NO175457B - Gjenstander som har et blodkompatibelt overflatelag og fremgangsmåte for å utstyre gjenstander med slikt overflatelag samt anvendelse av et belagt substratmateriale for fremstilling av en medisinsk gjenstand - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører gjenstander som har et blodkompatibelt overflatelag og fremgangsmåter for å utstyre slike gjenstander med et slikt overflatelag, og spesielt for å tilveiebringe gjenstander som er nyttige innenfor medisin. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen gjenstander som har minst en overflate av glass, metall eller en hydrofob polymer belagt med et blodkompatibelt overflatelag og fremgangsmåter for å utstyre gjenstander som har minst en overflate av glass, metall eller en hydrofob polymer med et belegg av et blodkompatibelt overflatelag, såvel som anvendelsen av substratmateriale av glass, metall eller hydrofob polymer, belagt med overflatelaget av en adsobert, vannoppløselig polymer som er gjort hydrofob, fortrinnsvis et ikke-protein for fremstilling av en medisinsk gjenstand som har en blodkompatibel overflate.

Tidligere kjent teknikk for å utstyre gjenstander nyttige innen medisin med et blodkompatibelt overflatelag innbefattet ofte en endring i overflateenergien for materialet. En forbedring i egenskapene for forskjellige materialer er oppnådd ved å modifisere overflatelagene, enten til en mer hydrofob karakter eller til en mer hydrofil karakter. Tilveiebringelse av hydrofobe egenskaper for overflatelaget, f.eks. ved metylisering av en glassoverflate, resulterer i en reduksjon av effektiviteten for det overflateaktiverte koaguleringssystemet til blodet. Imidlertid er proteiner, såsom fibrinogen, bundet relativt fast til en slik overflate, og til dette proteinlaget kan visse celler, trombocyttene, bindes og aktiveres hvoretter koagulering startes selv om den forløper langsomt. Hydrofile overflater, f.eks. hydrolysert nylon eller oksydert aluminium, har gitt redusert binding av celler, men det overflateaktiverte koaguleringssystemet forhindres ikke ved disse overflatene. Anvendelse av disse overflatene i kontakt med blod forutsetter tilsatsen av anti-koaguleringsmidler, f.eks. heparin til blodet.

En annen overflatebehandlingsteknikk ifølge teknikkens stand for å forebygge koagulering omfatter binding av anti-koaguleringsmidler i overflatelaget. Eeparin har hovedsakelig vært benyttet med denne teknikken. Heparin er et heksoseamin-heksuronsyrepolysakkarid som er sulfatert og har syre-egenskaper, det vil si heparin er en organisk syre. Ifølge DE-A-21 54 542 impregneres gjenstander av en organisk termoplastisk harpiks først med et amino-silan-koblings-middel, og den derved behandlede gjenstanden behandles så med en syreoppløsning av heparinsalt for å oppnå binding av heparin i overflatelaget ved hjelp av ioniske bindinger. Overflater behandlet på denne måten med heparin har vist seg å redusere koaguleringsreaksjonen. En betydelig ulempe ved disse overflatene er imidlertid at heparinbehandlingen ikke forhindrer vedhenget av trombocytter som er et stort problem i f.eks. hjerte-lungemaskiner.

På det tiende årlige møtet av Society for Biomaterials (Washington D.C., 27. april 1984) ble det beskrevet at polyetylenglykol-overflater på kvarts minimaliserer protein-adsorpsjon. Fremgangsmåter for kovalent binding av polyetylenglykol til overflater er tidligere beskrevet, f.eks. i W086/02087. Polyion-komplekser dannet mellom et kationisk og et anionisk cellulosederivat er også funnet å ha gode blodkompatibiliteter (Ito, H. et al., J. Appl. Polym. Sei., bind 32 (1986) 3413). Fremgangsmåter for kovalent binding av av vannoppløselige polymerer til overflater er også beskrevet, f.eks. i EP 166 998.

Det er kjent at vannbindende geler, f.eks. polyhydroksyalkyl-metakrylat, reduserer adsorpsjonen av proteiner og gir et lavt vedheng til celler (Hoffman et al., Ann. N.Y. Acad. Sei., bind 283 (1977) 372). Disse egenskapene antas å ha sin årsak i det faktum at geler som inneholder vann gir en lav overflateenergi i grenseflaten til blodet. Den tidligere kjente teknikken for fremstilling av vannbindende geler hemmes imidlertid ved ulemper, såsom komplisert fremstil-lingsteknikk og ufullstendig polymerisasjon, hvilket resulterer i lekkasje av toksiske monomerer. En gel-lignende blanding av sakkarose og glukose innbefattet i en matriks av polysakkaridet dekstran eller dekstrin, benyttes ifølge tidligere kjent teknikk som et rør for sammenføyningen av blodkar. Blandingen bør ha den virkningen at ingen toksisitet for pasienten finner sted slik at Implantatet oppløses i blodet etter en viss tid. Det er kjent at det nøytrale polysakkaridet dekstran er blandbart med blod uten å fremkalle noen koaguleringsreaksjon. Dekstran har vært benyttet som et overflatebelegg på glass, aluminium og silikongummi og det er vist å redusere blodkoagulering under blodkontakt med disse overflatene som beskrevet i W083/03977.

Adhesjonen av blodkomponenter til overflater i kontakt med blod kan reduseres ved foradsorpsjon av albumin på hydrofobe overflater (Mosher, D.F. i "Interaction of blood with natural and artificial surfaces", Ed. Salzman, E.W. Dekker Inc. 1981). Det adsorberte albuminet danner ikke et stabilt belegg, men desorberes under kontakt med blod og koagulering induseres, om enn med en lavere hastighet.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å utstyre gjenstander som er nyttige innenfor medisin med et blodkompatibelt oveflatelag. Dette betyr, for gjenstander som er ment for anvendelse i kontakt med blod, at gjenstanden som er fremmed for blodet behandles på en slik måte at den ikke induserer koagulering eller dannelsen av tromboser.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer teknikk for over-flatebehandling av materiale som er viktig for medisinsk teknologi, såsom glass, metall og hydrofobe polymerer (f.eks. polytetrafluoretylen (PTFE)).

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en gjenstand som har minst en hydrofob overflate av glass, metall eller en hydrofob polymer belagt med et blodkompatibelt overflatelag, kjennetegnet ved at det blodkompatible overflatelaget består av en adsorbert etylhydroksyetylcellulose som er gjort hydrofob og som har en flokkuleringstemperatur på 35-40°C.

Oppfinnelsen omfatter videre en fremgangsmåte for tilveiebringelse av gjenstander som har minst en hydrofob overflate av glass, metall eller en hydrofob polymer med et belegg av et blodkompatibelt overflatelag, kjennetegnet ved at nevnte overflate av gjenstanden, etter å være gjort hydrofob når dette er påkrevet, eksponeres mot en oppløsning av etylhydroksyetylcellulose som har en flokkuleringstemperatur på 35-40°C, ved en temperatur under flokkuleringstemperaturen.

Substratoverflaten må være hydrofob før belegging. For metaller eller metalloksyder kan dette oppnås ved metylisering med silaner.

Etylhydroksyetylcellulosen som er gjort hydrofob, som benyttes i foreliggende oppfinnelse, er begrenset oppløselige i vann, avhengig av graden av hydrofobering.

Etylhydroksyetylcellulosen som anvendes ved foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved den egenskapen at den har evnen til å adsorberes ved hydrofobe overflater. Hydrofo-beringen av polymeren kan utføres ved binding av hydrokarboner til polymer-ryggraden. Eksempler på slike hydrokarboner er alkylgrupper, benzylgrupper eller alkylengrupper. Hydro-foberingen gjør polymeren delvis uoppløselig i vann med en flokkulering over en viss temperatur eller over en viss ionestyrke.

Substratoverflaten eksponeres mot en oppløsning av etylhydroksyetylcellulosen ved en temperatur under flokkuleringstemperaturen og ved en saltkonsentrasjon under flokkuler-ingskonsentrasjonen. Etylhydroksyetylcellulosen som er gjort hydrofob adsorberes sterkt til hydrofobe overflater. Etylhydroksyetylcellulosen har en flokkuleringstemperatur på 35-40°C.

Den behandlende overflaten viser seg å være biologisk inert og overflater behandlet på denne måten gir redusert adsorpsjon av proteiner, vedheng av celler og koagulering. Den adsorberte polymeren blir ikke utvekslet med plasmaproteiner.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan anvendes innenfor mange felter. Følgelig benyttes i hjerte-lungemaskiner mange detaljer som er fremstilt av aluminium som lett kan behandles med metyl-silan for å gi en hydrofob overflate.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er ideelt egnet for behandling av venekatetere. Disse er ofte fremstilt i PTFE og dette materialet er normalt ikke blodkompatibelt. For dette materialet er det også vanskelig å finne egnede prosesser for kovalent kobling av hydrofile polymerer.

Oppfinnelsen omfatter videre anvendelse av et substratmateriale av glass, metall eller hydrofob polymer belagt med et overflatelag bestående av en adsorbert etylhydroksyetylcellulose som er gjort hydrofob og som har en flokkuleringstemperatur på 35-40°C for fremstilling av en medisinsk gjenstand som har en blodkompatibel overflate.

Oppfinnelsen kan også anvendes i andre sammenhenger, f.eks. for behandling av gjenstander av hydrofob plast for prøve-taking og/eller lagring av blod.

Oppfinnelsen skal i det følgende illustreres ved hjelp av et arbeidseksempel.

Arbeldseksempel

Beleggingsfremgangsmåte

a) Polymeren renses og isoleres ved gjentatt varmeflok-kulering og sentrifugering. b) Et polytetrafluoretylen-rør (teflon), diameter 3 mm, og et polyuretan-rør, diameter 3 mm, ble neddykket i en

oppløsning av etylhydroksyetylcellulose (EHEC, 1 g/l, fremstilt ifølge US-patent nr. 3 926 951) i destillert vann i 20 timer ved romtemperatur. Rørene ble renset i saltvann I 1 minutt.

Eksperimentelle tester

To forskjellige tester ble utført. Inkubering med en oppløsning av fibrinogen ved høy konsentrasjon ble utført for å detektere utvekslingsreaksjoner mellom polymeren og plasmaprotein. Inkubering med fullblod etterfulgt av måling av frigitt tromboglobulin ble benyttet for å måle stabili-teten av polymerbelegget og aktiveringen av plater ved overflaten.

Fibrinogen adsorpsjon

a) Belagte og ubelagte rør ble inkubert i en oppløsning av humant fibrinogen (1 g/l) i saltvann i 30 minutter ved

romtemperatur.

b) Rørene ble renset i saltvann i 10 sekunder.

c) Inkubering i anti-fibrinogenantiserum fortynnet 1:1000 i 1 time ved romtemperatur. d) Inkubering med peroksydase-konjugerte antistoffer i 30 minutter. e) Inkubering i en oppløsning av ortofenylendiamin (0,5 g/l) og 0,01 % E202 i 0,1M citratbuffer, pH=4,5. f) Tilsats av 2M H2SO4 og avlesning av absorbans ved X=450 nm.

Blodkompatibilitetstest

a) Veneblod (18 ml) ble tatt fra en frisk donor i 2,0 ml av en oppløsning av hirudin i saltvann (500 IE/ml) (hirudin

er en trombin-inaktivator).

b) Blodet ble fylt i belagte og ubelagte rør og fikk inkubere i 2 timer ved romtemperatur. c) 1 ml blod ble tatt inn i en sprøyte inneholdende 0,2 ml "diatube" og blandingen ble sentrifugert ved 5000 g i 30

minutter ved +3°C.

d) Supernatanten ble samlet og mengden P-tromboglobulin ble bestemt ved anvendelse av et kommersielt sett (Diagnostica

Stago).

Resultater

Resultatene fra de ovenfor omtalte testene er gjengitt i

tabellene I og II. Tabell I viser at mengden av fibrinogen adsorbert på rørene reduseres ved belegging med etylhydroksyetylcellulose. Tabell II viser at mengden av 3-tromboglobulin frigitt fra platene under inkubering med blod også reduseres ved belegging med etylhydroksyetylcellulose.

Claims (8)

1. Gjenstand som har minst en hydrofob overflate av glass, metall eller en hydrofob polymer belagt med et blodkompatibelt overflatelag, karakterisert ved at det blodkompatible overflatelaget består av en adsorbert etylhydroksyetylcellulose som er gjort hydrofob og som har en flokkuleringstemperatur på 35-40°C.

2. Gjenstand ifølge krav 1, karakterisert ved at den hydrofobe polymeroverflaten er polytetrafluoretylen.

3. Gjenstand ifølge kravene 1-2, karakterisert ved at den utgjøres av et kateter, rør eller en inn-retning for prøvetaking og/eller lagring av blodet.

4. Gjenstand ifølge kravene 1-2, karakterisert ved at den utgjøres av en hjerte-lunge-maskin som har minst en hydrofob aluminiumoverflate med et belegg av blodkompatibelt overflatelag.

5 . Fremgangsmåte for tilveiebringelse av gjenstander som har minst en hydrofob overflate av glass, metall eller en hydrofob polymer med et belegg av et blodkompatibelt overflatelag, karakterisert ved at nevnte overflate av gjenstanden, etter å være gjort hydrofob når dette er påkrevet, eksponeres mot en oppløsning av etylhydroksyetylcellulose som har en flokkuleringstemperatur på 35-40°C, ved en temperatur under flokkuleringstemperaturen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den hydrof obe/SVerflaten er polytetrafluoretylen.

7. Anvendelse av et substratmateriale av glass, metall eller hydrofob polymer belagt med et overflatelag bestående av en adsorbert etylhydroksyetylcellulose som er gjort hydrofob og som har en f lokkuleringstemperatur på 35-40° C for fremstilling av en medisinsk gjenstand som har en blodkompatibel overflate.

8. Anvendelse ifølge krav 7, der substratet er polytetrafluoretylen .