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DE19902941A1 - Verfahren zur Immobilisierung von Heparin an funktionalisierten Oberflächen - Google Patents

Verfahren zur Immobilisierung von Heparin an funktionalisierten Oberflächen

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Publication number
DE19902941A1
DE19902941A1 DE1999102941 DE19902941A DE19902941A1 DE 19902941 A1 DE19902941 A1 DE 19902941A1 DE 1999102941 DE1999102941 DE 1999102941 DE 19902941 A DE19902941 A DE 19902941A DE 19902941 A1 DE19902941 A1 DE 19902941A1
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DE
Germany
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heparin
functionalized
amino
polyoxyethylene
spacer molecule
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE1999102941
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English (en)
Inventor
Peter Ottersbach
Jan Feijen
Eva Katharina Klok-Lermann
Friedrich Sosna
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
Original Assignee
Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
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Publication date
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Publication of DE19902941A1 publication Critical patent/DE19902941A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12—Chemical modification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/006—Heteroglycans, i.e. polysaccharides having more than one sugar residue in the main chain in either alternating or less regular sequence; Gellans; Succinoglycans; Arabinogalactans; Tragacanth or gum tragacanth or traganth from Astragalus; Gum Karaya from Sterculia urens; Gum Ghatti from Anogeissus latifolia; Derivatives thereof
    • C08B37/0063—Glycosaminoglycans or mucopolysaccharides, e.g. keratan sulfate; Derivatives thereof, e.g. fucoidan
    • C08B37/0075—Heparin; Heparan sulfate; Derivatives thereof, e.g. heparosan; Purification or extraction methods thereof

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft heparinfunktionalisierte Polymere, ein Verfahren zur Herstellung von heparinfunktionalisierten Oberflächen durch kovalente Fixierung von Heparin über ein aminofunktionalisiertes Spacermolekül, sowie die Verwendung solcher Oberflächen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von heparinfunktionalisierten Oberflächen durch kovalente Fixierung von Heparin über ein Spacermolekül sowie heparinfunktionalisierte Polymere als solche.
Medizinische Produkte wie z. B. Implantate und Katheter stellen hohe Anforderungen an das verwendete Material. Viele dieser Materialien, die zumeist auf Basis von Standardkunststoffen angefertigt werden, besitzen eine gute Strukturkompatibilität für eine Vielzahl von Anwendungen. Strukturkompatibilität bedeutet, daß die mechanischen Eigenschaften des Materials auf die jeweilige Anwendung angepaßt wurden.
Materialien, die in Kontakt mit lebendem Gewebe eingesetzt werden, werden häufig als Biomaterialien bezeichnet.
Der zufriedenstellenden bis guten Strukturkompatibilität stehen auf der anderen Seite Mängel gegenüber, die sich auf die Grenzflächen der eingesetzten Materialien zurückführen lassen. Diese zeigen sich vor allem bei dem unmittelbaren Kontakt von Biomaterial und einem biologischem System, wie z. B. Gewebe, Adern oder Knochen, wie er in einer intrakorporalen Anwendung vorkommt. Das Ausmaß an unerwünschten Reaktionen, welche von einem Biomaterial in Wechselwirkung mit Blut ausgehen, bezeichnet man als die Blutkompatibilität des Biomaterials. Eine unerwünschte Reaktion ist die Aktivierung der Blutgerinnungskaskade, welche zu Thrombenbildung auf der Oberfläche des Biomaterials führt.
Die Suche nach Biomaterialien, die sich einerseits ökonomisch und damit kostengünstig produzieren lassen, andererseits in der Lage sind, die beschriebenen negativen Effekte zu vermeiden, steht daher im Vordergrund weltweiter Forschungsaktivitäten.
Um die zahlreich verfügbaren, kommerziell und damit preiswert erhältlichen Standardkunststoffe wie z. B. PVC, Polyethylen oder Polyurethan mit verbesserten Grenzflächeneigenschaften besser nutzen zu können, zielen zahlreiche Versuche dahin, die genannten Eigenschaften durch Applikation von Oberflächenmodifizierungsverfahren zu optimieren. Allen diesen Verfahren ist die Zielvorstellung gemein, die Verträglichkeit des biologischen Systems mit Veränderungen der Grenzfläche des Biomaterials zu erhöhen. Ansätze hierfür beschreibt z. B. K. Ishihara in Novel polymeric materials for obtaining blood­ compatible surfaces, TRIP 5 (12), 1997, 401. Weiterhin sind in diesem Zusammenhang vor allem die Anpassung der spezifischen Wechselwirkung zwischen Blutsystem und Biomaterial, wie sie z. B. in M. Amiji, K. Park, Surface modification of polymeric biomaterials with poly(ethylene oxide), albumin, and heparin for reduced thrombogenicity, J. Biomater. Sci. Polymer Edn. 4 (3), 1993, 217 und J. Feijen, G. H. M. Engbers, J. G. A. Terlingen, C. J. von Delden, A. A. Poot, P. Vaudaux, Surface Modification of polymeric materials for Applications in Artificial heart and Circulatory Assist devices, in Heart replacement - Atrificial heart 5, T. Akutsu, H. Koyanagi (ed.), Springer Verlag, Tokyo 1996, 3 näher beschrieben sind, zu nennen.
Speziell die Oberflächenimmobilisierung des Antikoagulans Heparin führt zu Oberflächen mit einer zum Teil drastisch verbesserten Blutverträglichkeit. G. H. M. Engbers beschreibt in "The development of heparinized materials with an improved blood compatibility", Disseration, University of Enschede, Niederlande 1990 die Reduzierung der Komplementaktivierung, der Kontaktaktivierung, der Plättchenadhäsion und der fremdoberflächeninduzierten Blutkoagulation durch heparinisierte Biomaterialoberflächen.
Als Heparin bezeichnet man bekanntlich Glycosaminoglykane (oder Mucopolysaccharide) aus D-Glucosamin und D-Glucuronsäure mit einem Molgewicht von ca. 17.000, die O- und N-sulfatiert sind. D-Giucosamin und D- Glucuronsäure bilden jeweils 1,4-glycosidisch verknüpfte, dissaccharidische Untereinheiten, die ihrerseits in einer dem Molekulargewicht entsprechender Anzahl 1,4-glycosidisch zum Heparin verknüpft sind. Im Handel sind auch Heparinpräparate mit Molgewichten von 5000-20 000 erhältlich, die auf den medizinischen Einsatzzweck angepaßt sind. Heparin wirkt als Antikoagulans, verhindert also die Gerinnung des Blutes. In der Medizin findet Heparin Verwendung zur Therapie und zur Prophylaxe thromboembolischer Erkrankungen, zumeist in Form eines leicht wasserlöslichen Natriumsalzes. Heparin wird oft adsorptiv auf Polymere aufgebracht, und derart "entgiftete" Polymere eignen sich für Gegenstände, die bei medizinischer Verwendung mit Blut in Berührung kommen, wie Herzklappen, Katheter, Endoskope und Drainageschläuche. Meist wird jedoch bei Operationen, bei denen Blut in Kontakt mit polymeren Werkstoffen kommt, prophylaktisch Heparin direkt dem Blut beigefügt.
Die antikoagulierende Wirkung von Heparin ist lange bekannt. Es hat daher viele Versuche gegeben, Heparin auf künstliche Oberflächen zu fixieren. Im vorliegenden Fall ist die kovalente Kopplung von Heparin über Polyethylenglycol an Polyurethan, von S. W. Kim in et al. In J. Biomedical Material Research, 977-992, (1988) beschrieben oder Y. H. Kim, J. Biomed. Matter., Res, Appl. Biomaterials 23, 87- 104, (1989), zu nennen.
Die o. g. Arbeiten konnten jedoch keine dauerhafte, d. h. für eine medizinische Anwendung ausreichende, kovalente Anbindung von Heparin unter Erhalt seiner physiologischen Wirkung an Biomaterialoberflächen ohne vorzeitigen Abbau des Heparins im Blutkontakt bereitstellen. Darüber hinaus müssten die konventionellen Biomaterialien vor einer Immobilisierung funktionalisiert werden, was zusammen mit den folgenden Immobilisierungsprozeduren in einem aufwendigen und damit teuren Prozeß mündet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Oberflächen durch ein Oberflächenmodifizierungsverfahren mit Heparin auszustatten und so in ihrer Blutkompatibilität zu verbessern.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß heparinfunktionalisierte Oberflächen durch kovalente Fixierung von Heparin über ein aminofunktionalisiertes Spacermolekül hergestellt werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein heparinfunktionalisiertes Polymer, das durch Umsetzen von Heparin oder Heparinderivaten mit einem aminofunktionalisierten Polymer hergestellt wird.
Heparin im Sinne der vorliegenden Erfindung schließt Heparinderivate, künstlichen oder natürlichen Ursprungs, insbesondere medizinische Heparinpräparate ein.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten heparinisierten Oberflächen weisen eine hohe Stabilität auf. Obwohl die Heparineinheiten kovalent auf dem Substrat fixiert werden, ist die Funktionalität des immobilisierten Heparins kaum eingeschränkt.
Die für die erfindungsgemäßen heparinfunktionalisierten Polymere erforderlichen aminofunktionalisierten Polymere können aus einem aminofunktionalisierten Polyoxyethylen oder aus Polymeren mit aminofunktionalisierten Polyoxyethylengruppen (Polyoxyethylenspacergruppen) aufgebaut sein.
Als aminofunktionalisierte Spacermoleküle können Polymere oder Oligomere, bevorzugt Verbindungen mit einer Kettenlänge ab 2 C-Atomen eingesetzt werden.
Die aminofunktionalisierten Spacermoleküle sind in der Regel amphiphile Moleküle, wobei der hydrophile Teil des Moleküls durch die Aminogruppe, der hydrophobe Teil des Moleküls durch die restliche Kette gebildet wird. Es ist allerdings auch möglich, eine hydrophile Kette wie z. B. Acrylsäure- bzw. Acrylsäureestermischpolymerisate einzusetzen. Weiterhin können olefinisch ungesättigte Verbindungen als aminofunktionalisiertes Spacermolekül eingesetzt werden. Ein Beispiel für eine Ausgangssubstanz für eine solche Verbindung ist ein Homologes zu Brij 78, Polyoxyethylen(20)-oleylether (Brij 98 der DuPont). Der Vorteil von ungesättigten Verbindungen ist eine bessere Immobilisierung auf der Substratoberfläche, insbesondere beim Einsatz von Plasmaimmobilisierung.
Die Verwendung von amphiphilen Spacermolekülen ist bei der Beschichtung von hydrophoben Substraten besonders vorteilhaft, da die Physisorbtion des Spacermoleküls auf der Substratoberfläche in diesem Fall besonders gute Belegungsraten zeigt.
In der Praxis hat sich der Einsatz von Polyoxyethylen oder einem Alkylderivat, bzw. den entsprechenden Aminoderivaten bewährt. Ein Beispiel für ein aminofunktionalisiertes Spacermolekül ist Polyoxyethylen(20)-stearyletheramin.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von heparinfunktionalisierten Oberflächen, wobei Heparin mittels eines aminofunktionalisierten Spacermoleküls an einer Oberfläche immobilisiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ausgeübt werden, indem die Verfahrensschritte
  • a) aminofunktionalisieren eines Spacermoleküls
  • b) Kopplung von Heparin an aminofunktionalisierte Spacermoleküle
  • c) Physisorption des Spacermoleküls an einer Oberfläche
  • d) Plasmaimmobilisierung des Spacermoleküls,
wobei die Stufen c) und d) hintereinander an beliebiger Stelle des Verfahrens stehen, durchgeführt werden.
Die Reihenfolge der Verfahrensschritte kann je nach Anforderung oder Stabilität des Heparins verändert werden. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Verfahrensschritte in den Reihenfolgen a), b), c), d) oder a), c) , d), b) oder c), d), a), b) durchgeführt werden.
Die Reihenfolgen, bei denen die Heparinkopplung an das aminofunktionalisierte Spacermolekül nach der Plasmaaktivierung/Immobilisierung durchgeführt wird, werden bevorzugt bei der Umsetzung thermisch sensibler Heparinpräparate zum Einsatz kommen.
Zur Herstellung des aminofunktionalisierten Spacermoleküls kann z. B. eine Polyoxyethylenverbindung wie Polyoxyethylen(20)-stearylether (z. B. Brij©78 der Firma DuPont) eingesetzt werden. Hierzu kann ein Spacermolekül durch literaturbekannte Verfahren der organischen Chemie, wie z. B. die Synthese nach M. Mutter, Soluble Polymers in Organic Synthesis: I. Preparation of Polymer Reagents using Polyethylene Glycol with terminal Amino Groups as polymeric Component, Tetrahedron Lett. 31, 1978, 2839, aminofunktionalisiert werden (Verfahrensschritt a))
Im Verfahrensschritt b) werden die Carboxylatgruppen des Heparins, beispielsweise unter Verwendung von 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminpropyl)-carbodiimid (EDC) und N-hydroxysuccinimid (NHS), an das aminofunktionalisierte Spacermolekül gekoppelt.
Als Spacermoleküle sind funktionalisierte Polyoxyethyle, besonders Polyoxyethylenstearylether, insbesondere Polyoxyethylen(20)-stearylether, aber auch Polyoxyethylenoleylether geeignet.
Das in einem geeigneten Lösemittel, wie z. B. Chloroform, gelöste aminofunktionalisierte Spacermolekül wird, vor oder nach der Ankopplung des Heparins, auf die Materialoberfläche aufgetragen bzw. physisorbiert (Verfahrensschritt c)).
Die Plasmaaktivierung (Verfahrensschritt d)) bewirkt die Immobilisierung des heparingekoppelten Spacermoleküls, des Spacermoleküls an sich oder des aminofunktionalisierten Spacermoleküls auf der Materialoberfläche.
Der Immobilisierungsschritt d) kann nach jedem Verfahrensschritt erfolgen. Im allgemeinen wird jedoch die Immobilisierung eines bereits heparingekoppelten Spacermoleküls bevorzugt werden.
Die Immobilisierung kann durch Plasmaaktivierung, Mikrowellenbestrahlung, UV- Strahlung oder Coronabehandlung erfolgen. In den Beispielen wird exemplarisch ein Plasmaverfahren beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders gut zur Beschichtung von polymeren Materialien. Die zu beschichtenden Gegenstände müssen nicht vollständig aus einem Polymeren bestehen; wichtig ist nur, daß die Oberfläche aus einem polymeren Material besteht, welches unter Plasmabedingungen Propfreaktionen mit dem Spacermolekül eingeht.
Zu den polymeren Substraten, deren Oberflächen erfindungsgemäß modifiziert werden, zählen Homo- und Copolymere, beispielsweise Polyolefine, wie Polyethylen (HDPE und LDPE), Polypropylen, Polyisobutylen, Polybutadien, Polyisopren, natürliche Kautschuke und Polyethylen-co-propylen; halogenhaltige Polymere, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polychloropren und Polytetrafluorethylen; Polymere und Copolymere aus vinylaromatischen Monomeren, wie Polystyrol, Polyvinyltoluol, Polystyrol-co-vinyltoluol, Polystyrol-co-acrylnitril, Polystyrol-co- butadien-co-acrylnitril; Polykondensate, beispielsweise Polyester, wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat; Polyamide, wie Polycaprolactam, Polylaurinlactam und das Polykondensat aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure; Polyetherblockamide, z. B. aus Laurinlactam; weiterhin Polyurethane, Polyether, Polycarbonate, Polysulfone, Polyetherketone, Polyesteramide und -imide, Polyacrylnitril, Polyacrylate und -methacrylate. Auch Blends aus zwei oder mehr Polymeren oder Copolymeren lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Oberfläche modifizieren, ebenso wie Kombinationen aus verschiedenen Polymeren, die durch Verkleben, Verschweißen oder Zusammenschmelzen miteinander verbunden sind, einschließlich der Übergangsstellen.
Dieses heparinfunktionalisierte Polymer kann durch Umsetzen eines aminofunktionalisierten Polyoxyethylen mit Heparin oder einem Heparinderivat erhalten werden.
Zur Aminofunktionalisierung eines Polymers können die bereits diskutierten Verfahren eingesetzt werden, d. h. die Aminofunktionalisierung erfolgt z. B. nach M. Mutter Soluble Polymers in Organic Synthesis: I. Preparation of Polymer Reagents using Polyethylene Glycol with terminal Amino Groups as polymeric Component, Tetrahedron Lett. 31, 1978, 2839. Die anschließende Kopplung des Heparins kann wiederum über EDC und NHS erfolgen.
Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind die Verwendung der erfindungsgemäß heparinfunktionalisierten Oberflächen oder erfindungsgemäßen heparinisierten Polymeren zur Herstellung von medizintechnischen Erzeugnissen und die so hergestellten medizintechnischen Erzeugnisse als solche. Die Erzeugnisse können erfindungsgemäß heparinfunktionalisierte Oberflächen oder erfindungsgemäße heparinisierte Polymere enthalten oder aus diesen bestehen. Solche Erzeugnisse basieren vorzugsweise auf Polyamiden, Polyurethanen, Polyetherblockamiden, Polyesteramiden oder -imiden, PVC, Polyolefinen, Polysilikonen, Polysiloxanen, Polymethacrylat oder Polyterephthalaten, die erfindungsgemäß heparinfunktionalisierte Oberflächen oder erfindungsgemäß heparinisierte Polymere aufweisen. Medizintechnische Erzeugnisse dieser Art sind beispielsweise Katheter, Blutbeute, Drainage, Führungsdrähte und Operationsbestecke, Dialyse- und Oxygenatormembrane, Intraokularlinsen und Kontaktlinsen.
Außerdem sind Gegenstände der vorliegenden Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen heparinfunktionalisierten Oberflächen oder erfindungsgemäß heparinisierten Polymere zur Herstellung von Hygieneerzeugnissen und die Hygieneerzeugnisse als solche. Die Erzeugnisse können heparinfunktionalisierte Oberflächen oder erfindungsgemäß heparinisierte Polymere enthalten oder aus diesen bestehen. Die obigen Ausführungen über bevorzugte Materialien für medizinische Erzeugnisse gelten entsprechend. Solche Hygieneerzeugnisse sind beispielsweise Zahnbürsten, Toilettensitze, Kämme und Verpackungsmaterialien. Unter die Bezeichnung Hygieneartikel fallen auch andere Gegenstände, mit denen viele Menschen in Berührung kommen, wie Telefonhörer, Handläufe von Treffen, Tür- und Fenstergriffe sowie Haltegute und -griffe in öffentlichen Verkehrsmitteln.
Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Beispiele gegeben, die die Erfindung weiter erläutern, nicht aber ihren Umfang begrenzen sollen, wie er in den Patentansprüchen dargelegt ist.
Beispiel 1 Synthese eines tosylatfunktionalisierten Polyoxyethylen(20)-stearylether
3,8 g Tosylchlorid wird in 50 ml Dichlormethan gelöst. Die Lösung wird auf 0°C abgekühlt, danach werden 2,8 ml Triethylamin zugegeben. Zu diesem Gemisch wird unter einer Argonatmosphäre eine Lösung aus 11,52 g Polyoxyethylen(20)- stearylether (Handelsname Brij78®, Fa. DuPont) in 50 ml getrocknetem Dichlormethan innerhalb von zwei Stunden zugetropft. Im Anschluß wird die Reaktionslösung unter Lichtausschluß für die Dauer von fünf Stunden bei 0°C gerührt, danach für weitere fünf Tage bei Raumtemperatur. Das Reaktionsgemisch wird in 250 ml Diethylether gegeben und die ausgefallenen Nebenprodukte werden abfiltriert. Dem Filtrat wird das Lösemittelgemisch am Rotationsverdampfer entzogen, und der verbleibende Rückstand wird aus Ethanol umkristallisiert. Bei dem entstandenen Produkt handelt es sich um einen wachsartigen weißen Feststoff.
Beispiel 2 Synthese eines phthalimidfunktionalisierten Polyoxyethylen(20)-stearylether
3,88 g Phthalimidkaliumsalz wird zu einer Lösung aus 9,14 g des Produktes aus Beispiel 1 in 98 ml getrocknetem N,N-Dimethylformamid gegeben. Die Reaktionslösung wird für 24 Stunden bei 118°-120°C gerührt. Die warme Reaktionslösung wird filtriert, und das Filtrat in 350 ml Diethylether gegeben. Im Anschluß werden die Feststoffanteile abfiltriert. Dem Filtrat wird das Lösemittelgemisch am Rotationsverdampfer entzogen, und der verbleibende Rückstand wird für die Dauer von vier Stunden in n-Hexan bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird die Mischung auf 4°C abgekühlt und acht Stunden bei dieser Temperatur gelagert, anschließend wird das n-Hexan abdekantiert. Verbliebene Rückstände von n-Hexan und N,N-Dimethylformamid werden bei 50°C im Vakuum entfernt, so daß ein wachsartiger, weißer Feststoff zurückbleibt. Dieser wird in einem großen Überschuß Dichlormethan gelöst, die Lösung wird für fünf Stunden bei Raumtemperatur gerührt, anschließend filtriert und das Lösemittel am Rotationsverdampfer entzogen.
Beispiel 3 Hydrazinolyse eines phthalimidfunktionalisierten Polyoxyethylen(20)-stearylether
3,1 ml Hydrazinmonohydrat werden zu einer Lösung aus 8,3 g des Produktes aus Beispiel 2 in 200 ml Ethanol gegeben. Die Reaktionslösung wird bei 100°C für 4 Tage refluxiert, wobei an jedem Tag je 1.0 ml Hydrazinmonohydrat hinzugefügt wird. Anschließend wird die warme Lösung gefiltert und das Filtrat in Diethylether ausgefällt. Der ausgefällte Feststoff wird abfiltriert, die Lösemittel unter Verwendung eines Rotationsverdampfers entzogen. Der wachsartige Rückstand wird zunächst mit n-Hexan, darauf mit Dichlormethan gewaschen.
Beispiel 4 Beschichtung einer Polyethylenfolie mit Polyoxyethylen(20)-stearyletheramin
Eine Polyethylenfolie wird in eine 1 Gew./Vol.-%ige Lösung aus Polyoxyethylen(20)-stearyletheramin (Produkt aus Beispiel 3) in Chloroform gegeben. Nach 30 Minuten wird die Folie entnommen und im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet.
Beispiel 5 Beschichtung einer plasmaaktivierten Polyethylenfolie mit Polyoxyethylen(20)- stearyletheramin
Eine Polyethylenfolie wird für die Dauer von 5 Sekunden in einem statischen Argonplasma (48 Watt) behandelt, dann mit einer 0,1 mM Salzsäurelösung und entmineralisiertem Wasser abgespült. Danach wird die Folie in eine 1 Gew./Vol.-%ige Lösung aus Polyoxyethylen(20)-stearyletheramin aus Beispiel 3 in einmolarer Salzsäure und Ethanol im Gewichtsverhältnis 1 : 1 gegeben. Nach 30 Minuten wird die Folie entnommen und im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet.
Beispiel 6 Plasmaimmobilisierung einer mit Polyoxyethylen(20)-stearyletheramin beschichteten Polyethylenfolie
Die Plasmabehandlung findet in einem röhrenförmigen Reaktor (Länge 80 cm, Innendurchmesser 6,5 cm) statt. Der Reaktor wird auf einen Druck von 10-5 mbar evakuiert, anschließend mit Argon belüftet. Diese Prozedur wird dreimal wiederholt. Dann wird die mit Polyoxyethylen(20)-stearyletheramin beschichteten Polyethylenfolien aus Beispiel 4 auf eine Glasplatte in der Mitte des Reaktors plaziert. Der Reaktor wird erneut evakuiert, und es wird ein Argonstrom von 10 cm3 min-1 durch den Reaktor geleitet. Nach 15 Minuten wird der Argonfluß unterbrochen und die Proben werden fünf Sekunden lang mit einem statischen Plasma (48 Watt) behandelt. Nach Beendigung der Plasmabehandlung wird für die Dauer von zwei Minuten erneut ein Argonstrom von 10 cm3 min-1 durch den Reaktor geleitet, danach erfolgt ein Druckausgleich zum umgebenden Luftdruck mit Argon. Die Proben werden entnommen, gewendet, und die Rückseite der Proben wird nun nach dem beschriebenen Verfahren wie die Vorderseite behandelt.
Beispiel 7 Reinigung der plasmaimmobilisierten, mit Polyoxyethylen(20)-stearyletheramin beschichteten Polyethylenfolien
Die gemäß Beispiel 6 beschichteten Polyethylenfolien werden dreimal mit 0,1 molarer Salzsäurelösung und dreimal mit entmineralisiertem Wasser gewaschen, anschließend im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet.
Beispiel 8 Synthese von Polyoxyethylen(20)-stearyletherheparin
50 mg Heparin, 1,5 mg N-hydroxysuccinimid (NHS) und 10,8 mg Polyoxyethylen(20)-stearyletheramin (Produkt aus Beispiel 3) werden in 2,5 ml entmineralisiertem Wasser gelöst. Von einer 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimid (EDC)-Stammlösung mit einer Konzentration von 0,9 g/l wird, in jeweils halbstündigem Abstand, 1 ml zugegeben. Während der Reaktion wird der pH-Wert der Reaktionslösung permanent kontrolliert, und im Bedarfsfall auf einen Wert von 5,8-5,9 durch Zugabe von 0,01 molarer Salzsäure konstant gehalten. Eine halbe Stunde nach letztmaliger Zugabe der EDC-Lösung wird der pH-Wert der Reaktionslösung durch Zugabe von 0,2 molarer Natronlauge auf einen Wert von 7,5 eingestellt. Nach 20 Stunden Rühren wird die Reaktionslösung durch eine Membran (CE Membran, MWCO 6-8000, Spectra/Por©) gegen entmineralisiertes Wasser dialysiert. Zur vollständigen Reinigung wird die Lösung noch einmal bei pH 11 dialysiert und anschließend gefriergetrocknet.
Beispiel 9 Beschichtung einer Polyethylenfolie mit Polyoxyethylen(20)-stearyletherheparin
Eine Polyethylenfolie wird in eine 1 Gew./Vol.%ige Lösung aus Polyoxyethylen(20)-stearyletherheparin in einmolarer Salzsäure und Ethanol im Gewichtsverhältnis 1 : 1 gegeben. Nach 30 Minuten wird die Folie entnommen und im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet.
Beispiel 10 Plasmaimmobilisierung einer mit Polyoxyethylen(20)-stearyletherheparin beschichteten Polyethylenfolie aus Beispiel 9
Die Plasmabehandlung findet in einem röhrenförmigen Reaktor (Länge 80 cm, Innendurchmesser 6,5 cm) statt. Der Reaktor wird auf einen Druck von 10-5 mbar evakuiert, anschließend mit Argon belüftet. Diese Prozedur wird dreimal wiederholt. Dann werden die mit Polyoxyethylen(20)-stearyletherheparin beschichteten Polyethylenfolien auf eine Glasplatte in der Mitte des Reaktors plaziert. Der Reaktor wird erneut evakuiert, und es wird ein Argonstrom von 10 cm3 min-1 durch den Reaktor geleitet. Nach 15 Minuten wird der Argonfluß unterbrochen und die Proben werden fünf Sekunden lang mit einem statischen Plasma (48 Watt) behandelt. Nach Beendigung der Plasmabehandlung wird für die Dauer von zwei Minuten erneut ein Argonstrom von 10 cm3 min-1 durch den Reaktor geleitet, danach erfolgt ein Druckausgleich zum umgebenden Luftdruck mit Argon. Die Proben werden entnommen, gewendet, und die Rückseite der Proben wird nun nach dem beschriebenen Verfahren wie die Vorderseite behandelt.
Beispiel 11 Kopplung von Heparin an eine mit Polyoxyethylen(20)-stearyletheramin beschichtete und anschließend plasmaimmobilisierte Polyethylenfolie
500 mg Heparin und 15 mg N-hydroxysuccinimid (NHS) werden in 25 ml entmineralisiertem Wasser gelöst. In dieser Lösung wird ein beschichtetes Polyethylenfolienstück aus Beispiel 7 fixiert. Von einer 1-Ethyl-3- (dimethylaminopropyl)carbodiimid (EDC)-Stammlösung mit einer Konzentration von 0,9 g/l wird, in jeweils halbstündigem Abstand, achtmal 10 ml zugegeben. Während der Reaktion wird der pH-Wert der Reaktionslösung permanent kontrolliert, und im Bedarfsfall auf einen Wert von 5,8-5,9 durch Zugabe von 0,02 molarer Salzsäure konstant gehalten. Eine halbe Stunde nach letztmaliger Zugabe der EDC-Lösung wird der pH-Wert der Reaktionslösung durch Zugabe von 0,02 molarer Natronlauge auf einen Wert von 7,5 eingestellt. Nach 20 Stunden Rühren wird das Folienstück entnommen und in entmineralisiertem Wasser gewaschen.
Beispiel 12 Reinigung der plasmaimmobilisierten, mit Polyoxyethylen(20)-stearyletherheparin beschichteten Polyethylenfolien
Die gemäß Beispiel 10 oder 11 beschichteten Polyethylenfolien werden dreimal mit 4 molarer Natriumchloridlösung und dreimal mit entmineralisiertem Wasser gewaschen, anschließend im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet.
Beispiel 13 Synthese eines aminofunktionalisierten Polyoxyethylen(20)-oleylether
11,52 g Polyoxyethylenolethylether (Handelsname Brij 98, Fa. DuPont) werden wie in Beispiel 1 bis 3 beschrieben zum entsprechenden Aminderivat umgesetzt.
Beispiel 14 Beschichtung einer plasmaaktivierten Polyethylenfolie mit Polyoxyethylen(20)- oleyletheramin
Eine Polyethylenfolie wird für die Dauer von 3 Sekunden mit einem statischen Argonplasma (49 Watt) behandelt und anschließend in eine 1 Gewicht/Volumen prozentige Lösung aus Polyoxyethylen(20)-oleyletheramin (aus Beispiel 13) in einmolarer Salzsäure und Ethanol im Gewichtsverhältnis 1 : 1 für 30 Minuten getaucht. Anschließend wird die Folie im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet. Die so beschichtete Folie wird gemäß Beispiel 7 gereinigt.
Beispiel 15 Kopplung von Heparin an eine Polyoxyethylen(20)-oleyletheramin beschichtete und anschließend plasmaimmobilisierte Polyethylenfolie
500 mg Heparin und 15 mg N-hydroxysuccinimid (NHS) werden in 25 ml entmineralisiertem Wasser gelöst. In dieser Lösung wird ein beschichtetes Polyethylenfolienstück aus Beispiel 14 fixiert. Von einer 1-Ethyl-3- (dimethylaminopropyl)carbodümid (EDC)-Stammlösung mit einer Konzentration von 0,9 g/l wird, in jeweils halbstündigem Abstand, achtmal 10 ml zugegeben. Während der Reaktion wird der pH-Wert der Reaktionslösung permanent kontrolliert, und im Bedarfsfall auf einen Wert von 5,8-5,9 durch Zugabe von 0,02 molarer Salzsäure konstant gehalten. Eine halbe Stunde nach letztmaliger Zugabe der EDC-Lösung wird der pH-Wert der Reaktionslösung durch Zugabe von 0,02 molarer Natronlauge auf einen Wert von 7,5 eingestellt. Nach 20 Stunden Rühren wird das Folienstück entnommen und in entmineralisiertem Wasser gewaschen. Die so beschichtete Folie wird anschließend gemäß Beispiel 12 gereinigt.

Claims (14)

1. Heparinfunktionalisiertes Polymer, hergestellt durch Umsetzen von Heparin oder einem Heparinderivat mit einem aminofunktionalisierten Polymer.
2. Heparinfunktionalisiertes Polymer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als aminofunktionalisiertes Polymer ein aminofunktionalisiertes Polyoxyethylen eingesetzt wird.
3. Heparinfunktionalisiertes Polymer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als aminofunktionalisiertes Polymer ein Polymer mit aminofunktionalisierten Polyoxyethylenspacergruppen eingesetzt wird.
4. Verfahren zur Herstellung von heparinfunktionalisierten Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß Heparin oder ein Heparinderivat mittels eines aminofunktionalisierten Spacermoleküls an einer Oberfläche immobilisiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Immobilisierung durch Plasmaaktivierung erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte
  • a) aminofunktionalisieren eines Spacermoleküls
  • b) Kopplung von Heparin an aminofunktionalisierte Spacermoleküle
  • c) Physisorption des Spacermoleküls an einer Oberfläche
  • d) Plasmaimmobilisierung des Spacermoleküls,
wobei die Stufen c) und d) hintereinander an beliebiger Stelle des Verfahrens stehen, durchgeführt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte in der Reihenfolge a), b), c) und d) durchgeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte in der Reihenfolge a), c), d) und b) durchgeführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte in der Reihenfolge c), d), a) und b) durchgeführt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Spacermolekül ein funktionalisiertes Polyoxyethylen eingesetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichent, daß als Spacermolekül Polyoxyethylenstearylether eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Spacermolekül ein funktionalisiertes Polyoxyethylenoleylether eingesetzt wird.
13. Verwendung der heparinfunktionalisierten Polymeren oder den gemäß den Ansprüchen 4 bis 12 heparinfunktionalisierten Oberflächen zur Herstellung von medizintechnischen Erzeugnissen.
14. Verwendung der heparinfunktionalisierten Polymeren oder den gemäß den Ansprüchen 4 bis 12 heparinfunktionalisierten Oberflächen zur Herstellung von Hygieneerzeugnissen.
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