhydroxide und zur Kontaktierungsdauer steht. (Bereits dieses Ergebnis führt dazu, daß man derart geladene Formkörper, auch ohne Waschen, siehe unten, als Adsorpentien für kationisch geladenen Teilchen, z. B. Farbstoffe, einsetzen kann, siehe Bei spiel 3).

Nach der Kontaktierung mit Metallhydroxid werden die Formkörper in der Regel, um überschüssiges Metallhydroxid und Lösungsmittel zu entfernen, gewaschen. Hierzu werden deionisertes Wasser (Leit fähigkeit (0,1 µS/cm) oder ein wäßriges, nicht-ionen-haltiges Lösungsmittelgemisch, z. B. ein Wasser-Alkohol-Gemisch ein gesetzt. Der pH-Wert der Waschlösungen soll über pH 3 liegen. Die Formkörperoberfläche behält so seine negative Ladung bei.

Die nunmehr mit einer negativen Oberflächenladung versehenen Formkörper werden jetzt mit einer ionen-haltigen Lösung oder Suspension kontaktiert.

Der Begriff "ionen-haltige Lösung", wie er hier verwendet wird, umfaßt Lösungen, in denen die gelösten Verbindungen in Anionen und Kationen dissoziert sind, so daß sie in einem angelegten elektrischen Feld zum entsprechenden Gegenpol wandern, also elek trophoretische Beweglichkeit besitzen.

Als einfachste Beispiele für ionen-haltige Lösungen seien Lei tungs- oder Meerwasser, Lösungen oder Suspensionen von (anorga nischen) Salzen genannt.

Zu den "ionen-haltigen Lösungen" gehören auch Lösungen oder Suspensionen von Aminosäuren, Oligopeptiden, Peptiden, Proteinen, niedermolekularen (= lös- bzw. suspendierbaren) synthetischen Polymeren, wie z. B. Polyamid oder Polymin P(R), Farbstoffen, Pharmaka oder carboxylat-, phosphat-, sulfat-, sulfonat- oder ammoniumgruppen-aufweisende Polyole, z. B. Saccharide, Oligo saccharide oder Polysaccharide, wenn sie in Lösung eine negative oder positive Ladung besitzen. Dies kann durch Einstellung des pH-Werts der Lösung unter oder über den pK_S bzw. den isoelekt rischen Punkt (IEP) dieser Verbindungen leicht erreicht werden.

Zur Herstellung einer ionen-haltigen Lösung eignet sich in den meisten Fällen deionisiertes Wasser als Lösungsmittel. Der Zusatz geringer Mengen von kurzkettigen Alkoholen, z. B. 2-Propanol, kann das Lösen von hydrophoben Aminosäuren, wie z. B. Tyrosin, oder von hydrophoben Oligopeptiden oder von hydrophoben Farbstoffen er leichtern. Der pH-Wert dieser Lösungen bzw. Suspensionen muß so sein, daß die darin gelösten bzw. suspendierten Verbindungen auch ladungstragend sind.

Die bereits oben gemachten Ausführungen hinsichtlich der Kontak tierungsparameter gelten hier analog und sind ebenfalls im weiten Rahmen variierbar und müssen auch hier unter Berücksichtigung des zu modifizierenden Materials und des angestrebten Ziels experi mentell ermittelt werden, was leicht möglich ist.

Die jetzige Kontaktierung der mit einer durch die Metallhydroxid- Kontaktierung negativ gewordenen Formkörperoberfläche mit der ionen-haltigen Lösung bewirkt, daß die in Lösung vorliegenden positiv geladenen Teilchen (= Kationen) fest an die Formkörper oberfläche gebunden werden und der Formkörperoberfläche neue Eigenschaften verleihen.

Die Auswahl der eingesetzten Kationen richtet sich danach, welches Problem durch die Oberflächenmodifizierung gelöst, welches Ziel erreicht werden soll.

Beispielsweise wird erreicht, daß

- durch Kontaktierung mit einer Lösung, die monovalenten Kationen, z. B. Na⊕ oder Ag⊕, enthält, die zunächst negativ ge ladene Formkörperoberfläche elektrisch neutral wird, einen verringerten elektrischen Oberflächenwiderstand aufweist und wesentlich glatter wird;
- durch Kontaktierung mit einer Lösung, die kationische (= basische) Farbstoffe enthält, nur die Formkörperoberfläche gefärbt und wesentlich glatter wird;
- durch Kontaktierung mit einer Glycocyamin-Lösung, bei physiolo gischem pH, die Formkörperoberfläche eine -COO⊖-Funktionalität erhält;
- durch Kontaktierung mit einer Aminoguanidin-hydrogencarbonat- Lösung die Formkörperoberfläche eine -NH₃⊕-Funktionalität er hält und daß
- durch Kontaktierung mit einer Arginin-Lösung, bei physiolo gischem pH, die Formkörperoberfläche sowohl eine -COO⊖- als auch eine -NH₃⊕-Funktionalität erhält.

In der Regel schließt sich auch an diesen Kontaktierungsschritt mit einer ionen-haltigen Lösung ein Waschschritt mit deionisier tem Wasser oder einer Wasser-Alkohol-Lösung an, wie er bereits oben beschrieben wurde. Der pH-Wert der Waschlösung liegt üblicherweise zwischen pH 5 und 8, soll bei negativ geladener Oberfläche nicht unter pH 4, bei positiv geladener Oberfläche nicht über pH 10 liegen.

Insbesondere, wenn durch diese Kontaktierung mit einer ionen haltigen Lösung eine negativ oder positiv geladene Oberfläche geschaffen wurde, kann sich eine weitere Kontaktierung mit einer anderen ionen-haltigen Lösung anschließen. - Die ab Seite 7 ge machten Ausführungen hinsichtlich ionen-haltiger Lösungen, Kon taktierungsparameter und zu erreichender Ziele gelten hier analog. Nach dieser Kontaktierung schließt sich in der Regel ein abschließender Waschschritt an.

Welche ionen-haltigen Lösungen man nach der Metallhydroxid- Kontaktierung einsetzt, hängt vom angestrebten Verwendungszweck der oberflächenmodifizierten Formkörper ab:

- bereits nach alleiniger Metallhydroxid-Kontaktierung sind die derart behandelten Formkörper als Adsorpentien für kationisch geladene Verbindungen einsetzbar, siehe Beispiel 3;
- durch Kontaktierung mit Salzlösungen werden die Kationen fest an der Oberfläche gebunden, dadurch wird die Organopolysiloxan oberfläche zu einer Metalloberfläche - mit völlig anderen Eigenschaften als vorher, siehe Beispiel 6;
- durch Kontaktierung mit polyvalenten Kationen, wie z. B. Amino guanindin-hydrogencarbonat, Guanidinhydrochlorid, polymeres Ätylenimin (z. B. Polymin P(R)) bekommen die Oberflächen eine positive Ladung, so daß sie als Adsorpentien für anionisch geladenen Verbindungen eingesetzt werden können, siehe Beispiel 4.

Im Hinblick auf eine, dem Polymer an seiner Grenzfläche bio kompatiblere Eigenschaften verleihende Oberflächenmodifizierung, werden derartig anionisch- oder kationisch-oberflächenmodifizier ten Formkörper mit in Lösung befindlichen Aminosäuren, Oligo peptiden, Peptiden, Proteinen, Farbstoffen, Pharmaka oder car boxylat-, phosphat-, sulfat-, sulfonat- oder ammoniumgruppen aufweisenden Polyolen, z. B. Sacchariden, Oligosacchariden oder Polysacchariden kontaktiert. Diese ladungstragenden Verbindungen werden dabei fest an die Formkörperoberfläche gebunden, so daß diese Verbindungen die "neue", erfindungsgemäß hergestellte Ober fläche repräsentieren.

Die erfindungsgemäß naßchemisch oberflächenmodifizierten Form körpern aus Organopolysiloxanen können beispielsweise

- als Adsorpentien für ladungstragende Verbindungen, insbesondere als Chromatographiematerial, insbesondere zur Ionenaustausch- oder Affinitätschromatographie, siehe Beispiele 3 und 4;
- als Medicalprodukte, insbesondere als mit Körperflüssigkeiten, wie Sekret, Schleim, Harn, Exsudations- oder Transudationsflüssig keit oder Blut, in Berührung kommende "Medical Devices", wie z. B. (Drainage-) Schläuche, Rollerpumpenschläuche, (Blut-) Katheter, Shuntsysteme, T-Drains, Intraokularlinsen, Kontaktlinsen, Skin expander, Mammaimplantate, Trachealkanülen, Babyschnuller, Membranverbände, Folien, (Schrittmacher-) Elektrodenumhüllung, (Finger-) Gelenkersatz, Gefäßprothese, Trachealkanülen, Dauer katheter, siehe Beispiele 5, 7 und 8;
- als Zellkultursubstrat, insbesondere zur Kultivierung veranke rungspflichtiger (Säugetier-) Zellen, siehe Beispiel 8;
- als mit Oligopeptiden und/oder Peptiden und/oder Proteinen und/ oder Pharmaka etc. oberflächenmodifiziertes Substrat für "solid phase" - Diagnostika, wie z. B. für RIAs oder ELISAs, siehe Bei spiel 12;
- als mit Proteinen oberflächenmodifiziertes Substrat für bio technologische Zwecke, z. B. als immobilisierte Enzyme, siehe Beispiel 11;
- als Katalysatoren, siehe Beispiel 10;
- als Lichtsammelsysteme oder Lichtleiter, siehe Beispiel 9;
- als Abschirmungen gegen elektromagnetische Wellen, siehe Bei spiel 6;
- als
- als

eingesetzt werden.

Beispiel 1

Ziel: Schaffung unterschiedlicher negativer Ladungsdichten pro Quadratzentimeter
Formkörper: Silikonschlauch (SILASTIC(R) Tubing, DOW CORNING)
5 cm lange Schlauchstücke werden für 0; 1,5; 3; 4,5; 6 und 7,5 min in eine 5,7gew.-%igen KOH-Lösung in Methanol getaucht, danach mit deionisiertem Wasser gewaschen und mit dem kationischen Farbstoff Pyronin G (0,2 Gew.-% in deionisiertem Wasser) gefärbt und anschließend wieder gewaschen.

Der Schlauch, der nicht mit KOH kontaktiert worden war, hat keine Farbe angenommen, wohingegen die übrigen Schlauchstücke mit zu nehmender Kontaktierungszeit jeweils intensiver an der Oberfläche gefärbt wurden. Zwischen den den 6 bzw. 7,5 min mit KOH kontak tierten Schläuchen läßt sich (mit dem Auge) kein Unterschied in der Färbungsintensität nachweisen - dies wird als Zeichen für eine gleichmäßige Belegung der Oberfläche mit Pyronin G - Mole külen gewertet. Die Dicke der "6 min" Farbschicht beträgt ca. 30 +/- 5 µm. Die Farbschichten sind homogen. Beim Autoklavieren der Schlauchstücke in physiologischer Kochsalzlösung werden die Farbschichten nicht abgelöst.

Die Kontaktierung mit 20gew.-%iger NaOH in deionisertem Wasser zeigte ähnliche Ergebnisse. Ebenso die Kontaktierung mit Baryt wasser (0,5gew.-%ige Lösung in Methanol-Wasser (1 : 1, v/v)).

Beispiel 2

Ziel: Schaffung unterschiedlicher positiver Ladungsdichten pro Quadratzentimeter
Formkörper: Silikonschlauch (SILASTIC(R) Tubing, DOW CORNING)
Zunächst Vorgehen wie in Beispiel 1 beschrieben: Kontaktierung mit KOH, Waschen mit deionisiertem Wasser, dann Kontaktierung über 10 Stunden mit einer 0,5gew.-%igen Aminoguanidin-hydrogen- carbonat-Lösung in Wasser und Waschen mit Wasser.

Die Schlauchstücke werden dann mit dem anionischen Farbstoff Coomassie(R) Brillantblau R 250 (0,2 Gew.-% in deionisiertem Wasser) gefärbt und anschließend wieder gewaschen.

Der Schlauch, der nicht mit KOH kontaktiert worden war, hat keine Farbe angenommen, wohingegen die übrigen Schlauchstücke mit zu nehmender Kontaktierungszeit jeweils intensiver an der Oberfläche gefärbt wurden.

Beispiel 3

Ziel: Adsorpents für Kationen bzw. kationisch geladene Verbindungen
Formkörper: Mahlgut von Silikonschläuchen (SILASTIC(R) Tubing), Korngröße <0,2 mm
20 Gramm Mahlgut werden in ein Stahlsieb gegeben und das Sieb mit Inhalt in eine 20gew.-%ige wäßrige NaOH-Lösung getaucht. Nach 30 min wird das Sieb dann herausgenommen und die überschüssige NaOH-Lösung wird abtropfen gelassen.

Das feuchte Mahlgut wird in eine wäßrige Lösung, in der die Farbstoffe Pyronin G, Kristallviolett, Neutralrot gelöst sind, gegeben und langsam verrührt. Nach 20 min ist die initial undurchsichtige Lösung erheblich klarer geworden, so daß man hindurch sehen kann. Das Mahlgut ist gefärbt.

Beispiel 4

Ziel: Adsorpents für Anionen bzw. anionisch geladene Verbindungen
Formkörper: Mahlgut von Silikonschläuchen (SILASTIC(R) Tubing), Korngröße <0,2 mm
Zunächst Kontaktierung wie unter Beispiel 2 beschrieben mit NaOH- Lösung, dann waschen mit deionisertem Wasser und anschließend Kontaktierung für ca. 15 Stunden 0,5gew.%-igen Lösung von Amino guanidin-hydrogencarbonat in Wasser, pH 7.

Das feuchte Mahlgut wird in eine wäßrige Lösung, in der der Farbstoff Coomassie(R) Brillantblau R 250 gelöst war, gegeben und langsam verrührt. Nach einiger Zeit ist die initial undurchsich tige Lösung erheblich klarer geworden, so daß man hindurch sehen kann. Das Mahlgut ist gefärbt.

Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn anstatt mit Amino guanidin-hydrogencarbonat mit Eisen(III)chlorid-, Guanidin hydrochlorid- oder Arginin-Lösung kontaktiert wurde.

Beispiel 5

Ziel: Verbesserung der Gleitfähigkeit, Reduktion der Klebrigkeit
Formkörper: als Thoraxdrainagen ausgebildete Schläuche aus Silikon (Fa. Sterimed, Saarbrücken)
Eine Thoraxdrainage wurde zur Hälfte für 5 min mit der in Bei spiel 1 beschriebenen KOH-Lösung kontaktiert, danach mit deioni siertem Wasser gewaschen und anschließend für 2 Stunden mit einer 5gew.-%igen NaCl-Lösung kontaktiert und wieder gewaschen.

Selbst der Ungeübte fühlt den Unterschied zwischen herkömmlicher und erfindungsgemäß modifizierter Oberfläche beim gleitenden Prüfen mit den Fingerspitzen deutlich. Der Effekt ist auch nach mehrmaligen Abreiben mit einer 70%igen 2-Propanollösung (in Was ser) deutlich spürbar.

Formkörper: Trachealkanülen - Fa. BIVONA, USA-Gary
Die Trachealkanülen wurden für 15 min mit einer 20gew.-%igen NaOH-Lösung in Wasser kontaktiert, danach gewaschen, und an schließend für ca. 15 Stunden mit einer 0,2gew.-%igen AgNO₃- Lösung kontaktiert, wieder gewaschen, dann mit einer 1gew.-%igen alkalischen Hydrochinon-Lösung in Wasser für ca. 30 min kontak tiert und abschließend mit Leitungswasser gewaschen.

Die nunmehr mit kolloidalem Silber beschichteten Kanülen werden vom Patienten bevorzugt, da sie "leichter zu reinigen sind und weniger schnell verkleben".

Beispiel 6

Ziel: Verringerung der elektrostatischen Aufladbarkeit
Formkörper: SILASTIC (R) Rx Pump Silicone Tubing (Fa. DOW CORNING)
80 cm Schlauch, welcher an seinen Enden durch Stopfen verschlos sen wurde, wurde für 15 min mit der in Beispiel 1 beschriebenen KOH-Lösung kontaktiert, danach mit deionisiertem Wasser gewaschen und anschließend für 10 min mit einer 1gew.-%igen AgNO₃-Lösung kontaktiert und wieder gewaschen und dann dem Sonnenlicht aus gesetzt. Nach ca. 2 Tagen ist die Schwarzfärbung (= Reduktion des Silbers) der modifizierten Schlauchoberfläche abgeschlossen.

Die aufgebrachte Silberschicht haftet sehr stabil auf der Ober fläche: mit mechanischen Mitteln, z. B. einem Messer, wird sie zerstört. Durch diese Oberflächenmodifizierung wird der Ober flächenwiderstand um acht Zehnerpotenzen von 10¹⁵ Ohm auf 10⁶ Ohm gesenkt. Im Vergleich zu nicht-modifizierten Kontrolloberflächen kann Mehlstaub leicht von dieser Oberfläche weggeblasen werden. Im SIMS- (Secondary Ion Mass Spectroscopy) Spektrum kommt im Vergleich zur Kontrolle lediglich ein Silberpeak hinzu. Der Kontaktwinkel (Wasser/Luft) beträgt 45 Grad (Kontrolle: 100 Grad).

Beispiel 7

Ziel: Verbesserung der Wasserbenetzbarkeit
Formkörper: Kontaktlinsenmaterial - Elastofilcon(R) , Fa. Bausch & Lomb, USA-Rochester
Kontaktierung mit 5gew.-%iger wäßriger KOH für 7 min, Waschen mit deionisertem Wasser, dann Kontaktieren für 5 Stunden mit 1gew.-%iger CaCl₂-Lösung, dann Waschen mit Wasser.

Kontaktwinkel (Wasser/Luft): Kontrolle: 90 Grad; Probe: 27 Grad. Die hydrophile Oberflächenmodifizierung ist dauerhaft.

Formkörper: bariumsulfat-haltiger (Blut-)Gefäßkatheter aus Silikon
Kontaktierung für 7 min in 5gew.-%iger KOH-Lösung in Wasser- Methanol (7 : 3, v/v) , dann Waschen mit deionisertem Wasser, dann Kontaktierung für 10 Stunden mit 2gew.-%iger Arginin-Lösung in Wasser, Waschen mit deionisertem Wasser und erneute Kontaktierung für 48 Stunden mit einer 0,1gew.-%igen O-(2-Aminoäthyl)-O′methyl polyäthylenglykol 5000 - Lösung, abschließendes Waschen mit Wasser.

Im Gegensatz zur unbehandelten Kontrolle spreiten sowohl Wasser als auch Nativblut auf der letztendlich PEG-modifizierten Ober fläche deutlich besser.

Beispiel 8

Ziel: Verbesserung der Biokompatiblität
Formkörper: aus SILASTIC(R) MDX4-4210 gegossene Silikonfolien, Stärke ca. 100 µm
Kontaktierung für 0; 1; 3 und 9 min 5gew.-%iger KOH in Methanol, waschen mit Wasser.
Unter Standardzellkulturbedingungen wurde das Zellwachstum von BAE Zellen (Endothelzellen) als "excellent" bewertet.

Formkörper: Silikonschlauch, Fa. REHAU, Rehau
Das Lumen des Schlauches wurde für 10 min 20gew.-%iger NaOH- Lösung in Wasser kontaktiert, dann gewaschen und der Schlauch dann, mit Restwasser im Lumen, verschlossen. Nach einigen Tagen wurde das Schlauchinnere mit einer Aprotinin(R)-Lösung kontak tiert und wieder gewaschen. Die in vivo durchgeführten Unter suchungen im Hinblick auf Hämokompatibilität zeigten eine deut lich geringere Plättchenschädigung als die Kontrolle.

Beispiel 9

Ziel: Einsatz als Lichtleiter
Formkörper: SILASTIC(R) Tubing, Länge ca. 30 cm, innerer Durch messer ca. 4,2 mm-Fa. DOW CORNING
Kontaktierung des Schlauchlumens für 10 min mit 5gew.-%iger KOH in Methanol, Waschen mit Wasser, dann Kontaktierung mit 0,1gew.- %iger Aminoguanindin-hydrogencarbonat-Lösung in Wasser für ca. 15 Stunden, dann Waschen mit Wasser, dann Kontaktierung über 48 Stunden mit 0,5gew.-%iger Fluorescein-Lösung in Wasser, pH 8,5, abschließendes Wachen mit Wasser und lichtdichtes Abkleben der Schlauchaußenfläche mit Klebeband.

Das mit Hilfe einer Kaltlichtquelle an einem Ende eingestrahlte Licht tritt, bei mehrfach geknoteten Schlauch, auch am anderen Ende aus.

Beispiel 10

Ziel: Einsatz als Katalysator
Formkörper: Mahlgut gemäß Beispiel 3
Kontaktierung gemäß Beispiel 6.
Bei Kontakt dieses silber-beschichteten Mahlguts mit 3% wasser stoffperoxidhaltigen Lösung (AOSEPT(R) , Fa. Ciba Vision, Aschaffenburg) kommt es zu einer regen Blasenbildung an den Partikeln, die der Entstehung von Sauerstoff entspricht. - Unbe handeltes Kontrollmaterial zeigt demgegenüber keine Blasen bildung.

Beispiel 11

Ziel: Einsatz als Substrat zur Immobilisierung von Enzymen
Formkörper: Mahlgut gemäß Beispiel 3
Die Kontaktierung erfolgte wie in Beispiel 9 beschrieben, nur daß anstatt mit Flourescein-Lösung mit einer kommerziell erhältlichen Katalase-Lösung aus Aspergillus niger (Catalase CLC 100 L, Fa. Novo Nordisk, Mainz) über 48 Stunden kontaktiert wurde. Bei Kontakt dieses katalase-beschichteten Mahlguts mit 3% was serstoffperoxidhaltigen Lösung (AOSEPT(R), Fa. Ciba Vision, Aschaffenburg) kommt es zu einer regen Blasenbildung an den Partikeln, die der Entstehung von Sauerstoff entspricht. - Unbe handeltes Kontrollmaterial zeigt demgegenüber keine Blasen bildung.

Beispiel 12

Ziel: Einsatz als Substrat für "solid phase" - Diagnostika
Formkörper: mit Silikon (SILASTIC(R) MDX4-4210 - Fa. DOW CORNING) beschichtete Probekörper aus Titan
Die silikon-beschichteten Probekörper wurden für 1 und 3 min mit 5gew.-%iger KOH in Methanol kontaktiert, danach mit Wasser ge waschen und danach mit 0,1gew.-%iger Arginin-Lösung in Wasser über 72 Stunden kontaktiert, danach mit Wasser gewaschen und dann an der Luft trocknen gelassen. - Nach mehreren Tagen wurden diese Probekörper für 60 min bei 37 Grad Celsius mit einer Rinderserum- Albumin- (BSA-) Lösung (1-2 µg/ml in PBS-verdünntem Kalium phosphatpuffer) kontaktiert und danach gewaschen.

Mit kommerziell erhältlichen, gegen BSA gerichteten Antikörpern wurden 28 bzw. 48 ng gebundenes BSA detektiert (Kontrolle 8 ng).

Claims

1. Verfahren zur naßchemischen Oberflächenmodifizierung von Form körpern aus Organopolysiloxanen, dadurch gekennzeichnet, daß man

i) die gesamte oder ausgewählte Areale der Oberfläche von Form körpern aus Organopolysiloxanen mit einem oder mehreren in Lösung oder Suspension befindlichen Metallhydroxiden, bevorzugt Erdalkalimetallhydroxiden, besonders bevorzugt Alkalimetall hydroxiden und hier ganz besonders bevorzugt Natrium- oder Kaliumhydroxid kontaktiert und
ii) sie dann, ggfs. nach Waschen, mit einer ionen-haltigen Lösung oder Suspension kontaktiert, sie ggfs. wieder wäscht und sie ggfs. dann mit einer anderen ionen-haltigen Lösung oder Suspension kontaktiert und sie ggfs. wieder wäscht.

2. Verfahren zur naßchemischen Oberflächenmodifizierung von Form körpern aus Organopolysiloxanen, dadurch gekennzeichnet, daß als ionen-haltige Lösungen oder Suspensionen, Leitungs- oder Meer wasser, Salzlösungen oder Lösungen bzw. Suspensionen von Amino säuren, Oligopeptiden, Peptiden, Lipopeptiden, Lipoproteinen, Glykoproteinen, Proteinen, Farbstoffen, Häminen, Pharmaka oder carboxylat-, phosphat-, sulfat-, sulfonat- oder ammoniumgruppen aufweisenden Polyolen, z. B. Sacchariden, Oligosacchariden oder Polysacchariden eingesetzt werden.

3. Verwendung der Verfahrenserzeugnisse gemäß den Verfahrens ansprüchen 1 und 2 als Adsorpentien für ladungstragende Ver bindungen, insbesondere als Chromatographiematerial, insbesondere zur Ionenaustausch- oder Affinitätschromatographie.

4. Verwendung der Verfahrenserzeugnisse gemäß den Verfahrens ansprüchen 1 und 2 als Medicalprodukte, insbesondere als mit Körperflüssigkeiten, wie Sekret, Schleim, Harn, Exsudations- oder Transudationsflüssigkeit oder Blut, in Berührung kommende "Medical Devices", wie (Drainage-) Schläuche, Rollerpumpen schläuche, (Blut-) Katheter, Shuntsysteme, T-Drains, Intraokular linsen, Kontaktlinsen, Skinexpander, Mammaimplantate, Tracheal kanülen, Babyschnuller, Membranverbände, Folien, (Schrittmacher-) Elektrodenumhüllung, (Finger-) Gelenkersatz, Gefäßprothese, Trachealkanülen, Dauerkatheter, etc.

5. Verwendung der Verfahrenserzeugnisse gemäß den Verfahrens ansprüchen 1 und 2 als Zellkultursubstrat, insbesondere zur Kultivierung verankerungspflichtiger (Säugetier-) Zellen.

6. Verwendung der Verfahrenserzeugnisse gemäß den Verfahrens ansprüchen 1 und 2 als mit Oligopeptiden und/oder Peptiden und/ oder Proteinen und/oder Pharmaka etc. oberflächenmodifiziertes Substrat für "solid phase" - Diagnostika, wie z. B. RIAs oder ELISAs.

7. Verwendung der Verfahrenserzeugnisse gemäß den Verfahrens ansprüchen 1 und 2 als mit Proteinen oberflächenmodifiziertes Substrat für biotechnologische Zwecke, wie z. B. als immobilisier te Enzyme.

8. Verwendung der Verfahrenserzeugnisse gemäß den Verfahrens ansprüchen 1 und 2 als Katalysatoren.

9. Verwendung der Verfahrenserzeugnisse gemäß den Verfahrens ansprüchen 1 und 2 als Lichtsammelsysteme oder Lichtleiter.

10. Verwendung der Verfahrenserzeugnisse gemäß den Verfahrens ansprüchen 1 und 2 als Abschirmungen gegen elektromagnetische Wellen.

11. Verwendung der Verfahrenserzeugnisse gemäß den Verfahrens ansprüchen 1 und 2 als Polymermaterial mit einem unter 10⁸ Ohm liegenden Oberflächenwiderstand.