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Die
vorliegende Erfindung betrifft bioadhäsive Zusammensetzungen. Eine
mögliche
Anwendung der Zusammensetzungen nach der Erfindung liegt im Bereich
biomedizinischer Hautelektroden. Diese Elektroden enthalten bioadhäsive Zusammensetzungen,
die elektrisch leitfähig
sind.
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Biomedizinische
Hautelektroden werden in großem
Umfang auf vielfältige
Weise eingesetzt, wann immer es beispielsweise erforderlich ist,
zur Übertragung
elektrischer Signale eine elektrische Verbindung zwischen der Oberfläche des
Körpers
eines Patienten und externem medizinischem Gerät herzustellen.
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Die
moderne Medizin nutzt viele medizinische Verfahren, bei denen elektrische
Signale oder Ströme von
einem Patientenkörper
empfangen oder diesem zugeführt
werden. Die Schnittstelle zwischen dem bei diesen Verfahren eingesetzten
medizinischen Gerät
und der Haut des Patienten ist üblicherweise
eine Art biomedizinischer Elektrode. Solche Elektroden umfassen
typischerweise einen Leiter, der mit dem Gerät elektrisch verbunden sein
muss, und ein leitfähiges
Medium, das an die Haut des Patienten gehaftet wird oder mit dieser auf
andere Weise kontaktiert ist. Sie sind von unterschiedlichem Typ
und können
in vielfältiger
Bauweise ausgelegt sein, die grundsätzlich von der beabsichtigten
Verwendung und davon abhängt,
ob sie als Übertragungselektroden
oder als Mess-, d. h. Überwachungselektroden
eingesetzt werden.
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Bei
den therapeutischen Verfahren, bei denen biomedizinische Elektroden
eingesetzt werden, gibt es zur Schmerzbehandlung Vorrichtungen zur
transkutanen elektrischen Nervenstimulation (TENS); neuromuskularen
Stimulation (NMS), die zur Behandlung von Leiden wie Skoliose genutzt
wird; Defibrillationselektroden, um zur Defibrillation von Herzschlägen eines
Patienten einem Brustraum des ein Säugetier darstellenden Patienten
elektrische Energie zuzuführen;
und dispersive Elektroden, um elektrische Energie aufzunehmen, die im
Bereich der Elektrochirurgie in einen Schnitt eingebracht wurde.
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Bei
den diagnostischen Verfahren, bei denen biomedizinische Elektroden
eingesetzt werden, gibt es Anzeigeeinrichtungen für ein elektrisches
Ausgangssignal von Körperfunktionen,
wie beispielsweise Elektrokardiogramme (EKG) zur Überwachung
der Herzaktivität
und zur Diagnose von Herzmissbildungen.
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Bei
jedem diagnostischen, therapeutischen oder elektrochirurgischen
Verfahren wird mindestens eine biomedizinische Elektrode, die ein
ionisches, leitfähiges,
einen Elektrolyten umfassendes Medium aufweist, an einer bestimmten
Stelle an die Säugetierhaut
angehaftet oder anderweitig mit dieser kontaktiert und auch mit diagnostischem,
therapeutischem oder elektrochirurgischem, elektrischem Gerät elektrisch
verbunden. Ein kritischer Bestandteil der biomedizinischen Elektrode
ist das leitfähige
Medium, das als Schnittstelle zwischen der Säugetierhaut und dem diagnostischen,
therapeutischen oder elektrochirurgischen Gerät dient und das üblicherweise
ein ionenleitfähiges
Medium ist.
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Biomedizinische
Elektroden dienen unter anderem dazu, eine kardiovaskuläre Aktivität bei einem
Patienten zu überwachen
und zu diagnostizieren. Diagnostische Elektroden werden zur unmittelbaren Überwachung
des Patienten eingesetzt und werden nur für etwa fünf bis zehn Minuten an den
Patienten angelegt. Überwachungselektroden
werden jedoch bei einer Intensivbehandlung für bis zu drei Tage andauernd
an dem Patienten eingesetzt. Holter-Elektroden werden hingegen eingesetzt,
um einen Patienten während
anstrengender und täglicher
Aktivitäten
zu überwachen.
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Obwohl
sämtliche
soeben genannten biomedizinischen Elektroden zur Aufzeichnung der
kardiovaskulären
Aktivität
genutzt werden, erfordert jede Elektrode spezifische Merkmale oder
Charakteristika, um erfolgreich eingesetzt werden zu können. So
muss die diagnostische Elektrode nicht für lange Zeitspannen an dem Patienten
haften bleiben. Sie muss aber für
die fünf
bis zehn Minuten ihrer Verwendung wirkungsvoll an einer haarigen,
einer öligen,
einer trockenen und einer nassen Haut haften. Die Überwachungselektrode
muss für eine
längere
Zeitspanne haften, obwohl der Patient während der Überwachungsphase häufig immobil
ist. Die Holter-Elektrode ist anfällig dafür, sich durch körperliche
Bewegung, durch Schwitzen, durch Wasser, etc. abzulösen, und
erfordert daher die beste Haftfähigkeit
und gleichzeitig Komfort sowie elektrische Leistung.
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Bei
den biomedizinischen Elektroden nach dem Stand der Technik besteht
das ionenleitfähige
Medium, das als Schnittstelle zwischen der Haut eines säugetierartigen
Patienten und der elektrischen Ausstattung dient, beispielsweise
aus einem leitfähigen
Gel oder einer leitfähigen
Creme oder auch einem leitfähigen, drucksensitiven
Haftmittel. Jedoch ist, obwohl die leitfähigen Medien in Form drucksensitiver,
leitfähiger
Haftmittel vorliegen können,
die Verwendung solcher leitfähiger
Haft mittel bei biomedizinischen Überwachungs- oder
Holter-Elektroden nicht grundsätzlich
zweckentsprechend, um die Haftung an der Säugerhaut aufrechtzuerhalten.
Es können
zusätzliche
hypoallergene und hydrophobe, drucksensitive Haftmittel im Bereich
des leitfähigen
Mediums eingesetzt werden, um die erforderliche Haftung an der Säugerhaut
bereitzustellen. Das US-Patent Nr. 5 012 810 (Strand et al.) und
die US-Patente Nr. 4 527 087, Nr. 4 539 996, Nr. 4 554 924 und Nr.
4 848 353 (jeweils Engel), auf deren Offenbarung vorliegend Bezug
genommen wird, sind Beispiele für Druckschriften,
in denen biomedizinische Elektroden offenbart sind, die ein hydrophobes,
drucksensitives Haftmittel umfassen, das das leitfähige Medium
umgibt.
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Grundsätzlich ist
eine wünschenswerte
Hautelektrode eine solche, die einen guten elektrischen Kontakt
mit der Haut aufrechterhält
und bei der keine lokalen Strom-Spitzen auftreten, d.h. eine solche,
die eine gleichförmige
Leitfähigkeit
zeigt. Beispielsweise wurde ermittelt, dass eine Elektrode nach
dem Stand der Technik, bei der Karaya-Gummi eingesetzt wird, dazu
neigt, bei ihrer Verwendung zu kriechen und abzugleiten, wobei Haut
zur möglichen
direkten Kontaktierung mit dem Stromverteilungsbauteil oder Führungsdraht
freigelegt wird. Eine wünschenswerte
Hautelektrode sollte üblicherweise
auch eine geringe elektrische Impedanz aufweisen.
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In
der WO-A-95/20634 (3M) ist ein doppelt kontinuierliches, drucksensitives
Haftmittel beschrieben, das eine kontinuierliche Phase eines hydrophoben,
drucksensitiven, adhäsiven
Polymers und eine kontinuierliche Phase eines hydrophilen Polymers
umfasst, wobei das Haftmittel als nutzbar bei biomedizinischen Elektroden,
Säugerhautabdeckungen
und pharmazeutischen Zufuhreinrichtungen angesehen wird.
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In
der WO-A-97/05171 (3M) ist ein doppelt kontinuierliches, drucksensitives
Haftmittel beschrieben, das eine kontinuierliche Phase eines hydro phoben,
drucksensitiven, adhäsiven
Polymers und eine kontinuierliche Phase eines hydrophilen Polymers
umfasst, wobei das Haftmittel eine Haftkraft von mindestens 3 Newton pro
100 mm hat, wie mit einem gemäß der Offenbarung
definierten PSTC-1-Test gemessen, wobei das Haftmittel wiederum
als nutzbar bei biomedizinischen Elektroden, Säugerhautabdeckungen und pharmazeutischen
Zufuhreinrichtungen angesehen wird.
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Die
Haftmittel nach den oben genannten 3M-Veröffentlichungen werden durch
Polymerisieren einer Mikroemulsion aus hydrophoben und hydrophilen
Monomeren hergestellt, wobei die Mikroemulsion Öl und wässrige Phasen umfasst, in denen
sich vor der Polymerisation die jeweiligen hydrophoben und hydrophilen Monomere
gegebenenfalls zusammen mit weiteren Komponenten, wie einigen angegebenen
Tensiden, wasserlöslichen
Additiven, weiteren polaren Monomeren, etc. befinden. Beispielsweise
ist in dem jeweiligen Beispiel 38 der 3M-Veröffentlichungen
ein drucksensitives Haftmittel beschrieben, das aus einer polymerisierten Mikroemulsion
gebildet, die Wasser, hydrophobes Monomer (Isooctyl-Acrylat), hydrophiles
Monomer (2-Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure), ein
hydrophiles, reaktives Oligomer (AM90G-Ester, das ein Polyethylenoxidacrylat
ist), Tensid (SAM 211) zum Aufbau der Mikroemulsion sowie N-Vinylpyrrolidon
(das ein weiteres reaktives polares Monomer neben dem hydrophilen
Monomer ist) zusammen mit einem Photoinitiator enthält. Es wird
angegeben, dass sich bei geeigneter Bestrahlung der Mikroemulsion
das polymerisierte, doppelt kontinuierliche Haftmittel bildet.
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In
der WO-A-97/24149 (3M), auf deren Offenbarung vorliegend Bezug genommen
wird, ist ein lipophiles, polares, drucksensitives Haftmittel beschrieben,
für das
ein verbessertes Haftvermögen
an einer fettigen Haut angegeben wird, wobei das Haftmittel eine
hydrophile Polymermatrix, einen polaren, organischen Weichmacher
und mindestens 9 Gew.-% eines oberflächenaktiven Stoffes umfasst,
der einen HLB(hydrophiles, lipophiles Gleichgewicht)-Wert zwischen
10 und 17 hat. Es wird allgemein angegeben, dass die hydrophile
Polymermatrix aus einer Reihe von Polymeren ausgewählt werden
kann, die Homo- und Copolymere von beispielsweise (Meth)acrylsäure und
Salzen davon, Acrylamid, N-Vinylpyrrolidon
und Acrylamidopropansulfonsäure und
Salze davon umfassen. Das Haftmittel wird in einem homogenen wässrigen
Gemisch durch Polymerisation hergestellt.
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Das
in der WO-A-97/24149 offenbarte Haftmittel wird als nutzbar bei
biomedizinischen Elektroden, Säugerhautabdeckungen
und pharmazeutischen Zufuhreinrichtungen angesehen. Jedoch werden
nur Haftmittel, die auf Acrylsäurehomopolymer
und N-Vinylpyrrolidonhomopolymer basieren, in den Ausführungsbeispielen
exemplarisch spezifiziert. Das Vorliegen eines hydrophoben Monomers
und/oder Polymers wird nicht beschrieben.
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Das
US-Patent Nr. 5 338 490 (Dietz et al.), auf dessen Offenbarung vorliegend
Bezug genommen wird, beschreibt ein drucksensitives Haftmittel aus
einem zweiphasigen Komposit, das diskontinuierliche, hydrophobe,
sensitive Haftmitteldomänen
in einer kontinuierlichen, hydrophilen Phase umfasst. Es wird angegeben, dass
das Haftmittel ungeachtet der Menge an vorliegendem Wasser ionenleitfähig ist,
wobei angegeben wird, dass das Haftmittel bei biomedizinischen Elektroden
genutzt werden kann. Die Ionenleitfähigkeit erhält man dadurch, dass als hydrophile
Phase ein ionisches Salz verwendet wird, das in einem solvatisierenden
Polymer gelöst
ist, das grundsätzlich
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus vernetztem Poly(N-Vinyllactam), vernetztem Polyacrylamid
und dessen ionischen Formen, vernetzter Polyacrylsäure und
deren Salzen, vernetzter Poly-(2-Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure), deren
Salzen, vernetzten Copolymeren des Salzes, vernetzten Copolymeren
von Salzen der Säure
oder Gemischen oder Kombinationen derselben besteht. Die diskontinuierlichen,
hydrophoben Domänen
sind aus hydrophoben Stoffen gebildet, die ausgewählt sind
aus Polyacrylaten, Polyolefinen, Silikonhaftmitteln, natürlich oder
synthetisch gewonnenen Haftmitteln auf Gummibasis, Polyvinylethern
oder Gemischen hieraus. Es wird angegeben, dass das Haftmittel durch
vorheriges Fertigen der hydrophoben und hydrophilen Komponenten
und durch gemeinsames Lösen
derselben in einem Lösungsmittel
gebildet wird, das dann durch Auskochen entfernt wird, um das Haftmittel
zurückzulassen.
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Die
Haftmittel nach dem Stand der Technik haben eine Reihe von Nachteilen,
und zwar unter Leistungs-, Herstellungs-, Wirtschaftlichkeits-,
Umwelt- oder Sicherheitsgesichtspunkten oder Kombinationen hieraus.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus Hydrogel gebildete Hauthaftmittel
bereitzustellen, die gesteuerte und voraussagbare Haftmitteleigenschaften
aufweisen, die leicht an unterschiedliche Verwendungen und, im Fall
medizinischer Elektroden oder ähnlicher
Einrichtungen, an unterschiedliche Anordnungen oder Anwendungen
angepasst werden können.
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Insbesondere
beziehen sich einzelne Aspekte der Erfindung jeweils darauf, aus
Hydrogel gebildete Hauthaftmittel, die ein gutes Haftvermögen auf
feuchter und nasser Haut aufweisen, und derartige Haftmittel zur
Verwendung bei biomedizinischen Hautelektroden bereitzustellen.
Diese Hydrogele wären
nützlich
zur Haftung an Haut, die mit Wasser oder wässrigen Lösungen abgewaschen wird. Herkömmliche
Bioadhäsiva
haben im Allgemeinen ein schlechtes Haftvermögen an nasser Haut.
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Weitere
Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich jeweils darauf,
aus Hydrogel gebildete Hauthaftmittel, die ein gutes Haftvermögen auf
mit Fett überzogener
Haut haben, und derartige Haftmittel zur Verwendung bei biomedizinischen
Hautelektroden bereitzustellen. Solche aus Hydrogel gebildeten Haftmittel würden im
Idealfall ein gutes Haftvermögen
auf unterschiedlichen Hauttypen aufweisen, wobei beispielsweise die
verschiedenartigen Hauttypen von Menschen unterschiedlichen ethnischen
Ursprungs berücksichtigt
werden, die dazu neigen, unterschiedliche Mengen und unterschiedliche
Typen von Fett abzuscheiden. Solche Hydrogele würden idealerweise auch ein
gutes Haftvermögen
auf Haut haben, auf die eine künstliche
Fettschicht, beispielsweise durch Hautfeuchtigkeitscremes, appliziert
wurde.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wie in Anspruch 1
definiert, eine bioadhäsive
Zusammensetzung bereitgestellt.
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Die
Zusammensetzungen nach der Erfindung zeigen Wasserbeständigkeit.
Für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung wird die Begrifflichkeit "Wasserbeständigkeit" definiert als das
Aufrechterhalten einer Haftung an Haut oder einem anderen Substrat
von einem Level von 50% bis mehr als 100% des Wertes des "ursprünglich hergestellten", aus Hydrogel gebildeten
Haftmittels, wenn sich der Wassergehalt des Hydrogels durch Absorption
von Wasser (aus der außerhalb
des Hydrogels liegenden Umgebung) vergrößert hat. Zudem zeigen die
Zusammensetzungen eine besonders vorteilhafte Kombination von (a)
Haftstärke
an der Haut, (b) Beständigkeit
gegenüber
einem Verlust an Hauthaftung, wenn der Wassergehalt des Hydrogels
durch Absorption von Wasser zunimmt, und (c) Verringerung der Wasseraufnahmerate,
verglichen mit entsprechenden Zusammensetzungen nach dem Stand der
Technik.
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Nach
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wie in Anspruch
1 definiert, eine bioadhäsive
Zusammensetzung bereitgestellt, die Wasserstabilität zeigt.
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Weitere
Merkmale und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind unten und in den anliegenden Ansprüchen definiert
und beschrieben.
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Die
Zusammensetzungen nach der Erfindung zeigen ein überraschend gutes Haftvermögen sowohl an
trockener als auch an feuchter Haut und bei einem anschließenden Aussetzen
an große
Mengen Wasser. Insbesondere stellen die Hydrogele nach der Erfindung
grundsätzlich
eine Haftung auf trockener Haut von nicht weniger als 0,5 N/cm bereit.
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Für die Zusammensetzungen
nach der Erfindung wurde gefunden, dass sie eine gute zweistufige
Haftung mit einer guten anfänglichen
Haftung beim ersten Kontakt des Hydrogels mit der Haut in der "ersten Stufe" bereitstellen, welche
Haftung in der "zweiten
Stufe" mit der Zeit
zunimmt.
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Solange
ausreichend Haftung bereitgestellt wird, sei angemerkt, dass die
aus Hydrogel gebildeten Haftmittel nach der Erfindung ein schmerzfreies
Entfernen von der Haut zulassen.
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Die
vorliegend verwendete Begrifflichkeit "homogenes, wässriges Reaktionsgemisch" bezieht sich auf ein
im Wesentlichen gelöstes
System, in dem vor der Polymerisationsreaktion im Wesentlichen keine
Phasenabscheidung auftritt. Beispielsweise ist eine Emulsion, eine
Mikroemulsion oder ein phasenentmischtes Gemisch, bei der/dem später eine
Polymerisationsreaktion abläuft,
kein homogenes, wässriges
Reaktionsgemisch, wie es für
den Zweck der vorliegenden Erfindung zu verstehen ist. Wenn ein
Reaktionsgemisch hydrophobe Komponenten umfasst, sind daher spezielle
Maßnahmen
erforderlich, um Homogenität
zu erreichen, wie unten detaillierter beschrieben ist.
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Ionisches Monomer
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Zusammensetzung nach der Erfindung umfasst das ionische Monomer
ein Monomer auf Acrylatbasis, das wegen seiner Fähigkeit zur schnellen Polymerisation
in Wasser ausgewählt
ist. Besonders bevorzugt umfasst das ionische Monomer zumindest
einen der Stoffe 2-Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure, einem
Analogen davon oder eines von deren Salzen, beispielsweise ein Alkalimetallsalz,
wie ein Natrium-, Kalium- oder Lithiumsalz. Der Begriff "Analog" bezieht sich in
diesem Zusammenhang insbesondere auf substituierte Derivate von
2-Acrylamido-2-Methylpropansuolfonsäuren. Ein besonders bevorzugtes
Beispiel des ionischen Monomers ist 2-Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäurenatriumsalz,
gewöhnlich
bezeichnet als NaAMPS, das derzeit von Lubrizo entweder als 50 %-ige
wässrige
Lösung (Referenznummer
LZ 2405) oder als 58 %-ige wässrige
Lösung
(Referenznummer LZ 2405A) bezogen werden kann. Das Reaktionsgemisch
umfasst von dem ionischen Monomer vorzugsweise etwa 10 bis etwa
50% und idealerweise zwischen etwa 30% und etwa 50%, bezogen auf
das Gewicht des Reaktionsgemisches.
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Weichmacher
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Zusammensetzung nach der Erfindung umfasst der Weichmacher wahlweise
einen der vorliegenden Bestandteile, entweder alleine oder in Kombination:
mindestens einen mehrwertigen Alkohol (wie Glyzerol), mindestens
einen davon abgeleiteten Ester und/oder mindestens einen polymeren
Alkohol (wie Polyethylenoxid). Glyzerol ist der bevorzugte Weichmacher.
Ein alternativ bevorzugter Weichmacher ist der Ester, der von Borsäure und
Glyzerol abgeleitet ist. Der Weichmacher wird im Allgemeinen zum
Weichmachen der hydrogelen Zusammensetzungen nach der Erfindung
und, bei elektrisch leitfähigen
Hydrogelen, zur Steuerung der adhäsiven und elektrischen Eigenschaften
eingesetzt. Wenn Wasser aus dem Hydrogel entweicht, können sich
sowohl die adhäsiven
als auch die elektrischen Eigenschaften verschlechtern. Das Reaktionsgemisch
umfasst von dem Weichmacher (einem anderen als Wasser) zwischen
etwa 15% und etwa 45%, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches.
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Nichtionisches
Monomer
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Zusammensetzung nach der Erfindung umfasst das oben genannte,
nicht ionische, wasserlösliche
Monomer zumindest einen der Stoffe Mono- oder Di-N-Acrylamid oder
ein Analoges davon. Der Begriff "Analog" bezieht sich in
diesem Zusammenhang auf nicht ionische, wasserlösliche Monomere, die eine Alkyl-
oder substituierte Alkylgruppe umfassen, die über eine Amido- oder Alkylamido-(-CO.NH-
oder CO.NR-)Funktionsgruppe mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung
verbunden ist. Beispiele solcher Analogen umfassen Diazetonacrylamid
(N-1,1-Dimethyl-3-Oxobutylacrylamid), N-alkylierte Acrylamide, N,N-dialkylierte
Acrylamide, N-Vinylpyrrolidon
und Acryloylmoropholin. N,N-Dimethylacrylamid (NNDMA) und/oder ein
Analog davon wird bevorzugt. Das Reaktionsgemisch umfasst vorzugsweise zwischen
etwa 15% und etwa 30% und idealerweise zwischen etwa 15% und etwa
25% des nicht ionischen, wasserlöslichen
Monomers, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches.
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Vernetzung
und Polymerisation
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Herkömmliche
Vernetzungsmittel werden in geeigneter Weise eingesetzt, um die
erforderliche mechanische Stabilität bereitzustellen und die adhäsiven Eigenschaften
des Hydrogels zu steuern. Obwohl Hydrogele mit geeigneter Haftung
und bei Bedarf mit geeigneten elektrischen Eigenschaften hergestellt
werden können,
sollte auch eine hinreichende Menge eines geeigneten Vernetzers
eingesetzt werden. Wenn eine zu geringe Menge an Vernetzer verwendet
wird, wird die Umwandlung des Materials in eine fertige Elektrode
unmöglich.
Die Menge an benötigtem
Vernetzungsmittel ist für
den Fachmann leicht erkennbar und liegt beispielsweise zwischen
0,05% und 0,2%, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches.
Typische Vernetzer sind Tripropylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat,
Triacrylat, Polyethylenglycoldiacrylat (PEG400 oder PE600) und Methylen-bis-Acrylamid.
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Die
Haftmittel, die von der Erfindung betroffen sind, umfassen grundsätzlich neben
einem vernetzten, polymeren Netz ein wässriges, weich machendes Medium
und optional mindestens einen Elektrolyten, während die eingesetzten Materialien
und Verfahren in der Regel gewählt
werden, um für
die gewünschte
Anwendung eine geeignete Balance zwischen adhäsiven und elektrischen Eigenschaften
bereitzustellen. Insbesondere wird der Typ des Wassers und dessen
Aktivität
zusammen mit den rheologischen Eigenschaften des Hydrogels gesteuert,
um eine Balance zwischen den drucksensitiven, adhäsiven Eigenschaften
und bei Bedarf den elektrischen Eigenschaften zu schaffen. Ein bevorzugtes
Merkmal des zur Durchführung
der Erfindung eingesetzten Prozesses besteht darin, dass, um die
gewünschten
adhäsiven
und elektrischen Eigenschaften zu erhalten, die endgültige Menge
an in dem Hydrogel benötigtem
Wasser in der Rezeptur vor der Gelbildung vorliegt, d. h., es wird
aus dem Hydrogel nach der Herstellung kein Wasser und während der
Herstellung weniger als etwa 10% entfernt.
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Das
Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzungen nach der Erfindung
würde grundsätzlich die Polymerisation
freier Radikale und idealerweise die Verwendung eines Photoinitiators
oder einer Kombination von Photoinitiierung und thermischer Aktivierung
umfassen. Vorzugsweise umfasst das Reaktionsgemisch zwischen etwa
0,02 und 2% und idealerweise zwischen etwa 0,02% und etwa 0,2% Photoinitiator,
bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches. Vorzugsweise umfasst
das Reaktionsgemisch zwischen etwa 0,02% und etwa 2% und idealerweise zwischen
etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 2 Gew-% und idealerweise zwischen etwa
0,02 Gew.-% und etwa 0,2 Gew.-% an thermischem Aktivator. Bevorzugte
Photoinitiatoren umfassen einen der folgenden Stoffe, und zwar entweder
alleine oder in Kombination:
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Typ
I-α-Hydroxy-Ketone
und Benzilidimethyl-Ketale, z.B. Irgacure 651. Von diesen wird angenommen, dass
sie bei Bestrahlung Benzoylradikale bilden, die eine Polymerisation
auslösen.
Bevorzugte Photoinitiatoren dieses Typs sind diejenigen, die keine
Substituenten in der para-Position des aromatischen Rings aufweisen.
Beispiele schließen
sowohl Irgacure 184 und Darocur 1173, wie von Ciba Chemicals vertrieben,
als auch Kombinationen dieser Stoffe ein.
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Photoinitiatoren
der folgenden allgemeinen Formel werden bevorzugt
wobei R
1 einer
der folgenden Bestandteile sein kann: Wasserstoff, H
3C-S-
oder
Vorzugsweise
ist R
1 Wasserstoff.
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R
2 kann in geeigneter Weise einer der folgenden
Bestandteile sein:
Insbesondere bevorzugt ist
R
2 -
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Ein
besonders bevorzugter Photoinitiator ist 1-Hydroxycyclohexylphenylketon:
beispielsweise wie unter dem Handelsnamen Irgacure 184 von Ciba
Speciality Chemicals vertrieben. Ebenfalls bevorzugt sind Darocur
1173 (2-Hydroxy-2-Propylphenylketon) und Gemische von Irgacure 184
und Darocur 1173.
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Anwendungen
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Die
hier beschriebenen Haftmittel können
in einem weiten Bereich von Anwendungen mit Hautkontakt entweder
trägerfrei
oder in der Form von Membranen, Kompositen oder Schichtstoffverbunden
eingesetzt werden.
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Solche
Anwendungen umfassen Plasterverbände,
Bandagen und Verbände
von allgemeiner Nützlichkeit,
Wundheilung und Wundbehandlungseinrichtungen; Hautkontaktierung,
Darmöffnung
und damit verbundene Inkontinenzeinrichtungen und dergleichen. Andere
Anwendungsfelder umfassen pharmazeutische Zufuhreinrichtungen zur
Zufuhr von Arzneimitteln oder anderen aktiven Stoffen an oder durch
die Haut eines Säugers,
die optional topische, transdermale oder iontophoretische Stoffe
und Arzneiträger
umfassen. Nicht beschränkende
Beispiele von eindringverbessernden Stoffen umfassen Methylölsäure, Isopropylmyristat,
Azone®,
Transkutol® und
N-Methylpyrrolidon.
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Biomedizinische
Hautelektroden
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Eine
besonders bevorzugte Anwendung liegt in dem Gebiet biomedizinischer
Hautelektroden.
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Nach
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung
einer bioadhäsiven
Zusammensetzung bei einer biomedizinischen Hautelektrode bereitgestellt,
wobei die Zusammensetzung durch Polymerisieren eines homogenen,
wässrigen
Reaktionsgemisch gebildet ist, das bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches
zwischen etwa 5% und etwa 50% mindestens eines ionischen, wasserlöslichen
Monomers, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches zwischen
etwa 10% und etwa 50% mindestens eines Weichmachers (einem anderen
als Wasser), bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches bis
zu etwa 50% (d. h. zwischen etwa 0,05% und etwa 50% und bevorzugt
zwischen etwa 10% und etwa 50%) mindestens eines nichtionischen,
wasserlöslichen
Monomers, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches bis zu 40%
(d. h. zwischen etwa 0,05 % und etwa 40% und bevorzugt zwischen
etwa 3% und etwa 40%) Wasser und eine die elektrische Leitfähigkeit
verbessernde Menge mindestens eines Elektrolyts umfasst, wobei die
die elektrische Leitfähigkeit
verbessernde Menge passend sein kann bis zu 6% (d. h. zwischen etwa
0,05% und etwa 6% und bevorzugt zwischen 0,5% und etwa 6%), bezogen
auf das Gewicht des Reaktionsgemisches.
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Nach
einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung
einer bioadhäsiven
Zusammensetzung bei einer biomedizinischen Hautelektrode bereitgestellt,
wobei die Zusammensetzung eine wie hier definierte Wasserstabilität zeigt
und die Zusammensetzung durch Polymerisierung eines homogenen, wässrigen
Reaktionsgemisches gebildet ist, das mindestens ein ionisches, wasserlösliches
Monomer, mindestens einen Weichmacher (einen anderen als Wasser),
mindestens ein nichtionisches, wasserlösliches Monomer und mindestens
einen Elektrolyten umfasst.
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Wenn
die Hydrogele in Verbindung mit medizinischen Ag/AgCl-Elektroden verwendet
werden sollen, müssen
Chloridionen vorliegen, damit die Elektrode arbeitet. Üblicherweise
werden Kaliumchlorid und Natriumchlorid eingesetzt. Jedoch kann
jede Verbindung eingesetzt werden, die Chloridionen an das System
abgeben kann, beispielsweise Lithiumchlorid, Kalziumchlorid und
Ammoniumchlorid. Die Menge, die zugegeben werden sollte, ist abhängig von
den erforderlichen elektrischen Eigenschaften und liegt typischerweise
zwischen etwa 1 und 7 Gew.-%.
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Die
bedeutendste elektrische Eigenschaft ist die Impedanz. Leistungsstandards
wurden von der American Association of Medical Instruments (AAMI)
aufgestellt. Bei Messelektrodenanwendungen werden die Elektroden,
die aus dem Haftmittel und einem geeigneten, leitfähigen Träger bestehen,
in Paaren mit Haftmittel/Hartmittel-Kontakt angeordnet. Der leitfähige Träger hat
häufig
eine Ag/AgCl-Beschichtung, die in Kontakt mit dem Haftmittel steht.
Die gemessene Impedanz ist sowohl abhängig von der Qualität der Ag/AgCl-Beschichtung
als auch von dem Haftmittel. Bei dieser Anordnung muss das Haftmittel
Chloridionen enthalten. Die Konzentration an Chloridionen beeinflusst
die Impedanz derartig, dass eine Erhöhung der Konzentration die Impedanz
verringern kann. Man würde
erwarten, dass die Aktivität
der Ionen (im Gegensatz zu der Konzentration) wichtig bei der Bestimmung
der Impedanz wäre.
In der Praxis ist aber die Bestimmung der Ionenaktivität in diesen
Systemen nicht einfach. Bei der Auslegung des Hydrogels für die geringste
gemäß dem AAMI-Standard
gemessene Impedanz muss die Menge und Aktivität von Wasser in Betracht gezogen
werden. Diese Faktoren steuern die effektive Ionenaktivität und folglich
die Menge an Chlorid, die zur Teilnahme an der Elektrochemie des
Systems verfügbar
ist. Hydrogele mit einer geringeren Chloridkonzentration jedoch
einer höheren Wasseraktivität haben
geringere Impendanzen.
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Fettige Haut
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Die
vorliegende Erfindung stellt des Weiteren eine bioadhäsive Zusammensetzung
bereit, die gutes Haftvermögen
aufweist, wenn sie bei einer natürlich
fetten Haut oder künstlich
mit Fett überzogenen
Haut angewendet wird.
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Nach
einem fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine bioadhäsive Zusammensetzung
bereitgestellt, die durch Polymerisieren eines homogenen, wässrigen
Reaktionsgemisches gebildet ist, umfassend bezogen auf das Gewicht
des Reaktionsgemisches zwischen etwa 5% und 50% mindestens eines
ionischen, wasserlöslichen
Monomers, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches zwischen
etwa 10% und etwa 50% mindestens eines Weichmachers (einem anderen
als Wasser), bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches bis
zu etwa 50% (d. h. zwischen etwa 0,05% und etwa 50% und vorzugsweise
zwischen etwa 10% und etwa 50%) mindestens eines nicht ionischen,
wasserlöslichen
Monomers, bezogen auf das Reaktionsgemisch bis zu etwa 40% (d. h.
zwischen etwa 0,05% und etwa 40% und vorzugsweise zwischen etwa 3%
und etwa 40%) Wasser, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches
bis zu etwa 10% (vorzugsweise zwischen etwa 0,05% und etwa 9% und
besonders bevorzugt weniger als 8%) mindestens eines Tensids und
bezogen auf das Reaktionsgemisch zwischen etwa 1% und etwa 30% mindestens
eines hydrophoben Monomers und/oder Polymers. Bei solch einer Zusammensetzung
dient das nicht ionische, wasserlösliche Monomer typischerweise
als reaktive Lösungsmittelbrücke.
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Zur
Vermeidung von Missverständnissen
umfasst der hier im Zusammenhang mit allen Polymeren genutzte Begriff "Polymer" sowohl Homopolymere
als auch Copolymere. Der Begriff "Polymerisieren" ist dementsprechend zu verstehen.
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Die
hier benutzte Begrifflichkeit "reaktive
Lösungsmittelbrücke" bezieht sich auf
ein teilweise lipophiles, nicht ionisches, wasserlösliches
Monomer, das die Fähigkeit
hat, sich zwischen der hydrophoben und der wässrigen Phase aufzuteilen,
wobei das hydrophobe Monomer in dem homogenen Reaktionsgemisch im
Wesentlichen aufgelöst
ist, bevor die Polymerisierung startet. Die Lösungsmittelbrücke ist
dadurch reaktiv, dass sie ein polymerisierbares Monomer ist, das
an der Polymerisierungsreaktion teilnimmt. Ohne sich an die Theorie
gebunden zu fühlen,
wird angenommen, dass die Lösungsbrückenfunktion
des nicht ionischen, wasserlöslichen
Monomers vorherrschend vor und in den relativ frühen Stadien der Polymerisierungsreaktion
ausgeübt wird und mit Fortschreiten der Polymerisierungsreaktion
abnimmt.
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Solche
Zusammensetzungen zeigen eine gute Haftung an fettiger Haut. Die
Hydrogele nach der Erfindung wurden dahingehend geprüft, dass
sie ein Haftvermögen
von mindestens 0,35 N/cm auf fettiger Haut des in den Tests definierten
Typs bereitstellten. Auf der Haut blieben nach dem Entfernen keine
Rückstände zurück.
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Die
Erfindung stellt ein homogenes, dispergiertes Reaktionsgemisch bereit,
das sowohl hydrophobe als auch hydrophile Komponenten umfasst und
das sich durch Polymerisierung in ein zweiphasiges oder ein mehrphasiges
Gefüge
zerlegt. In einigen Fällen
wurde beobachtet, dass die Phasen eine Dicke von etwa 100 μm +/– 50 μm haben.
Das Reaktionsgemisch umfasst mindestens einen oberflächenaktiven
Stoff, der die Phasentrennung unterstützen oder vorantreiben kann,
jedoch im Laufe der Polymerisierung zwischen den resultierenden
Phasen anisotrop verteilt wird.
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Das
Vorliegen eines hydrophoben Monomers oder Polymers kann bei der
anfänglichen,
homogenen Dispersion erforderlich sein, um die Phasentrennung effektiver
voranzutreiben.
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Oberflächencharakteristika
des polymerisierten Materials
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Es
ist eine Folge der Erfindung, dass das phasenentmischte, polymerisierte
Material zumindest an seiner Oberfläche vergleichsweise hydrophobe
Bereiche, die das Polymer als drucksensitives Haftmittel wirken lassen
können,
und im Wesentlichen hydrophile Bereiche umfasst, die den oberflächenaktiven
Stoff in einer wässrigen
Umgebung an der Grenzfläche
zwischen den Polymeren und der Säugerhaut
wirken lassen können.
Wenn das Polymer mit der Haut in Kontakt gebracht wird, werden die
Art und die Menge des oberflächenaktiven
Stoffes so gewählt,
dass sie das Entfernen natürlicher
oder synthetischer, hydrophober Materialien, wie eines Hautlipids
oder einer Hautcreme, von der Hautoberfläche herbeiführen, ohne die Haftkraft zwischen
den hydrophoben Bereichen und der Hautoberfläche nachteilig zu verringern.
Je nachdem, wie sowohl das polymere Haftmittel, das gemäß der Erfindung
gebildet ist, und die Haut, mit dem dieses kontaktiert ist, unter
normalen Einsatzbedingungen verformt werden, wird eine Grenzflächengleichgewichtssituation
erreicht, in der einiger räumlicher
Austausch zwischen hydrophoben Bereichen und hydrophilen Bereichen
auf der Hautoberfläche
stattfindet.
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Das
phasenentmischte, polymerisierte Oberflächenmaterial hat vorwiegend
gut definierte hydrophobe Phasen, die in einer hydrophilen Matrix
eingebettet sind, in der das Wasser vorwiegend enthalten ist. Die
hydrophoben Phasen haben im Allgemeinen eine längliche Form, mit einer Querabmessung,
die größer ist
als die Wellenlänge
von Licht (z.B. zwischen etwa 0,5 und etwa 100 μm). Sie können daher unter einem Lichtmikroskop
auf einer Probe sichtbar gemacht werden, die mit einem Farbstoff
angefärbt
ist, der sich bevorzugt an der hydrophoben Phase anbindet.
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Die
Oberflächenmorphologie
der länglichen,
hydrophoben Phasen kann stark variieren. Ohne sich an die Theorie
gebunden zu fühlen,
wird angenommen, dass die Schwankungen der Oberflächenspannung
an der Grenzfläche
zwischen hydrophoben und hydrophilen Bereichen mit fortschreitender
Polymerisierungsreaktion ein Variieren der Morphologien bei dem
letztendlichen Polymer hervorrufen können. Die Oberflächenspannung
kann durch die Art und die Menge sowohl der reaktiven Lösungsmittelbrücke als
auch des oberflächenaktiven
Stoffes und auch durch andere Faktoren beeinflusst werden.
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So
ist es möglich,
dass sich die länglichen,
hydrophoben Phasen an der Oberfläche
des polymerisierten Materials in einer angehäuften oder alternativ einer
relativ offenen Anordnung ansammeln. Die mikroskopisch sichtbar
gemachte, hydrophobe Phase kann beispielsweise als diskontinuierliche
lineare und/oder verzweigte Fäden
oder geschlossene Kringel vorliegen, die in der hydrophilen Matrix
eingebettet sind.
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Das
polymerisierte Material ist typischerweise nicht doppeltkontinuierlich.
Zumindest die hydrophoben oder die hydrophilen Phasen liegen als
diskrete Bereiche in dem polymerisierten Material vor, und beide
Phasen erstrecken sich nicht gleichzeitig über das polymerisierte Material
(Doppelkontinuität).
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Nach
einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine bioadhäsive Zusammensetzung bereitgestellt,
die dadurch gebildet ist, dass ein homogen dispergiertes Reaktionsgemisch
bereitgestellt wird, das sowohl hydrophobe als auch hydrophile Komponenten
umfasst, und dass das homogen dispergierte Reaktionsgemisch polymerisiert
wird, so dass das Reaktionsgemisch durch die Polymerisierung zumindest
an einer Oberfläche
der bioadhäsiven
Zusammensetzung in eine zweiphasige oder mehrphasige Struktur aufgespalten
wird.
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Nach
einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung
einer bioadhäsiven
Zusammensetzung bei einer biomedizinischen Hautelektrode bereitgestellt,
wobei die Zusammensetzung durch Polymerisierung eines homogenen,
wässrigen
Reaktionsgemisches gebildet ist, das etwa 5% bis etwa 50% mindestens
eines ionischen, wasserlöslichen
Monomers, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches, zwischen
etwa 10% und etwa 50% mindestens eines Weichmachers (einem anderen
als Wasser), bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches, bis
zu etwa 50% (d. h. zwischen etwa 0,05% und etwa 6% und vorzugsweise
zwischen etwa 0,05% und etwa 6%) mindestens eines nichtionischen,
wasserlöslichen
Monomers, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches, bis zu
etwa 40% (d. h. zwischen etwa 0,05% und etwa 40% vorzugsweise zwischen
3% und etwa 40%) Wasser, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches, bis
zu etwa 10% (vorzugsweise zwischen etwa 0,05% und etwa 9% und besonders
bevorzugt weniger als 8%) mindestens eines Tensids, bezogen auf
das Gewicht des Reaktionsgemisches, zwischen etwa 1% und etwa 30%
mindestens eines hydrophoben Monomers und/oder Polymers, bezogen
auf das Gewicht des Reaktionsgemisches, und eine die elektrische
Leitfähigkeit
erhöhende
Menge mindestens eines Elektrolyts umfasst, wobei die die elektrische
Leitfähigkeit
erhöhende
Menge bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches bis zu etwa
6% (d. h. zwischen etwa 0,05% und etwa 6% und bevorzugt zwischen
etwa 0,5% und etwa 6%) betragen kann.
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Nach
einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung
einer bioadhäsiven
Zusammensetzung bei einer medizinischen Hautelektrode bereitgestellt,
wobei die bioadhäsive
Zusammensetzung dadurch gebildet wird, dass ein homogen dispergiertes
Reaktionsgemisch, das sowohl hydrophobe als auch hydrophile Komponenten
umfasst, bereitgestellt wird und das homogen dispergierte Reaktionsgemisch polymerisiert
wird, so dass das Reaktionsgemisch durch die Polymerisierung zumindest
an einer Oberfläche der
bioadhäsiven
Zusammensetzung in eine zweiphasige oder mehrphasige Struktur aufgespalten
wird.
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Die
bevorzugten Merkmale der wie vorstehend beschriebenen ersten, zweiten,
dritten und vierten Aspekte der Erfindung sind ebenso auf die fünften, sechsten,
siebten und achten Aspekte der Erfindung übertragbar.
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Tenside
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Jedes
kompatible Tensid kann eingesetzt werden. Nicht ionische, anionische
und kationische Tenside werden bevorzugt. Das Tensid umfasst idealerweise
diejenigen Tenside, die unten aufgeführt sind, und zwar entweder
alleine oder in Kombination mit anderen Tensiden.
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1. Nichtionische
Tenside
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Geeignete
nicht ionische Tenside umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein,
diejenigen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die die Kondensationsprodukte
eines höheren
aliphatischen Alkohols umfasst, wie ein Fettalkohol, der etwa 8
bis etwa 20 Kohlenstoffatome in einer geraden oder verzweigten Kettenanordnung
umfasst und der mit etwa 3 bis etwa 100 Mol, vorzugsweise mit etwa
5 bis etwa 40 Mol und besonders bevorzugt mit etwa 5 bis etwa 20
Mol Ethylenoxid kondensiert ist. Beispiele solcher nichtionischer,
ethoxylierter fettalkoholhaltiger Tenside sind die Tergitol.TM.15-S-Reihen
von Union Carbide und Brij.TM.-Tenside von ICI. Tergitol.TM-15-S-Tenside
umfassen C.sub.l1- bis C.sub.15-Sekundäralkoholpolyethylenglycolether.
Brij.TM 58-Tensid ist Polyoxyethylen-(20)-Cetylether und Brij.TM
76-Tensid ist Polyoxyethylen-(10)-Stearylether.
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Weitere
geeignete, nicht ionische Tenside umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein,
diejenigen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus den Polyethylenoxidkondensaten
eines Mols Alkyphenol, das zwischen etwa 6 und 12 Kohlenstoffatome
in einer geraden oder verzweigten Kettenanordnung umfasst, mit etwa
3 bis 100 Mol Ethylenoxid besteht. Beispiele nicht ionischer Tenside
sind die Igepal.TM.CO- und CA-Reihen
von Rhone-Poulenc. Igepal.TM.CO-Tenside umfassen Nonylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanole.
Igelpal.TM.CA-Tenside umfassen Octylphenoxypoly(ethlyenoxy)ethanole.
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Eine
weitere Gruppe verwendbarer, nicht ionischer Tenside umfasst, ohne
auf diese beschränkt
zu sein, diejenigen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Blockcopolymeren
von Ethlyenoxid und Propylenoxid oder Butylenoxid gebildet ist.
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Beispiele
solcher nicht ionischer Blockcopolymer-Tenside sind die Pluronic.TM.-
und Tetronic.TM-Reihen von Tenisden von BASF. Pluronic.TM-Tenside
umfassen Ethylenoxidpropylenoxidblockcopolymere. Tetronic.TM-Tenside
umfassen Ethylenoxidpropylenoxidblockcopolymere. Es wurde festgestellt,
dass das Gleichgewicht hydrophober und hydrophiler Komponenten in
dem Tensid zusammen mit dem Molekulargewicht bedeutend ist. Geeignete
Beispiele sind Pluronic L68 und Tetronic 1907. Besonders geeignete
Beispiele sind Pluronic L64 und Tetronic 1107. Weitere zufriedenstellende,
nicht ionische Tenside umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein,
diejenigen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Sorbitanfettsäureestern,
Polyoxyethylensorbitanfettsäureestern
und Polyoxyethylenstearaten gebildet ist. Beispiele solcher Fettsäureester
umfassender, nicht ionischer Tenside sind die Span-TM.-, Tween.TM.-
und Myrj.TM-Tenside von ICI. Span.TM.-Tenside umfassen C.sub.12-
bis C.sub.18-Sorbitanmonoester. Tween.TM.-Tenside umfassen Poly(ethylenoxid)-C.sub.12-
bis -C.sub.18-Sorbitanmonoester. Myrj.TM.-Tenside umfassen Polyethylen-oxid)stearate.
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2. Anionische
Tenside
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Anionische
Tenside umfassen gewöhnlich
einen hydrophoben Teil, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die
aus (etwa C.sub.6- bis etwa C.sub.20) Alkyl-, Alkylaryl- und Alkenyl-Gruppen
und einer anionischen Gruppe besteht, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die
aus Sulfat, Sulfonat, Phosphat, Polyoxyethylensulfat, Polyoxyethylensulfonat,
Polyoxyethylenphosphat und den alkalimetallischen Salzen, Ammoniumsalzen
und tertiären
Aminosalzen solcher anionischer Gruppen besteht.
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Anionische
Tenside, die gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden können,
umfassen, ohne darauf beschränkt
zu sein, diejenigen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus (etwa C.sub.6-
bis etwa C.sub.20-) Alkyl- oder Alkylarylsulfaten oder -sulfonaten,
wie Natrium larylsulfat (kommerziell erhältlich als Polystep.TM B-3
von Stepan Co.) und Natriumdodezylbenzensulfat (kommerziell erhältlich als
Siponat.TM.DS-10 von Rhone-Poulenc); Polyoxyethylen (etwa C.sub.6-
bis etwa C.sub.20-)Alkyl- oder Alkylphenolethersulfate mit der Ethlyenoxidwiederholungseinheit
im Tensid mit weniger als etwa 30 Einheiten, vorzugsweise mit weniger
als etwa 20 Einheiten, insbesondere bevorzugt mit weniger als etwa
15 Einheiten, wie Polystep.TM.B-1, das kommerziell erhältlich ist
von Stepan Co., und Alipal.TM.EP110 und 115 von Rhone-Poulenc; (etwa
C.sub.6- bis etwa C.sub.20-)Alkyl- oder Al-kylphenoxypoly(ethylenoxy)ethylmonoester
und -diester von Phosphorsäure
und deren Salzen, mit der Ethylenoxidwiederholungseinheit in dem
Tensid mit weniger als etwa 30 Einheiten, vorzugsweise mit weniger
als etwa 20 Einheiten, insbesondere bevorzugt mit weniger als etwa
15 Einheiten, wie Gafac.TM.RE-510 und Gafax.TM-610 von GAF.
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3. Kationische
Tenside
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Kationische
Tenside, die gemäß der vorliegenden
Erfindung nutzbar sind, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein,
diejenigen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus quaternären Ammoniumsalzen
besteht, bei denen mindestens eine Gruppe mit höherem Molekulargewicht und
zwei oder drei Gruppen mit geringerem Molekulargewicht mit einem
gemeinsamen Stickstoffatom verbunden sind, um ein Kation zu bilden, und
bei dem das den Ladungsausgleich schaffende Anion aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die aus einem Halogenid (Bromid, Chlorid, etc.), Acetat, Nitrit
und niederwertigen Alkosulfaten (Methoslufate, etc.) besteht. Der mindestens
eine Substituent auf dem Stickstoff, der ein höheres Molekulargewicht hat,
ist häufig
eine höhere Alkylgruppe,
die etwa 10 bis etwa 20 Kohlenstoffatome umfasst, und die Substituenten
mit geringerem Molekulargewicht können niedrigere Alkyle mit
etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methyl oder Ethyl sein, die
in einigen Fällen
substituiert sein können,
wie beispielsweise mit Hydroxy. Mindestens einer der Substituenten kann
eine Arylhälfte
umfassen oder durch ein Aryl, wie Benzyl oder Phenyl, ersetzt sein.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Tensid mindestens ein Propylenoxid/Ethylenoxidblockcopolymer,
wie beispielsweise dasjenige, das von BASF Plc unter dem Handelsnamen
Pluronic L64 geliefert wird. Das Reaktionsgemisch umfasst idealerweise,
bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches, zwischen 0,1% und
5% Tensid.
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Das
Tensid bewirkt, dass das Fett von der Haut entfernt wird und dass
das entfernte Fett in isolierten Taschen in dem Hydrogel dargestellt
wird, ohne dass das Haftvermögen
der Beschichtung verringert wird.
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Mit Lipid
Mizellen bildendes Polymer
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst das homogen dispergierte Reaktionsgemisch
vorzugsweise des Weiteren bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches
etwa 0,1% bis etwa 5% eines Polymers, das mit Lipiden Mizellen bildet,
d. h. ein so genanntes überwickeltes
Polymer. Dieses Polymer arbeitet derart, dass die eingerollten Fetttaschen
von der Gel/Haut-Grenzfläche
zu Mizellen umgebildet und entfernt werden.
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Dieses überwickelte
Polymer hat die Fähigkeit,
die primären
Tensidmizellen- effektiver zu solvatisieren, die mit einer hydrophoben
Hautverunreinigung, wie einem Hautlipid oder einer Hautcreme, in
Kontakt stehen. Die Folge dieser funktionalen Rolle ist die, dass
das Haftvermögen
zwischen dem Haftmittel und der Haut durch das Vorliegen des Tensids
und/oder der hydrophoben Hautverunreinigung immer weniger beeinträchtigt wird.
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Das überwickelte
Polymer umfasst vorzugsweise die folgenden Bestandteile, entweder
alleine oder in Kombination: Poly(maleinsäure-Styren), Poly(maleinsäure-Butylvenylether),
Poly(maleinsäure-Propylvenylether),
Poly(maleinsäure-Ethylvenylether)
und Poly(acrylsäure-Ethylacrylat).
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Ein
besonders bevorzugtes Beispiel ist ein alternierendes Copolymer
aus Styrol und Maleinsäure.
Wie oben ausgeführt,
stellt die Zusammensetzung nach der Erfindung infolge der Polymerisierung
eine zweiphasige Struktur bereit. Diese beiden Phasen sind hydrophil
und hydrophob. Die hydrophobe Phase kann durch ein hydrophobes Monomer
bereitgestellt sein, das anfänglich
im Wege einer reaktiven Lösungsmittelbrücke, wie nachfolgend
diskutiert, als Teil des homogenen Reaktionsgemisches aufrechterhalten
wird. Alternativ und/oder zusätzlich
wird die hydrophobe Komponente als ein Polymer bereitgestellt, das
sich bei der Polymerisierung von der wässrigen Phase abspaltet.
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Hydrophobes
Monomer
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Das
Reaktionsgemisch umfasst vorzugsweise bezogen auf das Gewicht des
Reaktionsgemischs etwa 1% bis 15% eines hydrophoben, nicht wasserlöslichen
Monomers. Dieses hydrophobe Monomer umfasst idealerweise die folgenden
Bestandteile entweder alleine oder in Kombination: n-Butylacrylat,
n-Butylmethacrylat, α-Hexylacrylat,
Isooctylacrylat, Isodecylacrylat, Ethoxyethylacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat,
Vinylpropionat und Vinylbutyrat. Besonders bevorzugt sind Ethoxyethylacrylat
und Butylacrylat. Wenn das Hydrogel eine hydrophobe Komponente,
wie Butylacrylat, sowie ein hydrophiles Monomer (d. h. das oben
genannte wasserlösliche
ionische Monomer), wie NaAMPS umfasst, wirkt das oben genannte nicht
ionische wasserlösliche
Monomer, bei dem bevorzugten Beispiel NNDMA, als die so genannte "reaktive Lösungsmittelbrücke", um vor der Polymerisierung
eine gute Vermengung der verschiedenen, dem Anschein nach inkompatiblen
Komponenten des Reaktionsgemisches zu erreichen. Das Reaktionsgemisch
hat so eine homogene Struktur, die sowohl hydrophile als auch hydrophobe
Komponenten umfasst, die innig vermischt sind, da das NNDMA als
Lösungsmittel
sowohl für
hydrophile als auch für
hydrophobe Materialien wirkt und eine klare, kompatible Beschichtungslösung oder
-dispersion bereitgestellt wird. Da die reaktive Lösungsmittelbrücke polymerisiert
ist und somit im Wesentlichen aus dem Reaktionsgemisch entfernt
ist, ist die Stabilität
des Systems beeinträchtigt,
und die kompatiblen Beschichtungslösungen oder -dispersionen unterliegen
einer Phasenentmischung, um eine zweiphasige Struktur bereitzustellen.
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Unter
bestimmten Umständen
umfasst das Reaktionsgemisch, bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemisches,
vorzugsweise etwa 3% bis etwa 20% und besonders bevorzugt zwischen
etwa 8% und etwa 18% einer stabilisierten, hydrophoben Polymerdispersion,
die eingesetzt wird, um ein stabiles, phasenentmischtes System bereitzustellen.
Das hydrophobe Polymer umfasst vorzugsweise einen der folgenden
Bestandteile entweder alleine oder in Kombination: Vinylacetatdioctylmaleat-Copolymer oder Ethylenvinylacetat-Copolymer.
Ethylenvinylacetat-Copolymer
wird bevorzugt, wie dasjenige, das unter dem Handelsnamen DM 137
von Harco Chemicals vertrieben wird.
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Polymerisierungsbedingungen
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Bei
der Herstellung bioadhäsiver
Zusammensetzungen nach der Erfindung werden die Bestandteile vermengt,
um ein Reaktionsgemisch in der Form einer flüssigen Rezeptur auf Wasserbasis
nach Art eines Vorgels bereitzustellen. Diese wird dann durch eine
Polymerisierungsreaktion freier Radikale in ein Gel überführt. Dies
kann beispielsweise unter Verwendung herkömmlicher thermischer Aktivatoren
und/oder Photoinitiatoren oder durch ionisierende Strahlung erreicht
werden. Photoinitiation ist ein bevorzugtes Verfahren und wird üblicherweise
so angewen det, dass das Vorgel-Reaktionsgemisch, das ein geeignetes
Photoinitiationsmittel enthält,
UV-Strahlung ausgesetzt wird, nachdem es als Schicht auf silikonisiertes
Trennpapier oder ein anderes festes Substrat gesprüht oder
aufgetragen wurde. Die einwirkende UV-Intensität liegt bei einer Wellenlänge in dem
Bereich zwischen 240 und 420 nm idealerweise im Wesentlichen bei
40 mW/cm2. Der Ablauf erfolgt im Allgemeinen
in einer gesteuerten Weise, umfassend eine genau festgelegte Abfolge
von Vermengung und Wärmebehandlung
oder Verlauf.
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Die
Dauer der UV-Bestrahlung sollte idealerweise weniger als 60 Sek.
und bevorzugterweise weniger als 10 Sek. betragen, um ein Gel zu
bilden, bei dem mehr als 95% der Monomere umgewandelt sind. Für eine Umwandlung
von mehr als 99,95% wird ein Aussetzen an UV-Strahlung für weniger
als 60 Sek. und bevorzugt für
weniger als 40 Sek. bevorzugt. Der Fachmann wird erkennen, dass
das Ausmaß an
Bestrahlung abhängig sein
wird von der Dicke des Reaktionsgemisches, der Photoinitiatorkonzentration
und der Art des Substrats, auf das das Reaktionsgemisch aufgetragen
ist, und von der UV-Quelle.
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Diese
Zeitangaben gelten für
Mitteldruckquecksilberdampflampen als UV-Quelle, die mit 100 W/cm betrieben
wird. Die Intensität
der UV-Strahlung
zwischen 240 nm und 420 nm, die die Oberfläche des Substrats erreicht,
liegt bei mindestens 200 mW/cm2, wie mit
einem Solascope von Solatell gemessen. Bei einer gegebenen Lampe
ist die UV-Intensität
eine Funktion der Betriebsleistung und des Abstands des Reaktionsgemischs
von der UV-Quelle.
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Obwohl
die Haftmittel nach der Erfindung normalerweise als Schichten, Beschichtungen
oder Laminate hergestellt werden, umfassen andere und nicht begrenzende
Herstellungsformen Fasern, Fäden,
Kügelchen
oder Teilchen. Teilchenförmige
Bioadhäsiva
finden beispielsweise bei bukalen oder gastrointestinalen Arzneimittelzufuhrsystemen
Anwendung.
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Die
Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Rezepturen weiter beschrieben.
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Sämtliche
unten detailliert beschriebenen Rezepturen wurden mit einem Beschichtungsgewicht
von 0,8 bis 1,6 kg pro m2 auf Polyurethanschaum
(EV 1700X von Caligen) aufgetragen und durch Aussetzen an Ultraviolettstrahlung
ausgehärtet,
welche von einer Mitteldruckquecksilberdampflampe abgegeben wurde,
die für
10 Sek. mit 100 W/cm Leistung betrieben wurde.
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Beispiel 1
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Vermenge
6,0 g Irgacure 184 mit 20g IRR280 (PEG400-Diacrylat) von UCB (Lösung A).
Gebe zu 0,07 g Irgacure 184 23,5 g NNDMA hinzu und rühre für 1 Stunde
(schirme Behälter
vor Licht ab). Gebe diesem 30 g Glyzerol zu und rühre für 3 Minuten,
gefolgt von 40 g von NaAMS (58%). Rühre für weitere fünf Minuten. Gebe 0,13 g der
Lösung
A zu und rühre
die gesamte Rezeptur vor der Verwendung für eine Stunde.
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Beispiel 2
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Vermenge
6,0 g Irgacure 184 mit 20g IRR280 (PEG400-Diacrylat) von UCB (Lösung A).
Gebe zu 0,07 g Irgacure 184 23,5 g NNDMA hinzu und rühre für 1 Stunde
(schirme Behälter
vor Licht ab). Gebe diesem 10 g Mowilith DM137 (50% Dispersion von
Ethylenvinylacetat-Copolymer in Wasser von Harco) zu und rühre für 5 Minuten.
Gebe diesem 30 g Glyzerol zu und rühre für 5 Minuten, gefolgt von 40
g NaAMPS (58%). Rühre
für weitere
5 Minuten. Gebe 0,13 g der Lösung
A zu und rühre
die gesamte Rezeptur vor der Verwendung für eine Stunde.
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Beispiel 3
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Vermenge
6,0 g Irgacure 184 mit 20g IRR280 (PEG400-Diacrylat) von UCB (Lösung A).
Gebe zu 0,07 g Irgacure 184 23,5 g NNDMA hinzu und rühre für 1 Stunde
(schirme Behälter
vor Licht ab). Gebe diesem 10 g Mowilith DM137 (50% Dispersion von
Ethylenvinylacetat-Copolymer in Wasser von Harco) zu und rühre für 5 Minuten.
Gebe diesem 30 g Glyzerol zu und rühre für 5 Minuten, gefolgt von 40
g NaAMPS (58%). Rühre
für weitere
5 Minuten. Gebe 0,5 g von Pluronic L64 (Poly(ethylenglykol)-Block-Poly(propylenglycol)-Block-Poly(ethlyenglycol),
das von BASF erhältlich
ist) zu. Gebe 0,13 g der Lösung
A hinzu und rühre
die gesamte Rezeptur vor der Verwendung für eine Stunde.
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Beispiel 4
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Vermenge
6,0 g Irgacure 184 mit 20g IRR280 (PEG400-Diacrylat) von UCB (Lösung A).
Gebe zu 0,07 g Irgacure 184 23,4 g NNDMA hinzu und rühre für 1 Stunde
(schirme Behälter
vor Licht ab). Gebe diesem 2 g Mowilith DM137 (50% Dispersion von
Ethylenvinylacetat-Copolymer in Wasser von Harco) zu und rühre für 5 Minuten.
Gebe diesem 36 g Glyzerol zu und rühre für 5 Minuten, gefolgt von 40,36
g NaAMPS (58%). Rühre für weitere
5 Minuten. Gebe 0,25 g von Pluronic L64 (Poly(ethylenglykol)-Block-Poly(propylenglycol)-Block-Poly(ethlyenglykol),
das von BASF erhältlich
ist) zu. Gebe diesem 0,8 g einer 30%-igen wässrigen Lösung von Poly(styren-alt-Maleinsäure)-Natriumsalz
zu, das von Aldrich erhältlich
ist und rühre
für 10
Minuten. Gebe 0,13 g der Lösung
A hinzu und rühre
die gesamte Rezeptur vor der Verwendung für eine Stunde.
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Beispiel 5
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Vermenge
6,0 g Irgacure 184 mit 20g IRR280 (PEG400-Diacrylat) von UCB (Lösung A).
Gebe zu 0,07 g Irgacure 184 23,4 g NNDMA hinzu und rühre für 1 Stunde
(schirme Behälter
vor Licht ab). Gebe diesem 10 g Mowilith DM137 (50% Dispersion von
Ethylenvinylacetat-Copolymer in Wasser von Harco) zu und rühre für 5 Minuten.
Gebe diesem 36 g Glyzerol zu und rühre für 5 Minuten, gefolgt von 40,36
g NaAMPS (58%). Rühre für weitere
5 Minuten. Gebe 0,25 g von Pluronic L64 (Poly(ethylenglycol)-Block-Poly(propylenglycol)-Block-Poly(ethlyenglycol),
das von BASF erhältlich
ist) zu. Gebe diesem 0,8 g einer 30%-igen wässrigen Lösung von Poly(styren-alt-Maleinsäure)-Natriumsalz
zu, das von Aldrich erhältlich
ist und rühre
für 10
Minuten. Gebe 0,13 g der Lösung
A hinzu und rühre
die gesamte Rezeptur vor der Verwendung für eine Stunde.
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Beispiel 6
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Vermenge
6,0 g Irgacure 184 mit 20g IRR280 (PEG400-Diacrylat) von UCB (Lösung A).
Gebe zu 0,07 g Irgacure 184 23,4 g NNDMA hinzu und rühre für 1 Stunde
(schirme Behälter
vor Licht ab). Gebe diesem 10 g Mowilith DM137 (50% Dispersion von
Ethylenvinylacetat-Copolymer in Wasser von Harco) zu und rühre für 5 Minuten.
Gebe diesem 36 g Glyzerol zu und rühre für 5 Minuten, gefolgt von 40,36
g NaAMPS (58%). Rühre für weitere
5 Minuten. Gebe 0,5 g von Pluronic L64 (Poly(ethylenglycol)-Block-Poly(propylenglycol)-Block-Poly(ethlyenglycol),
das von BASF erhältlich
ist) zu. Gebe diesem 0,8 g einer 30%-igen wässrigen Lösung von Poly(styren-alt-Maleinsäure)-Natriumsalz
zu, das von Aldrich erhältlich
ist und rühre
für 10
Minuten. Gebe 0,13 g der Lösung
A hinzu und rühre
die gesamte Rezeptur vor der Verwendung für eine Stunde. Optische Phasenkontrastmikroskopie
zeigte, dass das resultierende Gel eine regelmäßig phasenentmischte Oberfläche hat (siehe 1 und
die zugehörige
Diskussion unten).
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Beispiel 7
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Vermenge
6,0 g Irgacure 184 mit 20g IRR280 (PEG400-Diacrylat) von UCB (Lösung A).
Gebe zu 0,07 g Irgacure 184 23,4 g NNDMA hinzu und rühre für 1 Stunde
(schirme Behälter
vor Licht ab). Gebe diesem 20 g Mowilith DM137 (50% Dispersion von
Ethylenvinylacetat-Copolymer in Wasser von Harco) zu und rühre für 5 Minuten.
Gebe diesem 36 g Glyzerol zu und rühre für 5 Minuten, gefolgt von 40,36
g NaAMPS (58%). Rühre für weitere
5 Minuten. Gebe 0,5 g von Pluronic L64 (Poly(ethylenglycol)-Block-Poly(propylenglycol)-Block-Poly(ethlyenglycol),
das von BASF erhältlich
ist) zu. Gebe diesem 0,8 g einer 30%-igen wässrigen Lösung von Poly(styren-Alt-Maleinsäure)-Natriumsalz
zu, das von Aldrich erhältlich
ist und rühre
für 10
Minuten. Gebe 0,13 g der Lösung
A hinzu und rühre
die gesamte Rezeptur vor der Verwendung für eine Stunde.
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Beispiel 8
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Zu
36 Teilen Glyzerol wurden 0,5 Teile einer 30%-igen wässrigen
Lösung
von Poly(styren-alt-Maleinsäure)-Natriumsalz,
das von Aldrich erhältlich
ist, und 40,4 Teile einer 58%-igen Lösung des Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure (NaAMPS)
(LZ2405A) zusammen mit 0,5 Teilen Pluronic L64 (BASF) hinzu gegeben
und die Lösung
wurde gerührt,
um eine gleichförmige
Vermengung zu gewährleisten. Der
Lösung
wurden 0,13 Teile einer Lösung
hinzu gegeben, die 20 Teile Polyethylenglykoldiacrylat (PEG600) (Produkt
von UCB Chemicals, das unter der Handelsnamenbezeichnung Ebacryl
11 vermarktet wird) enthält und
in der 6 Teile von 1-Hydroxycyclophenylketon (Produkt von Ciba und
vermarktet unter der Handelsnamenbezeichnung Igracure 184) gelöst wurden.
Eine vorgemischte Lösung
von 8 Teilen Butylacrylat und 15,7 Teilen N,N-Dimethylacrylamid
(Kohjin) wurden diesem Reaktionsgemisch hinzugegeben und die letztendliche
Lösung
wurde wie im Beispiel 1 durch Aussetzen an UV-Strahlung ausgehärtet. Optische
Phasenkontrastmikroskopie zeigte, dass das resultierende Gel eine
regelmäßig phasenentmischte
Oberfläche
und eine verbesserte Haftung an Haut hat, die zuvor mit Hautcreme
(Nivea) behandelt wurde (siehe 2 und die
zugehörige
Diskussion unten).
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Beispiel 9
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Zu
36 Teilen Glyzerol wurden 0,5 Teile einer 30%-igen wässrigen
Lösung
von Poly(styren-Alt-Maleinsäure)-Natriumsalz,
das von Aldrich erhältlich
ist, und 40 Teile einer 58%-igen Lösung des Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure (NaAMPS)
(LZ2405A) zusammen mit 0,5 Teilen Pluronic L64 (BASF) hinzugegeben
und die Lösung
wurde gerührt,
um eine gleichförmige
Vermengung zu gewährleisten. Der
Lösung
wurden 0,13 Teile einer Lösung
hinzugegeben, die 20 Teile Polyethylenglycoldiacrylat (PEG600) (Produkt
von UCB Chemicals, das unter der Handelsnamenbezeichnung Ebacryl
11 vermarktet wird) enthält und
in der 6 Teile von 1-Hydroxycyclophenylketon (Produkt von Ciba und
vermarktet unter der Handelsnamenbezeichnung Igracure 184) gelöst wurden.
Eine vorgemischte Lösung
von 6 Teilen Etoxyethylacrylat und 18 Teilen N,N-Dimethylacrylamid
(Kohjin) wurden diesem Reaktionsgemisch hinzugegeben und die letztendliche Lösung wurde
durch Aussetzen an UV-Strahlung, wie im Beispiel 1, ausgehärtet. Optische
Mikroskopie zeigte, dass das resultierende Gel eine regelmäßig phasenentmischte
Oberfläche
hat (siehe 3 und die zugehörige Diskussion
unten).
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Mikroskopie
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Die
Gele nach den Beispielen 6, 8 und 9 wurden unter Verwendung eines
Mikroskops Leitz Dialux 20 mit einem Kameraanbau "Wild MPS Photoautomat" untersucht. Das
Mikroskop war mit einem 12,5X Okular ausgestattet. Das Bild kann
dann durch eine Reihe von Objektiven vergrößert werden, von denen das ×4, ×10 (phaco)
und ×25
(phaco) am häufigs ten
eingesetzt wurde. Sowohl Phasenkontrast als auch Hellfeldbeleuchtung
wurden eingesetzt.
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Einfärben
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Die
Probe nach Beispiel 9 wurde vor der Mikroskopie eingefärbt. Eine
gesättigte
Lösung
von Bromopyrogallol-Rot in Methanol wurde eingesetzt, um die hydrophoben
Bereiche der Hydrogeloberfläche
unterschiedlich einzufärben.
Die Lösung
wird auf die Oberfläche
der Probe aufgetragen, die dann mit Methanol gespült wird,
um jeglichen Überschuss
an Farbstofflösung
und Farbstofffeststoffen zu entfernen. Die Kriterien, die bei der
Farbstoffauswahl herangezogen wurden, sind unten genannt.
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Die
Auswahl eines Farbstoffes zur unterschiedlichen Einfärbung der
stärker
hydrophoben und stärker hydrophilen
Bereiche dieser Gele ist durch viele Faktoren beeinflusst. Dies
kann durch einen Vergleich von Bromopyrogallol-Rot und Fluoresceinnatrium
erläutert
werden, welche bei verschiedenen Polymertypen in unterschiedlichem
Maße aufgenommen
oder zurückgehalten
wurden. Die zwei Hauptfaktoren sind Ladung und hydrophobe Eigenschaften.
Bromopyrogallol-Rot ist dominiert von sauren -SO3H
und -COOH-Gruppen und Fluoresceinnatrium ist dominiert von einer
leicht sauren COOH-Gruppe. Basischere Bereiche des Polymers haben
die größte Affinität für den sauren
Farbstoff und die sauren Bereiche haben die geringste Affinität für den sauren
Farbstoff. Es kann auch beobachtet werden, dass ein Material mit
einem höheren
Wassergehalt eine schnellere Aufnahme eines Farbstoffes erlaubt.
Bei herkömmlichen
Hydrogelen wird dies durch die Tatsache beeinflusst, dass Materialien
mit höherem
Wassergehalt häufig
die leicht basischen N-Vinylpyrrolidon- oder
N,N-Dimethylacrylamid-Gruppen enthalten, die Farbstoffe anziehen,
die saure Gruppen, z. B. -SO3H und COOH,
umfassen.
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Wie
auch die Acidität
sowie die Basizität
der Farbstoffe und der Polymere haben die Trennkoeffizienten der
Farbstoffe auch einen merklichen Einfluss auf das Rückhalten
der Farbstoffe in den Materialien. Diese Eigenschaft wird herkömmlicherweise
und verbreitet durch Messen des Trennkoeffizienten des Farbstoffs
zwischen Octanol und Wasser (Kow) charakterisiert.
Bromopyrogallol-Rot hat einen log(Kow)-Wert
von –0,49
und Fluoresceinnatrium hat einen log(Kow)-Wert
von –0,98.
Beide Farbstoffe können
zwischen den wässrigen
und nicht wässrigen
Komponenten des eingesetzten Polymers trennen.
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Jedoch
bevorzugt Bromopyrogallol-Rot eher die stärker hydrophobe als die stärker hydrophile
wässrige
Phase, im Vergleich zu Fluoresceinnatrium, das die wässrige Umgebung
bevorzugen würde.
Diese Präferenz
wird durch die Tatsache verdeutlicht, dass herkömmliche Hydrogele auf N-Vinylpyrrolidon-
oder N,N-Dimethylacrylamid-Basis dazu neigen, etwa 30% des Bromopyrogallol-Rot-Farbstoffes
in dem polymeren Netz zurückzuhalten.
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Die
intensivere Farbe von Bromopyrogallol-Rot gekoppelt mit dessen größerer Affinität für hydrophobe Bereiche
und dessen Löslichkeit
in Methanol bewirkt, dass dieses zur durch unterschiedliches Einfärben erfolgenden
Kennzeichnung des Vorliegens hydrophober und hydrophiler Bereiche
an der Oberfläche
von Polymergelen viel besser geeignet ist als Fluoresceinnatrium.
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Ergebnisse
-
Die
durch Begutachtung der Oberflächenmorphologie
des polymerisierten Produkts nach den Beispielen 6, 8 und 9 erhaltenen
Mikroaufnahmen sind in den beiliegenden 1, 2 bzw. 3 dargestellt.
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1 zeigt
die Oberflächenmorphologie
des Produkts nach Beispiel 6, sichtbar gemacht unter Phasenkontrast
(1 Skaleneinheit = 50 μm);
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2 zeigt
die Oberflächenmorphologie
des Produkts nach Beispiel 8, sichtbar gemacht unter Phasenkontrast
(1 Skaleneinheit = 50 μm);
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3 zeigt
die Oberflächenmorphologie
des Produkts nach Beispiel 9, sichtbar gemacht durch Einfärben und
mit Hellfeldbeleuchtung (1 Skaleneinheit = 50 μm);
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In 1 erscheint
die hydrophobe Phase als vergleichsweise angehäufte Anordnung von geschlossenen
Kringeln, die die hydrophile Matrix überlagern.
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In 2 erscheint
die hydrophobe Phase als vergleichsweise angehäufte Anordnung von linearen
und verzweigten Fäden,
die die hydrophile Matrix überlagern.
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In 3 erscheint
die hydrophobe Phase als vergleichsweise offene Anordnung von verzweigten
Fäden,
die die hydrophile Matrix überlagern,
mit einem klaren Indiz einer Phasenentmischung sowohl innerhalb des
verzweigten Netzwerks als auch zwischen der hydrophilen Matrix und
dem überlagerten
verzweigten Netzwerk.
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Tabelle 1
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Wirkung
von Wasseraufnahme auf Haftkraft bei trockener Haut für die Rezeptur
nach Beispiel 1.
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Tabelle 2
-
Wirkung
von Haftkraft auf trockener Haut durch die Zugabe von Phasentrenner
zu der Rezeptur nach Beispiel 1.
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Tabelle 3
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Wirkung
der Zugabe von Tensid zu der Rezeptur nach Beispiel 2 auf trockener
und fettiger Haut.
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Haftfestigkeit
(N/cm) Fettige
Haut
-
Tabelle 4
-
Haftfestigkeit
auf trockener und fettiger Haut für Beispiele 4, 5, 6 und 7.
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Haftfestigkeit
(N/cm) Subjekt
1 Subjekt 2
-
Haftkraftverfahren
-
Dies
ist ein Verfahren zur Bestimmung der Haftfestigkeit, die für das Hydrogel
erforderlich ist, das auf der Haut zweier männlicher Subjekte unterschiedlicher
ethnischer Herkunft haftet. Die Haut wird im trockenen (d. h. normal
für das
Subjekt) und fettigen Zustand wie unten beschrieben, getestet. Ausrüstung
| Scheren | herkömmliche
Quelle |
| Standardlineal | herkömmliche
Quelle |
| Kompressionsgewicht | 5,0
kg, Durchmesser 130 mm |
| Polyesterfilm | PET
23 μ, erhältlich von
EFFEGIDI |
| | S.p.A.
43052 Colomo, Italien |
| Übergangshaftmittel | 3M
1524, erhältlich
bei 3M Italien |
| | S.p.A.
20090 Segrate, Italien |
| Stoppuhr | herkömmliche
Quelle |
| Dehnungsprüfer | Instron
mod: 6021 (oder entsprechend) |
Prüfverfahren A)
Dehnungsprüferablöseeinstellungen
| Lastzelle | 10N |
| Prüfgeschwindigkeit | 1000
mm/min |
| Abstand
Klammer zu Klammer 25 mm | Vorlast |
| 0,2
N | Prüfweg "LM" |
| 50
mm | Messvariable |
| durchschnittliche
F (N) in "LM" | |
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B) Probenherstellung
-
- 1. Lasse die Proben für etwa eine Stunde an einen
klimatisierten Raum einregulieren (23 ± 2° Celsius und 50 ± 2% Feuchtigkeit).
- 2. Jede Prüf-Einzelprobe
sollte einzeln hergestellt und sofort geprüft werden.
- 3. Stelle rechteckige Haftmittelproben mit einer Länge von
100 ± 2
mm und einer Breite von 25,4 mm her.
- 4. Zeichne auf den Unterarm ein Rechteck, das um etwa 2 cm breiter
und länger
ist als der Bereich des Kleberaustritts. Nehme eine Wattescheibe
(d. h. Demak Up Durchmesser 5,5 cm, Gewicht etwa 0,6 g), gebe hierauf
vier Tropfen (etwa 0,20 g) der Creme "Nivea Body" (für
normale Haut), falte die Wattescheibe zweimal, damit die Watte die
Creme aufnimmt, und reibe die Unterarmoberfläche mit der behandelten Watteseite
mit einem leichten Druck dreimal ein.
- 5. Bringe Haftmittelprobe mit einem leichten Druck in dem markierten
Bereich an den Unterarm an.
- 6. Rolle das Kompressionsgewicht behutsam auf der Haftmittelprobe
den Unterarm hinab.
- 7. Entferne das Gewicht und prüfe nach einer und nach zehn
Minuten durch Anbringen eines Endes der Probe an den oberen Backen
einer Haftprüfmaschine
unter einem Startwinkel von 90°.
-
Das
gleiche Verfahren wie oben wird durchgeführt, um die Haftfestigkeit
des Haftmittels nach der Aufnahme von Wasser zu bestimmten. Die
Probe wird in einen Ofen mit einer Temperatur von 37 °C und einer Feuchtigkeit
von 85% gelegt. Die Expositionszeit ist abhängig von dem verlangten Grad
der Wasseraufnahme. Die Probe wird dann aus dem Ofen genommen und
die Schritte 5 bis 7 werden durchgeführt.
Vorzugsweise ist R1 Wasserstoff.
