DK159018B

DK159018B - Fremgangsmaade til fremstilling af en hydrofil belaegning paa en polymeroverflade og medicinsk artikel belagt med en saadan belaegning

Info

Publication number: DK159018B
Application number: DK170883A
Authority: DK
Inventors: Hans Raymond Lambert
Original assignee: Astra Meditec Ab
Priority date: 1982-04-22
Filing date: 1983-04-19
Publication date: 1990-08-20
Also published as: FI831340L; DK170883D0; DK170883A; AU556350B2; SE430696B; NO831409L; AU1326683A; FI73702B; GB8310641D0; EP0093094A1; NO155889C; FI73702C; IE830893L; GB2119283B; EP0093094B1; US4459317A; GB2119283A; DK159018C; FI831340A0; IE54235B1

Description

DK 159018B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til belægning af en polymeroverflade med en hydrofil belægning der har lav friktionskoefficient når den befugtes med en vandbaseret væske. Opfindelsen angår tillige medicinske artikler 5 som er belagt med en hydrofil overfladebelægning fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i krav 1's kendetegnende del angivne.

I GB patentskrift nr 1.600.963 er der beskrevet en 10 fremgangsmåde til at forsyne en artikel med en hydrofil overfladebelægning der består af en interpolymer af polyvinylpyr-rolidon og polyuretan, og denne belægning har en betydeligt lavere friktionskoefficient i våd tilstand end i tør tilstand. Sådanne belægninger er bl.a. særligt nyttige til medicinske 15 instrumenter beregnet til at blive indført i legemshulrum, fordi instrumentet har et godt greb i tør tilstand mens det samtidigt bliver meget glat når det kommer i kontakt med legemsvæsker eller våde slimhinder, og således let kan indsættes uden at skade patienten. Den fremgangsmåde der er beskre-20 vet i det nævnte GB patentskrift har vist sig at være nyttig til at tilvejebringe sådanne belægninger, men den er på den anden side for kompliceret til at være velegnet til produktion i stor målestok. Det har i praksis vist sig at den kendte overfladebelægning har tendens til at danne revner.

25 Den i GB patentskrift nr 1.600.963 beskrevne frem gangsmåde til fremstilling af belægningen går ud på at der fremstilles et mellemlag af polyuretan indeholdende uomsatte isocyanatgrupper og påfølgende omsætning af mellemlaget med polyvinylpyrrolidon til dannelse af en polyvinylpyrrolidone 30 polyuretan interpolymer. Mellemlaget dannes ved at der på den pågældende genstand påføres en opløsning indeholdende et polyuretan og et polyisocyanat, hvorpå opløsningsmidlet af-dampes. I tilfælde af at genstanden er af polyuretan påføres der kun en opløsning af polyisocyanat inden omsætningen.

35 Der behøves således tre komponenter til tilvejebrin gelse af den hydrofile belægning, når overfladen ikke er af polyurethan: 1) Et polyuretan, en sampolymer af en alkohol og et isocyanat. Polyuretanet kan efter at være blevet dannet in- 2

DK 159018 B

deholde to eller flere uomdannede alkoholgrupper, men helst ikke nogen uomsatte isocyanatgrupper, og den er opbygget af et bestemt antal uretanbindinger:

5 _Ln " _L

3 --C-O-C-NH--

i- "V

2) Et isocyanat, fortrinsvis indeholdende flere isocya-nat grupper: 10 0=C=N-R-N=C=0 N=C=0 3) Polyvinylpyrrolidon: 15 -—CH-CH0-- ' \ '* i £ 20 1 h2c— . .ch2

Ved den foreliggende fremgangsmåde behøves der derimod i hovedsagen kun to komponenter til på en lang række forskellige polymeroverflader at tilvejebringe en i våd tilstand 25 glat, hydrofil overflade: 1) Et isocyanat med mindst to uomsatte isocyanatgrupper: 0=C=N-R-N=C=0 30 2) Polyætylenoxid --CH„-CH„-0-- z _ n 35 Isocyanatet reagerer med vand, hvilket fører til dan nelse af en polymer af tværbundet polyurinstof mellem et isocyanat og en amin

DK 159018B

3

O

--C-NH-C-NH-- i

Jn

Polyætylenoxidet tilsættes og bliver infiltreret i po-5 lyurinstofpolymeren, dvs. der dannes en polyætylenoxid-poly urinstof interpolymer. Formodentlig holdes de to polymerer po-lyurinstof og polyætylenoxid sammen af en kraftig brintbinding mellem urinstof og ætylenoxid: 10 i, —-N-C-N--

I <1 I

Η O H

n --CH 2“CH 2 -O--CH 2 -CH 2 -O'' 15 n \ hydrogenbinding

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse adskiller sig således fra den ovennævnte kendte teknik ved at den 20 (i) i hovedsagen kun behøver to komponenter for at tilveje bringe en glat, hydrofil overflade; (ii) den fordrer ikke anvendelse af polyuretan, og (iii) den anden påførte opløsning indeholder polyætylen i modsætning til hvad tilfældet er i den kendte teknik, hvor 25 der anvendes polyvinylpyrrolidon.

Det er således formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af en hydrofil belægning som har en betydeligt lavere friktionskoefficient i våd tilstand og som generelt er enklere at gennem- 30 føre end den fremgangsmåde der er beskrevet i det ovennævnte GB patentskrift nr 1.600.963. Desuden giver fremgangsmåden også en belægning der er fri for revner. Disse formål opnås overraskende hvis man ifølge opfindelsen på den polymere overflade påfører en opløsning der indeholder mellem 0,,05 og 40% 35 v/r (vægt/rumfang, dvs. kg/liter) af en forbindelse der indeholder mindst to uomsatte isocyanatgrupper pr molekyle, af-damper opløsningsmidlet, påfører en opløsning indeholdende mellem 0,5 og 50% v/r polyætylenoxyd på den så-

DK 159018B

4 ledes behandlede polymeroverflade og derpå afdamper opløsningsmidlet fra den sidstnævnte opløsning og hærder belægningen ved forhøjet temperatur i nærværelse af en vandholdig gas, hvorpå belægningen eventuelt efterfølgende gøres antibakteriel 5£ ved behandling med jod.

Opfindelsen angår også en medicinsk artikel beregnet til indføring i legemet, der er ejendommelig ved at være belagt med en hydrofil overfladebelægning fremstillet ved fremgangsmåden ifølge krav 1-7. Ifølge opfindelsen kan artiklen 10 særligt fordelagtigt udgøres af et kateder.

Opfindelsen skal forklares i detaljer i det følgende.

Fremgangsmåde ifølge opfindelsen kan anvendes til belægning af mange forskellige typer af polymeroverflader, såsom overflader på latexgummi, andre gummityper, polyvinylklorid, 15 andre vinylpolymerer, polyestere og polyakrylater. Fremgangsmåden har vist sig at være særligt anvendelig for overflader på latexgummi, polyvinylklorid og polyuretaner.

Påføringen af en forbindelse der indeholder mindst to uomsatte isocyanatgrupper pr molekyle opløst i et opløsnings-20 middel kan fx ske ved dypning eller sprøjtning og derpå afdampning af opløsningsmidlet, fortrinsvis ved lufttørring. I dette trin dannes der en belægning med uomsatte isocyanatgrupper på polymeroverfladen. Eksempler på isocyanatholdige forbindelser der kan anvendes er polyisocyanater såsom poly-25 metylenpolyfenylisocyanat, 4 ,4' -rdifenylmetandiisocyanat og » .

2,4-toluendiisocyanat. Forpolymerer af isocyanater og polyo-ler er særligt nyttige, fx forpolymerer mellem toluendiisocya-nat eller hexametylendiisocyanat og trimetylolpropan eller trimeriseret hexametylendiisocyanatbiuret. De nævnte- forpoly-30 merer er tilgængelige i handelen under varemærket "Desmodur"® (Bayer AG).

Opløsningsmidlet for isocyanatforbindelsen er et der ikke reagerer med isocyanatet. Det foretrukne opløsningsmiddel er metylenklorid, men det er også muligt at anvende ætylacetat, 35 acetone, kloroform, metylætylketon og ætylendiklorid for blot at nævne nogle eksempler.

DK 159018B

5

Isocyanatopløsningen kan med fordel indeholde mellem 0,5 og 10% v/r isocyanatforbindelse og kan fortrinsvis indeholde mellem 1 og 6% v/r isocyanatforbindelse. Generelt behøver opløsningen kun at være i kontakt 5 med overfladen i kort tid, fx 5 til 60 sekunder. I tilfælde af belægning af fx gummilatex er det ønskeligt med en længere periode, fx 1 til 100 minutter, for at opnå en kraftig adhæsion. En anden metode til at forøge adhæsionen er at kvælde polymeroverfladen i forvejen i et passende opløsningsmiddel. En yder-10 ligere metode er at vælge et opløsningsmiddel for isocyanatet der er sådan at opløsningsmidlet selv har en evne til at kvælde eller opløse den polymeroverflade som skal belægges.

Efter afdampningen af opløsningsmidlet for isocyanat-forbindelsen fra polymeroverfladen belægges overfladen med 15 polyætylenoxyd opløst i et opløsningsmiddel, hvorved der vindes en hydrofil overflade som efter en afsluttende hærdning af isocyanatet normalt består af en interpolymer af polyætylenoxyd og polyurinstof. Det anvendte polyætylenoxyd bør have 4 7 en middel molekylvægt på mellem 10 og 10 og den foretrukne 20 middelmolekylvægt er ca. 105. Polyætylenoxyd med en sådan mole- (r) kylvægt er tilgængelig i handelen, fx under varemærket "Polyox" w (Union Carbide Corporation, USA). Eksempler på passende opløsningsmidler for polyætylenoxyd som kan anvendes er metylenklorid (foretrukket), ætylacetat, acetone, kloroform, metylætylketon 25 og ætylendiklorid. Mængden af polyætylenoxyd i opløsningen er fortrinsvis mellem 0,5 og 10% (vægt/rumfang) og mest foretrukket mellem 2 og 8% (vægt/rumfang). Polyætylenoxydet i opløsning påføres ved dypning, sprøjtning eller på lignende måde i et kort tidsrum, fx i løbet af 5 til 50 sekunder. Efter at polyætylen-30 oxydopløsningen er blevet påført den belagte overflade afdam- pes opløsningsmidlet fortrinsvis ved lufttørring. De tilbageværende spor af opløsningsmidlet fjernes ved hærdningen af belægningen, der fortrinsvis gennemføres ved en temperatur på 50 til 100°C, fx i en ovn, og i løbet af 5 til 30 minutter. Alle 35 de øvrige trin ved fremgangsmåden kan gennemføres ved stuetemperatur .

Formålet med hærdningen, som gennemføres i 6

DK 159018 B

nærværelse af en vandholdig gas såsom den omgivende luft, er at binde isocyanatmolekylerne sammen til dannelse af et stabilt ikke-reaktionsdygtigt net som binder det hydrofile polyætylenoxyd. Isocyanatgrupperne reagerer med vand ved hærd-5 ningen og giver en amin som let reagerer med andre isocyanat-grupper til dannelse af en urinstof-tværbinding.

Ifølge opfindelsen har det overraskende vist sig at være muligt på én gang at reducere den lave friktion af den hydrofile overflade, at forbedre belægningens adhæsion og at forkorte 10 de nødvendige reaktionstider og hærdetider ved at anvende visse additiver til opløsningen af isocyanatet og/eller opløsningen af polyætylenoxyd. Et sådant hensigtsmæssigt additiv er ifølge opfindelsen visse kendte katalysatorer der accelererer isocyanathærdningen. Disse katalysatorer kan oplø-15 ses i enten isocyanatopløsningen eller i polyætylenoxydopløs-ningen, men opløses fortrinsvis i sidstnævnte. Ifølge opfindelsen omfatter katalysatoren fortrinsvis en amin, fortrinsvis en diamin eller triætylendiamin. Fortrinsvis anvendes der en alifatisk amin der kan fordampe ved de tempera-20 turer der anvendes til tørring og hærdning af belægningen, og som desuden er ugiftige. Eksempler på velegnede aminer er N,N'-diætylætylendiamin, hexametylendiamin, ætylendiamin, para-diaminobenzen, 1,3-propandiol-para-aminobenzoesyre-diester, diaminobicyklooktan og triætanolamin. Mængden af katalysator 25 i polyætylenoxydopløsningen er hensigtsmæssigt mellem 0,1 til 50 vægt% af mængden af polyætylenoxyd, fortrinsvis mellem 0,1 og 10 vægt%. Nogle af de ovennævnte aminer, navnlig diaminerne, kan også reagere med isocyanat og derved bidrage til tværbindingen af isocyanatforbindelserne som giver den ønskede kraftige 30 adhæsion mellem den hydrofile belægning og polymeroverfladen.

Det har desuden overraskende vist sig at være muligt yderligere at reducere den lave friktion hos den hydrofile overflade ved ifølge opfindelsen at opløse en polymer i isocyanatopløsningen. Eksempler på velegnede polymerer er iføl-35 ge opfindelsen polyestere og polyvinylforbindelser såsom po-lyvinylklorid eller polyvinylacetat og copolymerer af disse.

7

DK 159018 B

Disse ellers i det væsentlige inaktive polymerer antages at give den overraskende reduktion af friktionen ved overfladen hovedsagelig fordi de forhindrer en uønsket diffusion af endnu ikke tværbundne isocyanatforbindelser ud i 5 polyætylenoxydlaget. En yderligere grund til den lave friktion kan være at tilsætningen af en polymer forøger belægningens elasticitet. Mængden af opløst polymer i isocyanat-opløsningen er hensigtsmæssigt mellem 0,5 og 20 vægt% af opløsningen, fortrinsvis mellem 2 og 10 vægt%.

10 Den vundne hydrofile belægning indeholder tydeligvis en mærkbar mængde af delvis frit bevægelige polyætylenoxyd-kæder. Det er således påvist at belægningen kan kompleksbinde en væsentlig mængde elementært jod (jfr. eksempel 5) sådan som det også er tilfældet med frit polyætylenoxyd. En sådan 15 jodholdig hydrofil og antibakteriel belægning er fordelagtig til mange medicinske anvendelser, fx til urinære katetere som er beregnet til indsættelse i urinrøret i længere tidsrum og som ellers er en almindelig årsag til infektioner. Den jodholdige belægning fremstilles hensigtsmæssigt ved en af-20 sluttende neddypning i en Kl/^-opløsning indeholdende mindst 1 vægt% jod efterfulgt af tørring, eventuelt med forudgående skylning i et opløsningsmiddel.

Opfindelsen belyses nærmere i det følgende ved hjælp af nogle eksempler.

25

Eksempel 1

En pentamer af toluendiisocyanat af cyanurattype (betegnet "Desmodur" ® IL, Bayer AG) opløstes i metylenklorid til en koncentration på 2% y/r. Opløsningen indeholdt også 30 en mindre mængde butylacetat. Et urinarkateter af PVC dyppedes i denne opløsning i 30 sekunder. Kateteret fik lov til at tørre ved stuetemperatur i løbet af 30 sekunder hvorefter det neddyp-pedes i en opløsning af 6% v/r polyætylenoxyd (type WSRN10, Union Carbide) i metylenklorid i løbet af 5 sekunder.

35 Kateteret fik derpå lov til at tørre ved stuetemperatur i 60 sekunder og derefter i 20 minutter ved 70°C over et fad fyldt med vand. Kateteret fik til sidst lov til at køle til stuetem- 8

DK 159018 B

peratur i løbet af 20 minutter hvorpå det skylledes i vand. Kateteret havde en fasthængende overflade uden revner og som var glat i våd tilstand.

Eksempel 2 5 Der fremstilledes en opløsning indeholdende 0,5% v/r af isocyanatet "Desmodur" ® IL (jfr. ekseim-pel 1) og 5% v/r af en copolymer af pvc og polyvinylacetat (20% vinylacetat/80% PVC) betegnet "LONCA" ® CL 4520 i metylenklorid. Et PVC-kateter dyppedes i denne opløsning i 15 sekunder 10 og tørredes derpå ved stuetemperatur i 30 sekunder, hvorpå det dyppedes i en opløsning indeholdende 6% v/r polyætylenoxyd (type WSRN10, Union Carbide, tilnærmelsesvis middelmolekylvægt 100.000) og 0,23% v/r triætylendia-min i metylenklorid. Kateteret tørredes i 60 sekunder ved stue-15 temperatur og derpå i løbet af 20 minutter ved 70°C over et fad fyldt med vand. Derpå fik det lov til at køle og til sidst skylledes der i vand. Kateteret havde en revnefri og fasthæn-gende overflade der var glat i våd tilstand.

20 Eksempel 3

Et kateter af latexgurrmi kvældedes i metylenklorid i løbet af 30 minutter. Derpå tørredes kateteret ved stuetemperatur i 60 sekunder og dyppedes derpå i 30 sekunder i en opløsning 25 indeholdende 6% v/r "Desmodur"® L2291 (et trimeri- seret hexametylendiisocyanat af biurettype der leveres af Bayer AG) i metylenklorid. Kateteret tørredes ved stuetemperatur i løbet af 60 sekunder og dyppedes derpå i en opløsning indeholdende 6% v/r polyætylenoxyd (type WSRN10, 30 Union Carbide) i metylenklorid. Derpå tørredes kateteret i løbet af 60 sekunder ved stuetemperatur og til sidst i løbet af 20 minutter ved 70°C over et fad fyldt med vand. Overfladen var fasthængende uden revner og glat i våd tilstand.

35 Eksempel 4

Det indre af en to meter lang slange af PVC (indre diameter 3 mm, ydre diameter 4,5 mm) skylledes med forskellige

DK 159018B

9 opløsninger og tørremidler i følgende rækkefølge og tidsrum: 5% v/r "Desmodur"® IL (jfr. eksempel 1) opløst i metylenklorid i løbet af 30 sekunder, gasformigt nitrogen ved stuetemperatur i løbet af 30 sekunder, 2,5% v/r 5 polyætylenoxyd (type WSRN10, Union Carbide) opløst i metylenklorid og i løbet af 10 sekunder, gasformigt nitrogen ved stuetemperatur i løbet af 60 sekunder.

Slangen blev derpå anbragt i en ovn og der skylledes gasformig nitrogen gennem slangen i løbet af 20 minutter. Ov-10 nens temperatur var 70°C. Det sidst anvendte nitrogen bobledes først gennem vand. Til sidst blev slangen taget ud af ovnen og der skylledes vand gennem slangen i løbet af 1 time. Indersiden af den således behandlede slange havde en hydrofil belægning der var revnefri og glat i våd tilstand.

15

Eksempel 5

Et urinarkateter af latexgummi dyppedes i 30 sekunder i en opløsning indeholdende 5% v/r "Desmodur"®IL (jfr. ek-20 sempel 1) i metylenklorid. Derpå tørredes kateteret ved stuetemperatur i løbet af 60 sekunder og dyppedes derpå i en opløsning indeholdende 5% v/r polyætylenoxyd (type WSRN10) i metylenklorid. Kateteret tørredes i 60 sekunder ved stuetemperatur og hærdedes derpå i løbet af 20 minutter ved 70°C 25 over et vandfad.

Efter afkøling skylledes kateteret med vand og dyppedes derpå i en mættet vandig opløsning af kaliumjodid mættet med elementært jod. Til sidst skylledes kateteret i en strøm af vand og fik lov til at tørre i den omgivende luft. Kateteret 30 havde en brun farve og kemisk analyse viste at det indeholdt jod. Belægningen var fastsiddende, uden revner og glat i våd tilstand.

Claims

1. Fremgangsmåde til på en polymeroverflade at anbringe en hydrofil belægning, der har lav friktionskoefficient nåriden befugtes med en vandbaseret væske, kendetegnet 5 ved at man på den polymere overflade påfører en opløsning der indeholder mellem 0,05 og 40% v/r (vægt/rumfang) af en forbindelse der indeholder mindst to uomsatte isocyanatgrupper pr. molekyle, afdamper opløsningsmidlet, påfører en opløsning der indeholder mellem 0,5 og 50% v/r (vægt/'rumfang) poly-10 ætylemoxyd på den således behandlede polymeroverflade og derpå afdamper opløsningsmidlet fra den sidstnævnte opløsning og hærder belægningen ved forhøjet temperatur i nærværelse af en vandig gas, hvorpå belægningen eventuelt efterfølgende gøres antibakteriel ved behandling med jod.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved at polyætylenoxydopløsningen eller isocyanatopløsningen indeholder en katalysator der accelererer hærdningen af iso-cyanatet.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet 20 ved at katalysatoren omfatter en amin, fortrinsvis en diamin eller triætylendiamin.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved at isocyanatopløsningen indeholder en polymer beregnet til at reducere diffusionen 25 af isocyanat før belægningens hærdning.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved at polymeren i isocyanatopløsningen er udvalgt blandt polyestere, polyvinylforbindelser, polyuretaner og copolyme-rer af disse.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved at den polymeroverflade der skal belægges omfatter en polymer valgt fra gruppen bestående af latexgummi, polyvinyl-klorid og polyuretan.

7. Medicinsk artikel beregnet til indføring i legemet, 35 kendetegnet ved at artiklen er forsynet med en DK 159018 B hydrofil overfladebelægning fremstillet ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6.

8. Medicinsk artikel ifølge krav 7, kendetegnet ved at den er et kateter.