JPH10295802A - 基材の表面を細菌反発性で血液相容性に変性する方法、このような表面を有する製品及びその使用 - Google Patents
基材の表面を細菌反発性で血液相容性に変性する方法、このような表面を有する製品及びその使用Info
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- JPH10295802A JPH10295802A JP10938598A JP10938598A JPH10295802A JP H10295802 A JPH10295802 A JP H10295802A JP 10938598 A JP10938598 A JP 10938598A JP 10938598 A JP10938598 A JP 10938598A JP H10295802 A JPH10295802 A JP H10295802A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基材の表面を細菌反発性で血液相容性に変性
する方法 【解決手段】 基材の親水性表面をマイクロ波エネルギ
ーで励起されたSO2−プラズマで処理する。 【効果】 細菌反発性で血液相容性に変性された表面を
有する製品は、衛生、工業、食料品工業又はバイオ技術
のため並びに医療用途に使用できる。
する方法 【解決手段】 基材の親水性表面をマイクロ波エネルギ
ーで励起されたSO2−プラズマで処理する。 【効果】 細菌反発性で血液相容性に変性された表面を
有する製品は、衛生、工業、食料品工業又はバイオ技術
のため並びに医療用途に使用できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面、有利にはプ
ラスチック表面を細菌反発性(bakterienabweisend)で
同時に血液相容性(blutvertraeglich)に変性して、こ
れにより細菌の付着及び増殖を充分に阻止し、この表面
を付加的に血液相容性であるようにする方法に関する。
更に、本発明はこのように変性された表面を有する製品
並びにこの製品の医療、衛生、工業、食料品又はバイオ
技術の用途に使用することに関する。
ラスチック表面を細菌反発性(bakterienabweisend)で
同時に血液相容性(blutvertraeglich)に変性して、こ
れにより細菌の付着及び増殖を充分に阻止し、この表面
を付加的に血液相容性であるようにする方法に関する。
更に、本発明はこのように変性された表面を有する製品
並びにこの製品の医療、衛生、工業、食料品又はバイオ
技術の用途に使用することに関する。
【0002】
【従来の技術】表面上への細菌の侵入定住及び増殖は、
一般に屡々不利な結果と結びつく不所望の現象である。
従って、飲み水道水及び飲料工業での細菌ポピュレーシ
ヨンは、健康に有害な品質低下をもたらすことがあり得
る。包装品上又はその中の細菌は屡々、食料品の腐敗を
もたらすように作用するか、又はむしろ使用者における
感染症の原因となる。無菌で操業すべきバイオ技術装置
中では、異種系(systemfremde)細菌は著しい方法技術
的なリスクである。このような細菌は、原料と一緒に導
入され得るか又は不充分な滅菌の際に全ての装置部材中
に残留することがあり得る。細菌ポピュレーシヨンの一
部は、付着により、すすぎ及び清浄化の際の正常な液体
交換から免れ、この系中で増殖する。
一般に屡々不利な結果と結びつく不所望の現象である。
従って、飲み水道水及び飲料工業での細菌ポピュレーシ
ヨンは、健康に有害な品質低下をもたらすことがあり得
る。包装品上又はその中の細菌は屡々、食料品の腐敗を
もたらすように作用するか、又はむしろ使用者における
感染症の原因となる。無菌で操業すべきバイオ技術装置
中では、異種系(systemfremde)細菌は著しい方法技術
的なリスクである。このような細菌は、原料と一緒に導
入され得るか又は不充分な滅菌の際に全ての装置部材中
に残留することがあり得る。細菌ポピュレーシヨンの一
部は、付着により、すすぎ及び清浄化の際の正常な液体
交換から免れ、この系中で増殖する。
【0003】更に、水処理装置(例えば膜による脱塩の
ための)中での、又は溶解又は液体希釈された有機物質
が充填されているか又は細菌ポピュレーシヨンに対して
有利な条件を有する容器中での細菌侵入定住が知られて
いる。このような微生物付着は、著しく装置の閉塞及び
/又は腐食性破壊をもたらすことがあり得る。
ための)中での、又は溶解又は液体希釈された有機物質
が充填されているか又は細菌ポピュレーシヨンに対して
有利な条件を有する容器中での細菌侵入定住が知られて
いる。このような微生物付着は、著しく装置の閉塞及び
/又は腐食性破壊をもたらすことがあり得る。
【0004】特に、食糧管理、看護(ここでは、殊に老
人看護)及び医療においては、細菌付着及び細菌繁茂の
前の保護が特に重要である。大量まかない又は大食堂で
は、使い捨て食器のゴミを避けて、多数回使用の不充分
な浄化を行う場合には、特に著しい危険が存在する。食
料品導通ホース及び管中の細菌の有害な繁茂も同様に貯
蔵容器中及び湿った温暖な環境中、例えば浴中の繊維材
料中の繁殖と同様に周知である。このような設備は、高
い公共性を伴う範囲の、例えば公共交通手段、病院、電
話ボックス、学校及び殊に公衆トイレにおける特定の表
面と同様に、細菌にとって好適な生活空間である。
人看護)及び医療においては、細菌付着及び細菌繁茂の
前の保護が特に重要である。大量まかない又は大食堂で
は、使い捨て食器のゴミを避けて、多数回使用の不充分
な浄化を行う場合には、特に著しい危険が存在する。食
料品導通ホース及び管中の細菌の有害な繁茂も同様に貯
蔵容器中及び湿った温暖な環境中、例えば浴中の繊維材
料中の繁殖と同様に周知である。このような設備は、高
い公共性を伴う範囲の、例えば公共交通手段、病院、電
話ボックス、学校及び殊に公衆トイレにおける特定の表
面と同様に、細菌にとって好適な生活空間である。
【0005】老人−及び病人介護では、屡々、感染に対
する該当者の低い防御力が、殊に集中ステーシヨンで
の、かつ家庭介護では、注意深い手段を必要とする。
する該当者の低い防御力が、殊に集中ステーシヨンで
の、かつ家庭介護では、注意深い手段を必要とする。
【0006】医療検査、処置及び手術時に医療物体及び
装置を使用する場合に、特にこのような物体及び装置が
生組織と又は体液と接触する場合には特別な注意が必要
である。例えば移植、カテーテル、ステント、心臓弁及
び心臓ペースメーカーの場合のような長時間−又は長期
間接触の場合には、細菌汚染が患者の生命の危険をもた
らすことがあり得る。
装置を使用する場合に、特にこのような物体及び装置が
生組織と又は体液と接触する場合には特別な注意が必要
である。例えば移植、カテーテル、ステント、心臓弁及
び心臓ペースメーカーの場合のような長時間−又は長期
間接触の場合には、細菌汚染が患者の生命の危険をもた
らすことがあり得る。
【0007】既に、表面上での細菌の侵入定住(Ansied
elung)及び繁茂を防ぐ多様な方法が試みられた。J.Mic
robiol.Chemoth.31(1993)、261〜271に、S.E.Tb
bs及びT.S.J.Elliottは、抗菌作用成分
として4級アンモニウム塩を有するラッカー様のコーテ
イングを記載している。この塩は水、水性又は他の極性
媒体並びに体液によりコーテイング材料から溶出され、
従って、その作用は短時間のみであることが公知であ
る。このことは、コーテイング中への銀塩の導入に関し
ても同様に当てはまるとWO92/18098が記載し
ている。
elung)及び繁茂を防ぐ多様な方法が試みられた。J.Mic
robiol.Chemoth.31(1993)、261〜271に、S.E.Tb
bs及びT.S.J.Elliottは、抗菌作用成分
として4級アンモニウム塩を有するラッカー様のコーテ
イングを記載している。この塩は水、水性又は他の極性
媒体並びに体液によりコーテイング材料から溶出され、
従って、その作用は短時間のみであることが公知であ
る。このことは、コーテイング中への銀塩の導入に関し
ても同様に当てはまるとWO92/18098が記載し
ている。
【0008】T.Ouchi及びY.Ohyaは、Progr.
Polym.Sci.20(1995)、211 以降に、共有結合又はイオ
ン交換作用によるポリマー表面上の抗菌作用の固定を記
載している。このような場合には、屡々殺菌作用が純粋
な作用物質に比べて明らかに減少されている。異極性結
合は屡々充分な安定性ではないことが明らかである。更
に、殺菌は一般に、表面上に不所望な沈着をもたらし、
これが更なる抗菌作用を阻止し、後の細菌侵入定住のた
めの土台を形成する。
Polym.Sci.20(1995)、211 以降に、共有結合又はイオ
ン交換作用によるポリマー表面上の抗菌作用の固定を記
載している。このような場合には、屡々殺菌作用が純粋
な作用物質に比べて明らかに減少されている。異極性結
合は屡々充分な安定性ではないことが明らかである。更
に、殺菌は一般に、表面上に不所望な沈着をもたらし、
これが更なる抗菌作用を阻止し、後の細菌侵入定住のた
めの土台を形成する。
【0009】W.Kohnen等は、ZBL.Bak.Suppl.26.
Gustav Fischer Verlag.Stuttgart-Jena-New York.199
4.408〜410 頁に、ポリウレタンフィルムを酸素の存在
下でのグロー放電により前処理し、次いでアクリル酸と
グラフトさせる場合に、このフイルム上へのスタフィロ
コッカス・エピデルミデイス(Staphylococcus epiderm
idis)の付着は減少されることを報告している。
Gustav Fischer Verlag.Stuttgart-Jena-New York.199
4.408〜410 頁に、ポリウレタンフィルムを酸素の存在
下でのグロー放電により前処理し、次いでアクリル酸と
グラフトさせる場合に、このフイルム上へのスタフィロ
コッカス・エピデルミデイス(Staphylococcus epiderm
idis)の付着は減少されることを報告している。
【0010】医療用、即ち試験、先に記載のような処理
及び手術のために使用するための物体では、細菌反発特
性のみならず、一つの役割を演じ、むしろ血液相容性、
即ちできるだけはっきりした抗血栓特性も問題になる。
国際特許出願WO94/17904によれば、医療用の
膜は、低圧プラズマでの処理により、特にそのトロンボ
ゲン特性が未処理の膜に比べて低下されている様に変性
することができる。好適なプラズマ形成ガスには、二酸
化硫黄も挙げられる。J.C.Lin等は、Biomaterials
16(1995)、1017〜1023に、LDPE−管の内部表面の
プラズマ処理を記載しており、ここでも、二酸化硫黄が
プラズマ形成ガスとして使用できる。この著者は、SO
2−プラズマで変性された表面は、スルホネート基を含
有し、著しく親水性であるが、非処理表面よりも高い程
度でトロンボゲンであったと報告している。この著者
は、このことは表面化学、即ちスルホン化及び表面の親
水性の複雑な作用に帰因すると想像した。
及び手術のために使用するための物体では、細菌反発特
性のみならず、一つの役割を演じ、むしろ血液相容性、
即ちできるだけはっきりした抗血栓特性も問題になる。
国際特許出願WO94/17904によれば、医療用の
膜は、低圧プラズマでの処理により、特にそのトロンボ
ゲン特性が未処理の膜に比べて低下されている様に変性
することができる。好適なプラズマ形成ガスには、二酸
化硫黄も挙げられる。J.C.Lin等は、Biomaterials
16(1995)、1017〜1023に、LDPE−管の内部表面の
プラズマ処理を記載しており、ここでも、二酸化硫黄が
プラズマ形成ガスとして使用できる。この著者は、SO
2−プラズマで変性された表面は、スルホネート基を含
有し、著しく親水性であるが、非処理表面よりも高い程
度でトロンボゲンであったと報告している。この著者
は、このことは表面化学、即ちスルホン化及び表面の親
水性の複雑な作用に帰因すると想像した。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、表面
を細菌反発性と同時に更に医療において使用する際に血
液相容性に変性することができ、処理された材料の機械
強度がそれにより変更されることなく又はその他の重大
な欠点を生じることなしに、基材の表面を処理する方法
を開発することであった。
を細菌反発性と同時に更に医療において使用する際に血
液相容性に変性することができ、処理された材料の機械
強度がそれにより変更されることなく又はその他の重大
な欠点を生じることなしに、基材の表面を処理する方法
を開発することであった。
【0012】意外にも、基材の親水性表面上にSO2−
プラズマを作用させる際に、基材、殊に高分子のプラス
チック基材の表面を細菌反発性と同時に血液相容性に変
性できることを発見した。
プラズマを作用させる際に、基材、殊に高分子のプラス
チック基材の表面を細菌反発性と同時に血液相容性に変
性できることを発見した。
【0013】本発明により変性された表面は、高度に細
菌の付着及び繁茂を長時間にわたっても低下する。この
作用を受ける細菌は、特にスタフィロコッカス・オーレ
ウス(Staphylococcus aureus)、スタフィロコッカス
・エピデルミデイス(Staphylococcus epidermidis)、
ストレプトコッカス・ピヨゲネス(Streptococcus pyog
enes)、クレブシエラ・ニューモニアエ(krebsiella p
neumoniae)、シュードモナス・アエロギノサ(Pseudom
onas aeroginosa)及びエシェリキア・コリ(Escherich
ia coli)である。本発明により変性された基材の表面
は、ミグレーシヨン可能な及び/又は抽出可能なモノマ
ー及びオリゴマー分を含有しない。放出された体異種物
質又は死んだ細菌による不所望な副作用は現れない。
菌の付着及び繁茂を長時間にわたっても低下する。この
作用を受ける細菌は、特にスタフィロコッカス・オーレ
ウス(Staphylococcus aureus)、スタフィロコッカス
・エピデルミデイス(Staphylococcus epidermidis)、
ストレプトコッカス・ピヨゲネス(Streptococcus pyog
enes)、クレブシエラ・ニューモニアエ(krebsiella p
neumoniae)、シュードモナス・アエロギノサ(Pseudom
onas aeroginosa)及びエシェリキア・コリ(Escherich
ia coli)である。本発明により変性された基材の表面
は、ミグレーシヨン可能な及び/又は抽出可能なモノマ
ー及びオリゴマー分を含有しない。放出された体異種物
質又は死んだ細菌による不所望な副作用は現れない。
【0014】殊に、本発明により変性された親水性表面
の良好な血液相容性の特性は、予想外のことであった。
J.C.Lin等(前記参照)によれば、それの高い血
栓原性は、その親水性を有するSO2−プラズマで処理
されたポリマー表面と関連しているので、良好な血液相
容性を求める場合には、親水性表面を有するポリマーを
避けるべきであった。
の良好な血液相容性の特性は、予想外のことであった。
J.C.Lin等(前記参照)によれば、それの高い血
栓原性は、その親水性を有するSO2−プラズマで処理
されたポリマー表面と関連しているので、良好な血液相
容性を求める場合には、親水性表面を有するポリマーを
避けるべきであった。
【0015】本発明の方法に好適である高分子のプラス
チック基材には次のものが挙げられる:親水性のホモ−
及びコ−ポリマー、例えばポリオレフィン、例えばポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブ
タジエン、ポリイソプレン、天然ゴム及びポリエチレン
−コ−プロピレン;ハロゲン含有ポリマー、例えばポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリクロロプレン、
ポリテトラフルオロエチレン及びポリフッ化ビニリデ
ン;ビニル芳香族モノマーからのポリマー及びコポリマ
ー、例えばポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリス
チレン−コ−ビニルトルエン、ポリスチレン−コ−アク
リロニトリル、ポリスチレン−コ−ブタジエン−コ−ア
クリロニトリル;重縮合体、例えばポリエステル、例え
ばポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフ
タレート;ポリアミド、例えばポリカプロラクタム、ポ
リラウリンラクタム及びアジピン酸とヘキサメチレンジ
アミンとからの重縮合体;例えばラウリンラクタム又は
カプロラクタム及びポリエチレングリコールとからの平
均8、12又は16個のエトキシ基を有するポリエーテ
ルブロックアミド;更に、ポリウレタン、ポリエーテ
ル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルケ
トン、ポリエステルアミド及び−イミド、ポリアクリロ
ニトリル、ポリアクリレート及び−メタクリレート。
チック基材には次のものが挙げられる:親水性のホモ−
及びコ−ポリマー、例えばポリオレフィン、例えばポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブ
タジエン、ポリイソプレン、天然ゴム及びポリエチレン
−コ−プロピレン;ハロゲン含有ポリマー、例えばポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリクロロプレン、
ポリテトラフルオロエチレン及びポリフッ化ビニリデ
ン;ビニル芳香族モノマーからのポリマー及びコポリマ
ー、例えばポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリス
チレン−コ−ビニルトルエン、ポリスチレン−コ−アク
リロニトリル、ポリスチレン−コ−ブタジエン−コ−ア
クリロニトリル;重縮合体、例えばポリエステル、例え
ばポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフ
タレート;ポリアミド、例えばポリカプロラクタム、ポ
リラウリンラクタム及びアジピン酸とヘキサメチレンジ
アミンとからの重縮合体;例えばラウリンラクタム又は
カプロラクタム及びポリエチレングリコールとからの平
均8、12又は16個のエトキシ基を有するポリエーテ
ルブロックアミド;更に、ポリウレタン、ポリエーテ
ル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルケ
トン、ポリエステルアミド及び−イミド、ポリアクリロ
ニトリル、ポリアクリレート及び−メタクリレート。
【0016】ポリマー及びコポリマーが充分な親水性で
ない場合には、それらを親水性化すべきである。これ
は、R.J.Good等によるTechniques of Measuri
ngContact Angles in Surface and Colloid Sciences.V
ol.11.Plenum Press New York.N.Y.,1979.の方法により
25℃で測定した水の接触角度が<30゜である場合で
ある。親水性化のためには、一連の方法が提供される。
例えば、水酸基含有モノマー、例えばヒドロキシエチル
(メタ)アクリレート又はヒドロキシブチルアクリレー
トを照射線誘導して高分子の基材表面上にグラフトさせ
ることができる(ドイツ特許出願19700079.7
参照)。モノマーを使用する代わりに、水酸基含有コポ
リマーを基材表面上にグラフトさせることもできる(ド
イツ特許出願第1970081.9参照)。このような
コポリマーは、常法で、コポリマーの溶液でのスプレ
ー、浸漬又はスピンコーテイングにより基材表面上に施
与することができる。更に、充分でない親水性のポリマ
ー又はコポリマーは、アルゴン−プラズマでの処理又は
150〜320nmのUV−線での照射により親水性に
することができる。アンモニア−プラズマでの処理によ
れば、親水性化のみならず、アミノ基の導入により付加
的に生理学的効果も達成される。最後に、強酸、例えば
硫酸、塩酸及び硝酸又は塩基、例えばアルカリ金属水酸
化物でのエッチングも、疎水性ポリマー又はコポリマー
の充分な親水性化をもたらす。
ない場合には、それらを親水性化すべきである。これ
は、R.J.Good等によるTechniques of Measuri
ngContact Angles in Surface and Colloid Sciences.V
ol.11.Plenum Press New York.N.Y.,1979.の方法により
25℃で測定した水の接触角度が<30゜である場合で
ある。親水性化のためには、一連の方法が提供される。
例えば、水酸基含有モノマー、例えばヒドロキシエチル
(メタ)アクリレート又はヒドロキシブチルアクリレー
トを照射線誘導して高分子の基材表面上にグラフトさせ
ることができる(ドイツ特許出願19700079.7
参照)。モノマーを使用する代わりに、水酸基含有コポ
リマーを基材表面上にグラフトさせることもできる(ド
イツ特許出願第1970081.9参照)。このような
コポリマーは、常法で、コポリマーの溶液でのスプレ
ー、浸漬又はスピンコーテイングにより基材表面上に施
与することができる。更に、充分でない親水性のポリマ
ー又はコポリマーは、アルゴン−プラズマでの処理又は
150〜320nmのUV−線での照射により親水性に
することができる。アンモニア−プラズマでの処理によ
れば、親水性化のみならず、アミノ基の導入により付加
的に生理学的効果も達成される。最後に、強酸、例えば
硫酸、塩酸及び硝酸又は塩基、例えばアルカリ金属水酸
化物でのエッチングも、疎水性ポリマー又はコポリマー
の充分な親水性化をもたらす。
【0017】親水性の又は親水性化された基材表面上
に、本発明によりSO2−プラズマを作用させることが
できる。これによって、表面上でスルホネート基及びス
ルフェート基上で、並びに可能な場合にはプラズマ処理
の終了後の空気導入の際のラジカルから二次的にヒドロ
キシ基及びカルボキシル基が得られる。これらの基又は
その一部分は一緒に作用して記載の変性された望ましい
表面の特性を生じさせる。
に、本発明によりSO2−プラズマを作用させることが
できる。これによって、表面上でスルホネート基及びス
ルフェート基上で、並びに可能な場合にはプラズマ処理
の終了後の空気導入の際のラジカルから二次的にヒドロ
キシ基及びカルボキシル基が得られる。これらの基又は
その一部分は一緒に作用して記載の変性された望ましい
表面の特性を生じさせる。
【0018】二酸化硫黄と並んで、所望の作用及び処理
された表面の不所望の特性に関連して他の不活性ガス、
例えばアルゴン及び窒素も存在していてよい。二酸化硫
黄は、プラズマ処理の開始時に有利に10〜100P
a、殊に10〜40Paの(分)圧下に存在する。適当
な真空下にSO2のみを用いて操作するのが有利であ
る。SO2は、例えばマイクロ波エネルギーによりプラ
ズマ形成のために励起され得る。適当なマイクロ波発生
装置の出力は、例えば100〜4000ワット、殊に4
00〜2000ワットの範囲で変動することができる。
温度は一般に50〜100℃、殊に50〜70℃に調節
される。処理時間は、一般に1秒〜10分、殊に10秒
〜4分の間である。パラメータ、出力及び処理時間の合
目的選択により、硫黄導入量は良好に再現可能に調節す
ることができる。方向付けられた実験により、所望の程
度の硫黄導入量及び前記酸素含有基の生成は困難なく確
認できる。このような方法で、高すぎるマイクロ波出力
及び/又は長すぎる処理時間の結果として起こりうる剥
離作用を避けることができる。
された表面の不所望の特性に関連して他の不活性ガス、
例えばアルゴン及び窒素も存在していてよい。二酸化硫
黄は、プラズマ処理の開始時に有利に10〜100P
a、殊に10〜40Paの(分)圧下に存在する。適当
な真空下にSO2のみを用いて操作するのが有利であ
る。SO2は、例えばマイクロ波エネルギーによりプラ
ズマ形成のために励起され得る。適当なマイクロ波発生
装置の出力は、例えば100〜4000ワット、殊に4
00〜2000ワットの範囲で変動することができる。
温度は一般に50〜100℃、殊に50〜70℃に調節
される。処理時間は、一般に1秒〜10分、殊に10秒
〜4分の間である。パラメータ、出力及び処理時間の合
目的選択により、硫黄導入量は良好に再現可能に調節す
ることができる。方向付けられた実験により、所望の程
度の硫黄導入量及び前記酸素含有基の生成は困難なく確
認できる。このような方法で、高すぎるマイクロ波出力
及び/又は長すぎる処理時間の結果として起こりうる剥
離作用を避けることができる。
【0019】硫黄導入量は、ESCA(Electron Spect
roscopy for Chemical Application;化学適用のための
電子分光法)により総硫黄として充分正確に測定でき
る。SIMS(Sekundaerionen-Massenspektrometrie;
二次イオン質量スペクトル分光学)を用いて、スルホネ
ート基とスルフェート基の間を区別することができる。
カルボキシル基は、比較的正確に、かつヒドロキシル基
は確実性が低いが同様にESCAにより測定することが
できる。カルボキシル基に関しては、トリフルオロエタ
ノール又はトリフルオロエチルアミンとの反応及び導入
されたトリフルオロメチル基のESCAによる測定によ
り、正確な値が得られる。ヒドロキシル基の含量は、無
水トリフルオロ酢酸との反応及びESCAによるトリフ
ルオロメチル基の再度の測定により測定することができ
る。
roscopy for Chemical Application;化学適用のための
電子分光法)により総硫黄として充分正確に測定でき
る。SIMS(Sekundaerionen-Massenspektrometrie;
二次イオン質量スペクトル分光学)を用いて、スルホネ
ート基とスルフェート基の間を区別することができる。
カルボキシル基は、比較的正確に、かつヒドロキシル基
は確実性が低いが同様にESCAにより測定することが
できる。カルボキシル基に関しては、トリフルオロエタ
ノール又はトリフルオロエチルアミンとの反応及び導入
されたトリフルオロメチル基のESCAによる測定によ
り、正確な値が得られる。ヒドロキシル基の含量は、無
水トリフルオロ酢酸との反応及びESCAによるトリフ
ルオロメチル基の再度の測定により測定することができ
る。
【0020】本発明により変性された表面を有する製品
は、細菌付着及び−成長を避け又は抑制することが重要
である多くの用途のために好適である。従って、これ
は、特に、例えば先に記載したような衛生、工業、食料
品工業及びバイオ技術用に好適である。この製品は、特
に細菌反発特性と同時に血液相容性が重要である場合に
特に医療用に好適である。しかしながら、血液以外の体
液、例えばリンパ液又は組織と接触する場合にも本発明
による対象物の有利な特性は価値がある。医療用途は、
例えば、カテーテル、包帯、管、ステント、心臓弁とし
て又は腹膜内透析時のカテーテルである。
は、細菌付着及び−成長を避け又は抑制することが重要
である多くの用途のために好適である。従って、これ
は、特に、例えば先に記載したような衛生、工業、食料
品工業及びバイオ技術用に好適である。この製品は、特
に細菌反発特性と同時に血液相容性が重要である場合に
特に医療用に好適である。しかしながら、血液以外の体
液、例えばリンパ液又は組織と接触する場合にも本発明
による対象物の有利な特性は価値がある。医療用途は、
例えば、カテーテル、包帯、管、ステント、心臓弁とし
て又は腹膜内透析時のカテーテルである。
【0021】
【実施例】次の実施例につき本発明を説明するが、特許
請求の範囲に記載のように、本発明はこれら実施例のみ
に限定されるものではない。
請求の範囲に記載のように、本発明はこれら実施例のみ
に限定されるものではない。
【0022】例1親水性化のための使用モノマー 第1表に記載のモノマーからそれぞれ5質量%水溶液を
製造した。
製造した。
【0023】
【表1】
【0024】被覆すべき基材 本発明による被覆の細菌反発性の作用に関する試験を、
それぞれ0.1〜0.5mmの厚さ及び測定のために適切
な4cm2の表面積を有する次のシート(第2表)を用
いて実施した。製造は、溶剤中への粉末の溶解、引き続
くペトリシャーレ中への注入及び乾燥及びカレンダリン
グ又は押出成形により行った。いくつかの場合には製造
者からのシートを得た。
それぞれ0.1〜0.5mmの厚さ及び測定のために適切
な4cm2の表面積を有する次のシート(第2表)を用
いて実施した。製造は、溶剤中への粉末の溶解、引き続
くペトリシャーレ中への注入及び乾燥及びカレンダリン
グ又は押出成形により行った。いくつかの場合には製造
者からのシートを得た。
【0025】
【表2】
【0026】基材表面の活性化 シートを先ず、第3表に記載の方法及び条件により選択
的に活性化する。
的に活性化する。
【0027】
【表3】
【0028】グラフト重合による基材表面の被覆 活性化の後に、シート、注型体又は他の基材体及び工業
的仕上げの場合には押出成形体又は射出成形体を第1表
に記載の溶液で、しかも第4表に記載の方法で被覆す
る。
的仕上げの場合には押出成形体又は射出成形体を第1表
に記載の溶液で、しかも第4表に記載の方法で被覆す
る。
【0029】
【表4】
【0030】浸漬の間又はスプレー又は塗布の後に、2
50〜500nm、好ましくは290〜320nmの範
囲のUV−光を照射する。
50〜500nm、好ましくは290〜320nmの範
囲のUV−光を照射する。
【0031】親水性化されたポリマー表面のSO2−プ
ラズマ処理 親水性化されたポリマー表面に、SO2−プラズマ処理
によりSOx−基を付ける。このために、試料をマイク
ロ波プラズマ装置中で、10〜40Paの圧力、100
〜4000ワット、殊に300〜2000ワットのマイ
クロ波発生装置の出力でSO2−プラズマ処理を10秒
〜4分間行う。導入された硫黄量をESCAで測定す
る。この実験の結果をポリアミド12(F1)、ポリウ
レタン(F2)及びポリエーテルブロックアミド(F
4)で第5表中に例示する。
ラズマ処理 親水性化されたポリマー表面に、SO2−プラズマ処理
によりSOx−基を付ける。このために、試料をマイク
ロ波プラズマ装置中で、10〜40Paの圧力、100
〜4000ワット、殊に300〜2000ワットのマイ
クロ波発生装置の出力でSO2−プラズマ処理を10秒
〜4分間行う。導入された硫黄量をESCAで測定す
る。この実験の結果をポリアミド12(F1)、ポリウ
レタン(F2)及びポリエーテルブロックアミド(F
4)で第5表中に例示する。
【0032】
【表5】
【0033】細菌反発特性の測定 細菌の付着に関する試験は、種々の菌株を用いて行うこ
とができる。このためには、第6表に記載の微生物が好
適である。それというのもこれらは、感染カテーテルか
ら臨床的単離の際に屡々出現するからである。
とができる。このためには、第6表に記載の微生物が好
適である。それというのもこれらは、感染カテーテルか
ら臨床的単離の際に屡々出現するからである。
【0034】
【表6】
【0035】この細菌菌株の一次付着(後の増殖とは無
関係)の測定法を、クレブシエラニューモニアエに関し
て次に例示記載する。他の菌株(B1〜B3)の一次付
着を同様に測定した。
関係)の測定法を、クレブシエラニューモニアエに関し
て次に例示記載する。他の菌株(B1〜B3)の一次付
着を同様に測定した。
【0036】静的条件下での一次細菌付着の測定 酵母エキス−ペプトン−グルコース−栄養培地(1%+
1%+1%)中での細菌菌株クレブシエラ ニューモニ
アエの一晩培養液を遠心分離し、リン酸塩緩衝食塩液
(PBS:0.05M KH2PO4(?)、pH7.2
+0.9%NaCl)中に再び入れる。これを、PBS
−緩衝液中で細胞108個/mlの細胞濃度まで希釈す
る。懸濁された細胞を試験すべきシート片と3時間接触
させる。このために、両面被覆された直径1.6cm
(=4.02cm2)の環形シート片を、標本用針に刺
し、細胞懸濁液と一緒に振動させる。片側被覆されたシ
ートを、直径4.5cmの円形板の形で、厚さ2〜3m
mの軟質PVC製の支持膜と一緒に膜フィルター装置に
張る。試験すべき被覆の上向き面上に細胞懸濁液を乗
せ、3時間振動させる。この膜フィルター装置は密であ
るべきである。即ち密でない場所を通って細胞懸濁液が
流出してはならない。
1%+1%)中での細菌菌株クレブシエラ ニューモニ
アエの一晩培養液を遠心分離し、リン酸塩緩衝食塩液
(PBS:0.05M KH2PO4(?)、pH7.2
+0.9%NaCl)中に再び入れる。これを、PBS
−緩衝液中で細胞108個/mlの細胞濃度まで希釈す
る。懸濁された細胞を試験すべきシート片と3時間接触
させる。このために、両面被覆された直径1.6cm
(=4.02cm2)の環形シート片を、標本用針に刺
し、細胞懸濁液と一緒に振動させる。片側被覆されたシ
ートを、直径4.5cmの円形板の形で、厚さ2〜3m
mの軟質PVC製の支持膜と一緒に膜フィルター装置に
張る。試験すべき被覆の上向き面上に細胞懸濁液を乗
せ、3時間振動させる。この膜フィルター装置は密であ
るべきである。即ち密でない場所を通って細胞懸濁液が
流出してはならない。
【0037】この接触時間の経過後に、細菌懸濁液を水
流ポンプを用いて吸引除去し、シート片を、洗浄のため
に無菌PBS−溶液20mlと一緒に100ml−ビー
カー中で2分間振動させる。このシート片を再度無菌P
BS−溶液中に浸漬させ、次いで、沸騰水浴中で、加熱
TRIS/EDTA(0.1Mトリスヒドロキシエチル
アミノメタン、4mMエチレンジアミンテトラ酢酸、H
ClでpH7.8に調節)10ml中で2分間抽出する。
流ポンプを用いて吸引除去し、シート片を、洗浄のため
に無菌PBS−溶液20mlと一緒に100ml−ビー
カー中で2分間振動させる。このシート片を再度無菌P
BS−溶液中に浸漬させ、次いで、沸騰水浴中で、加熱
TRIS/EDTA(0.1Mトリスヒドロキシエチル
アミノメタン、4mMエチレンジアミンテトラ酢酸、H
ClでpH7.8に調節)10ml中で2分間抽出する。
【0038】この抽出液を小さいエッペンドルフ−カッ
プに充填し、直ちに、抽出されたアデノシン三リン酸
(ATP)のバイオ蛍光測定時まで−20℃で凍結させ
る。この測定は、次のように行う:ポリカーボネート製
の透明管中に試薬混合物(バイオ蛍光−テストCLSI
I.Fa.Boehringer Mannheim GmbH 社製)100mlを
入れ、10秒間にわたり光パルス−測定装置LUMAT
LB 9501(Laboratorien Prof. Berthold Gmb
H. Wildbad)中で、光パルスを集積させる。次いで、試
料100μlを加え、改めて測定する。相対的な光単位
(RLU)は、完全バッチ中で測定された光パルスの数
から試薬混合物中の光パルスを差し引くことにより得ら
れる。この値は、シートに付着した細菌の数に関連して
いる。RLU−値と細菌数の間の換算計数は、1ml当
たり108個の細胞を有する細菌懸濁液0.1mlを熱
TRIS/EDTA10ml中で抽出し、次いでATP
−含量を測定することにより決められる。
プに充填し、直ちに、抽出されたアデノシン三リン酸
(ATP)のバイオ蛍光測定時まで−20℃で凍結させ
る。この測定は、次のように行う:ポリカーボネート製
の透明管中に試薬混合物(バイオ蛍光−テストCLSI
I.Fa.Boehringer Mannheim GmbH 社製)100mlを
入れ、10秒間にわたり光パルス−測定装置LUMAT
LB 9501(Laboratorien Prof. Berthold Gmb
H. Wildbad)中で、光パルスを集積させる。次いで、試
料100μlを加え、改めて測定する。相対的な光単位
(RLU)は、完全バッチ中で測定された光パルスの数
から試薬混合物中の光パルスを差し引くことにより得ら
れる。この値は、シートに付着した細菌の数に関連して
いる。RLU−値と細菌数の間の換算計数は、1ml当
たり108個の細胞を有する細菌懸濁液0.1mlを熱
TRIS/EDTA10ml中で抽出し、次いでATP
−含量を測定することにより決められる。
【0039】クレブシエラ ニューモニアエに関して
は、1.74×104RLU=ATP−抽出バッチ中の
細胞1×107個 の値が得られる。シート4cm2の
4.7×104RLUのこの測定値で、シート表面積1
cm2当たり
は、1.74×104RLU=ATP−抽出バッチ中の
細胞1×107個 の値が得られる。シート4cm2の
4.7×104RLUのこの測定値で、シート表面積1
cm2当たり
【0040】
【数1】
【0041】が一次的に付着した。
【0042】SO2−プラズマ処理され、親水性化され
たポリマー表面での細菌付着の減少が、第7表にポリア
ミド12(F1)で例示されている。
たポリマー表面での細菌付着の減少が、第7表にポリア
ミド12(F1)で例示されている。
【0043】
【表7】
【0044】第7表は、本発明による方法により、細菌
付着の著しい減少をもたらす高分子のSOx−含有被覆
が得られることを示している。この減少率は、明らかに
非処理基材に比べて50%を越える。
付着の著しい減少をもたらす高分子のSOx−含有被覆
が得られることを示している。この減少率は、明らかに
非処理基材に比べて50%を越える。
【0045】血液相容性の測定 血液相容性の評価のために、種々のパラメータを試験し
た。試験はDIN EN 30993により信任された
試験実験室で実施した。
た。試験はDIN EN 30993により信任された
試験実験室で実施した。
【0046】C5a−発生(補体活性化) この補体系は、侵入した微生物に対する反発系として作
用する蛋白質20以上よりなる。病気と関連している又
は人工的な表面との接触によるこの補体系の活性化の際
に、蛋白質分解酵素のカスケードはアナフィラトキシン
C3a、C4a及びC5aを放出する。補体成分の高い
濃度は、補体系の活性化を示している。後続プロセスと
しては、ロイコサイトの活性化及びその凝集が開始され
うる。第8表は、PA12(F1)、F1/HEMA及
びF1/HBAの例における補体活性化の試験の結果を
示している。F1/HEMA及びF1/HBAをSO2
−プラズマで240秒間処理した。
用する蛋白質20以上よりなる。病気と関連している又
は人工的な表面との接触によるこの補体系の活性化の際
に、蛋白質分解酵素のカスケードはアナフィラトキシン
C3a、C4a及びC5aを放出する。補体成分の高い
濃度は、補体系の活性化を示している。後続プロセスと
しては、ロイコサイトの活性化及びその凝集が開始され
うる。第8表は、PA12(F1)、F1/HEMA及
びF1/HBAの例における補体活性化の試験の結果を
示している。F1/HEMA及びF1/HBAをSO2
−プラズマで240秒間処理した。
【0047】付着され、活性化された血小板の測定 血小板付着及びその結果としての異物−及び血管表面上
での血小板の活性化は、血栓形成の間の決定的な現象及
び可能な塞栓の原因である。従って、血液接触時の人工
表面上への血小板の付着及び活性化は医療分野でのプラ
スチックの使用のための重要な限界と見なされる。第8
表中には、PA12(F1)、F1/HEMA及びF1
/HBAの例での付着され活性化された血小板の測定の
結果が示されている。
での血小板の活性化は、血栓形成の間の決定的な現象及
び可能な塞栓の原因である。従って、血液接触時の人工
表面上への血小板の付着及び活性化は医療分野でのプラ
スチックの使用のための重要な限界と見なされる。第8
表中には、PA12(F1)、F1/HEMA及びF1
/HBAの例での付着され活性化された血小板の測定の
結果が示されている。
【0048】部分的トロンボプラスチン時間(PTT) 部分的トロンボプラスチン時間は、部分的トロンボプラ
スチンの添加の後の再カルシウム添加されたクエン酸塩
血漿の凝固時間である。PTTの短縮は、血栓形成をも
たらす凝固系の活性化を明示している。血液相容性物質
は、この凝固系の活性化を示さず、従って、PTTの短
縮も示さない。
スチンの添加の後の再カルシウム添加されたクエン酸塩
血漿の凝固時間である。PTTの短縮は、血栓形成をも
たらす凝固系の活性化を明示している。血液相容性物質
は、この凝固系の活性化を示さず、従って、PTTの短
縮も示さない。
【0049】
【表8】
【0050】第8表は、本発明の方法により血液相容性
の著しい改善をもたらす高分子のSOx−含有被覆が得
られることを明示している。このことは、特に血小板付
着及び付着された血小板の活性化で認識できる。
の著しい改善をもたらす高分子のSOx−含有被覆が得
られることを明示している。このことは、特に血小板付
着及び付着された血小板の活性化で認識できる。
Claims (10)
- 【請求項1】 基材の表面を細菌反発性で血液相容性に
変性するために、基材の親水性表面上に、SO2−プラ
ズマを作用させることを特徴とする、基材の表面を細菌
反発性で血液相容性に変性する方法。 - 【請求項2】 プラズマ処理の開始のためのSO2−
(分)圧は、10〜100Paである、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項3】 プラズマ処理の開始のためのSO2−
(分)圧は、10〜40Paである、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項4】 SO2をプラズマ形成のためにマイクロ
波エネルギーにより励起させる、請求項1から3のいず
れか1項の記載の方法。 - 【請求項5】 SO2−プラズマの作用時間は1秒〜1
0分である、請求項1から4のいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項6】 SO2−プラズマの作用時間は10秒〜
4分である、請求項1から4のいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項7】 SO2−プラズマ処理の前の親水性表面
上での25℃における水の接触角度は<30゜である、
請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 親水性表面上のスルホネート基、スルフ
ェート基、カルボキシル基及びヒドロキシル基を特徴と
する、細菌反発性と同時に血液相容性の表面を有する製
品。 - 【請求項9】 請求項8に記載の製品の衛生、工業、食
料品又はバイオ技術の用途での使用。 - 【請求項10】 請求項8に記載の製品の医療用途での
使用。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997116606 DE19716606A1 (de) | 1997-04-21 | 1997-04-21 | Bakterienabweisend und blutverträglich modifizierte Oberflächen |
DE19716606.7 | 1997-04-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10295802A true JPH10295802A (ja) | 1998-11-10 |
Family
ID=7827153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10938598A Pending JPH10295802A (ja) | 1997-04-21 | 1998-04-20 | 基材の表面を細菌反発性で血液相容性に変性する方法、このような表面を有する製品及びその使用 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6022553A (ja) |
EP (1) | EP0873756A3 (ja) |
JP (1) | JPH10295802A (ja) |
CA (1) | CA2235090A1 (ja) |
DE (1) | DE19716606A1 (ja) |
NO (1) | NO981079L (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021161816A1 (ja) * | 2020-02-12 | 2021-08-19 | 株式会社クレハ | 抗菌性成形体およびその製造方法 |
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