DE69923992T2

DE69923992T2 - Membran oder Matrix zur Steuerung der Permeationsrate eines Wirkstoffs

Info

Publication number: DE69923992T2
Application number: DE69923992T
Authority: DE
Inventors: Harri Jukarainen; Tommi Markkula; Juha Ala-Sorvari; Matti Lehtinen; Jarkko Ruohonen
Original assignee: Schering Oy
Current assignee: Bayer Oy
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2019-06-12
Also published as: HUP0102600A2; BG65148B1; UA71566C2; AU752895B2; SK285325B6; WO2000000550A1; ATE290049T1; FI981506A0; ES2237120T3; NO20006581L; EP1124902B1; HUP0102600A3; KR20010053346A; FI981506A; PL345103A1; NO20006581D0; CZ299613B6; NO327955B1; DE69923992D1; PE20000935A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Membran oder eine Matrix, die die Permeationsrate eines Wirkstoffs steuern soll, wobei die Membran oder Matrix eine Elastomerzusammensetzung auf Siloxanbasis umfasst, und sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung der Elastomerzusammensetzung.
STAND DER TECHNIK
Polysiloxane, insbesondere Poly(dimethylsiloxan) (PDMS), sind zur Verwendung als eine Membran oder eine Matrix, die die Permeationsrate von Wirkstoffen in verschiedenen Arzneimittelformen, insbesondere in Implantaten und IU-Systemen, reguliert, in hohem Maße geeignet. Polysiloxane sind physiologisch inert und eine große Gruppe an Wirkstoffen sind dazu in der Lage, Polysiloxanmembranen zu durchdringen, die ebenso die erforderlichen Festigkeitseigenschaften besitzen.
Aus der Literatur ist es bekannt, dass die Zugabe von Poly(ethylenoxid)-Gruppen, d.h. PEO-Gruppen, zu einem PDMS-Polymer die Permeationsrate von Wirkstoffen erhöhen kann. Die Veröffentlichung KL Ullmann et al., Journal of Controlled Release 10 (1989) 251–260, beschreibt Membranen, die aus einem Blockcopolymer hergestellt worden sind, das PEO und PDMS enthält, sowie die Penetration verschiedener Steroide durch diese Membranen. In der Veröffentlichung wird angemerkt, dass eine zunehmende PEO-Menge in dem Blockcopolymer eine Tendenz in Richtung einer Erhöhung der Penetration hydrophiler Steroide bewirkt, während die Penetration lipophiler Steroide abnimmt. Das in der Veröffentlichung beschriebene Blockcopolymer ist hinsichtlich seiner Struktur und Herstellung sehr kompliziert und eine ausgedehntere technische Produktion wäre daher nicht einfach.
GEGENSTAND DER ERFINDUNG
Der Gegenstand der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Elastomerzusammensetzung, die leicht herzustellen ist, durch die ein Wirkstoff in der gewünschten Rate wandert und die der Membran die gewünschten mechanischen Eigenschaften verleiht.
Insbesondere liegt der Gegenstand der Erfindung in der Bereitstellung einer Elastomerzusammensetzung, durch die die Permeationsrate von Wirkstoffen mit hormoneller Wirkung gesteuert werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Somit betrifft die Erfindung eine Membran oder eine Matrix, die zur Steuerung der Permeationsrate eines Wirkstoffs bestimmt ist, wobei die Membran oder Matrix eine Elastomerzusammensetzung auf Siloxanbasis umfasst, wobei sie mindestens ein Elastomer und möglicherweise ein nicht-vernetztes Polymer umfasst. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerzusammensetzung Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfasst und dass die Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem Elastomer oder Polymer als Alkoxy-terminierte Aufpfropfungen von Polysilo xaneinheiten oder als Blöcke, wobei die Blöcke oder Aufpfropfungen durch Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an die Polysiloxaneinheiten gebunden sind, oder als ein Gemisch dieser Formen vorliegen.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Elastomers auf Siloxanbasis, das Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfasst und zur Verwendung in einer Membran oder Matrix zur Steuerung der Permeationsrate von Wirkstoffen bestimmt ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Vinyl-funktionelle Polymerkomponente und eine Hydridfunktionelle Komponente in Gegenwart eines Katalysators vernetzt werden oder dass b) eine Polymerkomponente in Gegenwart eines Peroxidkatalysators vernetzt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Allgemeine Beschreibung der Elastomerzusammensetzung
Der Begriff "Elastomerzusammensetzung" kann für ein einzelnes Elastomer stehen. In diesem Fall liegen die Polysiloxaneinheiten, die Poly(alkylenoxid)-Gruppen enthalten, in dem Elastomer vor.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Elastomerzusammensetzung aus zwei Elastomeren bestehen, die ineinander verflochten sind. In diesem Fall umfasst das erste Elastomer Poly(alkylenoxid)-Gruppen, so dass die Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem Elastomer entweder als Alkoxy-terminierte Aufpfropfungen der Polysiloxaneinheiten oder als Blöcke vorliegen, wobei die Aufpfropfungen oder Blöcke durch Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an die Polysiloxaneinheiten gebunden sind. Die Poly(alkylenoxide) können ebenso als eine Mischung der angeführten Varianten vorliegen. Das zweite Elastomer kann ein Elastomer auf Siloxanbasis sein, geeigneterweise ein Elastomer auf Poly(dimethylsiloxan)-Basis. Das zweite Elastomer kann möglicherweise ebenso Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfassen. Diese Poly(alkylenoxid)-Gruppen können ebenso entweder als Alkoxy-terminierte Aufpfropfungen der Poly(dimethylsiloxan)-Einheiten oder als Blöcke vorliegen, wobei die Aufpfropfungen oder Blöcke durch Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an die Poly(dimethylsiloxan)-Einheiten gebunden sind. Die Poly(alkylenoxide) können ebenso in dieser Ausführungsform als ein Gemisch der oben aufgeführten Varianten vorliegen.
Gemäß einer dritten Ausführungsform kann die Elastomerzusammensetzung ein Gemisch sein, das ein Elastomer auf Siloxanbasis, das beispielsweise aus PDMS besteht, und mindestens ein geradkettiges Polysiloxancopolymer umfasst, das Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfasst. In diesem Fall liegen die Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem Polymer entweder als Alkoxy-terminierte Aufpfropfungen der Polysiloxaneinheiten oder als Blöcke vor, wobei die Aufpfropfungen oder Blöcke durch Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an die Polysiloxaneinheiten gebunden sind. Natürlich können die Poly(alkylenoxid)-Gruppen ebenso in dem Polymer als ein Gemisch der angeführten Formen vorliegen. In dieser Ausführungsform kann das Elastomer auf Siloxanbasis auch Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfassen. In diesem Fall liegen diese Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem Elastomer als Alkoxy-terminierte Aufpfropfungen der Polysiloxaneinheiten oder als Blöcke vor, wobei die Blöcke oder Aufpfropfungen durch Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an die Polysi loxaneinheiten gebunden sind. Die Poly(alkylenoxid)-Gruppen können ebenso als ein Gemisch der angeführten Formen vorliegen.
Natürlich kann die Elastomerzusammensetzung auch aus zwei Elastomeren, die wie oben ineinander verschlungen sind, und mindestens einem geradkettigen Polysiloxancopolymer bestehen, das Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfasst.
Die Poly(alkylenoxid)-Gruppen der Elastomerzusammensetzung können geeigneterweise z.B. Poly(ethylenoxid)-Gruppen (PEO-Gruppen) sein.
Die Polysiloxaneinheiten der Elastomerzusammensetzung sind vorzugsweise Gruppen der Formel -(SiR'R''O)_qSiR'R''- worin R' und R'' sind:

– teilweise freie Gruppen, die gleich oder verschieden sind und die eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppen substituiert oder unsubstituiert sein können, oder Alkoxy-terminierte Poly(alkylenoxid)-Gruppen der Formel
sind, worin alk eine Niederalkylgruppe, geeigneterweise Methyl ist, R Wasserstoff oder eine Niederalkylgruppe ist, m 1 ... 30 ist und R³ eine gerade oder verzweigte C₂-C₆-Alkylgruppe ist,
– teilweise Bindungen, gebildet von Wasserstoff oder Alkylengruppen zu anderen Polymerketten in dem Elastomer und
– möglicherweise teilweise nicht umgesetzte Gruppen, wie Wasserstoff, Vinyl oder Vinylterminiertes Alken sind, und
– q 1 ... 3000 ist.

Der Begriff "Niederalkyl" steht hier und allgemein bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung für C₁-C₆-Alkylgruppen.
Die oben angeführten freien R'- und R''-Gruppen sind geeigneterweise eine Niederalkylgruppe, vorzugsweise Methyl.
Der Begriff "Poly(alkylenoxid)-Gruppe" bedeutet, dass die Gruppe mindestens zwei Alkylethergruppen umfasst, die aufeinanderfolgend miteinander verbunden sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem Elastomer in der Form von Poly(alkylenoxid)-Blöcken der Formel
vor, worin R Wasserstoff, Niederalkyl oder Phenyl ist, R₁ Wasserstoff oder Niederalkyl ist, y für 2 ... 6 steht und m für 1 ... 30 steht.
Die Elastomerzusammensetzung enthält geeigneterweise einen Füllstoff z.B. Siliciumdioxid, damit die Membran eine ausreichende Festigkeit erhält.
Das Wort "Membran" bedeutet das gleiche wie Film.
Allgemeine Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung der Elastomerzusammensetzung
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das neue Elastomer durch Vernetzen einer Vinyl-funktionellen Polymerkomponente und einer Hydrid-funktionellen Siloxankomponente in der Gegenwart eines Katalysators hergestellt.
Vernetzen bedeutet die Additionsreaktion der Hydrid-funktionellen Siloxankomponente mit der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung der Vinyl-funktionellen Polymerkomponente. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das Elastomer durch Vernetzen des Polymers in der Gegenwart eines Peroxidkatalysators hergestellt. In diesem Fall reagieren die Vinyl- und Methylgruppen miteinander und bilden Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen. Eine Vernetzung kann ebenso zwischen zwei Methylgruppen oder zwischen zwei Vinylgruppen gebildet werden.
Zur Vernetzung werden die Mengen der Komponenten vorzugsweise so gewählt, dass das Verhältnis der molaren Mengen der Hydride und der Doppelbindungen mindestens 1 beträgt.
Die Vinyl-funktionelle Polymerkomponente ist

a) ein Vinyl-funktionelles Polysiloxan der Formel R'-SiR'R''O(SiR'R''O)_rSiR'R''R' worin R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und für eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann und worin einige der Substituenten R' und/oder R'' durch Vinylgruppen substituiert sind und r 1 ... 27000 ist, oder
b) ein Alkenyl-terminiertes Blockcopolymer auf Polysiloxanbasis der Formel T(AB)_xAT (I),worin A = -(SiR'R''O)_qSiR'R''-, worin R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und für eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann; B ein Poly(alkylenoxid) der Formel
ist, worin R Wasserstoff, Niederalkyl oder Phenyl ist, R₁ Wasserstoff oder Niederalkyl ist, R³ und R⁴ dasselbe oder verschieden sind und geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkylengruppen sind, R' eine geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkenylgruppe ist, m 1 ... 30 ist, q 1 ... 3000 ist und x 0 ... 100 ist, oder
c) ein Vinyl-funktionelles Polysiloxan-Copolymer der Formel R'-SiR'R''O(SiR'R''O)_r(SiR'R''O)_pSiR'R''-R'
– worin im ersten Block R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und für eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, und worin einige der Substituenten R' und/oder R'' durch Vinylgruppen substituiert sind und r 1 ... 27000 ist, und
– worin im zweiten Block R' eine Niederalkylgruppe oder eine Alkoxy-terminierte Poly(alkylenoxid)-Gruppe der Formel
ist, worin alk eine Niederalkylgruppe, geeigneterweise Methyl, ist, R Wasserstoff oder eine Niederalkylgruppe ist, R³ ein gerades oder verzweigtes C₂-C₆-Alkyl ist und m 1 ... 30 ist, oder R' eine Phenylgruppe ist, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, und R'' eine Niederalkyl- oder eine Phenylgruppe ist, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, und p 1 ... 5000 ist, oder
d) ein α,ω-Dialkenylpoly(alkylenoxid) der Formel
worin R¹ und R² gleiche oder verschiedene geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkenylgruppen sind, R Wasserstoff oder ein Niederalkyl ist und m 1 ... 30 ist, oder
e) ein Gemisch von mindestens zwei der voranstehend aufgeführten Komponenten a)–d). ist.

Wenn die Formel des Vinyl-funktionellen Polysiloxancopoymers gemäß der obigen Beschreibung R'-SiR'R''O(SiR'R''O)_r(SiR'R''O)_pSiR'R''-R' ist, sollte angemerkt werden, dass die Formel eine Art Bruttoformel ist, in der die Blöcke in aufeinanderfolgenden Klammern in beliebiger Reihenfolge zueinander erscheinen können. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass sowohl eine Vinylgruppe als auch die oben angeführte Alkoxy-terminierte Poly(alkylenoxid)-Gruppe nicht an ein und dasselbe Si-Atom gebunden sind.
Die Hydrid-funktionelle Komponente ist

a) ein Hydrid-funktionelles Siloxan, das geradkettig, sternförmig, verzweigt oder cyclisch sein kann, oder
b) ein Hydrid-terminiertes Blockcopolyrner auf Siloxanbasis der Formel T(BA)_xBT (II),worin T = H-SiR'R''O(SiR'R''O)_qSiR'R''-, A = -SiR'R''O(SiR'R''O)_qSiR'R''-, worin R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und für eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann; B ein Poly(alkylenoxid) der Formel
ist, worin R Wasserstoff, Niederalkyl oder Phenyl ist, R₁ Wasserstoff oder Niederalkyl ist, R³ und R⁴ dasselbe oder verschieden sind und für geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkylgruppen stehen, m 1 ... 30 ist, q 1 ... 3000 ist und x 0 ... 100 ist oder
c) ein Gemisch der voranstehend aufgeführten Komponenten a) und b).

Gemäß einer Ausführungsform kann das Hydrid-funktionelle Siloxancopolymer geradkettig sein, wobei seine Formel R'-SiR'R''O(SiR'R''O)_rSiR'R''R' lautet, worin R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und für eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, und worin einige der Substituenten R' und/oder R'' durch Wasserstoff substituiert sind und r 1 ... 27000 ist.
Die Vinyl-funktionelle Polymerkomponente kann einen Füllstoff, geeigneterweise Siliciumdioxid, enthalten.
Der bei der Vernetzung zu verwendende Katalysator ist geeigneterweise ein Edelmetallkatalysator, am Üblichsten ein Platinkomplex in Alkohol, Xylol, Divinylsiloxan oder cyclischem Vinylsiloxan. Ein besonders geeigneter Katalysator ist ein Pt(0)-Divinyltetramethyldisiloxankomplex.
Die Elastomerzusammensetzung, die aus zwei Elastomeren besteht, wird so hergestellt, dass anfänglich ein erstes Elastomer gebildet wird, wonach ein zweites Elastomer durch Vernetzen in der Gegenwart des ersten Elastomers gebildet wird. Auf diese Weise wird das zweite Elastomer das erste Elastomer durchdringen.
Die Elastomerzusammensetzung, die ein Elastomer und ein geradkettiges Polymer umfasst, wird beispielsweise hergestellt, indem eine Vinyl-funktionelle Polymerkomponente, eine Hydrid-funktionelle Komponente und ein Polymer vermischt werden, das keine Vinyl- oder Hydridgruppen aufweist. Beim Vernetzen bilden die Vinyl-funktionelle Polymerkomponente und die Hydrid-funktionelle Komponente ein Elastomer, jedoch wird die Polymerkomponente, die keine funktionellen Gruppen enthält, nicht an der Vernetzungsreaktion teilnehmen, wird aber in einer geradkettigen Form im Inneren des Elastomers bleiben.
EXPERIMENTELLER ABSCHNITT
Die Erfindung wird im Folgenden detaillierter mit Hilfe von Beispielen beschrieben.
Elastomerzusammensetzungen verschiedener Arten (A–J) wurden hergestellt. Von den meisten Zusammensetzungsarten wurden verschiedene Zusammensetzungen hergestellt, die sich voneinander hinsichtlich der PEO-Menge unterschieden. Elastomermembranen, die für die verschiedenen Zusammensetzungen stehen, wurden hinsichtlich der Permeationsraten verschiedener Arzneimittel getestet.
Hergestellte Elastomerzusammensetzungen
In den im Folgenden beschriebenen Elastomerzusammensetzungen A–H wurde eine Additionsreaktion zwischen Vinylgruppen und Silylhydridgruppen zum Vernetzen, d.h. zur Erzeugung einer Netzwerkstruktur, eingesetzt. Das Hydrid-funktionelle Siloxanpolymer, das als Vernetzungsmittel diente, enthielt mindestens zwei Si-H-Gruppen, die mit der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung des zu vernetzenden Polymers reagierten. Aus den Elastomerzusammensetzungen I und J hergestellte Membranen wurden erzeugt, indem Peroxid als Katalysator für das Vernetzen eingesetzt wurde, wobei die Vinyl- oder Methylgruppen unter Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen reagierten. Bei sämtlichen Zusammensetzungsarten mit Ausnahme der Zusammensetzungsarten A, D, F und H wurde zunächst ein Grundpolymergemisch hergestellt, wobei sämtliche Vinyl-enthaltenden Polymere und die Füllstoffe oder Vinylenthaltenden Polymere, die einen Füllstoff enthielten, zusammengemischt wurden. Der verwende te Füllstoff war Siliciumdioxid. Die Zusammensetzungsarten A, D, F und H besaßen jeweils nur ein Vinyl-enthaltendes Polymer und somit waren sie selbst Grundpolymere. Das Grundpolymergemisch wurde in Portionen I und II aufgeteilt. Der Katalysator wurde der Portion I zugesetzt und das Vernetzungsmittel und der Inhibitor wurden der Portion II zugesetzt. Die Portionen I und II wurden unmittelbar vor dem Vernetzen vereinigt. Das erhaltene Gemisch wurde bei einer Temperatur vernetzt, die höher war als die Zersetzungstemperatur des Inhibitors und bei der die Vernetzungsreaktion mit der gewünschten Geschwindigkeit ablief.
Ein Gemisch kann ebenso aus den Zusammensetzungen direkt in einer Stufe hergestellt werden, wobei die Ingredientien in folgender Reihenfolge zugesetzt werden können: Vinylenthaltende Polymere, Inhibitor, Katalysator und Vernetzungsmittel.
Die folgende Tabelle beschreibt Elastomermembranen der verschiedenen Zusammensetzungsarten und deren anfängliche Komponenten.
TABELLE 1
BEISPIEL 1
Aus Zusammensetzungsart A hergestellte Elastomermembran
Zur Herstellung der Elastomermembran verwendete Ingredientien:

– α,ω-Divinylether-PEO-PDMS-Blockcopolymer, wobei die Menge an PEO 27,0 Gew.-% betrug und der Vinylgehalt 0,186 mmol/g betrug.

Platinkatalysator Silopren U-Katalysatoren Pt-D (Bayer AG), der einen Platin-Siloxan-Komplex in einer Vinyl-enthaltenden Siloxanmatrix aufwies. Der Platingehalt betrug 1 Gew.-% und der Vinylgehalt betrug 0,5 mmol/g.

– Vernetzungsmittel α,ω-Di(trimethylsilyl)dimethylsiloxan-Hydromethylsiloxan-(DMS-HMS)-Copolymer Silopren U-Vernetzer 730 (Bayer AG) mit einem Si-H-Gehalt von 7,1 mmol/g, einer molaren Masse von 2800 g/mol und einem Verhältnis von DMS-Gruppen zu HMS-Gruppen von 1:1.
– Inhibitor 1-Ethinyl-1-cyclohexanol (ETCH, Aldrich) mit einer Zersetzungstemperatur von +40°C.

Das PEO(-PDMS-PEO)_n, das als Ausgangssubstanz verwendet wurde, wurde wie folgt hergestellt:
50 g wasserfreies α,ω-Divinyletherpoly(ethylenoxid) (PEODIVI) mit einer molaren Masse von 268 g/mol wurden in einen Dreihalskolben eingewogen. Zusätzlich wurden 129,87 g α,ω-Bis(dimethylsilylhydrid)-poly(dimethylsiloxan) (PDMSDIH, M_n = 717 g/mol) und 30 Gew.-% Toluol, getrocknet durch Destillation, in dasselbe Gefäß eingewogen. Da Vinylgruppen bei der Umsetzung im Überschuss (3%) vorlagen, wurden im Endprodukt Vinylgruppen an beiden Enden enthalten, was für das nachfolgende Vernetzen essentiell war. Die Reaktionslösung wurde über einer Magnetrührplatte bei 200 UpM gerührt und trockener Sauerstoff wurde durch die Lösung geleitet, um die Deaktivierung des Katalysators zu verhindern. Die Reaktionslösung wurde auf 50°C erwärmt, wonach der Katalysator (Pt(0)-Divinyltetramethyldisiloxan-Komplex) der Lösung durch das Septum zugesetzt wurde. Die Menge an Platin betrug 30 ppm, berechnet aus der Menge der Reaktanten. Danach wurde die Polymerisation mittels IR überwacht, bis die Reaktion vollständig war (Verschwinden des Si-H-Peaks bei 2130 cm^–1), was etwa 4 Stunden dauerte. Nach der Polymerisation wurde das Toluol aus der Lösung durch Erhöhen der Temperatur auf 65°C und Erniedrigen des Drucks auf 5 mbar für eine Zeitspanne von 1 Stunde abdestilliert.
Bei der Herstellung des Elastomers wurden zuerst zwei Mischungen hergestellt, Portionen I und II. Portion I enthielt PEO(-PDMS-PEO)_n und den Platinkatalysator. Portion II enthielt PEO(-PDMS-PEO)_n, das Vernetzungsmittel und den Inhibitor. Portionen I und II wurden unmittelbar vor dem Vernetzen durch Vermischen vereinigt.
Die Mengen der Ingredientien in dem Zusammensetzungsbeispiel in dem zu vernetzenden Endgemisch waren wie folgt:

– Grundpolymer PEO(-PDMS-PEO)_n 94,87 Gew.-%
– Platinkatalysator 0,1 Gew.-%
– Vernetzungsmittel 5,00 Gew.-%
– Inhibitor 0,03 Gew.-%

Portion I wurde unter Verwendung eines Kammermischers hergestellt. 5,489 g des Grundpolymers und 0,011 g des Platinkatalysators wurden in die Mischkammer eingewogen. Die Ingredientien wurden gerührt, bis das Gemisch homogen war.
Das Vernetzungsmittel und der Inhibitor wurden vor dem Vermischen mit Portion II vereinigt. Die Mischung des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wurde hergestellt, indem 0,059 g ETCH und 9,941 g Silopren U Vernetzer 730 in ein Glasgefäß eingewogen wurden und die Mischung in einem Wasserbad mit einer Temperatur von +37°C gerührt wurde, bis sich das ETCH vollständig in dem Vernetzungsmittel aufgelöst hatte. Die Menge an Inhibitor in der Mischung betrug 0,59 Gew.-%.
Portion II wurde unter Verwendung eines Kammermischers hergestellt. Der Mantel des Kammermischers wurde durch Wasserzirkulation auf einen Temperaturpunkt unter Raumtemperatur abgekühlt, worauf die Temperaturerhöhung aufgrund von Reibung die Temperatur nicht auf die Zersetzungstemperatur des Inhibitors erhöhte. 4,947 g PEO-PDMS-Blockcopolymer und 0,553 g der Mischung des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wurden in die Mischkammer eingewogen. Die Ingedientien wurden gerührt, bis das Gemisch homogen war.
Portionen I und II wurden unmittelbar vor dem Vernetzen durch Zugabe von 5 Gramm Portion I und 5 Gramm Portion II in die Mischkammer des Kammermischers vereinigt. Die Ingredientien wurden gerührt, bis das Gemisch homogen war. Das Gemisch wurde gewonnen und zur Entfernung von Luftblasen in ein Vakuum gesaugt. Vier Chargen zu 2 g des Gemisches wurden abgewogen und hintereinander in einer Heißpresse vernetzt.
Das gewogene Gemisch wurde zwischen zwei FEP-Freisetzmembranen im Zentrum einer runden Metallform mit einer Dicke von 0,4 mm und einem Innendurchmesser von 8 cm platziert. Das Gemisch wurde zusammen mit den Formen und den FEP-Membranen zwischen die Kompressionsoberfläche der Heißpresse platziert, wobei die Oberflächen vorher auf +115°C erwärmt worden waren. Die Oberflächen wurden zusammengepresst und wurden bei einem Druck von 200 bar 5 Minuten lang im zusammengepressten Zustand belassen. Der Druck wurde entspannt und man ließ die Membran 24 Stunden lang bei Raumtemperatur aushärten. Runde Teststücke mit einem Durchmesser von 22 mm wurden aus den Membranen mittels eines Lochstanzers herausgeschnitten.
BEISPIEL 2
Aus Zusammensetzungsart B hergestellte Elastomermembran
Zur Herstellung der Elastomermembran verwendete Ingredientien:

– Das PEO(-PDMS-PEO)_n war dasselbe wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass die Menge an PEO auf 28,0 Gew.-% und der Vinylgehalt auf 0,24 mmol/g erhöht worden waren, indem der Anteil an PEODIVI bei der Synthese des Blockcopolymers erhöht worden war.
– Der Katalysator, das Vernetzungsmittel und der Inhibitor waren dieselben wie in Beispiel 1.

Das Siloxanpolymer, das Füllstoff enthielt, war ein Dimethylsiloxan-Vinylmethylsiloxan(DMS-VMS)-Copolymer, das einen Siliciumdioxidfüllstoff enthielt und eine molare Masse M_n = 400.000 g/mol aufwies. Der Vinylgehalt des Gemisches betrug 0,011 mmol/g. 36 Gew.-% Siliciumdioxid wurden in das Polymer eingemischt und das Siliciumdioxid wurde mit α,ω-Bis(dimethylhydroxysilyl)-poly(dimethylsiloxan) (M = 520 g/mol), das in dem Gemisch in einer Menge von 12 Gew.-% vorlag, Oberflächen-behandelt.
Die Mengen der Ingredientien in dem Zusammensetzungsbeispiel waren wie folgt:

– PEO(-PDMS-PEO)_n 32,8 Gew.-%
– DMS-VMS-Copolymer, das einen Siliciumdioxidfüllstoff enthielt, 60,9 Gew.-%
– Platinkatalysator 0,1 Gew.-%
– Vernetzungsmittel 6,19 Gew.-%
– Inhibitor 0,03 Gew.-%

Zunächst wurde das Grundpolymergemisch in einem Kammermischer hergestellt. 4,2 Gramm des PEO(-PDMS-PEO)_n-Blockcopolymers und 7,8 Gramm des DMS-VMS-Copolymers, das einen Siliciumdioxidfüllstoff enthält, wurden in die Mischkammer eingewogen. Die Ingredientien wurden gerührt, bis das Gemisch homogen war.
Portion I wurde wie in Beispiel 1 hergestellt.
Das Vereinigen des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wurde wie in Beispiel 1 vor dem Vermischen mit Portion II mit der Ausnahme ausgeführt, dass ETCH in einer Menge von 0,048 g und Silopren U-Vernetzer 730 in einer Menge von 9,952 g eingewogen wurden. Die Menge an Inhibitor in dem Gemisch betrug 0,48 Gew.-%.
Portion II wurde wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass das Grundpolymergemisch in einer Menge von 4,816 Gramm und das Gemisch des Vernetzungsmittels und des Inhibitors in einer Menge von 0,684 Gramm eingewogen wurden.
Die Portionen I und II wurden wie in Beispiel 1 vereinigt. Vier Chargen von 2,1 g des Gemisches wurden abgewogen und hintereinander in einer Heißpresse wie in Beispiel 1 vernetzt.
BEISPIEL 3
Aus Zusammensetzungstyp C hergestellte Elastomermembran
Zur Herstellung der Elastomermembran verwendete Ingredientien:

– Das PEO(-PDMS-PEO)_n war dasselbe wie in Beispiel 2. Der Katalysator und der Inhibitor waren dieselben wie in Beispiel 1 und 2.
– Das Dimethylsiloxan-Vinylmethylsiloxan-(DMS-VMS)-Copolymer, das einen Siliciumdioxidfüllstoff enthielt, war dasselbe wie in Beispiel 2.
– Das verwendete Vernetzungsmittel war ein PDMS-(-PEO-PDMS)_n-Copolymer mit einem Si-H-Gehalt von 0,26 mmol/g und die Menge an PEO darin betrug 23,6 Gew.-%.

Das Vernetzungsmittel wurde wie folgt hergestellt:
40 g eines wasserfreien α,ω-Divinyletherpoly(ethylenoxid) (PEODIVI) mit einer molaren Masse von 246,3 g/mol wurden in einen Dreihalskolben eingewogen. Zusätzlich wurden 129,4 g α,ω-Bis(dimethylsilylhydrid)-poly(dimethylsiloxan) (PDMSDIH, M_n = 717 g/mol) und 30 Gew.-% Toluol, getrocknet durch Destillation, in dasselbe Gefäß eingewogen. Da bei der Reaktion Dimethylsilylhydridgruppen im Überschuss (10%) vorlagen, wurden an beiden Enden des Endprodukts Dimethylsilylhydridgruppen erhalten. Die Reaktionslösung wurde über einer Magnetrührplatte bei 200 UpM gerührt und trockener Sauerstoff wurde durch die Lösung geleitet, um die Deaktivierung des Katalysators zu verhindern. Die Reaktionslösung wurde auf 50°C erwärmt, wonach der Katalysator (Pt(0)-Divinyltetramethylsiloxan-Komplex) der Lösung durch das Septum zugesetzt wurde. Die Menge an Platin betrug 30 ppm, berechnet aus der Menge der Reaktanten. Danach wurde die Polymerisation mittels IR überwacht, bis die Reaktionen vollständig waren (Verschwinden des Vinyl-Peaks bei 1.600 cm^–1), was etwa 4 Stunden dauerte. Nach der Polymerisation wurde das Toluol aus der Lösung durch Destillieren durch Erhöhen der Temperatur auf 65°C und durch Erniedrigen des Drucks auf 5 mbar über einen Zeitraum von 1 Stunde entfernt.
Die Mengen der Ingredientien in dem Zusammensetzungsbeispiel waren wie folgt:

– PEO(-PDMS-PEO)_n 1,10 Gew.-%
– DMS-VMS, das einen Siliciumdioxidfüllstoff enthält, 85,50 Gew.-%
– Platinkatalysator 0,10 Gew.-%
– Vernetzungsmittel α,ω-Bis(dimethylsilylhydrid)-PEO-PDMS 13,27 Gew.-%
– Inhibitor 0,03 Gew.-%

Zuerst wurde das Grundpolymergemisch in einem Kammermischer hergestellt. 0,15 g des α,ω-Divinylether-PEO-PDMS-Blockcopolymers und 11,85 Gramm des DMS-VMS-Copolymers, das einen Siliciumdioxidfüllstoff enthält, wurden in die Mischkammer eingewogen. Die Ingredientien wurden gerührt, bis das Gemisch homogen war.
Portion I wurde wie in Beispiel 1 hergestellt. Das Vereinigen des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wurde wie in Beispiel 1 vor dem Vermischen mit Portion II mit der Ausnahme durchgeführt, dass ETCH in einer Menge von 0,022 g und PDMS-(PEO-PDMS)_n-Blockcopolymer in einer Menge von 9,978 g anstelle des Vernetzers 730 eingewogen wurden. Die Menge an Inhibitor in dem Gemisch betrug 0,22 Gew.-%.
Portion II wurde wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass das Grundpolymergemisch in einer Menge von 4,04 Gramm und die Mischung des Vernetzungsmittels und des Inhibitors in einer Menge von 1,46 Gramm eingewogen wurden.
Die Portionen I und II wurden wie in Beispiel 1 vereinigt. Vier Chargen von 2,1 g des Gemisches wurden abgewogen und nacheinander in einer Heißpresse wie in Beispiel 1 vernetzt.
BEISPIEL 4
Aus Zusammensetzungsart D hergestellte Elastomermembran
Zur Herstellung der Elastomermembran verwendete Ingredientien:

– α,ω-Divinyletherpoly(ethylenoxid) (PEODIVI) (Polyethylenglykoldivinylether, Aldrich, M_n = 240 g/mol). Die durch Titration erhaltene Vinylmenge betrug 7,4 mmol/g.
– Katalysator Gelest SIP 6831.0, Platin-Siloxan-Komplex in Xylol, Platingehalt 2,25 Gew.-%.
– Das Vernetzungsmittel und der Inhibitor waren dieselben wie in Beispiel 1.

Die Mengen der Ingredientien in dem Zusammensetzungsbeispiel waren wie folgt:

– PEODIVI 52,231 Gew.-%
– Platinkatalysator 0,045 Gew.-%
– Vernetzungsmittel 47,694 Gew.-%
– Inhibitor 0,030 Gew.-%

Zunächst wurde eine Mischung des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass der Inhibitor in einer Menge von 0,0063 Gramm und das Vernetzungsmittel in einer Menge von 9,9937 Gramm eingewogen wurden. Die Menge an Inhibitor in der Mischung betrug 0,063 Gew.-%.
5,2231 Gramm PEODIVI und 0,0045 Gramm des Platinkatalysators wurden in einem Glasgefäß zusammengemischt. 4,772 Gramm des Gemisches des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wurden eingemischt.
Acht Chargen von 0,8 g des Gemisches wurden in Flachboden-Aluminiumformen mit einem Durchmesser von 5 cm und mit einer FEP-Membran auf dem Boden abgewogen. Die Formen wurden bei +115°C für einen Zeitraum von 15 Minuten unter ein Vakuum von 100 mbar platziert. Teststücke wurden aus dem erhaltenen Elastomer herausgeschnitten.
BEISPIEL 5
Aus Zusammensetzungstyp E hergestellte Elastomermembran
Zur Herstellung der Elastomermembran verwendete Ingredientien:

– PEODIVI, dasselbe wie in Beispiel 4.
– DMS-VMS-Copolymer, dasselbe wie in Beispiel 2.

Der Katalysator, das Vernetzungsmittel und der Inhibitor waren dieselben wie in Beispiel 1.
Die Mengen der Ingredientien in dem Zusammensetzungsbeispiel waren wie folgt:

– PEODIVI 11,37 Gew.-%
– DMS-VMS-Copolymer 64,46 Gew.-%
– Platinkatalysator 0,1 Gew.-%
– Vernetzungsmittel 24,03 Gew.-%
– Inhibitor 0,03 Gew.-%

Zunächst wurden eine Mischung des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass der Inhibitor in einer Menge von 0,0125 Gramm und das Vernetzungsmittel in einer Menge von 9,9875 Gramm eingewogen wurde. Die Menge des Inhibitors in der Mischung betrug 0,125 Gew.-%.
1,138 Gramm PEODIVI und 6,446 Gramm DMS-VMS-Copolymer wurden in einem Kammermischer zusammengemischt. 0,01 Gramm Platinkatalysator wurden zugesetzt und das Gemisch wurde gerührt, bis es homogen war. 2,406 Gramm der Mischung des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wurden zugesetzt und das Gemisch wurde gerührt, bis es homogen war.
Vier Chargen von 2,1 g des Gemisches wurden abgewogen und hintereinander wie in Beispiel 1 in einer Heißpresse vernetzt.
BEISPIEL 6
Aus Zusammensetzungsart F hergestellte Elastomermembran
Zur Herstellung der Elastomermembran verwendete Ingredientien:

– PDMS-PEO-Pfropfcopolymer mit einer Vinylkonzentration von 0,0743 mmol/g und einem PEO-Gehalt von 1,28 Gew.-%.
– Der Katalysator, das Vernetzungsmittel und der Inhibitor waren dieselben wie in Zusammensetzung A.

Das verwendete PDMS-PEO-Pfropfcopolymer wurde wie folgt hergestellt:
600 g Octamethylcyclotetrasiloxan (D₄), 9,28 g Poly(dimethylsiloxan)-Poly(ethylenoxid)-Pfropfcopolymer (Gelest, DBE-821, das 80 Gew.-% PEO enthielt), 6,18 g Dimethylvinylsilylendblockiertes PDMS (Endblocker, Bayer Silopren U2) und 3,1 g Tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxan wurden abgewogen. Der Reaktor wurde mit Stickstoff beschickt, die abgewogenen Chemikalien wurden hineingegossen und es wurde begonnen zu rühren. Die Innentemperatur des Reaktors wurde auf 135°C erhöht und der Katalysator (Kaliumsiloxanolat, 0,9 ml, 20 ppm K⁺) wurde der Reaktionslösung zugesetzt. Die Viskosität der Reaktionslösung begann sich kräftig zu erhöhen und 1 Stunde nach der Zugabe des Katalysators war es möglich, den Katalysator durch Erhöhen des Reaktordrucks auf 2 bar über einen Zeitraum von 15 Minuten mittels Kohlendioxid zu deaktivieren. Danach wurden die leichten cyclischen Verbindungen (13 Gew.-%) aus der Reaktionslösung durch Destillation (10 mbar, 30 min., 135°C) entfernt. Produkt M_n = 190 000 g/mol.
Die Mengen der Ingredientien in dem Zusammensetzungsbeispiel waren wie folgt:

– Grundpolymer PDMS-PEO-Pfropfcopolymer 96,10 Gew.-%
– Platinkatalysator 0,5 Gew.-%
– Vernetzungsmittel 3,06 Gew.-%
– Inhibitor 0,34 Gew.-%

Das Vereinigen des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wurden wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt, dass ETCH in einer Menge von 1,0 g und Silopren U-Vernetzer 730 in einer Menge von 9,0 g eingewogen wurden. Die Menge an Inhibitor in dem Gemisch betrug 10 Gew.-%.
9,61 Gramm des PDMS-PEO-Pfropfcopolymers und 0,05 Gramm des Platinkatalysators wurden zusammengemischt. 0,34 Gramm der Mischung des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wurden zugesetzt und das Gemisch wurde gerührt, bis es homogen war.
Vier Chargen von 2,1 g des Gemisches wurden abgewogen und hintereinander in einer Heißpresse wie in Beispiel 1 vernetzt.
BEISPIEL 7
Aus Zusammensetzungsart G hergestellte Elastomermembran
Zur Herstellung der Elastomermembran verwendete Ingredientien:

– Das PDMS-PEO-Pfropfcopolymer war dasselbe wie in Beispiel 6.
– Das DMS-VMS-Copolymer war dasselbe wie in Beispiel 2.
– Der Katalysator, das Vernetzungsmittel und der Inhibitor waren dieselben wie in Beispiel 1.

Die Mengen der Ingredientien in dem Zusammensetzungsbeispiel waren wie folgt:

– PDMS-PEO-Pfropfcopolymer 26,75 Gew.-%
– DMS-VMS-Copolymer 72,31 Gew.-%
– Platinkatalysator 0,10 Gew.-%
– Vernetzungsmittel 0,81 Gew.-%
– Inhibitor 0,03 Gew.-%

Das Vereinigen des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wurde wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt, dass ETCH in einer Menge von 0,36 g und Silopren U-Vernetzer 730 in einer Menge von 9,64 g eingewogen wurden. Die Menge des Inhibitors in der Mischung betrug 3,6 Gew.-%.
2,675 Gramm des PDMS-PEO-Pfropfcopolymers und 7,231 Gramm des DMS-VMS-Copolymers, das einen Füllstoff enthielt, wurden zusammengemischt. 0,01 Gramm des Platinkatalysators wurden zugesetzt und das Gemisch wurde gerührt, bis es homogen war. 0,084 Gramm der Mischung des Vernetzungsmittels und des Inhibitors wurden zugesetzt und das Gemisch wurde gerührt, bis es homogen war.
Vier Chargen von 2,1 g des Gemisches wurden abgewogen und hintereinander in eine Heißpresse wie in Beispiel 1 vernetzt.
BEISPIEL 8
Aus Zusammensetzungstyp H hergestellte Elastomermembran
Zur Herstellung der Elastomermembran verwendete Ingredientien:

– APEO-(-PDMS-APEO)_n, wobei die Menge an PEO 10,3 Gew.-% und der Vinylgehalt 0,063 mmol/g betrug.
– Der Katalysator war derselbe wie in Beispiel 4.
– Der Inhibitor war derselbe wie in Beispiel 1.
– Das Vernetzungsmittel war ein DMS-HMS-Copolymer, das 22,5 Gew.-% Methylhydridsiloxangruppen enthielt (Gelest).

Das verwendete APEO-(-PDMS-APEO)_n wurde wie folgt hergestellt:
Wasserfreies α,ω-Diallylpoly(ethylenoxid) (PEODIAL), das eine molare Masse von 520 g/mol besaß und das durch Anpassen des in der. Veröffentlichung Mei-Hui, Yang, Laing-Jong, Li und Tsang-Feng, Ho, Synthesis and Characterization of polymethylsiloxane/poly(ethylene glycol)monomethyl ether copolymers, J. Ch. Colloid & Interface Soc. 3(17), 1994, 19–28 offenbarten Verfahrens hergestellt worden war, und α,ω-Bis(dimethylsilylhydrid)-poly(dimethylsiloxan) (PDMSDIH, M_n = 6000 g/mol) wurden in einen Dreihalskolben eingewogen. Die Masse des PEODIAL betrug 1,38 g (M_n = 520 g/mol, 5,28 mmol Allylgruppen) und die Masse an PDMSDIH betrug 12 g (4,8 mmol Hydridgruppen), wobei die Menge der Allylgruppen 10% höher war als die der Hydridgruppen. Auf diese Weise wurde ein α,ω-Diallyl-endblockiertes Endprodukt gewährleistet.
Zusätzlich wurde Toluol in einer Menge von 45 Gew.-% (7,2 g) in das Reaktionsgefäß eingewogen. Das Reaktionsgemisch wurde über einer Magnetrührplatte bei 200 UpM gerührt und man ließ trockenen Sauerstoff durch das Gemisch perlen um die Deaktivierung des Katalysators zu verhindern. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde auf 60°C erhöht. Danach wurde der Katalysator (Pt(0)-Divinyltetramethyldisiloxan-Komplex) durch das Septum vorsichtig Tropfen für Tropfen zu der Reaktionslösung gegeben. Die Menge an Platin betrug 50 ppm, berechnet aus den Reaktanten. Man ließ die Polymerisation etwa 6 Stunden lang ablaufen, wonach der Abschluss der Polymerisation durch IR bestätigt wurde (Verschwinden des Si-H-Peaks bei 2130 cm^–1). Für das Entfernen des Toluols durch Destillation wurde die Temperatur auf 65°C erhöht und der Druck wurde auf 5 mbar für einen Zeitraum von 30 min. erniedrigt.
Die Mengen der Ingredientien des Zusammensetzungsbeispiels waren wie folgt:

– APEO(-PMDS-APEO)_n 94,68 Gew.-%
– Platinkatalysator 0,5 Gew.-%
– Vernetzungsmittel 4,7 Gew.-%
– Inhibitor 0,12 Gew.-%

3,0 Gramm APEO-(-PMDS-APEO)_n, 0,0158 Gramm Katalysator, 0,0038 g Inhibitor und 0,1489 g Vernetzungsmittel wurden zusammengemischt. Die Luftblasen wurden aus der Mischung entfernt und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 110°C in einer Heißpresse vernetzt und 15 Minuten lang bei 110°C gehärtet.
BEISPIEL 9
Aus Zusammensetzungsart I hergestellte Elastomermembran
Zur Herstellung der Elastomermembran verwendete Ingredientien:

– PEO-(PDMS-PEO)_n, wobei die Menge an PEO 5 Gew.-% betrug und der Vinylgehalt 0,04 mmol/g betrug.
– Das DMS-VMS-Copolymer, das einen Siliciumdioxidfüllstoff enthielt, war dasselbe wie in Beispiel 2.
– Dichlorbenzoylperoxid (Perkadox PD50 S, Nusil).

Das verwendete PEO-(PDMS-PEO)_n wurde wie folgt hergestellt:
0,528 g wasserfreies – α,ω-Divinyletherpoly(ethylenoxid) (PEODIVI) mit einer molaren Masse von 240 g/mol wurden in einen Dreihalskolben eingewogen. 10 g α,ω-Bis(dimethylsilylhydrid)poly(dimethylsilylsiloxan) (PDMSDIH) mit einer molaren Masse von 6000 g/mol wurden in dasselbe Gefäß eingewogen. Das PDMSDIH enthielt Hydridgruppen in einer Menge von 0,04 Gew.-% und daher betrug die Menge der Hydridgruppen in 10 Gramm 4 mmol und die Menge an PEODIVI-Vinylgruppen betrug 4,4 mmol. Da bei der Reaktion die Vinylgruppen im Überschuss (10%) vorlagen, wurden Vinylgruppen an beiden Enden des Endprodukts erhalten, eine für das nachfolgende Vernetzen essentielle Tatsache. Zum Erleichtern des Vermischens und zum Verhindern eines zu starken Auftretens der Reaktion wurde im Reaktionsgemisch durch Destillation getrocknetes Toluol zugesetzt, so dass der Anteil an Toluol 30 Gew.-% (4,5 g) betrug. Die Reaktionslösung wurde über einer Magnetrührplatte bei 200 UpM gerührt und trockener Sauerstoff wurde durch die Lösung geleitet; dies verhinderte, dass sich der Katalysator in die metallische Form umwandelte, und verhinderte somit die Deaktivierung des Katalysators. Die Reaktionslösung wurde auf 50°C erwärmt, wonach der Katalysator (Pt(0)-Divinyltetramethyldisiloxan-Komplex) dem Gemisch durch das Septum zugesetzt wurde. Die Menge an Platin betrug 50 ppm, berechnet aus der Menge der Reaktanten. Der Katalysator wurde tropfenweise zugegeben, wodurch Überhitzungszonen im Reaktor verhindert wurden. Nach der Zugabe des Katalysators ließ man die Reaktion 2 Stunden lang ablaufen. Danach wurde der Abschluss der Reaktion durch IR bestätigt (Verschwinden des Si-H-Peaks bei 2130 cm^–1). Nach der Polymerisation wurde das Reaktionsgemisch auf 65°C erwärmt und das Toluol wurde durch Vakuumdestillation (5 mbar) im Verlauf von 30 Minuten entfernt.
Die Mengen der Ingredientien in dem Zusammensetzungsbeispiel waren wie folgt:

– PEO-(PDMS-PEO)_n, 4,9 Gew.-%
– DMS-VMS-Copolymer mit Siliciumdioxidfüllstoff, 93,9 Gew.-%
– Dichlorbenzoylperoxid (Perkadox PD50 S, Nusil), 1,2 Gew.-%.

0,5 g PEO-(PDMS-PEO)_n und 9,5 g eines einen Füllstoff-enthaltenden DMS-VMS-Copolymers wurden zusammengemischt. 0,12 g des Peroxidkatalysators wurden mit dem homogenen Gemisch vermischt und das Gemisch wurde bei einer Temperatur von +115°C und einem Druck von 200 bar 5 Minuten lang gehärtet und bei +150°C 2 Stunden lang ausgehärtet.
BEISPIEL 10
Aus Zusammensetzungsart J hergestellte Elastomermembran
Für die Herstellung des Elastomers verwendete Ingredientien:

– PDMS-PEO-Pfropfcopolymer, dasselbe wie in Beispiel 6
– Dichlorbenzoylperoxid Perkadox PD50 S, Nusil

Die Mengen der Ingredientien in dem Zusammensetzungsbeispiel waren wie folgt:

– PDMS-PEO-Pfropfcopolymer 98,8 Gew.-%
– Dichlorbenzoylperoxid Perkadox PD50 S 1,2 Gew.-%

10 Gramm des PDMS-PEO-Pfropfcopolymers und 0,12 Gramm Perkadox PD50 S wurden zusammengemischt. Das Gemisch wurde bei einer Temperatur von +115°C und einem Druck von 200 bar 5 Minuten lang gehärtet und bei +150°C 2 Stunden lang ausgehärtet.
Permeationstests
Verschiedene Zusammensetzungen, in denen die Menge an PEO-Gruppen variierte, wurden aus den oben angeführten Zusammensetzungsarten A–J hergestellt. Die Zusammensetzungsarten A–G wurden hinsichtlich der Permeationsraten verschiedener Wirkstoffe getestet.
Die in der Veröffentlichung Yie W. Chien, Transdermal Controlled Systemic Medications, Marcel Dekker Inc., New York und Basel 1987, Seite 173 beschriebene Prüfapparatur wurde in den Tests eingesetzt.
Die Wirkstoffströme (Permeationen) durch Membranen wurde bei 37°C mit einer Diffusionszelle mit 2 Compartimenten gemessen (horizontale Diffusionszelle, Crown Glass Company). Die Apparatur bestand aus zwei konzentrischen Zellen (Donor- und Rezeptorcompartimente), die durch die zu untersuchende Elastomermembran getrennt waren. Die Donor- und Rezeptorcompartimente wurden beide durch ein externes Zirkulationsbad ummantelt und thermostatiert und jedes Compartiment besaß einen Magnetrührer. Eine Wirkstofflösung und Lösungsmittel (ohne Wirkstoff) wurde in das Donor- und das Rezeptorcompartiment gegeben. In jeweils vorherbestimmten Zeitintervallen wurden aus dem Rezeptorcompartiment Proben entnommen und durch das gleiche Volumen an Lösungsmittel ersetzt. Die Menge des Wirkstoffs, der durch die Membran permeierte, wurde durch HPLC gemessen. Bei allen Messungen waren die Dicke (0,4 mm) der Membran und die Oberfläche der Membranen konstant.
Bei den im Folgenden beschriebenen Tests wurden die Permeationsraten zweier verschiedener Wirkstoffe durch eine 0,4 mm dicke Elastomermembran unter Verwendung der oben beschriebenen Testapparatur gemessen. Die folgenden Tabellen zeigen den Effekt der Konzentration an PEO-Gruppen (Gew.-% der Zusammensetzungen) auf die Permeationsraten der verschiedenen Wirkstoffe für aus den verschiedenen Zusammensetzungsarten hergestellte Elastomere. Die Tabellen zeigen die relative Permeation im Vergleich mit einem handelsüblichen vernetzten Dimethylsiloxan-Vinylmethylsiloxan-Elastomer (M_n etwa 400 000 g/mol), das einen Siliciumdioxidfüllstoff enthält.
Wirkstoff 1: Levonorgestrel
Wirkstoff 2: 17-β-Estradiol
Die durchgeführten Permeationstests zeigten, dass eine Erhöhung der Konzentration an PEO in der Membran die Permeationsrate für jede Zusammensetzungsart und für jeden getesteten Wirkstoff erhöhte und zwar unabhängig davon, ob der betreffende Wirkstoff hydrophil oder lipophil war.
Eine Elastomerzusammmensetzung gemäß der Erfindung ist beispielsweise zum Steuern der Permeationsraten von Wirkstoffen mit hormoneller Wirkung in Implantaten und in intrauterinen und intravaginalen Vorrichtungen in hohem Maße geeignet.
Die meisten wichtigen Wirkstoffe mit hormoneller Wirkung schließen Antiprogestine, Progestine, Estradiole und Androgene ein.
Die voranstehenden Ausführungsformen der Erfindung sind nur Beispiele für die Umsetzung der Idee der Erfindung. Für einen Fachmann ist es klar, dass die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung innerhalb des Rahmens der im Folgenden präsentierten Ansprüche variieren können.

Claims

Membran oder Matrix zur Steuerung der Permeationsrate eines Wirkstoffs, wobei die Membran oder Matrix eine Elastomerzusammensetzung auf Siloxanbasis umfasst, die mindestens ein Elastomer und möglicherweise ein nicht-vernetztes Polymer umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerzusammensetzung Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfasst und dass die Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem Elastomer oder Polymer als Alkoxy-terminierte Aufpfropfungen der Polysiloxaneinheiten oder als Blöcke, wobei die Aufpfropfungen oder Blöcke durch Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an die Polysiloxaneinheiten gebunden sind, oder als ein Gemisch dieser Formen vorliegen.
Membran oder Matrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerzusammensetzung ein Elastomer ist, das aus Polysiloxaneinheiten besteht, die Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfassen.
Membran oder Matrix nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Poly (alkylenoxid)-Gruppen Poly(ethylenoxid)-Gruppen (PEO-Gruppen) sind.
Membran oder Matrix nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formel der Polysiloxangruppen -(SiR'R''O)_qSiR'R'' lautet, wobei R' und R'' – teilweise freie Gruppen, die gleich oder verschieden sind und die eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, oder Alkoxy-terminierte Poly(alkylenoxid)-Gruppen der Formel
sind, worin alk eine Niederalkylgruppe, geeigneterweise Methyl ist, R Wasserstoff oder eine Niederalkylgruppe ist, R³ ein geradkettiges oder verzweigtes C₂-C₆-Alkyl ist und m 1 ... 30 ist, – teilweise Bindungen, die von Wasserstoff oder Alkylengruppen zu anderen Polymerketten in dem Elastomer gebildet werden, und – möglicherweise teilweise nicht umgesetzte Gruppen, wie Wasserstoff, Vinyl oder Vinyl-terminiertes Alken, sind und – q 1 ... 3000 ist.
Membran oder Matrix nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die freien R'- und R''-Gruppen eine Niederalkylgruppe, vorzugsweise Methyl, sind.
Membran oder Matrix nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem Elastomer in der Form von Poly(alkylenoxid)-Blöcken der Formel
vorliegen, worin R Wasserstoff, Niederalkyl oder Phenyl ist, R₁ Wasserstoff oder Niederalkyl ist, R³ und R⁴ dasselbe oder verschieden sind und für geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkylgruppen stehen und m 1 ... 30 ist.
Membran oder Matrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerzusammensetzung aus zwei Elastomeren besteht, die ineinander verflochten sind, wobei – das erste Elastomer Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfasst und die Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem Elastomer als Alkoxyterminierte Aufpfropfungen der Polysiloxaneinheiten oder als Blöcke, wobei die Aufpfropfungen oder Blöcke durch Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an die Polysiloxaneinheiten gebunden sind, oder als ein Gemisch dieser Formen vorliegen und – das zweite Elastomer ein Elastomer auf Siloxanbasis ist.
Membran oder Matrix nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Elastomer ein Elastomer auf Poly(dimethylsiloxan)-Basis ist, das möglicherweise Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfasst.
Membran oder Matrix nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die möglichen Poly(alkylenoxid)-Gruppen des zweiten Elastomers auf Poly(dimethylsiloxan)-Basis in der Form von Alkoxy-terminierten Aufpfropfungen der Poly(dimethylsiloxan)-Einheiten oder als Blöcke, wobei die Aufpfropfungen oder Blöcke durch Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an die Poly(dimethylsiloxan)-Einheiten gebunden sind, oder als ein Gemisch dieser Formen vorliegen.
Membran oder Matrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerzusammensetzung ein Gemisch ist, das – ein Elastomer auf Siloxanbasis und – ein geradkettiges Polysiloxan-Copolymer umfasst, das Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfasst, wobei die Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem Polymer als Alkoxy-terminierte Aufpfropfungen der Polysiloxaneinheiten oder als Blöcke, wobei die Aufpfropfungen oder Blöcke durch Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an die Polysiloxaneinheiten gebunden sind, oder ein Gemisch dieser Formen vorliegen.
Membran oder Matrix nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Poly(alkylenoxid)-Gruppen Poly(ethylenoxid)-Gruppen (PEO-Gruppen) sind.
Membran oder Matrix nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Formel der Polysiloxangruppen -(SiR'R''O)_qSiR'R''- lautet, worin R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, oder Alkoxy-terminierte Poly(alkylenoxid)-Gruppen der Formel
sind, worin alk eine Niederalkylgruppe,geeigneterweise Methyl ist, R Wasserstoff oder Niederalkyl ist, R³ eine geradkettige oder verzweigte C2-C6-Alkylgruppe ist, m 1 ... 30 ist und q 1 ... 3000 ist.
Membran oder Matrix nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die freien R'- und R''-Gruppen Niederalkylgruppen, vorzugsweise Methyl, sind.
Membran oder Matrix nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem geradkettigen Polysiloxan-Polymer in der Form von Poly(alkylenoxid)-Blöcken der Formel
vorliegen, worin R Wasserstoff, Niederalkyl oder Phenyl ist, R₁ Wasserstoff oder Niederalkyl ist, R³ und R⁴ dasselbe oder verschieden sind und geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkylgruppen sind und m 1 ... 30 ist.
Membran oder Matrix nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer auf Siloxanbasis aus Poly(dimethylsiloxan) besteht.
Membran oder Matrix nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer auf Siloxanbasis Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfasst und dass die Poly(alkylenoxid)-Gruppen in dem Elastomer oder Polymer als Alkoxy-terminierte Aufpfropfungen der Polysiloxaneinheiten oder als Blöcke, wobei die Aufpfropfungen oder Blöcke durch Silicium-Kohlenstoff-Bindungen an die Polysiloxaneinheiten gebunden sind, oder als ein Gemisch dieser Formen vorliegen.
Membran oder Matrix nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Füllstoff, geeigneterweise Siliciumdioxid, enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Elastomers auf Siloxanbasis, das Poly(alkylenoxid)-Gruppen umfasst und zur Verwendung in einer Membran oder Matrix zur Steuerung der Permeationsrate von Wirkstoffen bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Vinyl-funktionelle Polymerkomponente und eine Hydrid-funktionelle Komponente in Gegenwart eines Katalysators vernetzt werden oder b) eine Polymerkomponente in Gegenwart eines Peroxidkatalysators vernetzt wird und das I) die Vinyl-funktionelle Polymerkomponente a) ein Vinyl-funktionelles Polysiloxan der Formel R'-SiR'R''O(SiR'R''O)_rSiR'R''R' ist, worin R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und für eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder un substituiert sein kann und worin einige der Substituenten R' und/oder R'' durch Vinylgruppen substituiert sind und r 1 ... 27000 ist, oder b) ein Alkenyl-terminiertes Blockcopolymer auf Polysiloxanbasis der Formel T(AB)_xAT(I) ist, worin A = -(SiR'R''O)_qSiR'R''-, worin R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und für eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann; B ein Poly(alkylenoxid) der Formel
worin R Wasserstoff, Niederalkyl oder Phenyl ist, R₁ Wasserstoff oder Niederalkyl ist, R³ und R⁴ dasselbe oder verschieden sind und geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkylengruppen sind, R¹ eine geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkenylgruppe ist, m 1 ... 30 ist, q 1 ... 3000 ist und x 0 ... 100 ist, oder c) ein Vinyl-funktionelles Polysiloxan-Copolymer der Formel R'-SiR'R''O(SiR'R''O)_r(SiR'R''O)_pSiR'R''-R' – worin im ersten Block R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und für eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, und worin einige der Substituenten R' und/oder R'' durch Vinylgruppen substituiert sind und r 1 ... 27000 ist, und – worin im zweiten Block R' eine Niederalkylgruppe oder eine Alkoxy-terminierte Poly(alkylenoxid)-Gruppe der Formel
ist, worin alk eine Niederalkylgruppe, geeigneterweise Methyl, ist, R³ eine geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkylgruppe ist, R Wasserstoff oder eine Niederalkylgruppe ist und m 1 ... 30 ist, oder R' eine Phenylgruppe ist, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, und R'' eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe ist, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, und p 1 ... 5000 ist, oder d) ein α,ω-Dialkylenpoly(alkylenoxid) der Formel
ist, worin R Wasserstoff oder Niederalkyl ist, R¹ und R² gleiche oder verschieden geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkenylgruppen sind und m 1 ... 30 ist, oder e) ein Gemisch aus mindestens 2 der voranstehend aufgeführten Komponenten a)–d) ist und dass II) die Hydrid-funktionelle Komponente a) ein Hydrid-funktionelles Siloxan ist, das geradkettig, sternförmig, verzweigt oder cyclisch sein kann, oder b) ein Hydrid-terminiertes Blockcopolymer auf Siloxanbasis der Formel T(BA)_xBT(II) ist, worin T = H-SiR'R''O(SiR'R''O)_qSiR'R''-, A = -SiR'R''O(SiR'R''O)_qSiR'R''-, worin R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und für eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann; B ein Poly(alkylenoxid) der Formel

ist, worin R Wasserstoff, Niederalkyl oder Phenyl ist, R₁ Wasserstoff oder Niederalkyl ist, R³ und R' dasselbe oder verschieden sind und für geradkettige oder verzweigte C₂-C₆-Alkylgruppen stehen, m 1 ... 30 ist, q 1 ... 3000 ist und x 0 ... 100 ist, oder c) ein Gemisch der voranstehend aufgeführten Komponenten a) und b) ist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mengen der Vinyl-funktionellen Komponente und der Hydrid-funktionellen Komponente so gewählt werden, dass das Verhältnis der molaren Menge an Hydriden zur molaren Menge an Doppelbindungen mindestens 1 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrid-funktionelle Siloxancopolymer geradkettig ist und seine Formel R'-SiR'R''O(SiR'R''O)_rSiR'R''R' lautet, worin R' und R'' dasselbe oder verschieden sind und für eine Niederalkylgruppe oder eine Phenylgruppe stehen, wobei die Alkyl- oder Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, und worin einige der Substituenten R' und/oder R'' durch Wasserstoff substituiert sind und r 1 ... 27000 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vinyl-funktionelle Polymerkomponente einen Füllstoff, geeigneterweise Siliciumdioxid, enthält.