DE602004011243T2

DE602004011243T2 - Gleitüberzug für medizinprodukt

Info

Publication number: DE602004011243T2
Application number: DE602004011243T
Authority: DE
Inventors: Steve Woodbury KANGAS
Original assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Current assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2024-08-31
Also published as: ATE383177T1; US7544381B2; DE602004011243D1; JP4920414B2; EP1667747A1; CA2533780A1; JP2007504857A; EP1667747B1; WO2005025633A1; ES2299873T3; US20050055044A1; US20090227946A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von synthetischen polymeren Beschichtungszusammensetzungen für polymere und metallische Substrate, Verfahren zur Herstellung und Verwendung dergleichen sowie Artikel, die damit beschichtet sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Wasser-lösliche, biokompatible Verbindungen, die einer Oberfläche anderenfalls nicht schlüpfriger Materialien Schlüpfrigkeit verleihen, sind wünschenswert für die Verwendung in medizinischen Geräten, welche in den Körper eingeführt oder implantiert werden. Solche medizinischen Geräte können Katheter einschließen, die angewendet werden, um einen Stent, ein Stent-Ersatz („stent-graft"), ein Transplantat („graft") oder einen Hohlvenenfilter („vena cava filter"), Ballonkatheter oder andere expandierbare medizinische Geräte usw. abzuliefern. Die Industrie hat sich hydrophilen Gleitbeschichtungen zugewandt, um Probleme mit herkömmlich verwendeten hydrophoben Beschichtungen wie z. B. Silikon, Glycerin oder Olivenöl zu überwinden.
Hydrophobe Beschichtungen sind dafür bekannt, dass sie sich zusammenziehen („bead up") und ablösen („run off"), wenn sie einer wässrigen Umgebung ausgesetzt werden, dass sie schnell die anfängliche Schlüpfrigkeit verlieren und keine Abrasionsbeständigkeit besitzen.
Restmengen von Silikon sind ebenfalls dafür bekannt, dass sie Gewebereaktion und Irritationen im Patienten verursachen. Der Verlust an Schlüpfrigkeit kann zu Beschwerden während der Insertion in den Patienten führen und Blutgefäße und Gewebe aufgrund der Reibungskräfte während der Insertion oder Herausnahme des Gerätes schädigen.
Hydrophile Beschichtungen können schwer auf der Oberfläche eines medizinischen Gerätes gehalten werden, wenn sie einer wässrigen Umgebung wie der von Körperflüssigkeiten ausgesetzt werden. Eine bestimmte Klasse von hydrophilen Beschichtungen, welche populär in der Anwendung geworden ist, sind Hydrogele, welche in wässriger Umgebung quellen und in der Lage sind, die Schlüpfrigkeit zu manifestieren, während sie im „nassen" oder hydratisierten Zustand sind. Wenn sie hydratisiert sind, haben diese Substanzen geringe Reibungskräfte in humoralen Flüssigkeiten einschließlich Speichel, Verdauungsflüssigkeiten und Blut als auch in Kochsalzlösung und Wasser. Solche Substanzen schließen Polyethylenoxid, optional verknüpft mit einer Substratoberfläche durch Urethan- oder Ureido-Verknüpfungen oder interpolymerisiert mit Poly(meth)acrylat-Polymeren oder -Copolymeren; Copolymeren von Maleinsäureanhydrid; (Meth)acrylamid-Polymeren und -Copolymeren; (Meth)acrylsäure-Copolymeren; Polyurethanen; Poly(vinyl-pyrrolidon) und Mischungen oder Interpolymere mit Polyurethanen; Polysacchariden und Mischungen davon ein.
Hydrogele allein können jedoch immer noch von der Oberfläche wandern, auf welche sie aufgebracht werden, wenn sie einer wässrigen Umgebung ausgesetzt werden. Ein Weg, durch welchen eine verbesserte Oberflächenretention erreicht werden kann, ist die Verwendung von polymeren Netzwerken, in welchen ein Material quervernetzbar ist oder durch die Verwendung von interpenetrierenden Netzwerken, in welchen mehr als ein Material quervernetzbar ist.
Die quervernetzbaren Materialen werden normalerweise durch Zugabe von ultravioletter (UV) Strahlung gehärtet. UV-härtbare Systeme funktionieren normalerweise durch ein oder zwei Mechanismen, die einen freien Radikalmechanismus oder einen kationischen Mechanismus einschließen. Ein Beispiel für eine Klasse von Materialien, welche durch einen freien Radikalmechanismus aushärtet, sind die Acrylat-funktionalisierten Quervernetzer.
Diese Acrylate sind sensitiv gegenüber Sauerstoff, so dass sie in seiner Gegenwart stabile Radikale bilden können und daher eine Inertgasspülung benötigen.
Kationische Härtungsmechanismen beinhalten normalerweise die Verwendung von einem Sulfonium oder Jodonium-Salz, welches sich unter Bildung von starken Säuren zersetzt, wenn es aktinischer UV-Strahlung ausgesetzt wird. Diese Art von quervernetzbarem Material ist empfindlich gegenüber der Gegenwart einer basischen Spezies und Feuchtigkeit.
Daher besteht ein Bedarf in der Technik für ein verbessertes, quervernetzbares Material, das in der Bildung von Gleitbeschichtungen eingesetzt werden kann, welches nicht empfindlich gegenüber Sauerstoff oder Feuchtigkeit ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im weitesten Sinne betrifft die Erfindung eine Gleitbeschichtung auf einem medizinischen Gerät, wobei mindestens eine Komponente ein Sauerstoff-unempfindliches, quervernetzbares Material und mindestens eine zweite Komponente zugegen ist, um Schlüpfrigkeit bereitzustellen, wie in Anspruch 1 definiert.
Die zweite Komponente kann jedes schlüpfrige polymere Material einschließlich schlüpfriger hydrophiler Polymere, schlüpfriger hydrophober Polymere oder eine Mischung davon sein. Quervernetzbare Materialen können ebenfalls angewendet werden.
In einem Aspekt wird das quervernetzbare Material angewendet, um ein polymeres Netzwerk mit einem schlüpfrigen, nicht-quervernetzten Hydrogel zu bilden.
In einem weiteren Aspekt kann die Sauerstoff-unempfindliche, quervernetzbare Komponente in Kombination mit mindestens einer zweiten quervernetzbaren Komponente angewendet werden, wobei das Resultat ein „semi-interpenetrierendes Polymernetzwerk" ist.
In einer Ausführungsform ist das quervernetzbare Polymer ein Polyvinylalkohol, modifiziert mit Styrylpyridinium-Gruppen, die die folgende allgemeine chemische Struktur aufweisen:
wobei m und n positive Zahlen und X ein Anion ist.
Ein Vorteil der Verwendung der Styrylpyridinium-modifizierten PVA ist, dass die Styrylpyridinium-Gruppe selbst ein Chromophor oder eine lichtabsorbierende Gruppe ist, die die Quervernetzung initiiert und daher keinen Photoinitiator erfordert wie bei herkömmlichen UV-härtbaren Materialien.
In einem Ausführungsbeispiel wird der Styrylpyridinium-modifizierte Polyvinylalkohol (PVA) angewendet, um ein Polymernetzwerk mit einem Polyethylenoxid Hydrogel zu bilden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Styrylpyridinium-modifizierte PVA angewendet, um ein Polymernetzwerk mit einem Polyurethan oder eine Mischung von Polyurethanen zu bilden.
Die Gleitbeschichtung kann auf jede polymere oder metallische Oberfläche angewendet werden, um einer solchen Oberfläche Schlüpfrigkeit zu verleihen. Die Gleitbeschichtungen finden insbesondere Anwendung auf medizinischen Geräten und Komponenten davon wie Katheterschaften, Führungsdrähten („guidewires"), Führungsdraht Lumen, Dilatationballons usw. Die Gleitbeschichtung kann auf beide, die innere und äußere Oberfläche eines solchen medizinischen Gerätes und Komponenten davon angewendet werden.
Die Oberfläche des medizinischen Gerätes kann zunächst Plasma behandelt werden wie z. B. mit Helium und Argon, z. B., um das Haften der Beschichtung auf dem Substrat zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Anwendung der Gleitbeschichtung auf medizinische Geräte oder Komponenten davon. Ein solches Verfahren schließt die Schritte der Anwendung der Beschichtung auf das Gerät oder Komponenten davon und Polymerisieren des quervernetzbaren Materials/der quervernetzbaren Materialien auf der Oberfläche des Gerätes durch Applizieren von UV-Strahlung auf die beschichtete Oberfläche des Gerätes ein. Die Anwendung der Beschichtung kann aus dem Lösungsmittel („out of solvent") durch Sprühen, Pinseln („brushing"), Streichen usw. erreicht werden. Nützliche Lösungsmittel schließen ein, sind aber nicht limitiert auf, Wasser, niedere Alkohole wie z. B. Isopropanol, Methanol usw..
Extrusion, Coextrusion und weitere Anwendungstechniken können ebenfalls angewendet werden. Solche Techniken erfordern nicht die Verwendung von Lösungsmitteln.
Wenn das schlüpfrige Polymer ebenfalls ein quervernetzbares Material ist, kann ein Photoinitiator ebenfalls vorteilhaft zu der Beschichtungsmischung gegeben werden, wenn die Härtung durch Zugabe von Strahlung wie z. B. ultravioletter Strahlung erfolgt.
In einem weiteren Aspekt schließt die vorliegende Erfindung ein Arzneimittelabgabesystem ein, wobei die Beschichtung auf dem Gerät befestigt wird, das in einen lebenden Körper eingeführt werden kann, wobei die Beschichtung ein Sauerstoff-unempfindliches, quervernetzbares Material, ein nicht-quervernetzbares Hydrogel und ein therapeutisches Arzneimittel einschließt. Das therapeutische Arzneimittel kann in der Beschichtung gebunden sein oder aus der Beschichtung während der Hydratation der Beschichtung auswaschbar („leachable") sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein Diagramm, das die Kraft zeigt, die benötigt wird, um ein Latexpad über einen hydratisierten Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung zu fahren, verglichen mit der Kraft, die benötigt wird für einen Katheter des Standes der Technik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Während diese Erfindung in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden kann, sind hier spezifische Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Diese Beschreibung ist eine beispielhafte Erläuterung der Prinzipien der Erfindung und beabsichtigt nicht, die Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen, die dargestellt sind, zu begrenzen.
Die Gleitbeschichtung schließt mindestens ein Sauerstoff-unempfindliches, quervernetzbares Polymer und mindestens ein schlüpfriges Polymer ein.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, ein Sauerstoff-unempfindliches, quervernetzbares Polymer einzusetzen, das Styrylpyridinium-Gruppen aufweist. Die Styrylpyridinium-Gruppen können z. B. durch eine Kondensationsreaktion zu dem Rückgrat einer Polymerkette hinzugefügt werden. In einem Ausführungsbeispiel werden die Styrylpyridinium-Gruppen durch eine Kondensationsreaktion zu dem Rückgrat einer Polymerkette hinzugefügt, welche benachbarte Hydroxyl-Gruppen aufweist und so eine Acetalverknüpfung bildet.
Ein spezifischeres Beispiel eines nützlichen Sauerstoff-unempfindlichen, quervernetzbaren Polymers ist eines, in welchem die Styrylpyridinium-Gruppen zu einem Polyvinylalkohol (PVA) durch eine Kondensationsreaktion hinzugefügt werden, welche eine Acetalverknüpfung bildet. Die Verbindung hat die folgende allgemeine Struktur:
wobei m und n positive Zahlen sind und X ein Anion ist.
X kann Sulfat (SO₄ ^2–), Carbonat (CO₃ ^2–), ein Halogenid-Ion wie z. B. Cl^–, Br^–, Hydrogensulfat (HSO₄ ^–), ein Alkylsulfat wie z. B. CH₃SO₃ ^–, Phosphation, p-Toluolsulfonat-Ion, Naphtalinsulfonat, Methylsulfat-Ion, Ethylsulfat-Ion, Phosphit, Tetrafluoroborat, Hexafluorophosphat, Chlorid-Zink Chlorid, Trifluoracetat, Oxalat, Alkylsulfonat, das 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweist, Sulfonate wie z. B. Trifluoromethansulfonat, Arylsulfonat, das 6 bis 24 Kohlenstoffatome aufweist und 2-Hydroxy-4-Methoxybenzophenon-5-Sulfonat usw. sein.
Die Styrylpyridinium-funktionale Gruppe härtet durch eine Cycloadditionsreaktion und die Reaktion erfolgt daher weder durch einen herkömmlichen freien Radikalprozess noch durch einen kationischen Prozess, obwohl angenommen wird, dass er radikalischer Natur ist. Ferner ist die Styrylpyridinium-Gruppe selbst ein Chromophor oder eine lichtabsorbierende Gruppe, die die Quervernetzung initiiert und daher keinen Photoinitiator erfordert, ungleich den herkömmlichen UV-härtbaren Materialien. Die Peakabsorption erfolgt bei ungefähr 360 nm, wobei die Absorption ideal geeignet ist für Hg Dampflampen, welche oft in den Industrieanlagen verwendet werden, um die Quervernetzung zu induzieren.
Polyvinylalkohol, der mit Styrylpyridinium-Gruppen substituiert ist, ist wasserlöslich und erfordert daher kein zusätzliches Lösungsmittel, ein weiterer Vorteil, wenn die Verbindung in einer Gleitbeschichtung eingesetzt wird.
Weitere photosensitive Styryl-Gruppen, welche in den Sauerstoff-unempfindlichen, quervernetzbaren Polymeren der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, schließen z. B. Styrylchinolinium-Gruppen und Styrylbenzothiazolinium-Gruppen ein. PVA Polymere, die mit solchen Gruppen modifiziert sind, sind z. B. in US 5021505 beschrieben, welches hier in seiner Gesamtheit als Referenz eingefügt wird.
Während der Zugabe der UV Energie zu den Styrylpyridinium-modifizierten PVA findet eine Quervernetzungsreaktion zwischen den Styrylpyridinium-Gruppen statt und es wird angenommen, dass es nach dem folgenden Mechanismus vorgeht:
Diese Reaktion verläuft eher über einen 2 + 2 Cycloadditionsmechanismus als durch einen herkömmlichen freien radikalischen oder kationischen Mechanismen. Daher ist die Reaktion nicht sensitiv gegenüber Sauerstoff wie es für freie Radikalmechanismen typisch ist wie z. B. für Acrylate, noch ist sie empfindlich gegenüber Basen oder Feuchtigkeit, welches typisch ist für einen kationischen Mechanismus.
Von Styrylpyridinium-Gruppen ist bekannt, dass sie sich orientieren während der Filmbildung wie während der Beschichtungs/Trocknungsverfahren. Da diese Gruppen sich in einer Art und Weise orientieren, muss eine Styrylpyridinium-Gruppe nicht durch das Beschichtungsmedium diffundieren, um eine weitere Styrylpyridinium-Gruppe zu finden, um damit zu reagieren. Daher sind diese Gruppen bereit für die Reaktion sogar vor der Zugabe der UV Energie. Die Härtungsrate ist schnell und kann so wenig wie 30 Sekunden oder weniger dauern und erscheint unempfindlich gegenüber der Temperatur zu sein, wobei das Härten schnell bei so niedrigen Temperaturen wie –80°C erfolgt. Die schnelle Härtungsgeschwindigkeit ist vorteilhaft gegenüber herkömmlich angewendeten freien Radikalpolymeren, da diese diffusionskontrolliert sind und die Härtungsgeschwindigkeiten neigen, geringer zu sein.
Es wird angenommen, dass diese quervernetzten Strukturen weitere mobilere, schlüpfrige polymere Materialien innerhalb der quervernetzten Struktur einfangen und so das schlüpfrige Material immobilisiert, so dass es nicht so schnell von der Oberfläche wandert, auf welche die Gleitbeschichtung aufgetragen wurde.
Das schlüpfrige, polymere Material kann hydrophob, hydrophil oder eine Mischung davon sein und kann selbst auch ein quervernetzbares Material sein. Mit nicht-quervernetzbaren, hydrophoben oder hydrophilen Materialien kann die Sauerstoff-unempfindliche, quervemetzbare Verbindung polymere Netzwerke bilden wie solche, die herkömmlich beschrieben sind in US 5693034 , welches hiermit in seiner Gesamtheit als Referenz eingefügt wird. Im letzteren Fall, worin das schlüpfrige, polymere Material ebenfalls quervernetzbar ist, kann ein interpenetrierendes Netzwerk oder IPN mit dem Sauerstoff-unempfindlichen, quervernetzbaren Polymer gebildet werden.
Beispiele für nützliche hydrophile Polymere schließen ein, sind aber nicht limitiert auf, Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Polyurethane, Polyethylenoxid (PEO), Poly(N-isopolyacrylamid) oder Polymere von Hydroxyl-substituierten niederen Alkylacrylaten, Methacrylaten, Acrylamid, Methacrylamid, niedere Allylacrylamide und Methacrylamide, Hydroxyl-substituierte niedere Alkylvinylether, Natriumvinylsulfonat, Natriumstyrolsulfonat, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, N-Vinylpyrrol, N-Vinyl-2-pyrrolidon, 2-Vinyloxazolin, 2-Vinyl-4, 4'-dialkyloxazolin-5-on, 2- und 4-Inylpruidin, vinylisch ungesättigte Carbonsäuren, die eine Gesamtzahl von 3 bis 5 Kohlenstoffatomen aufweisen, Amino-niedere Alkyle (wobei der Begriff „Amino" ebenfalls quartäres Ammonium einschließt), Mono-niedere Alkylamino-niedere Alkyl oder Di-niedere Alkylamino-niedere Alkylacrylate und Methacrylate, Allylalkohol und dergleichen. Solche Polymere sind dafür bekannt, dass sie in der Gegenwart von Wasser quellen und schlüpfrig („slippery") werden und werden häufig in der Industrie als „Hydrogel" bezeichnet. Diese Polymere weisen daher normalerweise eine größere Schlüpfrigkeit auf, wenn sie nass sind. Schlüpfrige Hydrogele dieses Typs sind beschrieben in dem parallelen US Patent 5693034 , welches hiermit in seiner Gesamtheit als Referenz eingefügt wird.
In einem Ausführungsbeispiel wird Polyethylenoxid in Kombination mit dem Sauerstoffunempfindlichen, quervernetzbaren Material eingesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Polyurethan oder einer Mischung von Polyurethanen in Kombination mit dem Sauerstoff-unempfindlichen, quervernetzbaren Material eingesetzt. Beispiele von Polyurethanen, welche eingesetzt werden können, schließen ein, sind aber nicht limitiert auf, TECOGEL^® 500, TECOGEL^® 2000, beide erhältlich von Thermedics, Inc..
TECOGEL^® Polyurethane sind aliphatische Polyetherpolyurethane, welche irgendwo von ungefähr dem 5-fachen (TG-500) bis ungefähr 20-fachen (TG-2000) ihres Gewichtes an Wasser absorbieren können. Wo sie in Kombination mit einem quervemetzbaren Material gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, resultieren sie in einem Semiinterpenetrierenden Polymernetzwerk (Semi-IPN). Das quervemetzbare Material quervernetzt sich in geeigneter Weise selbst, aber nicht mit dem Polyurethan/den Polyurethanen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Polyurethane des oben beschriebenen Typs mit Polyurethanen vermischt, welche nicht so viel Wasser absorbieren und daher nicht so sehr quellen. Polyurethane, die eine Wasserabsorption irgendwo von 0% bis zu ungefähr 2000% wie oben beschrieben aufweisen, sind erhältlich, während die TECOGEL^® Polyurethane im Bereich von 500% bis 2000% basierend auf ihrem eigenen Gewicht liegen. Unter Verwendung solcher Mischungen kann die Menge an Schlüpfrigkeit oder wieviel Reibungskraft reduziert wird, gesteuert werden.
Schlüpfrige hydrophobe Materialien können ebenfalls in der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Die Verwendung von hydrophoben schlüpfrigen Materialien kann erfordern, das eine gewisse Kompatibilität zwischen dem schlüpfrigen Material und dem Sauerstoff-unempfindlichen quervernetzbaren Polymer besteht, um ein ausreichendes Maß an Durchmischung zu erzielen. Beispiele für nützliche hydrophobe Polymere schließen ein, sind aber nicht limitiert auf, z. B. Silikone, Glycerin oder Olivenöl. Niedermolekulargewichtige hydrophobe Materialien können einfacher in die quervernetzte Struktur des Sauerstoffunempfindlichen quervernetzbaren Polymers eingebunden werden.
In einem weiteren Aspekt kann das schlüpfrige Polymer ebenfalls quervernetzbar sein. Eine Kombination von quervernetzbaren Polymeren kann vorteilhaft bilden, was in der Technik als ein interpenetrierenden Netzwerk oder IPN bekannt ist, wenn ein zweites Material, welches selbst quervernetzbar ist, angewendet wird. IPNs werden vorteilhaft eingesetzt, um eine befriedigende Durchmischung („intermingling") von zwei anderenfalls verschiedenen Materialien wie z. B. einem, welches hydrophob ist, und einem, welches hydrophil ist, zu erreichen. Es wird ebenfalls angenommen, das solche Strukturen eingesetzt werden können, um eine bessere Retention auf polymeren und metallische Oberflächen zu erhalten, möglicherweise durch kovalente Bindungen.
Im letzteren Fall, wenn ein zweites, quervernetzbares Material ebenfalls angewendet wird, kann optional ein Photoinitiator hinzugegeben werden, wenn der Härtungsmechanismus des zweiten, quervernetzbaren Materials durch Zugabe von UV Energie erzielt wird. Ungleich vielen UV-härtbaren Systemen, erfordern die Styrylpyridinium-modifizierten Polymere der vorliegenden Erfindung keinen zusätzlichen Photoinitiator, da Styrylpyridinium-Gruppen selbst Chromophore sind, welche im UV-Bereich absorbieren.
Weitere Materialien, die hierin nicht beschrieben sind, können vorteilhaft gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die obigen Listen sind nicht ausschließlich und sollen lediglich zu illustrativen Zwecken dienen. Es gibt eine endlose Vielzahl von polymeren Materialien, welche in das Polymernetzwerk oder IPN gemäß der vorliegenden Erfindung eingebunden werden können.
Weitere Materialien wie z. B. Antioxidantien, Fluoreszenzmittel, Weichmacher, UV-Stabilisatoren usw. können ebenfalls in der Mischung angewendet werden. Solche Materialen sind dem Fachmann bekannt.
Die Gleitbeschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung findet Anwendung auf einer Vielzahl von Oberflächen einschließlich polymeren, metallischen, Holz usw.. Diese Beschichtungen sind insbesondere nützlich auf medizinischen Geräten und ihren Komponenten einschließlich z. B. Katherschafte, Führungsdrähten, Dilatationsballons usw..
Einige Oberflächen können zunächst eine Grundierungsbehandlung vor der Anwendung der Gleitbeschichtung erfordern. Z. B. Polyolefinoberflächen wie Polyethylen oder Polypropylen können eine Glimmentladungs-Plasmabehandlung erfordern. Weiter polymere Substrate wie z. B. Polyimide enthaltend diaromatische Ketone und Polyethylenterephthalat, sind ebenfalls als geeignete Substrate gefunden worden, auch wenn sie nicht plasmabehandelt sind. Polyurethane und Nylon können mit einem vinylfunktionalisierten Isocyanat grundiert werden. Metalle wie z. B. rostfreier Stahl und Gold können zuerst mit einer Grundierung wie z. B. Vinyl oder Acrylat-funktionalisierten Silanen für die beste Adhesion behandelt werden. Der Fachmann kennt solche Oberflächenbehandlungen.
Die Beschichtung findet Anwendung auf beiden, der inneren und äußeren Oberfläche. Die Gleitbeschichtungen können z. B. die Abgabe eines medizinischen Gerätes durch das Gefäßsystem eines Patienten erleichtern. Die Anwendung der Gleitbeschichtung auf der inneren Oberfläche eines inneren Lumens in einem Katheterschaft kann die Fadenbewegungsreibung („wire movement friction") während der Verwendung z. B. eines Führungsdrahtes reduzieren.
Es gibt zahlreiche weitere Anwendungen für solche schlüpfrigen Hydrogele, die dem Fachmann bekannt sind.
Die Beschichtung kann auf beide, die inneren und äußeren Oberflächen, durch Dippen, Sprühen, Pinseln („brushing"), Coextrudieren usw. aufgetragen werden.
Die Beschichtung kann auf die gewünschte Oberfläche durch zunächst Mischen des schlüpfrigen Polymers und des Sauerstoff-unempfindlichen, quervernetzbaren Materials in einem Lösungsmittel oder einer Lösungsmittelmischung angewendet werden. Geeignete Lösungsmittel schließen z. B. niedere Alkohole wie z. B. Isopropanol, Wasser usw. ein. Das Lösungsmittel kann ausgewählt werden basierend auf der Löslichkeit des quervernetzbaren Materials und des schlüpfrigen Polymers. Der Fachmann ist sachkundig, um die Lösungsmittelauswahl vorzunehmen.
Sobald die gewünschte Oberfläche beschichtet wurde, kann das quervernetzbare Material durch Anwendung von UV-Licht für eine kurze Zeitdauer gehärtet werden. Das UV-Licht leitet die Polymerisation und Quervernetzung der Verbindung ein. Die Mischung wird bevorzugt unter Verwendung einer Hochintensitäts-Ultraviolettlampe gehärtet. Die genaue Zeitdauer, die benötigt wird, um die Oberfläche auszuhärten, ist abhängig von der Energiequelle, den relativen Mengen der Bestandteile in der Zusammensetzung, der Dicke der Beschichtung, die gewünscht wird und weiteren Faktoren. Eine anfängliche Härtung ist normalerweise recht schnell, kann jedoch so wenig wie 30 Sekunden oder weniger dauern. Es ist jedoch möglich, dass einiges Härten fortgesetzt wird, nachdem das UV-Licht entfernt worden ist.
Die Verwendung des Sauerstoff-unempfindlichen, quervernetzbaren Polymers bietet viele Vorteile gegenüber bisherigen weiteren konventionell verwendeten, quervernetzbaren Polymeren. Zunächst wie oben bereits angedeutet, ist keine Spülung mit einem Inertgas erforderlich, da es unempfindlich gegenüber der Gegenwart von Sauerstoff ist. Ein zweiter Vorteil ist, dass kein Photoinitiator erforderlich ist, um das Polymer querzuvernetzen.
Drittens, wenn das Sauerstoff-unempfindliche, quervernetzbare Material in Kombination mit einem nicht-quervernetzbaren Hydrogel angewendet wird, kann die Beschichtung höchst schlüpfrig sein, wenn sie nass ist. In trockenem Zustand jedoch ist die Beschichtung praktisch nicht unterscheidbar von dem Substrat. Dieses bietet den Vorteil gegenüber einigen Gleitbeschichtungen, die klebrig bleiben, selbst wenn sie in einem trockenen Zustand sind.
Viertens, die Gleitbeschichtung der vorliegenden Erfindung kann auf eine Vielzahl von verschiedenen Substraten mit starker Haftung aufgrund der Quervernetzungsreaktion angewendet werden. Daher stellt das Polymernetzwerk oder IPN, abhängig von dem schlüpfrigen Polymer, welches ausgewählt wird, eine schlüpfrige als auch haftende und beständige Beschichtung dar. Starkes Reiben und Langzeithydratation reduzieren nicht die Schlüpfrigkeit der Beschichtung, welches die starke Haftung der Beschichtung demonstriert.
Fünftens, wie zuvor erwähnt, kann das Sauerstoff-unempfindliche, quervernetzbare Material gemäß der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem nicht-quervernetzbaren Material wie z. B. einem nicht-quervernetzbaren Hydrogel, z. B. Polyethylenoxid oder Polyvinylpyrrolidon, angewendet werden, um ein Polymernetzwerk zu bilden, in welchem das Hydrogel geradezu in dem System gefangen ist. Der Einschluss verhindert, dass das Material die Beschichtung verlässt und in den Körper eintritt. Dieses Merkmal kann angewendet werden, um zahlreiche Polymere innerhalb der quervernetzten Strukturen einschließlich hydrophober Materialien als auch hydrophiler Materialien einzuschließen.
Sechstens, das Polymernetzwerk der vorliegenden Erfindung ist nützlich als ein Arzneimittelabgabesystem. Durch Variation solcher Parameter wie des Molekulargewichts des schlüpfrigen Polymers und der Quervernetzungsdichte des Sauerstoff-unempfindlichen, quervernetzbaren Polymers, kann ein weiterer Bestandteil wie ein therapeutisches Arzneimittel in das vorliegende Polymernetzwerk eingebunden werden. Das Arzneimittel kann ebenfalls in das Polymernetzwerk oder IPN eingebunden werden und wäscht aus der Beschichtung aus, wenn die Beschichtung nass ist, wobei das Arzneimittel sofort in benachbarte Bereiche des Körpers abgegeben wird. Die Vorteile der Einbindung eines Arzneimittels, welches aus der Beschichtung eines medizinisches Gerätes abgegeben wird, ist offensichtlich. Effekte der Thrombusbildung, Restenose, Infektionen und sogar die Übertragung von Krankheiten können durch die Verwendung von der Beschichtung dieser Erfindung minimiert oder eliminiert werden.
Die folgenden nicht-limitierenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter illustrieren.
BEISPIELE
TESTVERFAHREN
1. Schlüpfrigkeitstestverfahren
Die Schlüpfrigkeit wurde gemessen unter Verwendung eines Gerätes, das ein Latexpad entlang der Länge eines Katheters fährt. Der Katheter war in Wasser eingetaucht. Das Latexpad war an einer Armatur befestigt, an welcher ein 80 g Gewicht befestigt ist. Die Armatur war dann ebenfalls mit einem Kraftanzeiger („gauge force") verbunden. Der Katheter wurde entlag des Pads mit einem Motorantrieb vor und zurück gefahren. Die Kraft wurde gemessen als eine Funktion der Anzahl der Zyklen. Je geringer die Kraft ist, die benötigt wird, desto größer ist die Schlüpfrigkeit.
Beispiel 1
Ein hydrophile Beschichtung wurde hergestellt unter Verwendung von LS 400 Styrylpyridinium modifizierten Polyvinyalkohol (4,1% Styrylpyridinium funktionalisierte Gruppen) erhältlich von Charkit Chemical Corp.
Die Beschichtungsformulierung, die verwendet wurde, war die folgende:
10 Teile Polyethylenoxid (900.000 MW)
1 Teil durch Styrylpyridinium-modifizierter Polyvinylalkohol verdünnt mit Wasser zu 2% Feststoffen und zu 4% Feststoffen.
Äußere Schafte geformt aus PEBAX^® 7033, Polyether-Block-Amid und aufweisend einen Durchmesser von 0,042'', wurden zunächst mit Helium (He) plasmabehandelt, schwammbeschichtet („sponge coated") mit der obigen Formel bei Raumtemperatur luftgetrocknet und UV-gehärtet bei 360 nm für 30 Sekunden auf jeder Seite unter Verwendung einer Hg Dampflampe. Die beschichteten Schafte wurden dann auf Schlüpfrigkeit und Beständigkeit unter Verwendung der Schlüpfrigkeit und Beständigkeitstester getestet.
Vergleichsbeispiel A
Eine Mischung von Polyethylenoxid in einem Lösungsmittelgemisch von 3,75:1 Isopropylalkohol (IPA) zu Wasser wurde auf einem Ballon, gebildet aus PEBAX^® 7033, wie oben beschrieben, aufgetragen. Eine kleine Menge von Neopentylglycol Diacrylat (NPG) Quervernetzer wurde ebenfalls zu der Mischung in einem Verhältnis von 10:1 PEO zu NPG hinzugegeben. Azobis-Isobutyronitril Photoinitiator wurde ebenfalls in einer minimalen Menge hinzugegeben, die ausreicht, um die NPG Polymerization zu initiieren. Die Formel wurde dann auf 2% Feststoffe und auf 4% Feststoffe mit Wasser verdünnt. Dies ist ein Industriestandard.
Äußere Schafte geformt aus PEBAX^® 7033, Polyether-Block-Amid, wurden schwammbeschichtet („sponge coated") mit der obigen Formel, luftgetrocknet bei Raumtemperatur und UV-gehärtet für 30 Sekunden auf jeder Seite. Die beschichteten Schafte wurden dann auf Schlüpfrigkeit und Beständigkeit unter Verwendung der Schlüpfrigkeit und Beständigkeitstester getestet.

Die Ergebnisse der obigen Tests sind in der folgenden Tabelle gezeigt. Tabelle 1 Schlüpfrigkeitstest, Kraft (g)

Schläge („Strokes")	Beispiel 1 bei 2% Feststoffen	Vergleichsbeispiel A bei 2% Feststoffen	Beispiel 1 bei 4% Feststoffen	Vergleichsbeispiel A bei 4% Feststoffen
		2.73
1	1.80	4.00	1.60 2.80	1.25
2		3.87		2.75
3	2.08	4.80	1.60 3.00	2.40
4		5.57		2.20
7	3.40	5.50	1.65 2.80	2.20
8		6.13		2.60
9	3.76	6.50	1.55 3.20	2.45
10		8.50		2.30
15	4.48	11.17	1.40	2.60
21	5.88	12.70	1.85	2.80
25	6.68	13.50	1.90	2.85
			3.60
30		13.87		2.80
35	8.12	15.03	2.00	2.95
41	9.24	17.76	2.10	3.20
50		19.11		3.50
51	10.84		2.56

62		19.47		4.25
71	14.2	22.94	2.84	4.80
80				5.00
81	16.24		2.95
89	16.52		2.92
90	2.60		2.60	6.45

1 ist ein Diagramm, das die Daten, die in Tabelle 1 gezeigt sind, zusammenfasst. Wie aus dem Diagramm entnommen werden kann, ist die Reibungskraft, die erforderlich ist, um das Latexpad über den Katheter zu fahren, für Beispiel 1 geringer als für Vergleichsbeispiel A, einen Industriestandard. Die Reibungskraft ist ein Maß für die Schlüpfrigkeit. Je geringer die Kraft, desto höher die Schlüpfrigkeit.
Die obige Offenbarung soll beschreibend und nicht ausschließlich sein. Die Beschreibung wird viele Variationen und Alternativen für den Fachmann vorschlagen. All diese Alternativen und Variationen sollen in den Bereich der angehängten Ansprüche eingeschlossen sein. Der Fachmann wird weitere Äquivalente der spezifischen Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, erkennen, wobei die Äquivalente ebenfalls durch die angehängten Ansprüche eingeschlossen sein sollen.

Claims

Ein medizinisches Gerät umfassend: a) ein röhrenförmiges („tubular") Element; b) eine Beschichtung des röhrenförmigen Elements, wobei die Beschichtung mindestens ein hydrophiles Polymer und mindestens ein Polymer umfasst, umfassend Vinylalkoholgruppen im Rückgrat und mit einer Styrylgruppe substituiert, welches durch einen Sauerstoffunempfindlichen, nicht-kationischen Mechanismus quervernetzbar ist.
Medizinisches Gerät gemäß Anspruch 1, wobei das Sauerstoff-unempfindliche, quervernetzbare Polymer Styrylpyridinium-Gruppen umfasst.
Medizinisches Gerät gemäß Anspruch 1, wobei das Sauerstoff-unempfindliche, quervernetzbare Polymer die folgende allgemeine Struktur aufweist:
wobei m und n positive Zahlen sind und X ein Anion ist.
Medizinisches Gerät gemäß Anspruch 1, wobei das mindestens ein hydrophile Polymer mindestens ein Mitglied umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus, aber nicht limitiert auf, Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Polyurethanen, Polyethylenoxid, Poly(N-Isopolyacrylamid) oder Polymeren der Hydroxyl-substituierten niederen Alkylacrylate, Methacrylate, Acrylamid, Methacrylamid, niederen Allylacrylamiden und Methacrylamiden, Hydroxyl-substituierten niederen Alkylvinylethern, Natriumvinylsulfonat, Natriumstyrolsulfonat, 2-Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure, N-Vinylpyrrol, N-Vinyl-2-Pyrrolidon, 2-Vinyoxazolin, 2-Vinyl-4, 4'-Dialkyloxazolin-5-on, 2- und 4-Inylpruidin, vinylisch ungesättigten Carbonsäuren, die eine Gesamtzahl von 3 bis 5 Kohlenstoffatomen aufweisen, Amino-niedere Alkyl (wobei der Begriff „Amino" ebenfalls quatäres Ammonium einschließt), Mono-niedere Alkyamino-niedere Alkyl und Di-niedere Alkylamino-niedere Alkylacrylate und Methacrylate, Allylalkohol und Mischungen davon.
Medizinisches Gerät gemäß Anspruch 4, wobei das mindestens eine hydrophile Polymer Polyethylenoxid ist.
Medizinisches Gerät gemäß Anspruch 4, wobei das mindestens eine hydrophile Polymer ein Polyurethan oder eine Mischung von Polyurethanen ist.
Medizinisches Gerät gemäß Anspruch 6, wobei das mindestens eine hydrophile Polymer ein aliphatisches Polyetherpolyurethan ist.
Medizinisches Gerät gemäß Anspruch 7, wobei das mindestens eine aliphatische Polyetherpolyurethan von ungefähr 500% bis ungefähr 2000% Wasser nach Gewicht absorbieren kann.
Medizinisches Gerät gemäß Anspruch 1, wobei das röhrenförmige Element eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist.
Medizinisches Gerät gemäß Anspruch 1, wobei die hydrophile Beschichtung auf der inneren Oberfläche, der äußeren Oberfläche oder einer Kombination davon ist.
Im Dilatationsballon mit einer Beschichtung, wobei die Beschichtung mindestens ein hydrophobes schlüpfriges Polymer und mindestens ein Polymer umfasst, umfassend Vinylalkoholgruppen im Rückgrat und substituiert mit einer Styrylgruppe, welches durch einen Sauerstoff-unempfindlichen, nicht-kationischen Mechanismus quervernetzbar ist.
Dilatationsballon gemäß Anspruch 11, wobei das Sauerstoff-unempfindliche, quervernetzbare Polymer die allgemeine folgende Formel aufweist:
wobei m und n positive Zahlen sind und X ein Anion ist.
Dilatationsballon gemäß Anspruch 11, wobei das schlüpfrige Polymer ein nicht-quervernetzbares Hydrogel ist.
Dilatationsballon gemäß Anspruch 11, wobei der Ballon eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist.
Verfahren zur Beschichtung mindestens einer Oberfläche eines medizinischen Geräts, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a) Auftragen einer Mischung auf die mindestens eine Oberfläche des medizinischen Geräts, wobei die Mischung mindestens ein schlüpfriges Polymer und mindestens ein Polymer umfasst, umfassend Vinylalkoholgruppen im Rückgrat und mit einer Styrylgruppe substituiert, welches über einen Sauerstoff-unempfindlichen, nicht-kationischen Mechanismus quervernetzbar ist; und c) Aussetzen der Beschichtung gegenüber ultravioletter Strahlung.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Mischung aus einem Lösemittel aufgetragen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Mischung auf die Oberfläche des medizinischen Geräts durch Sprühen, Eintauchen, Streichen („painting") oder Coextrudieren aufgetragen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die Mischung in einer Konzentration von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% Feststoffe vorliegt.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Sauerstoff-unempfindliche, ultraviolett quervernetzbare Polymer Styrylpyridiniumgruppen umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Sauerstoff-unempfindliche, ultraviolett quervernetzbare Polymer die folgende allgemeine Struktur aufweist:
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das schlüpfrige Polymer mindestens ein Mitglied umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus, aber nicht limitiert auf, Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Polyurethanen, Polyethylenoxid, Poly(N-Isopolyacrylamid), oder Polymeren der Hydroxyl-substituierten niederen Alkylacrylate, Methacrylate, Acrylamid, Methacrylamid, niederen Allylacrylamiden und Methacrylamiden, Hydroxyl-substituierten niederen Alkylvinylethern, Natriumvinylsulfonat, 2-Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure, N-Vinylpyrrol, N-Vinyl-2-Pyrrolidon, 2-Vinyloxazolin, 2-Vinyl-4, 4'-Dialkyloxazolin-5-on, 2- und 4-Inylpruidin, vinylisch ungesättigten Carbonsäuren, die eine Gesamtzahl von 3 bis 5 Kohlenstoffatomen aufweisen, Amino-niedere Alkyl (wobei der Begriff „Amino" ebenfalls quatäres Ammonium einschließt), Mono-niedere Alkyamino- nieder Alkyl und Di-niedere Alkylamino-niedere Alkylacrylate und Methacrylate, Allylalkohol und Mischungen davon.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das mindestens eine hydrophile Polymer Polyethylenoxid ist.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das mindestens eine hydrophile Polymer ein Polyurethan oder eine Mischung von Polyurethanen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das mindestens eine hydrophile Polymer ein aliphatisches Polyetherurethan ist.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei das aliphatische Polyetherpolyurethan in der Lage ist, ungefähr 500% bis ungefähr 2000% Wasser nach Gewicht zu absorbieren.