DE69306864T2

DE69306864T2 - Oberflächenmodifizierte Blutentnahmeröhrchen

Info

Publication number: DE69306864T2
Application number: DE69306864T
Authority: DE
Inventors: Garry R Harper; Erwin A Vogler
Original assignee: Becton Dickinson and Co
Current assignee: Becton Dickinson and Co
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2013-06-15
Also published as: EP0576184A3; CA2099097A1; EP0576184A2; JPH0830703B2; EP0576184B1; CA2099097C; JPH0666789A; DE69306864D1; US5257633A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft medizinisches Zubehör, und sie bezieht sich insbesondere auf ein Blutentnahmeröhrchen, das Oberflächenbereiche von unterschiedlicher Chemie hat.

2. HINTERGRUND

Blutproben werden routinemäßig in Vakuumröhrchen, beispielsweise VACUTAINER -Glasröhrchen (Becton, Dickinson and Company), abgenomen. Ein Ende einer doppelendigen Nadel wird in die Vene eines Patienten eingeführt. Das andere Ende der Nadel durchsticht dann eine Membran, die das offene Ende des VACUTAINER -Röhrchens bedeckt, so daß durch das Vakuum im Röhrchen die Blutprobe durch die Nadel in das Röhrchen gezogen wird. Unter Anwendung dieses Verfahrens kann eine Vielzahl von Proben mit nur einem einmaligem Einstich in die Haut entnommen werden.
Es wurden auch Plaströhrchen als Blutentnahmeröhrchen vorgeschlagen. Plast bietet gegenüber Glas eine Reihe von Vorteilen, beispielsweise geringere Bruchwahrscheinlichkeit, weniger Gewicht beim Transport und leichtere Beseitigung durch Verbrennung.
Während der Probennahme kommt das Blut mit der Innenfläche des Blutentnahmeröhrchens in Kontakt. Die Art der Wechselwirkung mit der Blutoberfläche ist komplex. Beispielsweise wird durch den Kontakt des Blutes mit einer benetzbaren Glasoberfläche die Stufenfolge der Blutgerinnung aktiviert, und es werden Blutgerinnsel gebildet, die nicht an dem Glas haften, wodurch es leicht ist, durch Zentrifugieren die Gerinnsel vom Blutplasma zu trennen. Da jedoch das Gerinnsel nicht-haftend ist, wird es bei der Handhabung oder dem Transport erneut teilweise oder als Ganzes der Suspension in die Plasmaschicht ausgesetzt. Dadurch ist es dem Blutgerinnsel in einem Glasröhrchen auf Grund derselben Oberflächeneigenschaften, die zu einer leichten Trennung des Gerinnsels vom Serum führen, möglich, sich frei in dem Röhrchen zu bewegen.
Plaströhrchen haben im allgemeinen eine nicht-benetzbare Oberfläche und aktivieren nicht wirksam den Vorgang der Blutgerinnung. Blutgerinnsel, die in diesen Röhrchen gebildet werden, können im Verhältnis zu denen im Glas eher gelatineartig sein. Diese gelatineartigen Gerinnsel haften zähan den Plastoberflächen und erlauben in herkömmlichen hämatologischen Zentrifugen keine saubere Trennung des Serums vom Blutgerinnsel. Andererseits kann das anhaftende Gerinnsel durch gewöhnliche Handhabungsmethoden nicht ohne weiteres aufgebrochen werden. So können Serum und Blutgerinnsel zwar in einem Plaströhrchen nicht sauber getrennt werden, das Gerinnsel haftet aber an der Plastoberfläche und seine mechanische Stabilität ist eines positives Merkmal, das Glasröhrchen nicht auszuweisen haben.
Folglich sollte das ideale Blutentnahmeröhrchen für die Serumseparation eine sowohl glasartige als auch plastartige Oberflächenaktivität aufweisen. In der vorliegenden Offenlegung wird der Begriff glasartig angewandt, um eine Oberfläche zu beschreiben, die im wesentlichen hydrophil ist, die durch wässrige Flüssigkeiten benetzbar ist, die eine Gerinnselbildung einleitet und die für das gebildete Gerinnsel nicht- haftend ist. Der Begriff plastartig wird angewandt, um eine Oberfläche zu beschreiben, die im wesentlichen hydrophob ist, die durch wassrige Flüssigkeiten im wesentlichen nicht-benetzbar ist, und die keine Gerinnselbildung im signifikanten Umfang einleitet, die aber stark haftend für das Gerinnsel-Material ist.
Es wurden verschiedene Verfahren zur Modifikation von Glas- und Plastoberflächen vorgeschlagen. Bei einem Verfahren werden die Plastoberflächen mit einem Detergens-Material beschichtet, um sie stärker glasartig zu machen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein zusätzliches Fremdmaterial eingefügt wird, welches das Serum kontaminiert und die anschließende Blutanalyse beeinträchtigen kann.
In US-A-4967763 von Nugent u. a. werden Mikroentnahmeröhrchen aus Plast mit einem oxidativen Plasma behandelt, um die Oberfläche stärker hydrophil zu machen, um einen schnelleren Blutfluß zu erreichen und um das Hängenbleiben von Blut zu verringern. Umgekehrt ist bekannt, daß Glasoberflächen mit einem Plasma behandelt werden, um eine Schicht eines hydrophoben Plastmaterials abzulagern. Diese Technologie wird exemplarisch in US-A-4188426 von Auerbach gezeigt, bei der eine fluorhaltige Schicht auf eine Vielzahl von Oberflächen, einschließlich solcher aus Plast und Glas, plasmagespritzt wird. Bei diesen Methoden wird im wesentlichen die gesamte Innenfläche des Röhrchens modifiziert, um glasartige und plastartige Oberflächen jeweils ineinander zu verwandeln, und dabei wird folglich keine Oberflächenchemie geschaffen, die eine doppelte Funktionalität für die Blutentnahme hat. Über die Bildung eines Gradienten der Hydrophobizität auf einem Polydimethylsiloxan-Film berichten Golander u. a. in Biomaterials, 11, 32 (1990). Die Filmoberfläche wird über eine Zeit von unterschiedlicher Länge, die durch eine Abdeckung reguliert wird, die beweglich zwischen dem Plasma und der polymeren Oberfläche angeordnet ist, einem Sauerstoffplasma ausgesetzt, das in einem Planardioden-System erzeugt wird.
Von Elwing u. a. werden in Advances in Colloid and Interface Science, 32, 317 (1990), Gradienten der Benetzbarkeit auf Siliziumplatten beschrieben. Die Gradienten werden durch diffusionsinduzierte Silylierung unter Verwendung von Dichlordimethylsilan gebildet.
In US-A-4257886 von Kessler wird ein Glasbehälter zur Blutseparation beschichtet, um dieses hydrophob zu machen.
Auf dem Gebiet der Blutentnahme besteht Bedarf für ein Röhrchen, das die Bildung eines Blutgerinnsels begünstigt, eine saubere Trennung des Gerinnsels vom Serum ermöglicht und eine starke Haftung des gebildeten Gerinnsels erlaubt, um das erneute mechanische Vermischen des Gerinnselmaterials mit dem Serum auf ein Minimum zu senken. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Forderungen.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ein Plastartikel zur Blutentnahme hat ein offenes Ende, ein geschlossenes Ende, eine Seitenwand und eine Bodenwand. Die Seitenwand und die Bodenwand bilden eine Innenwandfläche. Die Innenwandfläche hat einen ersten und einen zweiten Oberflächenbereich Der erste Oberflächenbereich grenzt an das offene Ende an. Der erste Oberflächenbereich ist im wesentlichen glasartig und im wesentlichen hydrophil, was die Gerinnselbildung fördert und eine nicht-haftende Oberfläche für die gebildeten Gerinnsel schafft. Der zweite Oberflächenbereich grenzt an die Bodenwand an. Der zweite Oberflächenbereich ist aus Natur belassenem Plast, im wesentlichen hydrophob und stark haftend für das Gerinnselmaterial.
Der Artikel kann ein Röhrchen, ein Kolben oder eine Schale sein. Bei einem Röhrchen grenzt der Bereich, der so zu modifizieren ist, daß er glasartig wird, an das offene Ende des Röhrchens an, und der Oberflächenbereich aus Natur belassenem Plast grenzt an die Bodenwand an und kann die Bodenwand einschließen.
Folglich hat der Artikel nach der Erfindung zwei distinktiv verschiedene Arten von Oberflächeneigenschaften, die eine doppelte klinische Funktionalität bewirken. Bei einem Blutentnahmeröhrchen begünstigt die glasartige Oberfläche die Gerinnselbildung und bietet eine nicht-haftende Oberfläche für die gebildeten Blutgerinnsel. Dagegen haften die Blutgerinnsel fest an dem plastartigen Oberflächenbereich Wenn eine Blutprobe, die in das Röhrchen nach der Erfindung entnommen worden ist, zentrifugiert wird, gerinnt das Blut am glasartigen Bereich, und das Gerinnsel fließt in den plastartigen Bereich, formt Kügelchen und haftet an diesem Bereich. Ober dem Gerinnsel bildet sich eine klare Serumschlcht, ohne Fibrin-Ringe und Stränge, die in dem Serum aufgeschlämmt sind oder am oberen Bereich des Röhrchens haften. Die starke Haftung des Gerinnsels am plastartigen Bereich verhindert ein erneutes mechanisches Mischen von Gerinnsel und Serum, wenn das zentrifugierte Röhrchen manipuliert oder transportiert wird. Lage und Größe der unterschiedlichen Bereiche können leicht im voraus anhand des Behandlungsprozesses bestimmt werden, so daß das Gesamtvolumen, das Gerinnsel und Serum innerhalb des Röhrchen einnehmen, durch die Lage der Grenzfläche zwischen den Bereichen bestimmt werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Figur veranschaulicht das bevorzugte Röhrchen nach der Erfindung und zeigt zwei Bereiche mit unterschiedlicher Oberflächenchemie.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Zwar kann diese Erfindung durch Ausführungsbeispiele in vielen verschiedenen Formen verwirklicht werden, beschrieben aber werden hier detailliert bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit der Maßgabe, daß die vorliegende Offenlegung als exemplarisch für die Prinzipien der Erfindung zu betrachten ist und nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die beschriebenen und gezeigten Ausführungsbeispiele zu begrenzen. Der Rahmen der Erfindung wird bestimmt durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente.
Nach der Erfindung wird die Oberfläche eines Artikels, vorzugsweise eine durchgängige Fläche, so modifiziert, daß sie zwei oder mehrere Bereiche von unterschiedlicher Chemie hat. Bereiche von unterschiedlicher Oberflächenchemle können auf einer Vielzahl von Artikeln gebildet werden, wie beispielsweise Kolben, Flaschen, Phiolen und Schalen. Die bevorzugte Geometrie des Artikels ist ein Röhrchen, vorzugsweise ein Röhrchen mit einem geschlossenen Ende.
Das Röhrchen kann über dem offenen Ende mit einer Membran kombiniert werden, und es kann luftleer gemacht werden. Vakuumröhrchen für die Blutentnahme gehören zum Standard auf diesem Gebiet, wie beispielsweise Röhrchen der Marke VACUTAINER (Becton, Dickinson and Company).
Die Erfindung wird im Detail für ein Röhrchen beschrieben, wobei stillschweigend vorausgesetzt wird, daß nach den beschriebenen Verfahren auch jeder andere Artikel so behandelt werden kann, daß er Bereiche mit doppelter Oberflächenchemie hat.
Das Plaströhrchen nach der Erfindung kann jede Form oder Größe haben. Das bevorzugte Röhrchen kann zylindrisch sein und kann etwa 25 bis 250 mm, vorzugsweise etwa 75 bis 100 mm, lang sein und einen Durchmesser von 10 bis 20 mm haben.
Das Röhrchen nach der Erfindung wird nun weiter unter Bezugnahme auf die Figur beschrieben. Ein typisches Röhrchen 10 nach der Erfindung hat ein offenes Ende 12, ein geschlossenes Ende 14, eine Seitenwand 16 und eine Bodenwand 18. Die Wände 16 und 18 bilden eine Innenwandfläche 20, die sich durchgängig von den oberen Abschnitten 22 und 24 der Seitenwand 16 erstreckt. Die Wandfläche 20 schließt einen Bereich 26, der an das offene Endes des Röhrchens angrenzt, und einen Bereich 28 ein, der an die Bodenwand 18 angrenzt und wahlweise den Abschnitt der Innenwand 20 einschließt, der durch die Bodenwand 18 gebildet wird.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wurde festgestellt, daß ein Plaströhrchen so behandelt werden kann, daß es auf seiner Innenfläche einen glasartigen Bereich hat. Der glasartige Bereich wird am offenen Ende eingeführt.
Das Plaströhrchen kann aus jedem Polymer bestehen, das so behandelt werden kann, daß es einen glasartigen Oberflächenbereich hat. Repräsentative Polymere sind beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polyethylen, Polypropylen, Polytetrafluorethylen, Polysiloxan, Polyvinylchlorid und vorzugsweise Polystyrol (PS).
Geeignete Reagentien für dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Chromsäure und vorzugsweise Schwefelsäure, wobei die Polymerstruktur unter Einführung von polaren Gruppen durch die Säure angegriffen wird.
Das am meisten bevorzugte Röhrchen nach der Erfindung ist ein Blutentnahmeröhrchen aus Polystyrol, das mit Schwefelsäure behandelt wurde, damit es nahe der Offnung des Röhrchen eine glasartige Oberfläche hat, um die Gerinnungsfolge ohne Haften des Gerinnsels zu verstärken, und eine Natur belassene Plastoberfläche in dem Abschnitt nahe des geschlossenen Endes, um das Haften des Gerinnsels am Boden des Röhrchens während des Zentrifugierens zu verstärken. Dieses Röhrchen kann leicht durch Eintauchen des offenen Endes des Polystyrolröhrchens in die Schwefelsäure-Lösung hergestellt werden.
Aus der oben beschriebenen Offenlegung von geeigneten Verfahren zur Schaffung von Oberflächenbereichen mit unterschiedlicher Oberflächenchemie ist offensichtlich, daß die Bereiche mit modifizierter Chemie jede Größe haben können, die nur davon abhängig ist, wie viel Reagens dem Röhrchen für die Behandlung des unteren Endes zugesetzt wird oder wie tief die Offnung des Röhrchens in das Reagens für die Behandlung des oberen Endes eingetaucht wird. So kann der glasartige Oberflächenbereich zwischen etwa 10 und 75%, vorzugsweise zwischen etwa 50 und 60%, der Innenwandfläche umfassen, während der Rest der Oberfläche plastartig ist.

BEISPIEL 1

Kulturröhrchen aus Polystyrol (Becton Dickinson, 12 x 75 mm) wurden mit einem Hochfrequenz-Sauerstoffplasma (30 W, 13,56 MHz, Planardioden- System gehalten bei einem Sauerstoff-Druck von 250 mTorr) behandelt, um die gesamte Innen- und Außenfläche der Röhrchen zu oxidieren und eine glasartige Oberflächenbehandlung zu erzeugen. Eine andere Gruppe dieser Plaströhrchen wurde mit konzentrierter Schwefelsäure gefüllt, um den aromatischen Ring des Polystyrols zu sulfonieren. Nach 30 Minuten Reaktion bei Raumtemperatur wurden die sulfonierten Röhrchen mit einer ausgiebigen Menge an destilliertem Wasser gespült und luftgetrocknet. Die Beobachtung der Form der Wassertröpfchen längs der Achse der Röhrchen bestätigte, daß der behandelte Bereich eine hydrophile, mit Wasser benetzbare Oberfläche war.
Die Röhrchen wurden mit 4,5 ml mit Zitrat versetztem Schweineblut gefüllt, das 0,1 Mol Calciumchlorid enthielt, und 30 Minuten lang bei 37ºC inkubiert, damit das Blut gerinnen konnte. Dann wurden die Röhrchen unter hämatologischen Standardbedingungen (1380 G, 3300 U/min) zentrifugiert.
Es wurde festgestellt, daß die Blutgerinnsel nicht an der Innenwand der plasma-oxidierten und sulfonierten Röhrchen hafteten, sondern sich auf identische Weise wie die in den Glas-Kontrollröhrchen verhielten. Diese Experimente erbringen den Nachweis, daß die Oberflächenbehandlungen, die Plastflächen durch Wasser benetzbar machen, hinsichtlich des Haftens von Blutgerinnseln an Plastflächen diesen glasartige Eigenschaften verleihen.

BEISPIEL II

Mit einer Pipette wurde Schwefelsäure sorgfältig in den unteren Abschnitt von Polystyrolröhrchen gegeben. Die Gesamthöhe des glasartigen Bereichs wurde durch Variieren der Gesamtmenge an Schwefelsäure variiert. Die unteren Abschnitte der Röhrchen wurden hydrophil gemacht. Der Charakter der Blutgerinnsel und ihre Position im Verhältnis zum hydrophoben Oberflächenbereich wurden wie im Beispiel I ermittelt. Es wurde festgestellt, daß die Position für das Haften des Gerinnsels längs der Achse des Röhrchens in einem positiven Zusammenhang mit der Position des hydrophoben, unbehandelten Bereichs des Röhrchens stand und daß das Blutgerinnsel stark an dieser Schicht haftete und während des Zentrifugierens keine Kügelchen bildete. Es wurde beobachtet, daß Gerinnsel im sulfonierten Bereich von der Wand der Röhrchenwand auf eine nichthaftende Weise wie im Beispiel I weggezogen wurden. Diese Experimente zeigen, daß geronnenes Blut nicht an einem glasartigen, hydrophilen Bereich in einem Röhrchen haftet, das aus einem inhärent hydrophoben Material, an dem die Blutgerinnsel haften, hergestellt wurde.
Die Beispiele zeigen, daß die Position des Gerinnsels und das Haften innerhalb eines Röhrchens durch die Oberflächenbehandlungen kontrolliert werden können, durch welche die glasartigen Eigenschaften hervorgerufen werden.

Claims

1. Plastartikel zur Blutentnahme, der ein offenes Ende, ein geschlossenes Ende, eine Seitenwand und eine Bodenwand hat, wobei die Seitenwand und die Bodenwand eine Innenwandfläche bilden, wobei die Innenwandfläche einen ersten Oberflächenbereich, der an das offene Ende angrenzt, der im wesentlichen glasartig und im wesentlichen hydrophil ist und die Gerinnsel bildung fördert und eine nicht-haftende Oberfläche für die gebildeten Gerinnsel darstellt, und einen zweiten Oberflächenbereich aus Natur belassenem Plast hat, der an die Bodenwand angrenzt, der im wesentlichen hydrophob ist und der stark haftend für das Gerinnselmaterial ist.

2. Artikel nach Anspruch 1, der ein Röhrchen ist.

3. Artikel nach Anspruch 1, der ein Kolben ist.

4. Artikel nach Anspruch 1, der eine Schale ist.

5. Artikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Plast aus Polyethylen, Polypropylen, Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat, Polysiloxan oder Polystyrol ausgewählt wird.

6. Artikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der außerdem eine Membran über dem offenen Ende aufweist.