DE69230823T2

DE69230823T2 - Polymere oberflächenbeschichtungszusammensetzungen

Info

Publication number: DE69230823T2
Application number: DE69230823T
Authority: DE
Inventors: Roderick William J. Bowers; Steven Alexander Charles; Stephen Alister Jones; Peter William Stratford
Original assignee: Biocompatibles Ltd
Current assignee: Biocompatibles UK Ltd
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2012-07-07
Also published as: DE69230823D1; JP3233902B2; JP3315367B2; ATE190988T1; JP2000226550A; JPH11166150A; US5648442A; US5783650A; EP0593561A1; JP3030086B2; CA2112411A1; WO1993001221A1; CA2313676C; ES2144419T3; JP3190620B2; JPH07502053A; CA2313676A1; RU2167886C2; AU2231092A; CA2112411C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Polymere, Verfahren zur Herstellung derselben und Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen mit denselben. Die Erfindung stellt auch Verfahren zur Herstellung bestimmter Monomere und bestimmte Monomere bereit, die zum Erhalt der Polymere verwendet werden. Die Polymere eignen sich zum Beschichten von Oberflächen von Vorrichtungen und Materialien, die mit Protein-haltigen Lösungen und biologischen Flüssigkeiten in Kontakt kommen, und dazu, die Oberflächen bio- und hämokompatibel zu machen. Oberflächen können so für längeren Kontakt mit lebenden Geweben und Körperflüssigkeiten und mit Protein- haltigen Lösungen geeignet gemacht werden.
Bei der Herstellung von Trennsubstraten und -vorrichtungen, blutkontaktierenden Vorrichtungen, Kontakt und Intraokular-Linsen und anderen Vorrichtungen, die in Kontakt mit Protein-haltigen oder biologischen Flüssigkeiten verwendet werden, verwendete Materialien müssen auf der Basis annehmbarer physikalischer und mechanischer Eigenschaften und Kompatibilität mit der Protein-haltigen oder biologischen Flüssigkeit ausgewählt werden. Für jede genannte Anwendung dieser Materialien ist es gewöhnlich schwierig, alle diese Erwägungen gleichzeitig zu optimieren und es muß ein Kompromiß erzielt werden, der oft ein nicht gerade optimales Verhalten zur Folge hat. Z. B. kommt es bei Materialien, die ansonsten optimale mechanische und physikalische Eigenschaften haben, oft zu größeren biologischen Problemen. Diese Probleme manifestieren sich oft als unerwünschte Ablagerung biologischer Komponenten und insbesondere von Protein-haltigem Material. Diese Proteinadsorption bewirkt die Bildung von Blutgerinnseln in blutkontaktierenden Materialien, die Adsorption von Tränenkomponenten auf Kontaktlinsen, was zur Bildung von Ablagerungen führt, die Bildung von Ablagerungen auf Intraokular-Linsen und bei Trennmedien hat es ein Verstopfen und Versagen von Trennvorrichtungen zur Folge. Derartige Effekte führen zu einer erheblichen Beeinträchtigung des Betriebsverhaltens und haben oft vollständiges Abstoßen und Versagen von Vorrichtungen zur Folge.
Im Fall von medizinischen Vorrichtungen, z. B. Prothesen und Komponenten von Blutdialysegeräten, ist es üblich, biokompatible Polymere zu verwenden, um zumindest die Oberfläche der Vorrichtungen so auszubilden, daß eine Proteinadsorption verhindert wird. Diese Materialien sind jedoch nicht perfekt und die Reaktion mit den lebenden Geweben bleibt weiter ein Problem; z. B. stellt Oberflächeninduzierte Thrombose weiter ein größeres Problem dar, insbesondere wenn große Blutmengen mit einer Fremdoberfläche kontaktiert werden, wie z. B. bei künstlichen Lungen und Nieren. Die Bildung eines Gerinnsels in einem künstlichen Organ hat eine Reihe von nachteiligen oder sogar katastrophalen Auswirkungen einschließlich des Verschlusses der Blutbahn in dem extrakorporalen System oder einer Embolie, wenn sich das Gerinnsel von der künstlichen Oberfläche löst und in ein Wirtsblutgefäß eindringt. Dialysemembranen, Herzklappen, Kreislaufunterstützenden Vorrichtungen, Blutersatzstoffen und künstlichen Lungen ist allen dieses Problem gemein.
Es ist bekannt, daß Materialien zur Verwendung als biokompatible Beschichtungen idealerweise:
(a) in der Lage sein sollten, als reine Materialien reproduzierbar hergestellt zu werden;
(b) in der Lage sein sollten, auf Oberflächen aufgetragen zu werden, ohne sich zu zersetzen oder nachteilig zu verändern;
(c) die entsprechenden mechanischen und Durchlässigkeits-Eigenschaften aufweisen sollten, die für die spezielle Funktion der Vorrichtung, für die sie beabsichtigt sind, erforderlich sind;
(d) ohne nachteilige Änderungen z. B. hinsichtlich der Durchlässigkeit und mechanischer oder Oberflächeneigenschaften sterilisierbar sein sollten;
(e) durch die biologische Umgebung nicht beschädigt oder zersetzt werden sollten;
(f) nicht karzinogen sein sollten.
Bei Anwendungen, die einen direkten Kontakt mit Blut beinhalten, bestehen weitere Einschränkungen. Materialien sollten nicht:
(g) erhebliches Anhaften von Blutplättchen bewirken;
(h) den normalen Gerinnungsmechanismus stören; oder
(i) erhebliche Schäden der Zellelemente oder löslichen Komponenten des Bluts verursachen:
Es wurden viele Versuche unternommen, biokompatible und speziell blutkompatible (d. h. hämokompatible) Oberflächen herzustellen, die den Blutgerinnungsvorgang nicht aktivieren und die Thrombusbildung nicht fördern. Beispiele für derartige Versuche beinhalten die Herstellung negativ geladener Oberflächen, wie z. B. durch Verwendung anionischer Polymere oder geeigneter orientierter Elektret-Polymere, Herstellung von Oberflächen, die mit dem natürlichen Antikoagulationsmittel Heparin oder synthetischen Heparin-Analoga beschichtet sind, Herstellung von Oberflächen mit inhärent niedriger freier Oberflächenenergie, wie z. B. durch Verwendung von Siliconkautschuk, Herstellung von Albumin-beschichteten Oberflächen, und Herstellung von Oberflächen, die mit Verbindungen beschichtet sind, von denen man annimmt, daß sie Albumin vorzugsweise aus Blut adsorbieren. All diese hatten jedoch Einschränkungen.
In JP-A-03-039309 werden Copolymere von Alkylmethacrylat und 2-(Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz zur Bildung von Membranen und als Bulkmaterialien für Formen zur Herstellung von medizinischen Vorrichtungen verwendet. Es wird vorgeschlagen, daß die Copolymere in einem Lösungsmittel gelöst werden können und verwendet werden können, um die Oberflächen von Materialien zu modifizieren.
In US-A-3671502 werden Copolymere von Carboxybetainen oder Sulfobetainen mit Hydroxyalkyl(meth)acrylat-Monomeren als Bindemittel für hydrophile Substrate, wie z. B. Leder und Glas, verwendet. Die Bedingungen während des Kontakts des Polymers mit dem Substrat sind nicht daran angepaßt, eine kovalente Bindung zwischen dem Substrat und dem Polymer bereitzustellen, noch eine Vernetzung des Polymers bereitzustellen.
In EP-A-0293963 werden vernetzbare polymere Tenside aufgetragen und gehärtet, um schützende Deckschichten zu bilden. Derartige Polymere können seitenständige anionische und/oder seitenständige kationische Gruppen beinhalten, die mit einem entsprechenden Gegenion in Wechselwirkung treten, um eine Härtung des Polymers zu ergeben. Es findet sich keine spezielle Offenbarung einer seitenständigen Gruppe, die sowohl anionische als auch kationische Einheiten aufweist.
In GB-A-1529378, die DE 26 40 967 entspricht, sind Copolymere offenbart, die aus Sulfobetain-Monomeren gebildet sind, und Comonomere mit reaktiven Gruppen werden als duroplastische (vernetzende) Harze, als Komponenten für Lacke mit guter Härte und Wasser und Lösungsmittelbeständigkeit verwendet.
Wir haben nun filmbildende Polymere entwickelt, die zur Beschichtung von Oberflächen verwendet werden können. Es wurde festgestellt, daß diese Copolymere verwendet werden können, um stabile Beschichtungen auf einer Vielzahl von Oberflächen einschließlich Polyethylen, PVC, Stahl und Poly(imid) bereitzustellen. Die Erfindung stellt auch physikalisch adsorbierbare Polymere bereit, die bei Verwendung zur Beschichtung von Oberflächen in wässriger Umgebung nicht wesentlich quellen; in einigen Situationen kann ein Quellen in wässriger Umgebung die Stabilität von Beschichtungen aus physikalisch adsorbierbaren Polymeren auf Oberflächen verringern.
Die Polymere, die zwitterionische Gruppen enthalten, imitieren die zwitterionische Struktur von Phospholipiden, wie z. B. Phosphatidylcholin und Sphingomyelin, bei denen es sich um die Hauptkomponenten der äußeren Membran aller lebenden Zellen handelt. Auf diese Weise versucht die vorliegende Erfindung, eine biokompatible Oberfläche auf einem beschichteten Substrat bereitzustellen, an der die Ablagerung von Proteinen und Zellen auf dem Substrat minimiert wird, wenn das beschichtete Substrat mit einer Protein-haltigen Lösung oder biologischen Flüssigkeit in Kontakt kommt.
Zusätzlich können eine Reihe von Liganden an die Polymere der vorliegenden Erfindung gebunden sein, wenn sie auf ein Substrat aufgetragen werden. Alternativ können Liganden vor dem Auftragen auf ein Substrat an die Polymere gebunden werden, z. B. wenn das Polymer in Lösung vorliegt. Die Polymere der vorliegenden Erfindung können deshalb eine Möglichkeit zur Bindung derartiger Liganden bereitstellen. Der Ausdruck Ligand beinhaltet spezielle Bindemittel, wie z. B. Immunoglobuline und damit assoziierte Fragmente, wie z. B. jene, die zur Affinitätstrennung und für diagnostische Anwendungen von Nutzen sind, photosensitive und chemisensitive Einheiten, wie z. B. jene, die für Detektor- und Sensor- Anwendungen von Nutzen sind, und Therapeutika, die für klinische Anwendungen von Nutzen sind, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Andere Liganden beinhalten Peptid-Fragmente, die chemisch an ein Polymer der Erfindung gebunden werden können, wie z. B. Fragmente, die eine Zellbindung bewirken und deshalb verwendet werden können, um den Polymeren der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Zellimpfung zu erlauben.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, bei dem eine Oberfläche mit funktionellen Gruppen biokompatibilisiert wird durch Beschichten der Oberfläche mit einer Beschichtungszusammensetzung, die ein Polymer enthält, das erhältlich ist aus einem radikalisch polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten zwitterionischen Monomer, das eine zwitterionische Gruppe enthält, und einem ethylenisch ungesättigten radikalisch polymerisierbaren Comonomer unter Bildung eines Copolymers mit zwitterionischen Gruppen, dadurch gekennzeichnet, daß das Comonomer eine reaktive Gruppe umfaßt und die allgemeine Formel (X) hat
worin R¹&sup9; Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4; Alkyl bedeutet;
Q² für OH oder eine Gruppe der Formel TB&sup7;Q³ steht, worin
T -O- oder NR²¹- bedeutet, worin R²¹ für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4; Alkylgruppe steht oder R²¹ für eine Gruppe -B&sup7;Q³ steht;
B&sup7; eine Valenzbindung, eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet; und
Q³ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aldehydgruppen; Silan- und Siloxangruppen, die einen oder mehrere Substituenten enthalten, welche ausgewählt sind aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxygruppen; Hydroxyl-; Amino-; Carboxyl-; Epoxy-; -CHOHCH&sub2;Hal- (worin Hal ausgewählt ist aus Chlor-, Brom- und Iodatomen); Succinimido-; Tosylat-; Triflat-; Imidazolcarbonylamino-; und gegebenenfalls substituierten Triazingruppen; oder das Comonomer Chlormethylstyrol ist oder die Formel (XI) aufweist
worin K² eine Gruppe -(CH&sub2;)qOC(O)-, -(CH&sub2;)qC(O)O-, -(CH&sub2;)qOC(O)O-, -(CH2)qNR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O), -(CH&sub2;)qC(O)NR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)O-, -(CH&sub2;)qOC(O)NR²&sup0;, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)NR²&sup0;- (worin die Gruppen R²&sup0; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)qO-, -(CH&sub2;)qSO&sub3;-, eine Valenzbindung ist, q 1 bis 12 beträgt und R²&sup0; für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4; Alkylgruppe steht;
B&sup8; eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet; und
Q&sup4; ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aldehydgruppen; Silan- und Siloxangruppen, die einen oder mehrere Substituenten enthalten, die ausgewählt sind aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxygruppen; Hydroxyl-; Amino-; Carboxyl-; Epoxy-; -CHOHCH&sub2;Hal- (worin Hal ausgewählt ist aus Chlor- Brom- und Iodatomen); Succinimido-; Tosylat-; Triflat-; Imidazolcarbonylamino-; und gegebenenfalls substituierten Triazingruppen, so daß das Polymer seitenständige reaktive Gruppen Q² oder Q&sup4; umfaßt, und dadurch gekennzeichnet, daß die seitenständigen reaktiven Gruppen nach dem Beschichtungsschritt mit funktionellen Gruppen an der Oberfläche umgesetzt werden, um eine stabile biokompatible Polymerschicht auf der Oberfläche zu bilden.
In einer alternativen Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren bereit, bei welchem eine Oberfläche biokompatibilisiert wird durch Beschichten der Oberfläche mit einer Beschichtungszusammensetzung, die ein Polymer enthält, welches erhältlich ist aus einem radikalisch polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten zwitterionischen Monomer, das eine zwitterionische Gruppe enthält, und einem ethylenisch ungesättigten radikalisch polymerisierbaren Comonomer unter Bildung eines Copolymers mit zwitterionischen Gruppen, dadurch gekennzeichnet, daß das Comonomer eine vernetzbare Gruppe umfaßt und
a) die allgemeine Formel (X') aufweist
worin R¹&sup9; für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4; Alkyl steht;
Q²' OH oder eine Gruppe der Formel TB&sup7;Q³' bedeutet; worin
T für -O- oder NR²¹- steht, worin R²¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet oder R²¹ eine Gruppe -B&sup7;Q³' bedeutet;
B&sup7; eine Valenzbindung, eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe ist; und
Q³' ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten vernetzbaren Gruppen; Silan- und Siloxangruppen, die einen oder mehrere Substituenten enthalten, welche ausgewählt sind aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;- Alkoxygruppen; Epoxy-; -CHOHCH&sub2;Hal- (worin Hal ausgewählt ist aus Chlor-, Brom- und Iodatomen); Cinnamyl-; Methylol-; Acetoacetoxy-; und Chloralkylsulfongruppen; oder
b) die allgemeine Formel XI' aufweist
worin K² eine Gruppe -(CH&sub2;)qOC(O)-, -(CH&sub2;)qC(O)O-, -(CH&sub2;)qOC(O)O-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)-, -(CH&sub2;)qC(O)NR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)O-, -(CH&sub2;)qOC(O)NR²&sup0;, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)NR²&sup0;- (worin die Gruppen R²&sup0; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)qO-, -(CH&sub2;)qSO&sub3;, eine Valenzbindung bedeutet, q 1 bis 12 beträgt und R²&sup0; für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4; Alkylgruppe steht;
B&sup8; geradkettiges oder verzweigtes Alkylen, Oxaalkylen oder Oligooxaalkylen ist oder, wenn Q&sup4;' Alkinyl ist, eine Valenzbindung bedeutet; und
Q&sup4;' ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten vernetzbaren Gruppen; Silan- und Siloxangruppen, die einen oder mehrere Substituenten enthalten, welche ausgewählt sind aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;- Alkoxygruppen; Epoxy-; -CHOHCH&sub2;Hal- (worin Hal aus Chlor-, Brom- und Iodatomen ausgewählt ist); Cinnamyl-; Methylol-; Acetoacetoxy-; und Chloralkylsulfongruppen,
so daß das Polymer in der Beschichtungszusammensetzung seitenständige vernetzbare Gruppen Q²' oder Q&sup4;' umfaßt, und dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzbaren Gruppen nach dem Beschichtungsschritt umgesetzt werden, um das Polymer zu vernetzen und eine stabile Polymerschicht auf der Oberfläche zu bilden.
Derartige Beschichtungen binden mit guter Haftung an Oberflächen und sind in der Umgebung, in der die beschichteten Oberflächen verwendet werden, z. B. bei Verwendung als Beschichtung auf einer blutkontaktierenden Oberfläche, nicht entfernbar.
Die zwitterionischen Gruppen imitieren die Struktur der Kopfgruppen von Phospholipiden in Zellen. Man nimmt an, daß das Vorhandensein derartiger Gruppen an der Oberfläche die Oberfläche biokompatibler macht.
Das Ausmaß, in dem ein Polymer eine Oberfläche biokompatibel macht, kann als eine Kombination von Faktoren, wie z. B. Verringerung des Ausmaßes, in dem die Oberfläche die Aktivierung von Blutplättchen bewirkt, der Proteinadsorption (z. B. anhand der Adsorption von Fibrinogen aus Humanplasma bestimmt), und der Reaktion mit C-reaktivem Protein, die durch das Vorhandensein von isolierten zwitterionischen, z. B. Ammoniumphosphatestergruppen an der Oberfläche bewirkt wird, beurteilt werden. Vorzugsweise liefern die Polymere der Erfindung beim Auftragen auf ein Substrat eine Verringerung der Plättchenaktivierung von mindestens 70%, noch mehr bevorzugt mindestens 90%, im Vergleich zu einem unbehandelten Substrat, wie durch die im folgenden beschriebene Analyse bestimmt. Es ist auch bevorzugt, daß die Polymere der Erfindung beim Auftragen auf ein Substrat eine Verringerung der Fibrinogenabsorption von mindestens 60%, wie anhand der im folgenden beschriebenen Analyse bestimmt, und einen Proteinindex von weniger als 1,5 · 10³ im Vergleich zu einem unbehandelten Substrat liefern. Der Proteinindex ist definiert als das Verhältnis der in der im folgenden beschriebenen Analyse gemessenen Extinktion aufgrund von C-reaktivem Protein zu der Verringerung der Fibrinogenadsorption.
Die Natur der Gruppen, die in der Lage sind, das Polymer an eine Oberfläche zu binden, wird je nach der Beschaffenheit der Oberfläche gewählt, die mit dem Polymer beschichtet werden soll. Wenn die Oberfläche hydrophob ist, können Gruppen, die an der Oberfläche physikalisch adsorbiert werden können, verwendet werden, um das Polymer an die Oberfläche zu binden. Wenn die Oberfläche hydrophil ist und funktionelle Gruppen trägt, dann können Gruppen, die in der Lage sind, mit funktionellen Oberflächengruppen unter Bildung kovalenter Bindungen zu reagieren, verwendet werden, um das Polymer an die Oberfläche zu binden. Wenn die Oberfläche geladen ist, dann können Gruppen, die ionische Ladung tragen, verwendet werden, um das Polymer durch ionische Wechselwirkung an die Oberfläche zu binden.
In der Erfindung verwendete Polymere können deshalb durch physikalische Adsorption, kovalente oder ionische Bindung, je nach der genauen Beschaffenheit der Oberfläche, an eine Oberfläche gebunden werden. In bestimmten Fällen kann es möglich sein, zwei dieser Bindungsmechanismen in Kombination zu verwenden.
Die Gruppen, die in der Lage sind, das Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden, können in dem gleichen Monomer wie die zwitterionischen Gruppen vorhanden sein oder sie können in getrennten Monomer-Spezies vorhanden sein, welche copolymerisiert werden, um das Polymer der Erfindung bereitzustellen.
Es wird darauf hingewiesen, daß immer dann, wenn davon gesprochen wird, daß eine Gruppe in der Lage ist, ein Polymer an eine Oberfläche zu binden, eine stabile Bindung gemeint ist.
Wenn eine hydrophobe Oberfläche beschichtet werden soll, können Alkylgruppen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, oder Fluoralkylgruppen, die gegebenenfalls eine oder mehrere die Kohlenstoffkette unterbrechende Ether-Sauerstoffatome aufweisen und gegebenenfalls eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- oder Dreifachbindungen enthalten, oder Siloxangruppen, die vorzugsweise 1 bis 50, noch mehr bevorzugt 5 bis 30, Siliciumatome enthalten, als die seitenständigen Gruppen verwendet werden, die in der Lage sind, das Polymer an eine Oberfläche zu binden. Derartige Gruppen sind in der Lage, starke sekundäre Valenzwechselwirkungen mit einer Oberfläche aufzubauen und an einer hydrophoben Oberfläche physikalisch adsorbiert zu werden, d. h. ohne Bildung einer kovalenten Wechselwirkung adsorbiert zu werden. Polymere in dieser Gruppe, die nicht vernetzbar sind, sind in Ausscheidunganmeldungen aus der vorliegenden Anmeldung weiter beschrieben und beansprucht.
Wenn eine hydrophile Oberfläche mit funktionellen Gruppen beschichtet werden soll, können Gruppen, die in der Lage sind, das Polymer kovalent an die Oberfläche zu binden, als seitenständige Gruppen in das Polymer eingeschlossen werden.
Polymere dieses Typs und/oder jene, die vernetzbar sind, werden hierin beansprucht und werden gebildet durch radikalische Polymerisation von
i) einem zwitterionischen Monomer der Formel:
Y-B-X (I)
worin B eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylenkette ist, die gegebenenfalls ein oder mehrere Fluoratome bis zu und einschließlich perfluorierter Ketten enthält, oder, falls X eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Kette zwischen B und dem Zentrum permanenter positiver Ladung enthält, oder wenn Y ein endständiges an B gebundenes Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung ist;
X eine Ammoniumphosphatester-Zwitterionen-Gruppe ist; und
Y eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe ist, die ausgewählt ist aus
worin
R für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;
A -O- oder -NR¹- bedeutet, worin R¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe ist oder R¹ für -B-X steht, worin B und X wie oben definiert sind; und
K eine Gruppe -(CH&sub2;)pOC(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)O-, -(CH&sub2;)pNR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)NR²- (worin die Gruppen R² gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)pO-, -(CH&sub2;)pSO&sub3;-, oder, gegebenenfalls in Kombination mit B, eine Valenzbindung ist und p 1 bis 12 beträgt und R² für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht; und
ii) einem Comonomer, dadurch gekennzeichnet, daß das Comonomer ein Monomer der allgemeinen Formel X ist
worin R¹&sup9; für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht;
Q² OH oder eine Gruppe TB&sup7;Q³ bedeutet, worin
T für -O- oder NR²¹- steht, worin R²¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet oder R²¹ eine Gruppe -B&sup7;Q³ bedeutet;
B&sup7; eine Valenzbindung, eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet; und
Q³ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten vernetzbaren Gruppen; Aldehyd-Gruppen; Silan- und Siloxangruppen, die einen oder mehrere Substituenten enthalten, die ausgewählt sind aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxygruppen; Hydroxyl-; Amino-; Carboxyl-; Epoxy-; -CHOHCH&sub2;Hal- (worin Hal ausgewählt ist aus Chlor-, Brom- und Iodatomen); Succinimido-; Tosylat-; Triflat-; Imidazolcarbonylamino-; Cinnamyl-; Methylol-; Acetoacetoxy-; Chloralkylsulfon- und gegebenenfalls substituierten Triazingruppen.
Eine weitere Gruppe von Polymeren wird gebildet durch radikalische Polymerisation von
i) einem zwitterionischen Monomer der Formel:
Y-B-X (I)
worin B eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylenkette ist, die gegebenenfalls ein oder mehrere Fluoratome bis zu und einschließlich perfluorierter Ketten enthält, oder wenn X eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Kette zwischen B und dem Zentrum permanenter positiver Ladung enthält, oder wenn Y ein an B gebundenes endständiges Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung;
X eine Ammoniumphosphatester-Zwitterionen-Gruppe bedeutet, und
Y für eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe steht, die ausgewählt ist aus
und
worin
R für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;
A -O- oder NR¹- bedeutet, worin R¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet oder R¹ -B-X bedeutet, worin B und X wie oben definiert sind; und
K eine Gruppe -(CH&sub2;)pOC(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)O-, -(CH&sub2;)pNR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)NR²- (worin die Gruppen R² gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)pO-, -(CH&sub2;)pSO&sub3;-, oder, gegebenenfalls in Kombination mit B, eine Valenzbindung ist und p 1 bis 12 beträgt und R² Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;- Alkylgruppe bedeutet, und
ii) einem Comonomer, dadurch gekennzeichnet, daß das Comonomer Chlormethylstyrol ist oder die Formel (XI) hat
worin K² eine Gruppe -(CH&sub2;)qOC(O)-, -(CH&sub2;)qC(O)O-, -(CH&sub2;)qOC(O)O-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)-, -(CH&sub2;)qC(O)NR²&sup0;, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)O-, (CH&sub2;)qOC(O)NR²&sup0;, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)NR²&sup0;- (worin die Gruppen R²&sup0; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)qO-, -(CH&sub2;)qSO&sub3;, eine Valenzbindung ist, q 1 bis 12 beträgt und R²&sup0; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet;
B&sup8; eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet oder, wenn Q&sup4; eine Alkinylgruppe ist, für eine Valenzbindung steht; und
Q&sup4; ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten vernetzbaren Gruppen; Aldehydgruppen; Silan- und Siloxangruppen, die einen oder mehrere Substituenten enthalten, die ausgewählt sind aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxygruppen; Hydroxyl-; Amino-; Carboxyl-; Epoxy-; -CHOHCH&sub2;Hal- (worin Hal ausgewählt ist aus Chlor-, Brom- und Iodatomen); Succinimido-; Tosylat-; Triflat-; Imidazolcarbonylamino-; Cinnamyl-; Methylol-; Acetoacetoxy-; Chloralkylsulfon-; und gegebenenfalls substituierten Triazingruppen.
Wenn eine Oberfläche, die eine ionische Ladung trägt, beschichtet werden soll, können ionische Gruppen, die in der Lage sind, das Polymer durch ionische Wechselwirkung an die Oberfläche zu binden, als seitenständige Gruppen in das Polymer der Erfindung eingeschlossen werden. Polymere in dieser Gruppe, welche nicht vernetzbar sind, sind in einer Ausscheidungsanmeldung aus dieser Anmeldung (EP-A-0810239) weiter beschrieben und beansprucht.
Gegebenenfalls umfassen die Polymere in jeder der obigen Ausführungsformen auch Reste eines oder mehrerer Verdünnungs-Monomere.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Polymers bereit, welches die Polymerisation derartiger Monomere umfaßt, z. B. ein Verfahren, welches die Schritte (a) der Polymerisation derartiger Monomere unter Bildung des Polymers und (b) des Beschichtens der Oberfläche mit dem so gebildeten Polymer umfaßt.
Gegebenenfalls umfaßt das Beschichtungsverfahren weiter das Binden eines Liganden an das Polymer entweder in Lösung vor dem Beschichten der Oberfläche oder noch mehr bevorzugt beim Auftragen auf die Oberfläche.
In einer speziellen Ausführungsform stellt die Erfindung derartige Polymere, die Reste eines vernetzbaren Monomers enthalten, welche unvernetzt sind, wenn sie entweder auf eine Oberfläche aufgetragen oder nicht auf eine Oberfläche aufgetragen werden, und derartige Polymere, die vernetzt sind, wenn sie auf eine Oberfläche aufgetragen werden, bereit.
Monomere und Comonomere, die in den Polymeren der Erfindung verwendet werden können, werden nun ausführlicher beschrieben.
Es wird darauf hingewiesen, daß in der gesamten Beschreibung (Alk)acrylat, (Alk)acrylsäure und (Alk)acrylamid Acrylat oder Alkacrylat, Acrylsäure oder Alkacrylsäure bzw. Acrylamid oder Alkacrylamid bedeuten. Vorzugsweise enthalten Alkacrylat-, Alkacrylsäure- und Alkacrylamidgruppen, soweit nicht anders angegeben, 1 bis 4 Kohlenstoffatome in deren Alkylgruppe und sind am meisten bevorzugt Methacrylat-, Methacrylsäure- oder Methacrylamidgruppen. Ähnlich sind (Meth)acrylat, (Meth)acrylsäure und (Meth)acrylamid so zu verstehen, daß sie Acrylat oder Methacrylat, Acrylsäure oder Methacrylsäure bzw. Acrylamid oder Methacrylamid bedeuten.

Zwitterionische Monomere

Das zwitterionische Monomer beinhaltet in seiner Struktur nicht nur ein Zentrum permanenter positiver Ladung, sondern auch ein Zentrum negativer Ladung. Typischerweise wird das Zentrum permanenter positiver Ladung durch ein quartäres Stickstoffatom bereitgestellt.
Bevorzugte zwitterionische Comonomere haben die allgemeine Formel (I)
Y-B-X (I)
worin B eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylenkette ist, die gegebenenfalls ein oder mehrere Fluoratome bis zu und einschließlich perfluorierter Ketten enthält, oder, falls X eine Kohlenstoff-Kohlenstoff- Kette zwischen B und dem Zentrum permanenter positiver Ladung enthält oder wenn Y ein an B gebundenes endständiges Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung ist;
X eine zwitterionische Gruppe ist; und
Y eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe ist, die ausgewählt ist aus
und
worin
R für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;
A -O- oder -NR¹- bedeutet, worin R¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe ist oder
R¹ für -B-X steht, worin B und X wie oben definiert sind; und
K eine Gruppe -(CH&sub2;)pOC(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)O-, -(CH&sub2;)pNR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)NR²- (worin die Gruppen R² gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)pO-, -(CH&sub2;)pSO&sub3;-, oder, gegebenenfalls in Kombination mit B, eine Valenzbindung ist und p 1 bis 12 beträgt und R² für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht.
Die dahingehende Maßgabe, ob B eine Valenzbindung sein kann, stellt sicher, daß die zwitterionische Gruppe in X nicht direkt an ein Heteroatom, wie z. B. ein Sauerstoff oder Stickstoffatom in Y, gebunden ist.
Bevorzugte zwitterionische Monomere haben deshalb die allgemeine Formel (II) oder (III).
worin R, A, B, K und X wie mit Bezug auf Formel (I) definiert sind.
Vorzugsweise bedeutet R in den Verbindungen der Formel (II) Methyl oder Ethyl, noch mehr bevorzugt Methyl, so daß (II) ein Acrylsäuns-, Methacrylsäure- oder Ethacrylsäure-Derivat ist.
In den Verbindungen der Formel (III) kann K eine Valenzbindung bedeuten und B eine Gruppe sein, kann K eine Gruppe sein und B eine Valenzbindung bedeuten, können sowohl K als auch B Gruppen sein oder können K und B gemeinsam eine Valenzbindung bedeuten.
Vorzugsweise ist B eine Gruppe, wenn K eine Valenzbindung ist.
Wenn K eine Gruppe ist, dann beträgt p vorzugsweise 1 bis 6, noch mehr bevorzugt 1, 2 oder 3, und am meisten bevorzugt ist p 1. Wenn K eine Gruppe -(CH&sub2;)pNR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR²- oder -(CH&sub2;)pNR²C(O)NR²- ist, dann ist R² vorzugsweise Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, noch mehr bevorzugt Wasserstoff.
In den Verbindungen der Formel (III) steht die Vinylgruppe vorzugsweise in para- Stellung zu der Gruppe -K-B-X.
Vorzugsweise ist B:
eine Alkylengruppe der Formel -(CR³&sub2;)a-, worin die Gruppen -(CR³&sub2;)a- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR³&sub2;)a- die Gruppen R³ gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R³ Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder -Fluoralkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und a 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6 beträgt;
eine Oxaalkylengruppe, wie z. B. Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyl-Einheit, noch mehr bevorzugt -CH&sub2;O(CH&sub2;)&sub4;-; oder
eine Oligooxaalkylengruppe der Formel -[(CR&sup4;&sub2;)bO]C(CR&sup4;&sub2;)b-, worin die Gruppen -(CR&sup4;&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR&sup4;&sub2;)- die Gruppen R&sup4; gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R&sup4; Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder -Fluoralkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und b 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, bedeutet und c 2 bis 11, vorzugsweise 2 bis 5, beträgt; oder
wenn X eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kette zwischen B und dem Zwitterion besitzt oder wenn Y ein endständiges Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung.
Bevorzugte Gruppen B beinhalten Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligooxaalkylen- Gruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls ein oder mehrere Fluoratome enthalten. Wenn das Polymer nicht zur Beschichtung einer hydrophoben Oberfläche bestimmt ist und deshalb nicht durch physikalische Adsorption an eine Oberfläche gebunden werden soll, dann ist B vorzugsweise eine Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe, die keine Fluoratome enthält.
In Verbindungen der Formel (III) ist es bevorzugt, daß K und B insgesamt bis zu 12 Kohlenstoffatome enthalten.
Bevorzugte zwitterionische Gruppen sind die Gruppen der Formel (IVB), (IVC), (IVD), (IVE) und (IVF), wie unten definiert: Monomere, die derartige Gruppen enthalten, können in Kombination mit weiteren Monomeren verwendet werden, welche Gruppen enthalten, die in der Lage sind, an eine Oberfläche zu binden, um ein Copolymer der Erfindung aus diesen Gruppen der Formel (IVB) - (IVF) herzustellen; insbesondere (IVC) ist besonders bevorzugt.
Zusätzlich sind Gruppen der Formel (VA), (VB) und (VC) als Monomere bevorzugt, die sowohl ein Zentrum permanenter positiver Ladung als auch eine Alkyl-, Fluoralkyl- oder Siloxangruppe enthalten, die in der Lage ist, durch physikalische Adsorption an eine Oberfläche gebunden zu werden.
Die Gruppen der Formel (IVB) sind:
worin die Gruppen R&sup6; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen und d 2 bis 4 beträgt.
Vorzugsweise sind die Gruppen R&sup6; gleich. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R&sup6; Methyl bedeutet, und noch mehr bevorzugt, daß die Gruppen R&sup6; beide Methyl sind.
Vorzugsweise beträgt d 2 oder 3, noch mehr bevorzugt 3.
Wenn X eine Gruppe der Formel (IVB) ist, ist B vorzugsweise eine Gruppe der Formel -(CR³&sub2;)- oder -(CR³&sub2;)&sub2;, z. B. -(CH&sub2;)- oder -(CH&sub2;CH&sub2;)-.
Die Gruppen der Formel (IVC) sind:
worin die Gruppen R&sup7; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen und e 1 bis 4 beträgt.
Vorzugsweise sind die Gruppen R&sup7; gleich. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R&sup7; Methyl ist, und noch mehr bevorzugt, daß die Gruppen R&sup7; alle Methyl sind.
Vorzugsweise beträgt e 2 oder 3, noch mehr bevorzugt 2.
Wenn X eine Gruppe der Formel (IVC) ist, ist B vorzugsweise eine Gruppe der Formel -(CR³&sub2;)- oder -(CR³&sub2;)&sub2;-, z. B. -(CH&sub2;)- oder -(CH&sub2;CH)-.
Die Gruppen der Formel (IVD) sind:
worin die Gruppen R&sup8; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen, R8a Wasserstoff oder noch mehr bevorzugt eine Gruppe -C(O)B¹R8b bedeutet, worin R8b für Wasserstoff oder Methyl, vorzugsweise Methyl, steht, B¹ eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, und f 1 bis 4 beträgt;
und
wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 ist, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 ist, wenn X direkt an ein Sauerstoff oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z 1 ist.
Vorzugsweise sind die Gruppen R&sup8; gleich. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R&sup8; Methyl ist, und noch mehr vorzuziehen, daß die Gruppen R&sup8; alle Methyl sind.
Vorzugsweise beträgt f 1 oder 2, noch mehr bevorzugt 2.
Vorzugsweise ist B¹:
eine Valenzbindung;
eine Alkylengruppe der Formel -(CR3a&sub2;)aa-, worin die Gruppen -(CR3a&sub2;)- gleich oder verschieden sind, und in jeder Gruppe (CR3a&sub2;)- die Gruppen R3a- gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R3a- Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet, und aa 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe, wie z. B. Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyl-Einheit, noch mehr bevorzugt -CH&sub2;O(CH&sub2;)&sub4;-; oder
eine Oligooxaalkylengruppe der Formel [(CR4a&sub2;)baO]ca-, worin die Gruppen -(CR4a&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR4a&sub2;)- die Gruppen R4a gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R4a Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und ba 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, beträgt und ca 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt.
Bevorzugte Gruppen B¹ beinhalten eine Valenzbindung und Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligooxaalkylengruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen.
Vorzugsweise sind B und B¹ gleich.
Wenn X eine Gruppe der Formel (IVD) ist, ist B vorzugsweise eine Gruppe der Formel -[(CR&sup4;&sub2;CR&sup4;&sub2;)cOb]CR&sup4;&sub2;CR&sup4;&sub2;-, z. B. -(CH&sub2;CH&sub2;O)c(CH&sub2;CH&sub2;)-.
Die Gruppen der Formel (IVE) sind:
worin die Gruppen R&sup9; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl stehen, R9a Wasserstoff oder, noch mehr bevorzugt, eine Gruppe -C(O)B²R9b bedeutet, R9b für Wasserstoff oder Methyl, vorzugsweise Methyl, steht, B² eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, und g 1 bis 4 beträgt; und
wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 ist, wenn X direkt an ein Sauerstoff oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z 1 ist.
Vorzugsweise sind die Gruppen R&sup9; gleich. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R&sup9; Methyl bedeutet, und noch mehr vorzuziehen, daß die Gruppen R&sup9; alle Methyl sind.
Vorzugsweise beträgt g 1 oder 2, noch mehr bevorzugt 2.
Vorzugsweise ist B²:
eine Valenzbindung;
eine Alkylengruppe der Formel -(CR3b&sub2;)ab-, worin die Gruppen -(CR3b&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR3b&sub2;)- die Gruppen R3b gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R3b Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und ab 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe, wie z. B. Alkoxyalkyl, mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyl-Einheit, noch mehr bevorzugt -CH&sub2;O(CH&sub2;)&sub4;; oder
eine Oligooxaalkylengruppe der Formel -[(CR4b&sub2;)bbO]cb-, worin die Gruppen -(CR4b&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR4b&sub2;)- die Gruppen R4b gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R4b Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und bb 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, beträgt, und cb 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt.
Bevorzugte Gruppen B² beinhalten eine Valenzbindung und Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligooxaalkylengruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen.
Vorzugsweise sind B und B² gleich.
Wenn X eine Gruppe der Formel (IVE) ist, ist B vorzugsweise eine Gruppe der Formel -[(CR&sup4;&sub2;CR&sup4;&sub2;)bO]cCR&sup4;&sub2;CR&sup4;&sub2;-, z. B. -(CH&sub2;CH&sub2;O)cCH&sub2;CH&sub2;-.
Die Gruppen der Formel (IVF) sind:
worin die Gruppen R¹&sup0; gleich oder verschieden sind und jeweils Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl bedeuten, R10a für Wasserstoff oder, noch mehr bevorzugt, eine Gruppe -C(O)B³R10b steht, worin R10b Wasserstoff oder Methyl, vorzugsweise Methyl, bedeutet, B³ eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, und h 1 bis 4 beträgt; und wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 beträgt, wenn X direkt an den Sauerstoff oder Stickstoff gebunden ist, und ansonsten z 1 beträgt.
Vorzugsweise sind die Gruppen R¹&sup0; gleich. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R¹&sup0; Methyl ist, und noch mehr vorzuziehen, daß die Gruppen R¹&sup0; alle Methyl sind.
Vorzugsweise beträgt h 1 oder 2, noch mehr bevorzugt 2.
Vorzugsweise ist B³:
eine Valenzbindung;
eine Alkylengruppe der Formel -(CR3c&sub2;)ac, worin die Gruppen -(CR3c&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR3c&sub2;)- die Gruppen R3c gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R3c Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und ac 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe, wie z. B. Alkoxyalkyl, mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyl-Einheit, noch mehr bevorzugt -CH&sub2;O(CH&sub2;)&sub4;-; oder
eine Oligooxaalkylengruppe der Formel -[(CR4c&sub2;)bcO]cc, worin die Gruppen -(CR4c&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR4c&sub2;)- die Gruppen R4c gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R4c Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet, und bc 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, beträgt und cc 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt.
Bevorzugte Gruppen B³ beinhalten eine Valenzbindung und Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligooxaalkylengruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen.
Vorzugsweise sind B und B³ gleich.
Wenn X eine Gruppe der Formel (IVF) ist, ist B vorzugsweise eine Gruppe der Formel -[(CR&sup4;&sub2;CR&sup4;&sub2;)bO]cCR&sup4;&sub2;CR&sup4;&sub2;-, z. B. -(CH&sub2;CH&sub2;O)cCH&sub2;CH&sub2;-.
Weitere Gruppen, die ein Zentrum permanenter positiver Ladung tragen, haben die Formel (VA), (VB) und (VC). Diese Gruppen enthalten auch eine Alkyl- oder Fluoralkylgruppe, die in der Lage ist, durch physikalische Adsorption an eine Oberfläche gebunden zu werden. Monomere, die eine derartige Gruppe enthalten, sind deshalb zur Verwendung in den Polymeren der Erfindung, gegebenenfalls ohne getrennte Comonomere, die eine Gruppe enthalten, die in der Lage ist, durch physikalische Adsorption an eine hydrophobe Oberfläche gebunden zu werden, von besonderem Nutzen.
Die Gruppen der Formel (VA) sind:
worin die Gruppen R¹¹ gleich oder verschieden sind und jeweils Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl bedeuten,
R11a entweder
(a) eine Gruppe -[C(O)]vw(CR11b&sub2;)ww(SiR11c&sub2;)(OSiR11c&sub2;)vvR11c, worin jede Gruppe R11b gleich oder verschieden ist und Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, jede Gruppe R11c gleich oder verschieden ist und Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl, z. B. Benzyl oder Phenethyl, bedeutet, vw 0 oder 1 beträgt, ww 0 bis 6 beträgt, mit der Maßgabe, daß vw und ww nicht beide 0 sind, und vv 0 bis 49 bedeutet;
(b) eine Gruppe der Formel -C(O)B&sup4;-R11d, worin R11d Wasserstoff oder Methyl bedeutet, B&sup4; eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, die gegebenenfalls ein oder mehrere Fluoratome enthält, und 6 bis 24, vorzugsweise 6 bis 18, Kohlenstoffatome enthält;
i 1 bis 4 beträgt; und
wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 beträgt, wenn X direkt an ein Sauerstoff oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z 1 beträgt.
Vorzugsweise sind die Gruppen R¹¹ gleich. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R¹¹ Methyl ist, und noch mehr vorzuziehen, daß die Gruppen R¹¹ alle Methyl sind.
Vorzugsweise beträgt i 1 oder 2, noch mehr bevorzugt 2.
Wenn R11a eine Siloxangruppe wie in (a) oben definiert ist, kann jede Gruppe (CR11b&sub2;) gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, sein, und vorzugsweise bedeutet jede Gruppe R11b Wasserstoff. Vorzugsweise beträgt ww 2 bis 4, und am meisten bevorzugt 3, wenn vw 0 beträgt, oder 2, wenn vw 1 beträgt. Jede Gruppe (SiR11c&sub2;) kann gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, sein, und vorzugsweise ist jede Gruppe R11c Methyl.
Vorzugsweise beträgt w 4 bis 29.
Vorzugsweise ist die Gruppe R11a eine Gruppe -C(O)B&sup4;R11d, wie oben definiert. In einem solchen Fall ist B&sup4; vorzugsweise:
eine Valenzbindung;
eine Alkylengruppe der Formel -(CR3d&sub2;)ad-, worin die Gruppen -(CR3d&sub2;)- gleich oder verschieden sind, und in jeder Gruppe -(CR3d&sub2;)- die Gruppen R3d gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R3d Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder -Fluoralkyl, vorzugsweise Wasserstoff oder Fluor, bedeutet und ad 1 bis 24, vorzugsweise 6 bis 18, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe, wie z. B. Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls einem oder mehreren Fluoratomen in jeder Alkyl-Einheit, oder eine Oligooxaalkylengruppe der Formel -[(CR4d&sub2;)bdO]cd-, worin die Gruppen -(CR4d&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR4d&sub2;)- die Gruppen R4d gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R4d Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder -Fluoralkyl, vorzugsweise Wasserstoff oder Fluor, bedeutet und bd 2 bis 6, vorzugsweise 3 oder 4, beträgt und cd 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt.
Wenn B&sup4; eine Gruppe -[(CR4d&sub2;)bdO]cd- ist, worin alle Gruppen R4d Wasserstoff bedeuten und in allen Gruppen -[(CR4d&sub2;)bdO]- bd 2 beträgt, sind die Reste des Monomers der Formel (VA) nicht in der Lage, starke sekundäre Valenzwechselwirkungen mit hydrophoben Oberflächen aufzubauen. Während Reste derartiger Monomere in den Polymeren der Erfindung enthalten sein können, ist es gewöhnlich auch erforderlich, Reste von Monomeren einzuschließen, die in der Lage sind, starke sekundäre Valenzwechselwirkungen aufzubauen, wenn derartige Wechselwirkungen ein Polymer an eine Oberfläche binden sollen.
Monomere, die Gruppen aufweisen, welche Oligo(höheres Alkylen)oxid-Einheiten enthalten, können verwendet werden, um starke sekundäre Valenzwechselwirkungen bereitzustellen, ebenso wie Monomere, die Oligoalkylenoxid-Einheiten enthalten, in denen mindestens 50, vorzugsweise 70, noch mehr bevorzugt 90 Mol- % der einzelnen Alkylenoxid-Einheiten 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthalten. Somit könnte z. B. eine gemischte Oligo(ethylenoxid/propylenoxid)-Seitenkette verwendet werden, vorausgesetzt, daß mehr Propylenoxid-Einheiten als Ethylenoxid-Einheiten vorhanden sind.
Wenn B&sup4; eine Gruppe -(CR&sup4;&sub2;)bdO]cd- ist, dann ist bd vorzugsweise 2 in nur 50, vorzugsweise 70, noch mehr bevorzugt 90 Mol-% oder weniger der Reste -[(CR4d&sub2;)bdO]-.
Wenn die Gruppe -B&sup4;-R11a eine Gruppe ist, die in der Lage ist, starke sekundäre Valenzwechselwirkungen mit einer Oberfläche aufzubauen, dann können Monomere, die eine Gruppe (VA) enthalten, zur Verwendung als zwitterionische Monomere, die eine Alkyl- oder Fluoralkylgruppe enthalten, welche gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome enthält, besonders geeignet sein. Vorzugsweise ist -B&sup4;-R11a in einem solchen Fall eine Alkylgruppe, die gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome und vorzugsweise 6 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, oder eine Fluoralkylgruppe, die gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome und vorzugsweise 6 oder mehr Kohlenstoffatome enthält.
In einer Ausführungsform können B und B&sup4; gleich sein.
Die Gruppen der Formel (VB) sind:
worin die Gruppen R¹² gleich oder verschieden sind und jeweils Wasserstoff oder C&sub1;- C&sub4;-Alkyl bedeuten, R12a entweder
(a) eine Gruppe -[C(O)]tu(CR12b&sub2;)uu(SiR12c&sub2;)(OSiR12c&sub2;)ttR12c bedeutet, worin jede Gruppe R12b gleich oder verschieden ist und Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, jede Gruppe R12c gleich oder verschieden ist und Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl, z. B. Benzyl oder Phenethyl, bedeutet, tu 0 oder 1 beträgt, uu 0 bis 6 beträgt, mit der Maßgabe, daß tu und uu nicht beide 0 sind und tt 0 bis 49 beträgt; oder
(b) eine Gruppe der Formel -C(O)B&sup5;-R12d bedeutet, worin R12d Wasserstoff oder Methyl bedeutet, B&sup5; eine Valenzbindung oder einer geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, die gegebenenfalls ein oder mehrere Fluoratome und 6 bis 24 Kohlenstoffatome, noch mehr bevorzugt 6 bis 18 Kohlenstoffatome, enthält;
j 1 bis 4 beträgt; und
wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 beträgt, wenn X direkt an ein Sauerstoff oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z 1 beträgt.
Vorzugsweise sind die Gruppen R¹² gleich. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R¹² Methyl ist, und noch mehr bevorzugt, daß die Gruppen R¹² alle Methyl sind.
Vorzugsweise beträgt j 1 oder 2, noch mehr bevorzugt 2.
Wenn R12a eine wie in (a) oben definierte Siloxangruppe ist, kann jede Gruppe (CR12b&sub2;) gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, sein und vorzugsweise bedeutet jede Gruppe R12b Wasserstoff. Vorzugsweise beträgt uu 2 bis 4, und am meisten bevorzugt beträgt es 3, wenn tu 0 beträgt, oder 2, wenn tu 1 beträgt. Jede Gruppe (SiR12c&sub2;) kann gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, sein, und vorzugsweise ist jede Gruppe R12c Methyl.
Vorzugsweise beträgt 114 bis 29.
Vorzugsweise ist die Gruppe R12a eine wie oben definierte Gruppe -C(O)B&sup4;R12d. In einem solchen Fall ist B&sup5; vorzugsweise:
eine Valenzbindung;
eine Alkylengruppe der Formel -(CR3e&sub2;)ae, worin die Gruppen -(CR3e&sub2;)- gleich oder verschieden sind, und in jeder Gruppe -(CR3e&sub2;)- die Gruppen R3e gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R3e Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder -Fluoralkyl, vorzugsweise Wasserstoff oder Fluor, bedeutet und ae 1 bis 24, vorzugsweise 6 bis 18, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe, wie z. B. Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls einem oder mehreren Fluoratomen in jeder Alkyl-Einheit; oder eine Oligooxaalkylengruppe der Formel -[(CR4e&sub2;)beO]ce, worin die Gruppen -(CR4e&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR4e&sub2;)- die Gruppen R4e gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R4e Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder -Fluoralkyl, vorzugsweise Wasserstoff oder Fluor, bedeutet und be 2 bis 6, vorzugsweise 3 oder 4, beträgt und ce 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt.
Wenn B&sup5; eine Gruppe -[(CR4e&sub2;)beO]ce- bedeutet, worin alle Gruppen R4e Wasserstoff bedeuten und in allen Gruppen [(CR4e&sub2;)beO] be 2 beträgt, sind die Reste des Monomers der Formel (VB) nicht in der Lage, starke sekundäre Valenzwechselwirkungen mit hydrophoben Oberflächen aufzubauen. Während Reste derartiger Monomere in den Polymeren der Erfindung enthalten sein können, ist es auch erforderlich, Reste von Monomeren einzuschließen, die in der Lage sind, derartige starke Valenzwechselwirkungen aufzubauen, wenn derartige Wechselwirkungen ein Polymer an eine Oberfläche binden sollen. Monomere, die Gruppen aufweisen, welche Oligo(höheres Alkylen)oxid-Einheiten enthalten, können verwendet werden, um die erforderlichen starken sekundären Valenzwechselwirkungen bereitzustellen, ebenso wie Monomere, die Oligoalkylenoxid-Einheiten enthalten, worin mindestens 50, vorzugsweise 70, noch mehr bevorzugt 90 Mol-% der einzelnen Alkylenoxid-Einheiten 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthalten. Somit könnte z. B. eine gemischte Oligo(ethylenoxid/propylenoxid)-Seitenkette verwendet werden, vorausgesetzt, daß mehr Propylenoxid-Einheiten als Ethylenoxid-Einheiten vorhanden sind.
Wenn B&sup5; eine Gruppe -[(CR4e&sub2;)beO]ce- bedeutet, dann beträgt be vorzugsweise 2 in nur 50, vorzugsweise 70, noch mehr bevorzugt 90 Mol-% oder weniger der Reste -[(CR4b&sub2;)beO]-.
Wenn die Gruppe -B&sup5;-R12a eine Gruppe ist, die in der Lage ist, starke sekundäre Valenzwechselwirkungen mit einer Oberfläche aufzubauen, dann können Monomere, die eine Gruppe (VB) enthalten, zur Verwendung als zwitterionische Monomere, die eine Alkyl- oder Fluoralkylgruppe enthalten, welche gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome enthält, besonders geeignet sein. Vorzugsweise ist -B&sup5;-R12a in einem solchen Fall eine Alkylgruppe, die gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome und vorzugsweise 6 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, oder eine Fluoralkylgruppe, die gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome und vorzugsweise 6 oder mehr Kohlenstoffatome enthält.
In einer Ausführungsform können B und B&sup5; gleich sein.
Die Gruppen der Formel (VC) sind:
worin die Gruppen R¹³ gleich oder verschieden sind und jeweils Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl bedeuten,
R13a entweder
(a) eine Gruppe -[C(O)]rs(CR13b&sub2;)ss(SiR13c&sub2;)(OSiR13c&sub2;)rrR13c bedeutet, worin jede Gruppe R13b gleich oder verschieden ist und Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, jede Gruppe R13c gleich oder verschieden ist und Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl, z. B. Benzyl oder Phenethyl, bedeutet, rs 0 oder 1 beträgt, ss 0 bis 6 beträgt, mit der Maßgabe, daß rs und ss nicht beide 0 sind, und rr 0 bis 49 beträgt; oder
(b) eine Gruppe der Formel -C(O)B&sup6;-R13d- bedeutet, worin R13d Wasserstoff oder Methyl bedeutet, B&sup6; eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, die gegebenenfalls ein oder mehrere Fluoratome und 6 bis 24, noch mehr bevorzugt 6 bis 18 Kohlenstoffatome enthält, und k 1 bis 4 beträgt; und
wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung bedeutet, z 0 beträgt, wenn X direkt an ein Sauerstoff oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z 1 beträgt.
Vorzugsweise sind die Gruppen R¹³ gleich. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R¹³ Methyl bedeutet, und noch mehr bevorzugt, daß die Gruppen R¹³ alle Methyl bedeuten.
Vorzugsweise beträgt k 1 oder 2, noch mehr bevorzugt 2.
Wenn R13a eine wie in (a) oben definierte Siloxangruppe ist, kann jede Gruppe (CR13b&sub2;) gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, sein und vorzugsweise bedeutet jede Gruppe R13b Wasserstoff. Vorzugsweise beträgt ss 2 bis 4, und am meisten bevorzugt 3, wenn rs 0 beträgt, oder 2, wenn rs 1 beträgt. Jede Gruppe (SiR13c&sub2;) kann gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, sein und vorzugsweise bedeutet jede Gruppe R13c Methyl. Vorzugsweise beträgt rr 4 bis 29.
Vorzugsweise ist die Gruppe R13a eine wie oben definierte Gruppe -C(O)B&sup6;R13d. In einem solchen Fall bedeutet B&sup6; vorzugsweise:
eine Valenzbindung;
eine Alkylengruppe der Formel -(CR3f&sub2;)af-, worin die Gruppen -(CR3f&sub2;)- gleich oder verschieden sind, und in jeder Gruppe -(CR3f&sub2;)- die Gruppen R3f gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R3f Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder -Fluoralkyl, vorzugsweise Wasserstoff oder Fluor, bedeutet und af 1 bis 24, vorzugsweise 6 bis 18, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe, wie z. B. Alkoxyalkyl, mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls einem oder mehreren Fluoratomen in jeder Alkyl-Einheit; oder eine Oligooxaalkylengruppe der Formel -[(CR4f&sub2;)bfO]cf-, worin die Gruppen -(CR4f&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR4f&sub2;)- die Gruppen R4f gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R4f Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder -Fluoralkyl, vorzugsweise Wasserstoff oder Fluor, bedeutet, und bf 2 bis 6, vorzugsweise 3 oder 4, beträgt und cf 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt.
Wenn B&sup6; eine Gruppe -[(CR4f&sub2;)bfO]cf- ist, worin alle Gruppen R4f Wasserstoff bedeuten und bf in allen Gruppen [(CR4f&sub2;)brO] 2 beträgt, sind die Feste des Monomers der Formel (VC) nicht in der Lage, starke sekundäre Valenzwechselwirkungen mit hydrophoben Oberflächen aufzubauen. Während Reste derartiger Monomere in den Polymeren der Erfindung enthalten sein können, ist es auch erforderlich, Reste von Monomeren einzuschließen, die in der Lage sind, derartige starke sekundäre Valenzwechselwirkungen zu aufzubauen, wenn derartige Wechselwirkungen ein Polymer an eine Oberfläche binden sollen. Monomere, die Gruppen aufweisen, welche Oligo(höheres Alkylen)oxid-Einheiten enthalten, können verwendet werden, um die erforderlichen starken sekundären Valenzwechselwirkungen aufzubauen, ebenso wie Monomere, die Oligoalkylenoxid-Einheiten enthalten, worin mindestens 50, vorzugsweise 70, noch mehr bevorzugt 90 Mol% der einzelnen Alkylenoxid- Einheiten 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthalten. Somit könnte z. B. eine gemischte Oligo(ethylenoxid/propylenoxid)-Seitenkette verwendet werden, vorausgesetzt, daß mehr Propylenoxid-Einheiten als Ethylenoxid-Einheiten vorhanden sind.
Wenn B&sup6; eine Gruppe -[(CR4f&sub2;)bfO]cf- ist, dann beträgt bf vorzugsweise 2 in nur 50, vorzugsweise 70, noch mehr bevorzugt 90 Mol-% oder weniger der Reste -[(CR4f&sub2;)bfO]-.
Wenn die Gruppe -B&sup6;-R13a- eine Gruppe ist, die in der Lage ist, starke sekundäre Valenzwechselwirkungen mit einer Oberfläche aufzubauen, dann können Monomere, die eine Gruppe (VC) enthalten, insbesondere zur Verwendung als zwitterionische Monomere, welche eine Alkyl- oder Fluoralkylgruppe enthalten, die gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome enthält, geeignet sein. Vorzugsweise ist in einem solchen Fall -B&sup6;-R13a eine Alkylgruppe, welche gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome und vorzugsweise 6 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, oder eine Fluoralkylgruppe, welche gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome und vorzugsweise 6 oder mehr Kohlenstoffatome enthält.
In einer Ausführungsform können B und B&sup6; gleich sein.
Spezielle Beispiele für bevorzugte zwitterionische Monomere sind 2-(Methacryloyloxy)ethyl-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz und 1-[4-(4'-Vinylbenzyloxy)butan]-2"-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz.
Zwitterionische Monomere, wie zum Beispiel jene der Formel (II) und (III), können mit Hilfe herkömmlicher Verfahren unter Verwendung bekannter Reaktionen hergestellt werden, zum Beispiel unter Verwendung eines geeigneten substituierten Alkyl(alk)acrylats oder eines geeigneten substituierten Styrols als Vorstufe. Beispiele für geeignete substituierte Alkyl(alk)acrylate beinhalten Dimethylaminoethyl(meth)acrylat und 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat.
Monomere, die eine Gruppe der Formel (IVB) oder (IVC) enthalten, können wie in Bezugsbeispiel 1 bis 3 beschrieben oder mit Hilfe analoger bekannter Verfahren hergestellt werden.
Monomere der Formel (II) oder (III), die eine Gruppe der Formel (IVD) enthalten, worin R8a -C(O)B¹R8b bedeutet, können mit Hilfe selektiver Acylierung von Glycerophosphorylcholin oder Analoga davon an der primären Hydroxylgruppe mit einem aktivierten Säure-Derivat, wie zum Beispiel einem Säureanhydrid O(C(O)B¹R8b)&sub2; oder einem Säurehalogenid R8bB¹COHal hergestellt werden, worin B¹ und R8b wie oben definiert sind und Hal für Halogen steht, gefolgt von einer Acylierung der sekundären Hydroxylgruppe mit einem geeigneten Acylierungsmittel, zum Beispiel Methacryloylchlorid. Die Reinigung, zum Beispiel durch Säulenchromatographie auf einem geeigneten Träger, kann nach jeder Acylierung oder nur nach jeder zweiten Acylierung erfolgen. Geeignete aktivierte Säure-Derivate beinhalten Säureanhydride, Säurehalogenide, reaktive Ester und Imidazolide. Die Acylierungen können in einem geeigneten wasserfreien, aprotischen Lösungsmittel, zum Beispiel N,N-Dimethylformamid, gegebenenfalls in Gegenwart einer geeigneten nicht nukleophilen Base, zum Beispiel Triethylamin, erfolgen.
Alternativ kann die primäre Alkoholgruppe in Glycerophosphorylcholin oder einem Analogon davon durch Reaktion mit einem geeigneten Schutzgruppenreagens, zum Beispiel t-Butyldimethylsilylchlorid, unter herkömmlichen Bedingungen blockiert werden und die sekundäre Hydroxylgruppe kann dann mit einem Acylierungsmittel, wie zum Beispiel Methacryloylchlorid, behandelt werden. Die t-Butyldimethylsilyl- Schutzgruppe kann durch Behandlung mit einer verdünnten organischen oder Mineralsäure, zum Beispiel p-Toluolsulfonsäure, Salzsäure oder mit tetra- Butylammoniumfluorid entfernt werden. Die deblockierte primäre Hydroxylgruppe kann dann mit einem aktivierten Säure-Derivat, wie zum Beispiel einem Säureanhydrid O(C(O)B¹R8b)&sub2; oder einem Säurehalogenid R8bB¹COHal, worin B¹ und R8b wie oben definiert sind und Hal Halogen bedeutet, behandelt werden.
Analoga von Glycerophosphorylcholin (Verbindungen der Formel (II) oder (III), welche ein Gruppe (IVD), worin R8a Wasserstoff bedeutet, enthalten) können durch Reaktion von Phosphoroxychlorid mit einem Bromalkohol in einem inerten aprotischen Lösungsmittel, wie zum Beispiel Dichlormethan, hergestellt werden, um ein Bromalkylphosphordichloridat zu ergeben. Das so hergestellte Dichlor-Derivat kann dann mit einem geeigneten geschützten Glycerin-Derivat, zum Beispiel 2,2- Dimethyl-1,3-dioxolan-4-methanol, in Gegenwart einer Base, zum Beispiel Triethylamin, behandelt werden, gefolgt von Säurehydrolyse, um ein Bromalkylphosphorglycerin-Derivat zu ergeben. Dieses kann dann mit einem Amin NR&sup8;&sub3;, worin R&sup8; wie oben definiert ist, zum Beispiel Trimethylamin, behandelt werden, um das Glycerophosphorylcholin-Analogon zu bilden. Diese Herstellung ist in dem folgenden Schema veranschaulicht.
worin R&sup8; und f wie mit Bezug auf Gruppen der Formel (IVD) definiert sind.
Monomere der Formel (II) oder (III), welche eine Gruppe der Formel (IVE) enthalten, worin R9a -C(O)B²R9b bedeutet, können durch die selektive Acylierung von Glycerophosphorylcholin oder einem Analogon davon an der primären Hydroxylgruppe mit zum Beispiel Methacryloylchlorid, gefolgt von Reaktion an der sekundären Hydroxylgruppe unter Verwendung eines aktivierten Säure-Derivats, wie zum Beispiel eines Säurehalogenids O(C(O)B²R9b)&sub2; oder eines Säurehalogenids R9bB²COHal, worin B² und R9b wie oben definiert sind und Hal Halogen bedeutet, hergestellt werden. Die Zwischenprodukte und Endprodukte können bei Bedarf unter Verwendung von Säulenchromatographie gereinigt werden. Gegebenenfalls kann eine Schutzgruppen-Strategie, die jener ähnelt, welche oben mit Bezug auf die Herstellung von Monomeren, die eine Gruppe der Formel (IVD) enthalten, angegeben ist, verwendet werden.
Monomere der Formel (II) oder (III), welche eine Gruppe der Formel (IVF) enthalten, können analog zu Monomeren, die Gruppen der Formel (IVD) oder (IVE) enthalten, hergestellt werden.
Monomere der Formel (II) oder (III), welche eine Gruppe der Formel (VA), (VB) oder (VC) enthalten, können direkt analog zu Verfahren hergestellt werden, welche für Monomere, die Gruppen der Formeln (IVD), (IVE) bzw. (IVF) enthalten, beschrieben sind.

Comonomere, die in der Lage sind, ein Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden

Wenn die zwitterionische Gruppe und die Gruppe, die in der Lage ist, das Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden, in dem Polymer der Erfindung nicht in dem Rest des gleichen Monomers vorhanden sind, umfaßt das Polymer Reste von Comonomer, die eine Gruppe enthalten, welche in der Lage ist, ein Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden, sowie die Reste des zwitterionischen Monomers. Wenn das zwitterionische Monomer auch eine Gruppe enthält, die in der Lage ist, das Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden, können gegebenenfalls weitere Gruppen, die in der Lage sind, stabil an eine Oberfläche gebunden zu werden, durch zusätzliche Comonomer-Reste bereitgestellt werden, welche eine Gruppe enthalten, die in der Lage ist, das Polymer an eine Oberfläche zu binden.
Wie bereits erwähnt wurde, hängt die Beschaffenheit der Gruppe, die in der Lage ist, an eine Oberfläche gebunden zu werden, und deshalb die Beschaffenheit der Comonomere, die derartige Gruppen enthalten, von der Beschaffenheit der Oberfläche ab, die mit dem Polymer beschichtet werden soll. Die verschiedenen Arten derartiger Comonomere werden nun beschrieben.
Es wird darauf hingewiesen, daß es in einigen Fällen wünschenswert sein kann, eine Kombination verschiedener Comonomere zu verwenden, die Gruppen enthalten, welche in der Lage sind, an eine Oberfläche gebunden zu werden. Vorzugsweise wird ein Comonomer vom Typ a), b) und/oder c), wie unten definiert, oder eine Kombination derartiger Comonomere verwendet, noch mehr bevorzugt wird nur eine Art von Comonomer a), b) und c) verwendet.

a) Comonomere, die eine Alkyl-, Fluoralkyl- oder Siloxangruppe enthalten

Die Comonomere, die eine Alkyl-, Fluoralkyl- oder Siloxangruppe enthalten, welche zur Bereitstellung einer Bindung an eine hydrophobe Oberfläche geeignet sind, sind Comonomere, die eine Alkylgruppe mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen enthalten, welche Gruppe gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome und gegebenenfalls eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- oder Dreifachbindungen oder eine Fluoralkylgruppe, vorzugsweise mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, enthält, welche Gruppe gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome und gegebenenfalls eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- oder Dreifachbindungen enthält, oder eine Siloxangruppe enthält, welche bis zu 50 Siliciumatome, vorzugsweise in einer linearen Kette, enthält.
Vorzugsweise enthält die Alkyl- oder Fluoralkylgruppe bis zu 24 Kohlenstoffatome, zum Beispiel bis zu 18 Kohlenstoffatome, oder sie enthält eine Siloxangruppe, welche bis zu 50 Siliciumatome, vorzugsweise in einer linearen Kette, enthält. Bevorzugte Comonomere, die eine Alkyl-, Fluoralkyl- oder Siloxangruppe enthalten, sind jene der allgemeinen Formel (VI)
Y¹-Q(VI)
worin Y¹ eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe bedeutet, die ausgewählt ist aus
oder
worin R¹&sup4; Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl bedeutet,
A' -O- oder -NR¹&sup5;- bedeutet, worin R¹&sup5; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet oder R¹&sup5; für eine Gruppe Q steht;
K¹ eine Gruppe -(CH&sub2;)IOC(O), -(CH&sub2;)IC(O)O-, -(CH&sub2;)IOC(O)O-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;C(O)-, -(CH&sub2;)IC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)INR&sub1;&sub6;C(O)O-, -(CH&sub2;)IOC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;C(O)NR¹&sup6;- (worin die Gruppen R¹&sup6; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)IO-, -(CH&sub2;)ISO&sub3;-, eine Valenzbindung bedeutet und I 1 bis 12 beträgt und R¹&sup6; für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht; und
Q (a) eine geradkettige oder verzweigte Alkyl-, Alkoxyalkyl- oder (Oligoalkoxy)alkylkette bedeutet, welche 6 oder mehr, vorzugsweise 6 bis 24, Kohlenstoffatome enthält, welche unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Fluoratome substituiert ist und gegebenenfalls eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- oder -Dreifach-Bindungen enthält; oder
(b) eine Siloxangruppe -(CR16a&sub2;)qq(SiR16b&sub2;)(OSiR16b&sub2;)ppR16b bedeutet, worin jede Gruppe R16a gleich oder verschieden ist und Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Aralkyl, zum Beispiel Benzyl oder Phenethyl, bedeutet, jede Gruppe R16b Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, qq 1 bis 6 beträgt und pp 0 bis 49 beträgt.
Bevorzugte Comonomere der Formel (VI), welche eine Gruppe Q tragen, beinhalten jene der Formel (VII) und (VIII):
worin:
R¹&sup4;, A', K¹ und Q wie mit Bezug auf Formel (VI) definiert sind.
Vorzugsweise bedeutet R¹&sup4; in den Verbindungen der Formel (VII) Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, noch mehr bevorzugt Methyl, so daß die Verbindung der Formel (VII) vorzugsweise ein Acrylsäure-, Methacrylsäure- oder Ethacrylsäure-Derivat ist.
In den Verbindungen der Formel (VIII) kann K¹ zum Beispiel eine Valenzbindung sein. Wenn K¹ eine Gruppe ist, dann beträgt I vorzugsweise 1 bis 6, noch mehr bevorzugt 1, 2 oder 3, und am meisten bevorzugt beträgt I 1. Wenn K¹ eine Gruppe -(CH&sub2;)INR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)IOC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;C(O)O-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;C(O)-, -(CH&sub2;)IC(O)NR¹&sup6;- oder -(CH&sub2;)INR¹&sup6;C(O)NR¹&sup6;- bedeutet, dann steht R¹&sup6; vorzugsweise für Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, noch mehr bevorzugt für Wasserstoff.
In den Verbindungen der Formel (VIII) befindet sich die Vinylgruppe vorzugsweise in para-Stellung zu der Gruppe -K¹-Q.
Vorzugsweise ist Q eine Alkyl- oder Fluoralkylgruppe, die gegebenenfalls ein oder mehrere Ether-Sauerstoffatome und gegebenenfalls eine oder mehrere Kohlenstoff- Kohlenstoff-Doppel- oder -Dreifachbindungen enthält. Noch mehr bevorzugt ist Q:
eine Alkylgruppe der Formel -(CR¹&sup7;&sub2;)mCR¹&sup7;&sub3;, worin die Gruppen -(CR¹&sup7;&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR¹&sup7;&sub2;)- die Gruppen R¹&sup7; gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R¹&sup7; Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder -Fluoralkyl bedeutet und m 5 bis 23 beträgt, wenn Q keine Fluoratome enthält, oder 1 bis 23, vorzugsweise 5 bis 23, beträgt, wenn Q ein oder mehrere Fluoratome enthält;
ein Alkoxyalkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyleinheit; unsubstituiert oder substituiert durch ein oder mehrere Fluoratome; oder
eine (Oligoalkoxyl)alkylgruppe der Formel -[(CR¹&sup8;&sub2;)nO]o(CR¹&sup8;&sub2;)nR¹&sup8;, worin die Gruppen -(CR¹&sup8;&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR¹&sup8;&sub2;)- die Gruppen R¹&sup8; gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R¹&sup8; Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder -Fluoralkyl bedeutet und n 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 4, beträgt und o 1 bis 12 beträgt.
Wenn Q eine Gruppe -[(CR¹&sup8;&sub2;)nO]o(CR¹&sup8;&sub2;)nR¹&sup8; bedeutet, worin alle Gruppen R¹&sup8; Wasserstoff bedeuten und in allen Gruppen -[(CR¹&sup8;&sub2;)nO]- n 2 beträgt, ist die Gruppe der Formel Q nicht in der Lage, starke sekundäre Valenzwechselwirkungen mit hydrophoben Oberflächen aufzubauen. Während Reste von Monomeren, die eine derartige Gruppe enthalten, in den Polymeren der Erfindung enthalten sein können, ist es auch erforderlich, Reste von Monomeren einzuschließen, die in der Lage sind, derartige starke sekundäre Valenzwechselwirkungen aufzubauen, wenn derartige Wechselwirkungen ein Polymer an eine Oberfläche binden sollen. Monomere, die Gruppen aufweisen, welche Oligo(höheres Alkylen)oxid-Einheiten enthalten, können verwendet werden, um Monomere bereitzustellen, welche Oligoalkylenoxid-Einheiten enthalten, in denen mindestens 50 Mol-% einzelner Alkylenoxid-Einheiten 3 oder mehr Kohlenstoffatome enthalten. Somit könnte zum Beispiel eine gemischte Oligo(ethylenoxid/propylenoxid)-Seitenkette verwendet werden, vorausgesetzt, daß mehr Propylenoxid-Einheiten als Ethylenoxid-Einheiten vorhanden sind.
Wenn Q eine (Oligoalkoxy)alkylgruppe bedeutet, die Reste -[(CR¹&sup8;&sub2;)nO]- enthält, worin n 2 beträgt, dann ist n vorzugsweise 2 in nicht mehr als 50 Mol-% der Reste -[(CR¹&sup8;&sub2;)nO]-.
Alternativ kann es sich bei Q um eine Gruppe handeln, bei welcher eine oder mehrere der Alkyl- oder Alkylen-Einheiten in einer derartigen Alkyl-, Alkoxyalkyl- oder (Oligoalkoxy)alkylgruppe durch eine entsprechende Alkenyl-, Alkinyl-, Alkenylen- oder Alkinylen-Einheit ersetzt sind.
Bevorzugte Gruppen Q beinhalten Alkyl-, Alkoxyalkyl- und (Oligoalkoxy)alkylgruppen, die gegebenenfalls eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- oder -Dreifachbindungen mit 8 oder mehr, noch mehr bevorzugt 10 oder mehr, sogar noch mehr bevorzugt 12 oder mehr, zum Beispiel 14 oder mehr, wie zum Beispiel 16 oder mehr, Kohlenstoffatomen enthalten. Derartige Gruppen können ein oder mehrere Fluoratome enthalten und deshalb Fluoralkyl-Derivate sein. Vorzugsweise enthalten derartige Gruppen jedoch keine Fluoratome.
Besonders bevorzugte Gruppen sind geradkettige Alkyl- oder Fluoralkylgruppen, die gegebenenfalls eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- oder -Dreifachbindungen enthalten.
Wenn Q eine Siloxangruppe ist, kann jede Gruppe -(CR16a&sub2;)- gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, sein und vorzugsweise bedeutet jede Gruppe R16a Wasserstoff. Vorzugsweise beträgt qq 2 bis 4 und am meisten bevorzugt 3. Jede Gruppe -(SiR16b&sub2;)- kann gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, sein und vorzugsweise bedeutet jede Gruppe R16b Methyl. Vorzugsweise beträgt pp 4 bis 29. Bevorzugte Comonomere, bei denen Q eine Siloxangruppe bedeutet, sind jene der Formel (VII).
In einer speziellen Ausführungsform enthält die Gruppe Q keine ethylenische Unsättigung, d. h. keine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- oder -Dreifachbindungen.
Konkrete Beispiele für Comonomere, die eine Alkyl-, Fluoralkyl- oder Siloxangruppe enthalten, beinhalten: n-Dodecylmethacrylat, Octadecylmethacrylat, Hexadecylmethacrylat, 1H,1H,2H,2H-Heptadecafluordecylmethacrylat, p-Octylstyrol, p-Dodecylstyrol und Siloxane mit Monomethacryloxypropyl-Endgruppen. n-Dodecylmethacrylat ist besonders bevorzugt.
Comonomere, die eine physikalisch adsorbierbare Alkyl- oder Fluoralkylgruppe, welche keine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- oder -Dreifachbindung enthält, oder eine Siloxangruppe, wie zum Beispiel jene der Formeln (VII) und (VIII), enthalten, sind im Handel erhältlich oder können mit Hilfe herkömmlicher Verfahren unter Verwendung bekannter Reaktionen hergestellt werden.
In einer zweiten speziellen Ausführungsform derartiger Comonomere enthält die Gruppe Q Ethylen-Unsättigung, d. h. eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff- Doppel- oder -Dreifachbindungen. Derartige Comonomere können zum Beispiel eine Vinyl-, Divinyl-, Acetylen- oder Diacetylen-Einheit enthalten. Comonomere, die anstelle von Vinyl-Unsättigung Acetylen-Unsättigung enthalten, sind im allgemeinen bevorzugt, insbesondere jene, die eine einzige Acetylengruppe enthalten.
Comonomere, welche eine derartige ethylenische ungesättigte Gruppe enthalten, sind in der Lage, eine Vernetzung zwischen linearen Polymerketten bereitzustellen, sobald das Polymer auf ein Substrat aufgetragen wird, sowie durch physikalische Adsorption an das Substrat gebunden zu werden. Eine derartige Vernetzung kann die Stabilität der Beschichtung verbessern und wird typischerweise durch Bestrahlung, zum Beispiel mit UV- oder gamma-Strahlen, gebildet. Die Vernetzung derartiger Gruppen kann entweder allein oder zusätzlich zu der Verwendung eines Comonomers, welches eine reaktive Gruppe als vernetzbares Comonomer enthält, wie unten beschrieben, eingesetzt werden.
Besonders bevorzugte vernetzbare Comonomere, die in der Lage sind, an ein Substrat durch physikalische Adsorption gebunden zu werden, sind jene der Formel (VIIA) und (VIIIA).
CH&sub2;=CR¹&sup4;-C(O)-A'-QQ (VIIA)
worin R¹&sup4;, A' und K¹ wie zuvor definiert sind und QQ eine Alkinylgruppe bedeutet, die 6 oder mehr Kohlenstoffatome und eine oder zwei, vorzugsweise eine, Kohlenstoff- Kohlenstoff-Dreifachbindung enthält, vorausgesetzt, daß die Acetylen-Einheiten nicht direkt an A' oder K¹ gebunden sind.
Unter derartigen Comonomeren ist es bevorzugt, daß es sich bei QQ um eine Gruppe handelt, die 6 bis 24 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 8 oder mehr, noch mehr bevorzugt 10 oder mehr, sogar noch mehr bevorzugt 12 oder mehr, zum Beispiel 14 oder mehr, wie zum Beispiel 16 oder mehr, Kohlenstoffatome enthält.
Es ist auch bevorzugt, daß die Gruppe QQ keine endständige Acetylen-Einheit, d. h. eine Gruppe -C CH, enthält.
Eine besonders bevorzugte Gruppe QQ ist 7-Dodecinyl und ein konkretes Beispiel für eine Verbindung der Formel (VIIA), welche eine derartige Gruppe enthält, ist Dodec-7-in-1-olmethacrylat.
Die Verbindung der Formel (VIIA) und (VIIIA) und andere Comonomere der Formel (VII) und (VIII), welche eine ethylenisch ungesättigte physikalisch adsorbierbare Gruppe Q enthalten, können analog zu bekannten Verfahren hergestellt werden. Ihre Herstellung ist anhand von Bezugsbeispiel 5 veranschaulicht.

b) Comonomere, die eine reaktive Gruppe tragen

Bevorzugte Comonomere, die dazu geeignet sind, eine Bindung an eine hydrophile Oberfläche mit funktionellen Gruppen bereitzustellen, enthalten eine reaktive Gruppe, die in der Lage ist, kovalent an eine Oberfläche zu binden, und haben die allgemeine Formel X oder XI, wie unten definiert.
In einer Silan- oder Siloxangruppe Q³ oder Q&sup4; ist ein Halogen-Substituent zum Beispiel Chlor und ein Alkoxy-Substituent ist zum Beispiel Methoxy oder Ethoxy, und eine Tosylatgruppe ist zum Beispiel 2-(N-Methylpyridinium)tosylat.
Vorzugsweise bedeutet R¹&sup9; in den Verbindungen der Formel (X) Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, noch mehr bevorzugt Methyl, so daß die Verbindung der Formel (X) vorzugsweise ein Acrylsäure-, Methacrylsäure- oder Ethacrylsäure-Derivat ist.
B&sup7; ist vorzugsweise:
eine Alkylengruppe der Formel -(CR²²&sub2;)r, worin die Gruppen -(CR²²&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR²²&sub2;)- die Gruppen R²² gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R²² Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und r 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe, wie zum Beispiel Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyleinheit; oder
eine Oligooxaalkylengruppe der Formel -[(CR²³&sub2;)sO]I(CR²³&sub2;)s-, worin die Gruppen -(CR²³&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR²³&sub2;)- die Gruppen R²³ gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R²³ Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und s 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, beträgt und t 1 bis 11, vorzugsweise 1 bis 5, beträgt.
Bevorzugte Gruppen B&sup7; beinhalten Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligooxaalkylengruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen.
Wenn Q³ eine Silan- oder Siloxygruppe ist, bedeutet B&sup7; vorzugsweise eine Alkylengruppe mit 1 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4, noch mehr bevorzugt 3 Kohlenstoffatomen.
Konkrete Beispiele für die Gruppe B&sup7; sind -CH&sub2;, -CH&sub2;CH&sub2;- und -(CH&sub2;)&sub6;-.
In den Verbindungen der Formel (XI) befindet sich die Vinylgruppe vorzugsweise in para-Stellung zu der Gruppe -K²-B&sup8;-Q&sup4;.
K² kann zum Beispiel eine Valenzbindung sein. Wenn K² eine Gruppe ist, dann beträgt q vorzugsweise 1 bis 6, noch mehr bevorzugt 1, 2 oder 3, und am meisten bevorzugt beträgt q 1. Wenn K² eine Gruppe -(CH&sub2;)qNR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qOC(O)NR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)O-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;(C(O)-, -(CH&sub2;)qC(O)NR²&sup0;- oder -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)NR²&sup0;- bedeutet, dann ist R²&sup0; vorzugsweise Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, noch mehr bevorzugt Wasserstoff.
B&sup8; ist vorzugsweise:
eine Alkylengruppe der Formel -(CR²&sup4;&sub2;)u-, worin die Gruppen -(CR²&sup4;&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR²&sup4;&sub2;)- die Gruppen R²&sup4; gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R²&sup4; Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und u 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe, wie zum Beispiel Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyl-Einheit; oder
eine Oligooxaalkylengruppe der Formel -[(CR²&sup5;&sub2;)vO]w(CR²&sup5;&sub2;)v-, worin die Gruppen -(CR²&sup5;&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR²&sup5;&sub2;)- die Gruppen R²&sup5; gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R²&sup5; Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und v 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, beträgt und w 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt.
Bevorzugte Gruppen B&sup8; beinhalten Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligooxaalkylengruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen.
In einer Ausführungsform enthalten B&sup8; und K² zusammen bis zu 12 Kohlenstoffatome.
Konkrete Beispiele für Comonomere, die eine reaktive Gruppe tragen, beinhalten Chlormethylstyrol, Methacrylsäure, 2-Aminoethylmethacrylat, 2,3-Epoxypropylmethacrylat, 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat, 2-Methacryloyloxyethyldichlortriazin, 3- Chlor-2-hydroxypropylmethacrylamid und Glycidylmethacrylat und reaktive Methacrylatester, die die Gruppe HetC(O)O- enthalten, worin (Het) einen heterocyclischen Ring, zum Beispiel Benzotriazol oder Imidazol, bedeutet, und reaktive Methacrylatester, die eine Gruppe R¹&sup6;OC(O)- enthalten, worin R¹&sup6; eine Succinimido- oder Pentafluorphenylgruppe bedeutet.
Besonders bevorzugte Comonomere, die reaktive Gruppen tragen, sind 2-Aminoethylmethacrylat und 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat.
Comonomere, die eine reaktive Gruppe tragen, welche in der Lage ist, kovalent an eine Oberfläche gebunden zu werden, wie zum Beispiel jene der Formel (X) oder (XI), sind im Handel erhältlich oder können mit Hilfe herkömmlicher Verfahren unter Verwendung bekannter Reaktionen hergestellt werden.
Comonomere der Formel (X), bei welchen es sich um Dichlortriazin-Monomere handelt, können auf bekannte Weise, zum Beispiel durch Umsetzen eines substituierten Hydroxyalkyl(alk)acrylats oder Aminoalkyl(alk)acrylats mit Trichlortriazin in einem geeigneten Lösungsmittel und in Gegenwart einer Base, hergestellt werden.
Comonomere der Formel (XI), bei denen es sich um reaktive Methacrylatester handelt, worin die Estergruppe eine Imidazolgruppe enthält, können auf bekannte Weise durch Umsetzen eines substituierten Hydroxyalkyl(alk)acrylats (z. B. 2- Hydroxyethyl(meth)acrylat), Polyethylenoxid(meth)acrylats oder Polypropylenoxid- (meth)acrylats mit 1,1-Carbonyldimidazol in einem trockenen Lösungsmittel her gestellt werden. Analoge bekannte Verfahren können verwendet werden, um Succinimido- und Pentafluorphenylmethacrylatester der Formel (X) durch Reaktion mit einem reaktiven Ester, Säurehalogenid oder Säureanhydrid herzustellen.
Wenn Comonomere, die eine reaktive Gruppe enthalten, verwendet werden, um ein Copolymer durch kovalente Bindung an eine Oberfläche zu binden, wird darauf hingewiesen, daß nicht alle der reaktiven Gruppen notwendigerweise an Oberflächenreaktive Gruppen gebunden sein müssen, und daß Gruppen, die nicht derart gebunden sind, andere chemische Bindungen eingehen können. Derartige Gruppen können insbesondere Stellen zur Bindung von Einheiten, wie zum Beispiel Liganden, an das Polymer bereitstellen, wenn es auf ein Substrat aufgetragen wird.
Comonomere, die eine reaktive Gruppe enthalten, wie zum Beispiel Verbindungen der Formel (X) und (XI), können anstelle eines Monomers, das kovalent an eine Oberfläche gebunden wird, als Comonomere verwendet werden, welche vernetzbare Gruppen enthalten, die mit anderen vernetzbaren Gruppen reagieren.
Wenn Comonomere, die eine reaktive Gruppe enthalten, verwendet werden, um derartige vernetzbare Gruppen bereitzustellen, dann werden die vernetzbaren Gruppen und/oder die Copolymerisationsbedingungen derart gewählt, daß sie nicht vernetzen, wenn die Comonomere copolymerisiert werden; somit handelt es sich bei dem Polymerisationsprodukt um ein unvernetztes lineares Copolymer, das anschließend nach dem Auftragen des Copolymers auf eine Oberfläche vernetzt werden kann, um die Stabilität der Beschichtung zu verbessern. Wenn eine derartige Vernetzung zwischen linearen Polymerketten verwendet wird, kann die Vernetzung entweder zwischen zwei derartigen vernetzbaren Gruppen oder zwischen einer vernetzbaren Gruppe und einer nicht inerten Gruppe in einem Verdünnungs-Comonomer-Rest (später definiert) gebildet werden. Eine derartige Vernetzung kann entweder durch direkte Reaktion der Gruppen, die die Vernetzung bilden, oder durch Reaktion dieser Gruppen mit einem reaktiven Brückenmolekül, zum Beispiel einem reaktiven Gas, wie zum Beispiel Ammoniak, gebildet werden.
Reste derartiger Comonomere können deshalb in Polymeren vorhanden sein, die dazu bestimmt sind, hydrophobe Oberflächen zu beschichten, und Reste eines Monomers enthalten, das eine Gruppe enthält, welche ein Zentrum permanenter positiver Ladung trägt und die Formel (VA), (VB) oder (VC) hat, oder ein Comonomer enthält, welches eine Alkyl-, Fluoralkyl- oder Siloxangruppe enthält, welche die Formel (VII) oder (VIII) hat. Ähnlich können Reste derartiger Comonomere auch in Polymeren vorhanden sein, die dazu bestimmt sind, durch ionische Wechselwirkung an eine Oberfläche gebunden zu werden, und welche Reste einer Verbindung der Formel (XIII) oder (XIV), wie unten definiert, enthalten.
Bevorzugte reaktive Comonomere, die verwendet werden, um das Comonomer zu vernetzen, anstatt eine kovalente Bindung an die Oberfläche bereitzustellen, sind jene der Formel (X) oder (XI), worin Q² oder Q&sup4; eine vernetzbare Cinnamyl-, Epoxy-, -CHOHCH&sub2;Hal-Gruppe (worin Hal ein Halogenatom bedeutet), Methylol-, Silyl-, eine ethylenisch ungesättigte vernetzbare Gruppe, wie zum Beispiel eine Acetylen-, Diacetylen-, Vinyl- oder Divinylgruppe, oder eine Acetoacetoxy- oder Chloralkylsulfongruppe, vorzugsweise Chlorethylsulfongruppe, enthält.
Konkrete Beispiele für Comonomere, die eine Gruppe tragen, welche zur Vernetzung in der Lage ist, beinhalten Methacrolein, Cinnamylmethacrylat, 2,3-Epoxypropylmethacrylat, 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat, Hydroxymethylmethacrylamid, 3- (Trimethoxysilyl)propylmethacrylat, 2-Acetoacetoxyethylmethacrylat, 3-(Vinylbenzyl)- 2-chlorethylsulfon.
Wenn ein Polymer der Erfindung, das vernetzbare Gruppen enthält, auf ein Substrat aufgetragen wird, liegt das Polymer in im wesentlichen unvernetzter Form vor. Nach dem Beschichten kann die Vernetzung vernetzbarer Gruppen erfolgen, um die Festigkeit und Stabilität der Polymerbeschichtung zu erhöhen.

c) Comonomere, die eine ionische Gruppe tragen

Bevorzugte Comonomere, die eine ionische Gruppe tragen, welche in der Lage ist, durch ionische Wechselwirkung an eine Oberfläche gebunden zu werden, haben die allgemeine Formel (XII)
Y²-B&sup9;-Q&sup5; (XI I)
worin Y² eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe bedeutet, welche ausgewählt ist aus
oder
worin R²&sup6; Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl bedeutet;
A" -O- oder -NR²&sup7;- bedeutet, worin R²&sup7; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet oder R²&sup7; eine Gruppe -B&sup9;-Q&sup5; bedeutet;
B&sup9; eine Valenzbindung, eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet;
K³ eine Gruppe -(CH&sub2;)xOC(O)-, -(CH&sub2;)xC(O)O-, -(CH&sub2;)xOC(O)O-, -(CH&sub2;)xNR²&sup8;-, -(CH&sub2;)xNR²&sup8;C(O)-, -(CH&sub2;)xC(O)NR²&sup8;-, -(CH&sub2;)xNR²&sup8;C(O)O-, -(CH&sub2;)xOC(O)NR²&sup8;-, -(CH&sub2;)xNR²&sup8;C(O)NR²&sup8;- (worin die Gruppen R²&sup8; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)xO-, -(CH&sub2;)xSO&sub3;, eine Valenzbindung (gegebenenfalls in Kombination mit B&sup9;) bedeutet und x 1 bis 12 beträgt und R²&sup8; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet;
Q&sup5; eine ionische Gruppe darstellt, die in der Lage ist, durch ionische Wechselwirkung an eine Oberfläche gebunden zu werden.
Bevorzugte Comonomere der Formel (XII) sind deshalb jene der Formel (XIII) und (XIV):
worin:
R²&sup6;, A", B&sup9;, K³ und Q&sup5; wie mit Bezug auf Formel (XII) definiert sind.
Vorzugsweise bedeutet R²&sup6; in den Verbindungen der Formel (XIII) Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, noch mehr bevorzugt Methyl, so daß die Verbindung der Formel (XIII) vorzugsweise ein Acrylsäure-, Methacrylsäure- oder Ethacrylsäure-Derivat ist.
In den Verbindungen der Formel (XIV) kann K³ zum Beispiel eine Valenzbindung sein. Wenn K³ eine Gruppe bedeutet, dann beträgt x vorzugsweise 1 bis 6, noch mehr bevorzugt 1, 2 oder 3, und am meisten bevorzugt beträgt · 1. Wenn K³ eine Gruppe -(CH&sub2;)xNR²&sup8;-, -(CH&sub2;)xOC(O)NR²&sup8;-, -(CH&sub2;)xNR²&sup8;C(O)O-, -(CH&sub2;)xNR²&sup6;C(O)-, -(CH&sub2;)xC(O)NR²&sup8;- oder -(CH&sub2;)xNR²&sup8;C(O)NR²&sup8;- bedeutet, dann ist R²&sup8; vorzugsweise Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, noch mehr bevorzugt Wasserstoff.
In den Verbindungen der Formel (XIV) befindet sich die Vinylgruppe vorzugsweise in para-Stellung zu der Gruppe -K³-B&sup9;-Q&sup5;.
B&sup9; ist vorzugsweise:
eine Alkylengruppe der Formel -(CR²&sup9;&sub2;)y-, worin die Gruppen -(CR²&sup9;&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR²&sup9;&sub2;)- die Gruppen R²&sup9; gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R²&sup9; Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und y 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe, wie zum Beispiel Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyl-Einheit; oder
eine Oligooxaalkylengruppe der Formel -[(CR³&sup0;&sub2;)yyO]xx(CR³&sup0;&sub2;)yy-, worin die Gruppen -(CR³&sup0;&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR³&sup0;&sub2;)- die Gruppen R³&sup0; gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R³&sup0; Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, bedeutet und yy 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, beträgt und xx 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt.
Bevorzugte Gruppen B&sup9; beinhalten Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligooxaalkylengruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen.
Konkrete Beispiele für die Gruppe B&sup9; sind -CH&sub2;, -CH&sub2;CH&sub2;- und -(CH&sub2;)&sub6;-.
Die Gruppe Q&sup5; kann je nach der zu beschichtenden Oberfläche entweder anionisch oder kationisch sein. Wenn die Oberfläche eine kationische Oberflächenladung aufweist, ist die Gruppe Q&sup5; anionisch und es kann sich zum Beispiel um eine Carboxylat-, Sulfonat-, Hydrogenphosphat- oder Phosphatgruppe handeln, Wenn die Oberfläche eine anionische Oberflächenladung aufweist, ist die Gruppe Q&sup5; kationisch und es kann sich zum Beispiel um eine Gruppe -NR³¹&sub3; , worin jede Gruppe R³¹ gleich oder verschieden ist, und Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei zwei der Gruppen R³¹ zusammen einen heterocyclischen Ring bilden können, der 5 bis 7 Atome enthält, vorzugsweise Wasserstoff oder Methyl bedeutet, eine Gruppe N Het, worin Het für eine ungesättigte heterocyclische Gruppe, wie zum Beispiel Pyridyl, steht, welche unsubstituiert oder durch eine oder mehrere Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen substituiert ist, oder eine Gruppe -PR³²&sub3; handeln, worin jede Gruppe R³² gleich oder verschieden ist und Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei zwei der Gruppen R³² zusammen einen heterocyclischen Ring bilden können, welcher 5 bis 7 Atome enthält, vorzugsweise Methyl bedeutet.
Konkrete Beispiele für Comonomere, die eine ionische Gruppe tragen, beinhalten Acrylsäure, Methacrylsäure, 2-Sulfoethylmethacrylat, 2-Methacryloyloxyethylphosphat, p-Styrolsulfonsäure, 2-(Methacryloyloxyethyl)trimethylammoniumchlorid, 3-Aminopropylmethacrylamid, N-Vinylbenzyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid.
Comonomere, die eine Gruppe tragen, welche in der Lage ist, ein Polymer durch ionische Wechselwirkung an eine Oberfläche zu binden, wie zum Beispiel jene der Formel (XIII) und (XIV), sind im Handel erhältlich oder können mit Hilfe herkömmlicher Verfahren unter Verwendung bekannter Reaktionen hergestellt werden.

Verdünnungs-Comonomere

Zusätzlich zu den Resten zwitterionischer Monomere und den Resten von Comonomeren können die Polymere der vorliegenden Erfindung Reste eines Verdünnungs-Comonomers enthalten.
Derartige Verdünnungs-Comonomere können verwendet werden, um dem Polymer die gewünschten physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu verleihen. Dabei kann es sich um irgendwelche vom bekannten herkömmlichen radikalisch polymerisierbaren, vorzugsweise ethylenisch ungesättigten Typ handeln, welche mit einem oder mehreren anderen Comonomeren kompatibel sind.
Konkrete Beispiele für Verdünnungs-Comonomere beinhalten Alkyl(alk)acrylat, welches vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe der Ester-Einheit enthält, wie zum Beispiel Methyl(alk)acrylat; ein Dialkylaminoalkyl(alk)acrylat, welches vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome in jeder Alkyl-Einheit des Amins und 1 bis 4 Kohlenstoffatome in der Alkylenkette enthält, z. B. 2-(Dimethylamino)ethyl- (alk)acrylat; ein Alkyl(alk)acrylamid, welches vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe der Amid-Einheit enthält; ein Hydroxyalkyl(alk)acrylat, welches vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome in der Hydroxyalkyl-Einheit enthält, z. B. ein 2-Hydroxyethyl(alk)acrylat; oder ein Vinyl-Monomer, wie zum Beispiel ein N-Vinyl lactam, welches vorzugsweise 5 bis 7 Atome in dem Lactam-Ring enthält, zum Beispiel Vinylpyrrolidon; Styrol oder ein Styrol-Derivat, welches zum Beispiel an dem Phenyl-Ring durch eine oder mehrere Alkylgruppen, die 1 bis 6, vorzugsweise 1 bis 4, Kohlenstoffatome enthalten, und/oder durch ein oder mehrere Halogenatome, wie zum Beispiel Fluoratome, substituiert ist, z. B. (Pentafluorphenyl)styrol.
Andere geeignete Verdünnungs-Comonomere beinhalten Polyhydroxyl, zum Beispiel Zucker, (Alk)acrylat und (Alk)acrylamide, worin die Alkylgruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, z. B. Zuckeracrylate, Methacrylate, Ethacrylate, Acrylamide, Methacrylamide und Ethacrylamide. Geeignete Zuckerarten beinhalten Glucose und Sorbit. Besonders geeignete Verdünnungs-Comonomere beinhalten Methacryloylglucose oder Sorbitmethacrylat.
Weitere Verdünnungsmittel, die konkret genannt werden können, beinhalten polymerisierbare Alkene, vorzugsweise mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, z. B. Ethylen, Diene, wie zum Beispiel Butadien, Alkylenanhydride, wie zum Beispiel Maleinsäureanhydrid, und Cyano-substituierte Alkylene, wie zum Beispiel Acrylnitril.
Verdünnungs-Comonomere können mit Hilfe herkömmlicher bekannter Verfahren erhalten werden.
Unter den obigen Verdünnungs-Comonomeren sind einige inert und dienen nur dazu, die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Copolymeren, die diese enthalten, zu modifizieren. Andere, und insbesondere die Hydroxyalkyl(alk)acrylate und Polyhydroxyl(alk)acrylate, spielen eine reaktive Rolle zusätzlich zu der bloßen Modifizierung physikalischer und mechanischer Eigenschaften. Derartige Comonomere enthalten funktionelle Gruppen, wie zum Beispiel Hydroxylgruppen, die mit einer vernetzenden Gruppe reagieren können oder mit reaktiven Gruppen in anderen Molekülen reagieren können, um sie an das Copolymer zu binden.
Es wird auch darauf hingewiesen, daß Alkyl(alk)acrylate, die 6 oder mehr Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe enthalten, entweder als Verdünnungs-Comonomere oder Comonomere, welche in der Lage sind, ein Polymer durch physikalische Adsorption an eine Oberfläche zu binden, angesehen werden können. Insbesondere wird darauf hingewiesen, daß ein Copolymer, welches ein derartiges Verdünnungs- Comonomer und ein reaktives Comonomer, welches in der Lage ist, an einer Oberfläche zu reagieren, um eine kovalente Bindung an eine Oberfläche bereitzustellen, enthält, verwendet werden kann, um eine hydrophile Oberfläche zu beschichten, wobei das reaktive Comonomer eine Bindung an die Oberfläche bereitstellt und das Verdünnungsmittel die physikalischen und mechanischen Eigenschaften modifiziert. Ein derartiges Copolymer kann jedoch auch verwendet werden, um hydrophobe Oberflächen zu beschichten, in welchem Fall das "Verdünnungs"-Monomer als Comonomer dient, welches in der Lage ist, durch physikalische Adsorption an die Oberfläche gebunden zu werden, und das Comonomer, welches zu einer kovalenten Bindung in der Lage ist, als vernetzbares Comonomer dient.
Zur Polymerisation kann jedes herkömmliche Verfahren verwendet werden, typischerweise thermische oder photochemische Polymerisation. Wenn Comonomere, die in der Lage sind, eine Vernetzung in dem aufgetragenen Polymerfilm zu bewirken, vorhanden sind, werden die Polymerisationsbedingungen so eingestellt, daß die Vernetzung nicht während der Polymerisation eintritt. Somit würde zum Beispiel keine aktinische Strahlung verwendet werden, um ein Polymer herzustellen, welches ein Comonomer enthält, das dadurch Vernetzungen bilden kann, daß es aktinischer Strahlung ausgesetzt wird.
Zur thermischen Polymerisation wird eine Temperatur von 40 bis 100ºC, typischerweise 50 bis 80ºC, verwendet. Zur photochemischen Polymerisation kann aktinische Strahlung, wie zum Beispiel gamma-, UV-, sichtbare oder Strahlung im Mikrowellenbereich verwendet werden. Typischerweise wird UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 200 bis 400 nm verwendet.
Die Polymerisation wird im allgemeinen in einem Reaktionsmedium durchgeführt, bei welchem es sich zum Beispiel um eine Lösung oder Dispersion handelt, wobei als Lösungsmittel beispielsweise Acetonitril, Dimethylformamid, Chloroform, Dichlormethan, Ethylacetat, Dimethylsulfoxid, Dioxan, Benzol, Toluol, Tetrahydrofuran verwendet wird, oder worin das Polymer keine Gruppen enthält, die mit protischen Lösungsmitteln, Wasser oder einem Alkanol, das 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, z. B. Methanol, Ethanol oder Propan-2-ol, reagieren. Alternativ kann eine Mischung von irgendwelchen der obigen Lösungsmittel verwendet werden.
Die Polymerisation kann in Gegenwart eines oder mehrerer Polymerisationsinitiatoren, wie zum Beispiel Benzoylperoxid, 2,2'-Azobis(2-methylpropionitril) oder Benzoinmethylether, durchgeführt werden. Andere Polymerisationsinitiatoren, die verwendet werden können, sind in "Polymer Handbook", 3. Ausgabe, Hsg. J. Brandrup und E. H. Immergut, Verlag Wiley-Interscience, New York, 1989, offenbart.
Im allgemeinen erfolgt die Copolymerisation über einen Zeitraum von 1 bis 72 Stunden, vorzugsweise 8 bis 48, zum Beispiel 16 bis 24 Stunden, und unter einer inerten Atmosphäre von zum Beispiel Stickstoff oder Argon. Das Polymer wird im allgemeinen durch Dialyse, Ausfällen in einem Nichtlösungsmittel (z. B. Diethylether oder Aceton) oder Ultrafiltration gereinigt. Das resultierende Polymer wird im allgemeinen unter Vakuum, z. B. über einen Zeitraum von 5 bis 72 Stunden, getrocknet und hat ein Molekulargewicht von 10000 bis 10 Millionen, vorzugsweise 20000 bis 1 Million.
Das genaue Verhältnis und die Beschaffenheit der verschiedenen Comonomere, die verwendet werden, um ein Copolymer gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen, welches Reste eines zwitterionischen Monomers und des Comonomers enthält, können so eingestellt werden, daß ein Copolymer bereitgestellt wird, welches zur Beschichtung einer speziellen Oberfläche besonders geeignet ist. So kann der Anteil an Comonomer, welches eine Gruppe enthält, die in der Lage ist, das Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden, daran angepaßt sein, eine effiziente physikalische Adsorption an einer speziellen hydrophoben Oberfläche bereitzustellen, der Anzahl an funktionellen Gruppen an einer speziellen Oberfläche zu entsprechen, oder eine effiziente Bindung durch ionische Wechselwirkung mit einer speziellen Oberfläche bereitzustellen. Ähnlich kann der Anteil des zwitterionischen Monomers und an vernetzbarem Comonomer und Verdünnungs- Monomer daran angepaßt sein, die gewünschte Biokompatibilität und die gewünschten physikalischen und mechanischen Eigenschaften bereitzustellen. Es wird darauf hingewiesen, daß für den Erhalt der gewünschten Kombination von Eigenschaften mehr als eine Art von zwitterionischem Monomer, Comonomer, welches eine Gruppe enthält, die in der Lage ist, das Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden, vernetzbarem und/oder Verdünnungs-Comonomer verwendet werden kann.
Ähnlich kann bei Polymeren, welche Reste eines Monomers umfassen, das eine zwitterionische Gruppe und eine Gruppe, die in der Lage ist, das Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden, enthält, die Beschaffenheit dieser Gruppen so eingestellt werden, daß die gewünschte Biokompatibilität und eine effiziente Bindung an eine spezielle Oberfläche sowie gewünschte physikalische und mechanische Eigenschaften bereitgestellt werden. Wenn zusätzlich ein Verdünnungs-Comonomer verwendet wird, können die Beschaffenheit des Verdünnungs-Comonomers und die Anteile der Comonomere ähnlich eingestellt werden. Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß für den Erhalt der gewünschten Kombination von Eigenschaften mehr als eine Art von zwitterionischem Monomer und/oder mehr als eine Art von vernetzbarem und/oder Verdünnungs-Comonomer verwendet werden kann.
Die Monomer-Zusammensetzung, die der Polymerisation unterzogen wird, um ein erfindungsgemäßes Polymer bereitzustellen, umfaßt mindestens 0,01 Gewichts-%, vorzugsweise 1 Gewichts-%, noch mehr bevorzugt 5 Gewichts-%, an zwitterionischem Monomer und maximal 99,9 Gewichts-%, vorzugsweise 99 Gewichts-%, noch mehr bevorzugt 95 Gewichts-%, eines oder mehrerer anderer Monomere. Bei dem bzw. den derartigen anderen Monomer(en) kann es sich um ein bzw. mehrere Monomere, die eine Gruppe enthalten, welche in der Lage ist, das Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden, ein bzw. mehrere Verdünnungs-Monomere und/oder ein bzw. mehrere vernetzbare Monomere handeln.
Die Monomer-Zusammensetzung umfaßt weiter mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 5 Gew.-%, eines oder mehrerer Monomere, die eine Gruppe enthalten, welche in der Lage ist, das Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden, und maximal 99,9 Gew.-%, vorzugsweise 99 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 95 Gew.-% eines oder mehrerer anderer Monomere. Bei dem bzw. den derartigen anderen Monomer(en) handelt es sich um das zwitterionische Monomer, Verdünnungs-Monomer und/oder ein vernetzbares Monomer.
Es versteht sich, daß wenn zumindest ein Teil des zwitterionischen Monomers auch eine Gruppe enthält, die in der Lage ist, das Polymer stabil an eine Oberfläche zu binden, zumindest ein Teil des Gehalts dieser beiden Gruppen von dem gleichen Monomer bereitgestellt wird.
Wenn das Polymer durch physikalische Adsorption an eine Oberfläche gebunden werden soll, dann umfaßt die Monomer-Zusammensetzung vorzugsweise nicht mehr als 95 Gewichts-%, noch mehr bevorzugt nicht mehr als 90 Gewichts-%, und sogar noch mehr bevorzugt nicht mehr als 80 Gewichts-% eines oder mehrerer Monomere, die eine Alkyl-, Fluoralkyl- oder Siloxangruppe enthalten, welche in der Lage ist, das Polymer durch physikalische Adsorption an eine Oberfläche zu binden und welche außerdem keine zwitterionische Gruppe enthält, wobei der Rest der Zusammensetzung aus zwitterionischem Monomer, einem oder mehreren Verdünnungs- Monomeren und/oder einem oder mehreren vernetzbaren Monomeren besteht. Eine derartige Zusammensetzung umfaßt typischerweise bis zu 50 Gewichts-% eines oder mehrerer Verdünnungs-Comonomere. Wenn ein Verdünnungs-Comonomer vorhanden ist, umfaßt es vorzugsweise mindestens 1 Gewichts-%, noch mehr bevorzugt 5 Gewichts-%, der gesamten Comonomer-Zusammensetzung. Wenn es vorhanden ist, umfaßt das vernetzbare Comonomer im allgemeinen 0,1 bis 20 Gewichts-% der gesamten Comonomer-Zusammensetzung.
Wenn verschiedene Comonomere verwendet werden, um das Zwitterion und die physikalische Adsorption bereitzustellen, dann beträgt das Molverhältnis von zwitterionischen Monomer-Resten zu Comonomer-Resten, die eine Alkyl-, Fluoralkyl- oder Siloxangruppe enthalten, welche in der Lage ist, das Polymer durch physikalische Adsorption an eine Oberfläche zu binden, in dem Copolymer vorzugsweise 5 : 95 bis 80 : 20, noch mehr bevorzugt 10 : 90 bis 50 : 50. Außerdem umfaßt das Copolymer vorzugsweise 5 bis 50, noch mehr bevorzugt 10 bis 25 Mol-% Reste des Verdünnungs-Monomers. Das Polymer beinhaltet vorzugsweise 0,1 bis 20, noch mehr bevorzugt 1 bis 10 Mol-% Reste des vernetzbaren Comonomers. Wenn sowohl Reste von Verdünnungs- als auch vernetzbarem Comonomer vorhanden sind, überschreiten sie in Kombination 50, vorzugsweise 35 Mol-% nicht.
Wenn das Polymer kovalent an eine Oberfläche gebunden werden soll, dann umfaßt die Monomer-Zusammensetzung vorzugsweise nicht mehr als 25, noch mehr bevorzugt bis zu 20 und sogar noch mehr bevorzugt bis zu 15 Gewichts-% an reaktivem Comonomer; wobei der Rest der Zusammensetzung aus zwitterionischem Monomer und gegebenenfalls einem oder mehreren Verdünnungs-Monomeren besteht. Eine derartige Zusammensetzung umfaßt typischerweise bis zu 95, vorzugsweise bis zu 90 Gewichts-% eines oder mehrerer Verdünnungs-Comonomere. Wenn ein Verdünnungs-Comonomer vorhanden ist, umfaßt es vorzugsweise mindestens 5, noch mehr bevorzugt 10 Gewichts-% der gesamten Comonomer- Zusammensetzung.
Vorzugsweise beträgt das Molverhältnis von zwitterionischen Monomer-Resten zu Comonomer-Resten, die eine reaktive Gruppe enthalten, in dem Copolymer 5 : 95 bis 95 : 5, noch mehr bevorzugt 50 : 50 bis 90 : 10. Außerdem umfaßt das Copolymer vorzugsweise 5 bis 50, noch mehr bevorzugt 10 bis 25 Mol-% Verdünnungs- Monomer-Reste und/oder 0,1 bis 20, noch mehr bevorzugt 1 bis 10 Mol-% Reste des vernetzbaren Comonomers, vorausgesetzt, daß wenn Reste von sowohl Verdünnungs- als auch vernetzbarem Comonomer vorhanden sind, diese in Kombination 50, vorzugsweise 35 Mol-% nicht überschreiten.
Wenn das Polymer durch ionische Wechselwirkung an eine Oberfläche gebunden werden soll, dann beträgt das Molverhältnis von zwitterionischen Monomer-Resten zu Comonomer-Resten, die eine ionische Gruppe enthalten, welche in der Lage ist, das Polymer durch ionische Wechselwirkungen an eine Oberfläche zu binden, in dem Copolymer vorzugsweise 5 : 95 bis 95 : 5, noch mehr bevorzugt 50 : 50 bis 90 : 10. Außerdem umfaßt das Copolymer vorzugsweise 5 bis 50, noch mehr bevorzugt 10 bis 25 Mol-% Verdünnungs-Monomer Reste und/oder 0,1 bis 20, noch mehr bevorzugt 1 bis 10 Mol-% Reste des vernetzbaren Comonomers, vorausgesetzt, daß wenn Reste von sowohl Verdünnungs- als auch vernetzbarem Comonomer vorhanden sind, diese in Kombination 50, vorzugsweise 35 Mol-% nicht überschreiten.
Außerdem kann die Monomer- oder Comonomer-Zusammensetzung weitere Komponenten, wie zum Beispiel einen Polymerisationsinitiator, ein Kettenübertragungsmittel, eine Säure, eine Base, ein Tensid, einen Emulgator oder einen Katalysator vom herkömmlichen Typ, jeweils in einer Menge von 0,1 bis 5, typischerweise von 0,2 bis 3 und vorzugsweise etwa 0,5 Gewichts-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, umfassen.
Je nach der Beschaffenheit der Gruppen in dem Polymer, die in der Lage sind, dieses an die Oberfläche zu binden, können verschiedene Arten von Oberflächen beschichtet werden.
Polymere, die Reste von Monomeren enthalten, welche Alkyl-, Fluoralkyl- oder Siloxangruppen enthalten, die in der Lage sind, das Polymer durch physikalische Adsorption an eine Oberfläche zu binden, sind zur Beschichtung hydrophober Oberflächen, z. B. Polyethylen-, Polypropylen- und Polytetrafluorethylen(PTFE)-Ober flächen, besonders geeignet; wobei Fluor-haltige Polymere der Erfindung zur Beschichtung von PTFE-Oberflächen besonders geeignet sind.
Hydrophile Oberflächen können mit Hilfe bekannter Verfahren hydrophob und zur Beschichtung mit derartigen Polymeren geeignet gemacht werden (siehe zum Beispiel "Chemical Reactions of Polymers", Hsg. E. M. Fettes, 1964, Interscience, London).
Eine Behandlung mit einem derartigen Polymer erfolgt im allgemeinen durch Beschichten der Oberfläche mit einer Lösung, Dispersion (einschließlich einer Mikrodispersion) des Polymers, im allgemeinen in einem alkoholischen, wäßrigen, organischen oder halogenierten Lösungsmittel oder einer Mischung davon, z. B. Methanol, Ethanol, Dichlormethan oder Freon. Die Behandlung wird im allgemeinen bei Umgebungs- oder erhöhter Temperatur, wie zum Beispiel 5 bis 60ºC, durchgeführt.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird das Copolymer in Form einer Mikrodispersion, zum Beispiel einer Mikroemulsion, auf das Substrat aufgetragen.
Wenn es die Reste von vernetzbarem Comonomer enthält, kann das Polymer nach dem Auftragen mit Hilfe bekannter Verfahren zur Vernetzung von speziellen vernetzbaren Gruppen, die vorhanden sind, vernetzt werden. Die Vernetzung kann zum Beispiel thermisch, unter Verwendung aktinischer Strahlung, unter Verwendung reaktiver Gase, zum Beispiel Ammoniak, durch Ändern des pH, unter Verwendung difunktioneller Additive oder unter Verwendung chemischer Aktivierungsvorgänge, zum Beispiel mit Hilfe bekannter Verfahren, wie in "Methods in Enzymology, Band 135, Immobilised Enzymes and Cells, Teil B", Hsg. K. Mosbach, Academic Press Inc., New York, 1987, beschrieben, eingeleitet werden. Im Fall von thermischer Bestrahlung oder Gasbehandlung kann diese Aktivierung auf der trockenen Beschichtung erfolgen. In Fällen, bei denen der pH geändert werden muß oder Additive eingeschlossen werden müssen, kann die Aktivierung alternativ in einer Lösung, die die Beschichtung nicht entfernt, auf dem beschichteten Material erfolgen.
Oberflächen mit funktionellen Gruppen, wie zum Beispiel Hydroxyl-, Carboxyl- oder Amingruppen, sind zur Behandlung mit erfindungsgemäßen Polymeren, welche Reste von Monomer umfassen, welches eine Gruppe enthält, die zur kovalenten Bindung des Polymers an eine Oberfläche in der Lage ist, besonders geeignet.
Falls erforderlich, kann die Oberfläche des Substrats vor der Behandlung funktionalisiert werden. Bei Oberflächen, die keine funktionellen Gruppen aufweisen, ist es erforderlich, diese Gruppen vor der Behandlung mit dem Polymer an der Oberfläche bereitzustellen. Dies kann mit Hilfe bekannter Ätz- oder Derivatisierungsverfahren, wie zum Beispiel Plasmaentladung, erfolgen, welche die geeignete Oberflächen-Funktionalität bereitstellen (siehe zum Beispiel "Chemical Reactions of Polymers", Hsg. E. M. Fettes, 1964, Interscience, London).
In bestimmten Fällen ist es auch erforderlich, funktionelle Gruppen an der Oberfläche des Substrats und/oder die reaktiven Gruppen des Polymers der Erfindung zu aktivieren. Dies kann mit Hilfe bekannter Verfahren unter Verwendung eines bekannten Aktivierungsmittels, zum Beispiel eines Carbodiimids, wie zum Beispiel 1- Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid, erreicht werden. Andere geeignete Aktivierungsmittel sind in "Methods in Enzymology", siehe oben, offenbart. Es wird darauf hingewiesen, daß entsprechende Verfahren zur Aktivierung von Gruppen auf einem Polymer auch verwendet werden können, um Einheiten, wie zum Beispiel Liganden, an das Polymer zu binden, wenn es auf ein Substrat aufgetragen wird.
Eine Behandlung mit einem derartigen Polymer erfolgt im allgemeinen durch Behandeln der Oberfläche mit einer Lösung des Polymers, im allgemeinen einer alkoholischen, wäßrigen alkoholischen oder wäßrigen Lösung. Die Behandlung erfolgt im allgemeinen bei einer Temperatur von -5 bis 50ºC über einen Zeitraum von 0,1 bis 24 Stunden und bei einem pH von 2 bis 13.
Oberflächen mit ionischen Gruppen, wie zum Beispiel Carboxyl-, Sulfonat-, Phosphat-, Ammonium- oder Phosphoniumgruppen, sind zur Behandlung mit erfindungsgemäßen Polymeren, welche Reste eines Monomers umfassen, das eine Gruppe enthält, welche zur Bindung des Polymers durch ionische Wechselwirkung in der Lage ist, besonders geeignet.
Falls erforderlich, kann die Oberfläche des Substrats vor der Behandlung funktionalisiert werden. Bei Oberflächen, die keine ionischen Gruppen aufweisen, ist es erforderlich, diese Gruppen vor der Behandlung mit dem Polymer an der Oberfläche bereitzustellen. Dies kann mit Hilfe bekannter Ätz- oder Derivatisierungsverfahren, wie zum Beispiel Plasmaentladung, erfolgen, welche die geeignete Oberflächen-Funktionalität bereitstellen (siehe zum Beispiel "Chemical Reactions of Polymers", Hsg. E. M. Fettes, 1964, Interscience, London).
Die Behandlung mit einem derartigen Polymer erfolgt im allgemeinen durch Behandeln der Oberfläche mit einer Lösung des Polymers, im allgemeinen einer alkoholischen, wäßrigen alkoholischen oder wäßrigen Lösung. Die Behandlung wird im allgemeinen bei einer Temperatur von -5 bis 50ºC über einen Zeitraum von 0,1 bis 24 Stunden und bei einem pH von 2 bis 13 durchgeführt.
Materialien können mit Hilfe bekannter Verfahren, wie zum Beispiel Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung, Bahnbeschichtung oder Schleuderbeschichtung, mit Polymeren der Erfindung beschichtet werden.
Materialien mit gemäß der vorliegenden Erfindung beschichteten Oberflächen können als Werkstoffe für Implantate oder Prothesen für den menschlichen oder tierischen Körper verwendet werden, insbesondere wenn diese Implantate oder Prothesen mit Blut in direkten physikalischen Kontakt kommen sollen und wenn Biokompatibilität und insbesondere Hämokompatibilität erforderlich sind, z. B. bei Herzklappen. Sie können auch bei der Herstellung/Fertigung von Membranen und anderen Vorrichtungen verwendet werden, die mit Blut oder anderen Körperflüssigkeiten auf extrakorporaler Basis in Kontakt gebracht werden sollen, zum Beispiel in Herz-Lungen-Maschinen oder künstlichen Nieren.
Außerdem können die Polymere der Erfindung verwendet werden, um Materialien zu beschichten, die in nachgeschalteten Verfahrenstechniken Anwendung finden, z. B. Trennmembranen und Fertigungseinrichtungen und Schläuchen. Insbesondere können die Materialien der Erfindung verwendet werden, um die Oberflächeneigenschaften von Biofiltrationsmembranen in Bioreaktoren und Fermentationssystemen zu modifizieren, wo die Membranen mit komplexen biologischen Lösungen, die z. B. Proteine, Polysaccharide, Fette und sogar ganze Zellen enthalten, in direkten Kontakt kommen. Die Polymere der Erfindung sind bei der Verringerung des Membranbewuchses durch die Komponenten einer Verfahrenslösung von besonderem Nutzen.
Wenn die Polymere der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die Oberfläche eines Materials zu beschichten, welches dann in Beschichtungen fertiger Vorrichtungen verwendet wird, kann es erforderlich sein, vorsorgliche Schritte zu unternehmen, um sicherzustellen, daß die beschichtete Oberfläche nicht beschädigt und die Wirksamkeit der Behandlung nicht verringert wird, bevor die fertige Vorrichtung hergestellt wird.
Außerdem können die Polymere der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um fertige Implantate, Prothesen, Membranen, Katheter, Kontaktlinsen, Intraokular- Linsen und andere Vorrichtungen, die mit einem Polymer gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet werden, zu beschichten, um dem Gegenstand Biokompatibilität zu verleihen.
Die Erfindung stellt somit eine fertige Vorrichtung bereit, welche eine Oberfläche umfaßt, die darauf eine Beschichtung aus einem Polymer der vorliegenden Erfindung aufweist.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert:

Beispiele

Die folgenden Assays wurden verwendet, um Beschichtungen aus Polymeren gemäß der vorliegenden Erfindung zu beurteilen.

Proteinadsorption unter Verwendung eines Enzymimmunoassays

Der Assay bestimmt die Adsorption von Human-Fibrinoglen an einer Oberfläche. Dieses Protein ist repräsentativ für Protein, welches typischerweise an einer Oberfläche adsorbiert wird. Der Assay kann leicht derart modifiziert werden, daß er die Adsorption anderer Proteine bestimmt.
Scheiben (Durchmesser 7 mm) von unbehandeltem Material (als Kontrollen) und mit Polymer behandeltem Material, wie unten beschrieben, wurden hergestellt und mit Phosphat-gepufferter Salzlösung (PBS) mindestens 10 Minuten lang in den Vertiefungen von Mikroplatten gewaschen. Die Proben wurden mit Humanplasma (300 ul) 10 Minuten lang inkubiert und dann mit PBS dreimal gewaschen. Jede der Testproben und jede der Kontrollproben wurde mit spezifischem Human-Fibrinogen- Antikörper (300 ul) 30 Minuten lang behandelt und erneut dreimal mit PBS gewaschen. Als Kontrolle für eine nicht-spezifische Bindung von Antikörper an die Proben wurde jede Probe außerdem 30 Minuten lang mit nicht-spezifischem Antikörper (300 ul) inkubiert. Ein Konjugat von Meerrettich-Peroxidase und einem zweiten Antikörper, der gegenüber dem ersten Antikörper spezifisch ist (300 ul), wurde sowohl den Testproben als auch den Kontrollen zugegeben und vor dem Waschen 30 Minuten lang inkubiert. Jede Testprobe und jede Kontrolle wurde auf neue Mikroplatten überführt und eine Lösung von 2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzthiazolin- 6-sulfonsäure) (ABTS) in Phosphat-Citrat-Puffer (300 ul, 0,6 mg/ml) wurde zugegeben und die Reaktion 10 Minuten lang fortschreiten gelassen. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Aliquot der Mischung (200 ul) entnommen und einer Lösung von Citronensäure und Natriumazid in destilliertem Wasser (20 ul, 0,21 g/ml bzw. 2 mg/ml) zugegeben. Die optische Dichte der Lösungen wurde unter Verwendung eines automatisierten Techgen Plattenlesers bei 650 nm unter Verwendung der ABTS-Lösung als Blindprobe gemessen.
Bei einer alternativen Vorgehensweise wurde anstelle der Verwendung von ABTS jede der Proben in Vertiefungen neuer Mikroplatten überführt und eine Lösung von o-Phenylendiamin (OPD) in Phosphat-Citrat-Puffer (300 ul, 0,4 mg/ml) zugegeben und die Reaktion 10 Minuten lang fortschreiten gelassen. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Aliquot der Mischung (200 ul) aus jeder Vertiefung entnommen und die optische Dichte der Lösungen wurde unter Verwendung eines automatisierten Techgen Plattenlesers bei 450 nm unter Verwendung der OPD-Lösung als Blindprobe gemessen.

Untersuchung aktivierter Plättchen

Einem gesunden erwachsenen Freiwilligen wurde unter Verwendung des Zweispritzen-Verfahrens Blut entnommen, wobei die ersten 5 ml Blut verworfen wurden. Das Blut wurde in Trinatriumcitrat (32 g/l) im Verhältnis von 9 Volumina zu 1 Volumen Citrat in Kunststoffröhrchen gesammelt. Die Proben wurden bis zu ihrer Verwendung in einem Spiralmischer bei Raumtemperatur aufbewahrt.
Scheiben (Durchmesser 7 mm) von unbehandeltem Material als Kontrollen und mit Polymeren behandeltem Material, wie unten beschrieben, wurden hergestellt und in die Vertiefungen einer Mikroplatte gelegt. Die Proben wurden mit frisch citriertem Vollblut (200 ul) 30 Minuten lang auf einem Kreiselmischer inkubiert, bevor sie viermal in PBS gewaschen wurden. Die Plättchenaktivierung wurde mit Hilfe eines geschützten Assays [Lindon, J. N. et al., Blood, 68, 355 (1986)] gemessen.
Bei einer alternativen Vorgehensweise wurde die Hälfte der Testreplikate mit citriertem Blut (200 ul) inkubiert und der Rest wurde 30 Minuten lang auf einem Phasen-Schüttelapparat mit EDTA-behandeltem Blut inkubiert, bevor er viermal in PBS gewaschen wurde. Die Plättchenaktivierung wurde auf ähnliche Weise wie oben für den Nachweis von Proteinen beschrieben durch Enzymimmunoassay unter Verwendung von Antikörpern gegen GMP140 gemessen, um das Vorhandensein dieses Plättchenaktivierungsmarkers auf der Oberfläche von Biomaterialien nachzuweisen. In Gegenwart von EDTA, welches Calcium aus dem Inneren von Plättchen extrahiert, ist die Aktivierung gehemmt, so daß eine Inkubation mit EDTA- behandeltem Blut als nicht-spezifische Kontrolle für die Aktivierung dient, was die Notwendigkeit einer Inkubation in nicht-spezifischem Antikörper umgeht.

Assay zur Bindung von C-reaktivem Protein (CRP)

C-reaktives Protein ist ein Protein, das spezifisch an isolierte Ammoniumphosphatestergruppen, z. B. Phosphorylcholingruppen, bindet, welche an eine Oberfläche gebunden sind.
Scheiben (Durchmesser 7 mm) von unbehandeltem Material und mit Polymer behandeltem Material, wie unten beschrieben, wurden hergestellt und mindestens 10 Minuten lang in den Vertiefungen von Mikroplatten mit HEPES-gepufferter Kochsalzlösung (HBS) gewaschen. Die Proben wurden in Vierergruppen 45 Minuten lang in einer Proteinlösung inkubiert, welche aus Rinderserumalbumin (BSA) (40 mg/ml) und CRP (0,012 mg/ml) in HBS bestand und Calciumchlorid (1 mM) enthielt. Parallel dazu wurden identische Proben (sowohl beschichtet als auch unbeschichtet) entweder in BSA/Ca²&spplus;-Lösung in Abwesenheit von CRP, in BSA/CRP/Ca²&spplus;-Lösung in Gegenwart von löslichem Phosphorylcholin (1,5 mg/ml) oder in BSA/CRP-Lösung, welche anstelle von Calciumchlorid EDTA (20 mM) enthielt, inkubiert.
Nach der Inkubation wurden alle Proben dreimal in Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS) gewaschen und dann 1 Stunde lang in 300 ul einer 1 : 100- Verdünnung von handelsüblichem anti-CRP-Antikörper, konjugiert mit Meerrettich- Peroxidase, inkubiert. Die Proben wurden wie zuvor dreimal in PBS gewaschen und auf neue Mikroplatten überführt. Eine Lösung von o-Phenylendiamin (OPD, 0,4 mg/ml) in Phosphat-Citrat-Puffer wurde zugegeben und die Reaktion zehn Minuten lang fortschreiten gelassen. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Aliquot der Mischung (200 ul) in jeder der Vertiefungen in eine neue Vertiefung überführt und die optische Dichte der Lösungen wurde unter Verwendung eines automatisierten Techgen Plattenlesers bei 450 nm unter Verwendung der OPD-Lösung als Blindprobe gemessen.
Eine positive Kontrolle, die isolierte Phosphorylcholingruppen enthält, kann unter Verwendung von mit p-Aminophenylphosphorylcholin immobilisierten Agaroseperlen bereitgestellt werden. Die Spezifizität der CRP-Bindung kann anhand der Hemmung durch Phosphorylcholin und der Abhängigkeit von dem Vorhandensein von Calcium demonstriert werden.

Beispiel 1

Herstellung von Poly(2-(methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat- Innersalz-co-2-aminoethylmethacrylat)(9 : 1)

2-(Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz (9,96 g, 0,0335 Mol) wurde in Methanol (115 ml) gelöst. Wasser (10 ml) wurde dazugegeben, gefolgt von der Zugabe von 2-Aminoethylmethacrylat (0,5571 g, 0,0034 Mol). Die Lösung wurde bei 22ºC unter einem Stickstoffstrom (70 ml/min) 30 Minuten lang gerührt (250 UpM). 2,2'-Azobis(2-methylpropionitril) (0,12 g, 0,73 mMol) wurde zugegeben und der Stickstoffstrom wurde auf 9 ml/min verringert, die Temperatur wurde auf 60ºC erhöht. Die Temperatur und die Stickstoff-Strömungsrate wurden 16 Stunden lang beibehalten.
Man ließ die Mischung abkühlen und überführte sie in Zentrifugengläser. Die Proben wurden 30 Minuten lang bei 4000 UpM zentrifugiert. Die Proben wurden vereinigt und das Polymer wurde durch tröpfchenweise Zugabe zu Aceton (800 ml) ausgefällt. Das Aceton wurde aus dem Polymer dekantiert und das Polymer wurde mit Aceton (200 ml) gewaschen. Das Polymer wurde durch Vakuumfiltration unter einer Stickstoffatmosphäre isoliert und schließlich im Vakuum über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. IR (cm&supmin;¹; KBr-Scheibe) 3435, 2929, 2096, 1732, 1628, 1245, 1166, 1089, 970.

Beispiel 2

Behandlung von Poly(imid)-Folien, welche eine Polyl(acrylsäure)-Zwischenschicht aufweisen, mit Poly(2-methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosohat- Innersalz-co-2-aminoethylmethacrylat)(9 : 1)

Poly(imid)-Proben wurden in die Plasmakammer einer Plasma-Ätztrommel gegeben und mit einer Pumpe auf einen Druck von 0,1 Pa (0,001 mbar) evakuiert. Dann wurde Sauerstoff in den Reaktor einströmen gelassen. Das Plasma wurde mit 90 W Vorwärtsleistung und nahezu 0 W Rückwärtsleistung gestartet. Der Druck betrug etwa 70 Pa (0,7 mbar). Das Plasma wurde 5 Minuten lang angeschaltet, dann wurde der Radiofrequenzgenerator (13,56 MHz) gleichzeitig mit dem Anhalten des Sauerstoffstromes abgeschaltet. Man ließ den Druck abfallen, und das Ventil des Kolbens mit Acrylsäure wurde geöffnet, um den Monomerstrom in die Kammer zu lassen (100% Acrylsäure). Das Vakuum wurde auf 30 Pa (0,3 mbar) gesenkt. Dann wurde der Hochfrequenzgenerator mit 30 W Vorwärtsleistung und 0 W Rückwärtsleistung in Betrieb genommen und die Polymerisation wurde 20 Minuten lang durchgeführt. Nach dem Abschalten des Hochfrequenzgenerators und dem Schließen des Ventils zu der Acrylsäure wurde die Kammer erneut weitere 5 Minuten lang evakuiert, um das gesamte überschüssige Monomer zu entfernen.
Das Poly(imid), welches eine Poly(acrylsäure)-Zwischenschicht aufwies, wurde in 4 · 1,5 cm²-Stücke geschnitten und mit destilliertem Wasser gewaschen. Die Quadrate wurden dann zu einer 1,25%-igen Lösung (6,3 ml) von Poly(2- (methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz-co-2-aminoethylmethacrylat gegeben (9 : 1). 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid (20 g) wurde dann in der Lösung gelöst und der pH wurde daraufhin unter Verwendung von Salzsäure (0,5 M) auf 5,0 eingestellt. Nach 1 Stunde wurden die Proben entnommen, mit destilliertem Wasser gewaschen und trocknen gelassen.

Visualisierung der Plättchenaktivierung auf einer Oberfläche

Einem gesunden erwachsenen Freiwilligen wurde unter Verwendung des Zweispritzen-Verfahrens Blut entnommen, wobei die ersten 5 ml Blut verworfen wurden. Das Blut wurde in Trinatriumcitrat (32 g/l) im Verhältnis von 9 Volumina Blut zu 1 Volumen Citrat in Kunststoffröhrchen gesammelt. Die Proben wurden bis zu ihrer Verwendung in einem Spiralmischer bei Raumtemperatur aufbewahrt.
1 cm²-Proben von Poly(2-(methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz-co-2-aminoethylmethacrylat) (9 : 1)-beschichtetem Poly(imid), wie oben hergestellt, und von unbeschichtetem Poly(imid) als Vergleich wurden in 1 ml des frischen citrierten Blutes gegeben und 30 Minuten lang in einem Spiralmischer bei Raumtemperatur inkubiert. Dann wurden die Proben in Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS, pH 7,4) gewaschen, bevor sie in einem Aliquot der folgenden Lösung 30 Minuten lang fixiert wurden:
2 ml 25% Gew./Vol. Glutaraldehyd
83 ml 0,15 M PBS (pH 7,4)
15 ml gesättigte Picrinsäure.
Picrinsäure erhöht die Haltbarkeit von Lipid-assoziiertem Protein. Die Proben wurden erneut in PBS gewaschen und dann unter Verwendung von 70% und 100% Methanol, gefolgt von 100% Aceton, vor dem Trocknen an Luft entwässert.
Schließlich wurden die Proben mit einem Platin-Target (20 mA über einen Zeitraum von 6 · 30 Sekunden) sputterbeschichtet und bei geeigneten Vergrößerungen unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops betrachtet.
Auf den beschichteten Poly(imid)-Proben war keine Plättchenaktivierung zu sehen, während auf der unbeschichteten Probe eine starke Haftungsaktivierung und Aggregation zu sehen war. Das Vorhandensein des Polymers auf der Oberfläche wurde durch die Verwendung von Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) bestätigt. Es ist somit ersichtlich, daß die Behandlung von Polyamid durch zunächst Beschichten mit einer Zwischenschicht aus Acrylsäure, um die Oberfläche reaktiv zu machen, und anschließendes Beschichten mit einem Copolymer gemäß der vorliegenden Erfindung die hämostatische Reaktion gegenüber dem Polyamid im wesentlichen beseitigte.

Beispiel 3

Herstellung von Poly(2-(methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat- Innersalz-co-3-chlor-2-hydroxypropylmethacrylat (1 : 1)

2-(Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz (7,46 g, 25,3 mMol), 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat (4,51 g, 25,3 mMol) und p-Toluolsulfonsäuremonohydrat (0,1048 g, 0,55 mMol) wurden in Methanol (101 ml) gelöst. Die Lösung wurde bei 23ºC unter einem Stickstoffstrom (50 ml/min) 30 Minuten lang gerührt (250 UpM). 2,2'-Azobis(2-methylpropionitril) (0,0843 g, 0,51 mMol) wurde zugegeben und der Stickstoffstrom wurde auf 10 ml/min verringert, die Reaktionstemperatur wurde auf 60ºC angehoben. Diese Temperatur und die Stickstoffströmungsrate wurden 16 Stunden lang beibehalten.
Das Polymer wurde aus dieser Mischung durch Ausfällung in Aceton (1500 ml), Vakuumfiltration und Trocknen isoliert. Das Polymer wurde erneut in Methanol (40 ml) gelöst und wie zuvor unter Verwendung von Aceton (1000 ml) isoliert.
Das resultierende Polymer, erhalten in einer Ausbeute von 62%, war ein weißer Feststoff.
NMR (200 MHz, d, ppm, CD&sub3;OD/CDCl&sub3;) 4,2-4,4 (b), 4,3-4,0 (b), 3,6-3,8 (b), 3,3 (s), 1,6-2,4 (b), 1,0-1,5 (b), 0,7-1,0 (b).
IR (cm&supmin;¹, KBr-Scheibe) 3416, 2959, 1727, 1655, 1490, 1247, 1165, 1088, 968, 792, 748.

Beispiel 4

Herstellung von Poly(2-(methacryloyloxyethyl)-2'-trimethylammonium ethylphosphat- Innersalz-co-7-dodecinmethacrylat (1 : 2)

Das Polymer wurde mit Hilfe eines zu dem in Bezugsbeispiel 6 (unten) beschriebenen Verfahren analogen Verfahrens unter Verwendung von 2-(Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz (8,41 g, 0,0285 Mol) und 7-Dodecinmethacrylat (14,31 g, 0,0572 Mol), gelöst in Propan-2-ol (160 ml) und Ethylacetat (60 ml), hergestellt.
Das resultierende Polymer, erhalten in einer Ausbeute von 35%, war ein weißes Pulver.
NMR (100 MHz, d, ppm, CD&sub3;OD/CDCl&sub3;) 4,2-4,4 (b), 3,8-4,2 (b), 3,6-3,8 (b), 3,3 (s), 2,25 (s), 1,8-2,2 (b), 1,5-1,8 (b), 1,2-1,5 (s), 0,8-1,0 (s).
IR (cm&supmin;¹, KBr-Scheibe) 3430, 2929, 2854, 1732, 1469, 1246, 1156, 1089, 968, 788.

Elementaranalyse

theoretischer Wert C 65,1 H 9,0 N 1,8 P 3,9
tatsächlicher Wert C 54,9 H 8,5 N 1,9 P 4,4
Relative Viskosität (Chloroform/Ethanol 50 : 50, 30ºC) 1,18.
Das Polymer kann durch gamma-Strahlung oder dadurch, daß man es UV-Licht aussetzt, was das Polymer in Dichlormethan/Methanol unlöslich macht, vernetzt werden.
Eine Probe von mit dem Polymer behandeltem Edelstahl zeigte verglichen mit unbehandeltem Material eine Verringerung der Proteinadsorption von 68% (durch den oben beschriebenen Enzymimmunoassay bestimmt) und eine Verringerung der Plättchenaktivierung von 100% (durch den oben beschriebenen Plättchenaktivierungsassay unter Verwendung von anti-GMP 140 bestimmt). Eine Probe von mit dem Polymer beschichtetem PVC zeigte verglichen mit unbehandeltem Material eine Verringerung der Proteinadsorption von 60%, die mit Hilfe des gleichen Assayverfahrens bestimmt wurde.

Beispiel 5

Herstellung von Poly(2-(methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat- Innersalz-co-n-dodecylmethacrylat-co-2-hydroxyethylmethacrylat) (17 : 75 : 8)

Das Polymer wurde mit Hilfe eines zu Bezugsbeispiel 6 analogen Verfahrens unter Verwendung von 2-(Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat- Innersalz (2,0 g, 0,0068 Mol), n-Dodecylmethacrylat (7,65 g, 0,0301 Mol) und 2- Hydroxyethylmethacrylat (0,42 g, 0,0032 Mol), gelöst in Propan-2-ol (70 ml) und Ethylacetat (30 ml), hergestellt.
Das resultierende Polymer, das in einer Ausbeute von 53% erhalten wurde, war ein weißer Feststoff.
NMR (100 MHz, d, ppm, CD&sub3;OD/CDCl&sub3;) 4,2-4,4 (b), 3,8-4,2 (b), 3,6-3,8 (b), 3,3 (s), 1,8-2,2 (b), 1,5-1,8 (b), 1,2-1,5 (s), 0,8-1,0 (s).
IR (cm&supmin;¹, KBr-Scheibe) 3435, 2925, 2860, 1729, 1468, 1243,1152, 1089, 969, 791.
Eine. Beschichtungslösung von Poly(2-(methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz-co-n-dodecylmethacrylat-co-2-hydroxyethylmethacrylat) (0,5097 g) in Propan-2-ol (50 ml) wurde hergestellt. Ein Aluminiumblech wurde mit Propan-2-ol, Hexan und Wasser gewaschen und getrocknet, die Beschichtungslösung (0,5 ml) wurde auf Stücke des Aluminiumblechs (7,5 cm²) mit Hilfe eines Schleuderbeschichtungsverfahrens unter Verwendung einer Rotationsgeschwindigkeit von 1200 UpM aufgetragen.

Beispiel 6

Herstellung von Poly(2-methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat- Innersalz-co-methacrylsäure (7 : 3)

Das Polymer wurde mit Hilfe eines zu dem von Bezugsbeispiel 6 analogen Verfahrens unter Verwendung von 2-(Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)- ethylphosphat-Innersalz (4,44 g, 0,0149 Mol) und Methacrylsäure (0,54 g, 0,0063 Mol), gelöst in Propan-2-ol (25 ml) und Wasser (25 ml), hergestellt. Das Polymer wurde durch Ausfällen in Aceton (500 ml) isoliert, in Methanol (50 ml) erneut gelöst und durch Ausfällen in Diethylether (500 ml) isoliert.
Das resultierende Polymer, das in einer Ausbeute von 30% erhalten wurde, war ein weißer Feststoff.
NMR (100 MHz, d, ppm, CD&sub3;OD/CDCl&sub3;) 4,2-4,4 (b), 3,8-4,2 (b), 3,6-3,8 (b), 3,3 (s), 1,8-2,2 (b), 1,5-1,8 (b), 1,2-1,5 (s), 0,8-1,0 (s).
IR (cm&supmin;¹, KBr-Scheibe) 3430, 2929, 2854, 1732, 1469, 1246, 1156, 1089, 968, 788.

Bezugsbeispiel 1

Herstellung von 2-(Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat- Innersalz

Die Herstellung wird anhand des folgenden Reaktionsschemas A veranschaulicht.

a) 2-Chlor-1,3-dioxaphospholan (1)

In einen mit einem Druckausgleichs-Tropftrichter, einem Rückflußkühler (mit einem CaCl&sub2;-Schutzrohr versehen) und einem Magnetrührer ausgestatten Kolben wurde eine Lösung von Phosphortrichlorid (220 ml; 346,3 g; 2,52 Mol) in Dichlormethan (500 ml) gegeben. Dann wurde Ethylenglycol (139 ml; 154,7 g; 2,49 Mol) über den Tropftrichter mit einer solchen Geschwindigkeit zugetropft, daß nicht übermäßig viel HCl freigesetzt wurde. Nach der Zugabe des Ethylenglycols wurde der Kühler für die Destillation eingerichtet und das Dichlormethan wurde bei Atmosphärendruck entfernt. Sobald die Destillat-Temperatur 60ºC erreicht hatte, wurde der Kolben unter Verwendung einer Wasserpumpe für die Vakuumdestlillation eingerichtet. Die Destillation ergab dann 2-Chlor-1,3-dioxaphospholan (158 ml; 224,5 g; 71,3 Mol) als farblose dünnflüssige Flüssigkeit (welche in feuchter Luft raucht); Kp. 36-40ºC/ 2799,8 Pa (21 mm Hg); [vgl. 45,5-47ºC/2666,5 Pa (20 mm Hg), Lucas et al., J. Am. Chem. Soc., 72, 5491, (1950)].
IR (cm&supmin;¹, Dünnfilm) 2980, 2905, 1470, 1210, 1005, 930, 813, 770.

b) 2-Chlor-2-oxo-1,3,2-dioxaphospholan (2)

In einen mit einem Magnetrührer, einem Rückflußkühler (mit einem CaCl&sub2;-Schutzrohr versehen) und einem Gaseinleitungsrohr aus Sinterglas ausgestatteten Kolben wurde eine Lösung von 2-Chlor-1,3,2-dioxaphospholan (100,8 g; 0,797 Mol) in trockenem Benzol (200 ml) gegeben. Die Lösung wurde gerührt und ein konstanter Sauerstoffstrom wurde durch die Lösung geblubbert. Die Reaktion war schwach exotherm und die Temperatursteuerung erfolgte dadurch, daß man das Lösungsmittel rückfließen ließ. Der Sauerstoff wurde 6 Stunden lang durch die Reaktionsmischung geleitet. Das Lösungsmittel wurde durch Rotationsverdampfung entfernt und der farblose dünnflüssige Rückstand wurde destilliert, um 2-Chlor-2-oxo-1,3,2-dioxaphospholan (2) (87,41 g; 77%) als farblose dünnflüssige Flüssigkeit zu ergeben. Kp. 95-9700/0,2 mbar [vgl. 102,5-105ºC/1 mbar (Edmundson, Chem. Ind. (London), 1828 (1962)); 79ºC/0,4 mbar (Umeda et al., Makromol. Chem. Rapid. Commun., 3, 457, (1982))].
IR (cm&supmin;¹, Dünnfilm) 2990, 2910, 1475, 1370, 1310, 1220, 1030, 930, 865, 830.

c) 2-(2-Oxo-1,3,2-dioxaphospholan-2-yloxy)ethylmethacrylat (3)

In einen mit einem Magnetrührer, einem Tieftemperatur-Thermometer und einem mit einem Silicagel-Schutzrohr versehenen Druckausgleichstrichter ausgestatteten Kolben wurde eine Lösung von 2-Hydroxethylmethacrylat (20,00 g; 0,154 Mol) und Triethylamin (15,60 g; 0,154 Mol) in trockenem Diethylether (300 ml) gegeben. Die Lösung wurde gerührt und auf eine Temperatur zwischen -20ºC und -30ºC abgekühlt. Dann wurde eine Lösung von frisch destilliertem 2-Chlor-2-oxo-1,3,2-dioxaphospholan (2) (21,9 g; 0,154 Mol) in trockenem Diethylether (20 ml) über einen Zeitraum von 30 Minuten zugetropft, wobei die Temperatur während der Zugabe bei -20ºC gehalten wurde. Das Rühren wurde bei dieser Temperatur eine weitere Stunde lang fortgesetzt und dann wurde es eine weitere Stunde lang fortgesetzt, während man die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur erwärmen ließ. Das ausgefällte Triethylaminhydrochlorid wurde durch Filtration entfernt und mit trockenem Ether gut gewaschen. Der Ether wurde aus dem vereinigten Filtrat und dem Waschwasser durch Rotationsverdampfung entfernt. Der trübe Öl-Rückstand wurde dann 5 Minuten lang mit trockenem Diethylether (50 ml) geschüttelt, um eine weitere Triethylaminhydrochlorid-Ausbeute auszufällen, welche wiederum durch Filtration entfernt wurde. Die Entfernung des Ethers auf dem Rotationsverdampfer ergab (3) (34,18 g; 94,3%) als farbloses viskoses Öl. IR (cm&supmin;¹, Dünnfilm) 1720, 1640, 1450, 1360, 1310, 1290, 1170, 1030, 930, 850.
NMR (CDCl&sub3;; 60 MHz, δ ppm) 1,95 (s, 3H), 4,25-4,70 (m, 8H), 5,70 (m, 1H), 6,25 (m, 1H), Rf 0,9 (SiO&sub2;, Elution mit 10% Methanol : 90% Dichlormethan; Fleck sichtbar gemacht mit Molybdän-blauem Sprühreagens und mit Ioddampf).

d) 2-(Methacryloyloxyethyl-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz (4)

Das Phospholan (3) (67,20 g; 0,285 Mol) wurde in 100 ml trockenem Acetonitril gelöst und in eine dickwandige Gewebekulturflasche gegeben. Dann wurde die Phospholan-Lösung mit einer Lösung von wasserfreiem Trimethylamin (25,74 g; 0,436 Mol) in trockenem Acetonitril (100 ml) behandelt. Dann wurde das Gefäß verschlossen und 30 Stunden lang in ein bei 50ºC gehaltenes Wasserbad gegeben. Das Gefäß wurde geöffnet und die Lösung zum Sieden gebracht. Die Lösung wurde in heißem Zustand filtriert und dann zur Kristallisation beiseite gestellt.
Das Produkt wurde durch Filtration gesammelt und ein Großteil des Lösungsmittels durch Absaugen entfernt. Dann wurde das Feuchtgut gründlich mit wasserfreiem Ether gewaschen, dann unter vermindertem Druck getrocknet, um (4) als weißen amorphen hygroskopischen Feststoff (51,16 g; 61%) zu ergeben. Das Eindampfen der Stammlösung ergab ein sehr viskoses Öl (20,00 g; 23%), aus dem ein weiteres Produkt (4) kristallisierte, wenn man es bei -20ºC stehen ließ. TLC (Silicagelplatten, Elution mit Methanol/Dichlormethan (1 : 1 Vol/Vol.)) zeigten einen Fleck Rf 0,1, welcher mit Dragendorffs Reagens, Molybdän-blauem Sprühreagens und Ioddampf sichtbar gemacht wurde.
IR (cm&supmin;¹) 1720, 1640, 1320, 1300, 1230, 1170, 970, 750.
NMR (D&sub2;O; 60 MHz, δ ppm) 2,0 (s, 3H), 3,27 (s, 9H), 3,60-4,50 (m, 8H), 5,80 (m, 1H) und 6,25 (m, 1H).
CHN ermittelt: C 42,98%, H 7,88%, N 4,42%, P 10,51%.
CHN theoretisch: C 44,75%, H 7,46%, N 4,75%, P 10,51%.

Bezugsbeispiel 2

Synthese von Dimethyl-(2-methacryloyloxyethyl)-(1-(2-sulfopropyl))ammoniumbetain-Innersalz

2-(Dimethylamino)ethylmethacrylat wurde vakuumdestilliert und dann in 0,1 M Dichlormethan gelöst. Dieser Lösung wurde eine äquimolare. Menge an Propansulton zugegeben. Das Betain fiel langsam aus der Lösung aus und wurde durch Filtration gewonnen und mit kaltem Dichlormethan gewaschen. Die Reaktion ist in Reaktionsschema B gezeigt.

Bezugsbeispiel 3

Herstellung von 1-[4-(4'-Vinylbenzyloxy)butan)-2"-(trimethylammonium)ethyl- phosnhat-Innersalz

Die Synthese ist in Reaktionsschema C gezeigt.

4-Hydroxy-1-(4'-vinylbenzyloxy)butan (5)

Butandiol (40 ml; 40,68 g; 0,452 Mol) wurde in einem 100 ml-Rundkolben gerührt und portionsweise mit Kaliumbutoxid (17,60 g; 0,144 Mol) behandelt. Die anfängliche Reaktion war exotherm. Die Reaktionsmischung wurde 1,5 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Die resultierende trübe Lösung wurde dann mit Chlormethylstyrol (20,00 g; 0,131 Mol) behandelt. Das Styrol bildete eine obere, blaßgrüne Schicht (wobei die Färbung auf das Vorhandensein eines Inhibitors zurückzuführen ist), deren Farbe sich bei Zugabe von 18-Kronenether-6 (0,49 g; 1,86 · 10³ Mol) erheblich verdunkelte. Der Kolben wurde verschlossen, vor Licht geschützt und 28 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde die Mischung in Wasser (120 ml) gegossen und mit Dichlormethan (4 · 50 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte wurden getrocknet (MgSO&sub4;) und eingedampft, um ein viskoses gelbes Öl (932,7 g) zu ergeben. Dieses Öl wurde aus einer geringen Mengen an CuCl destilliert, um ein Produkt zu ergeben, das auf TLC einige Verunreinigungen zeigte. Dann wurde das Öl auf Silicagel chromatographiert, wobei es anfänglich mit Dichlormethan/Benzin (1 : 1) eluiert wurde, um die Verunreinigungen zu entfernen. Dann wurde das Produkt mit Ethylacetat/Benzin (1 : 1) aus der Säule eluiert. Das Abdampfen des Lösungsmittels ergab ein farbloses Öl, welches destilliert wurde, um den gewünschten Styrylbutylalkohol als farbloses Öl zu ergeben. Kp. 150- 152ºC/0,4 mbar; Ausbeute 18,70 g; 69,2%.
NMR (60 MHz: CDCl&sub3;) 1,55 (m, 4H, C-CH&sub2;-C); 3,50 (m, 5H, 1H Aust.; O-CH&sub2;-, O-H), 4,45 (s, 2H; Ar-CH&sub2;), 5,50 (dd, 2H, Vinyl), 6,75 (dd, Vinyl), 7,40 (m, 4H, Ar-H). IR 3402, 2938, 2888, 1631, 1602, 1582, 1511, 1480, 1445, 1382, 1320, 1116, 1063, 920, 907, 827, 801, 716 und 667 cm&supmin;¹.

4-(2-Oxo-1,2,3-dioxaphospholan-2-yloxyl-1-(4'-vinylbenzyloxy)butan (6)

4-Hydroxy-1-(4'-vinylbenzyloxy)butan (5) (10,03 g; 48,69 mMol) und getrocknetes Triethylamin (4,92 g, 48,69 mMol) wurden in trockenem Diethylether (150 ml) gelöst und die resultierende Lösung wurde in einen gründlich getrockneten Kolben gegeben. Die Lösung wurde auf -30ºC abgekühlt und 2-Chlor-2-oxo-1,3,2- dioxaphospholan (6,94 g; 48,69 mMol) wurde über einen Zeitraum von 30 Minuten zugetropft, während die Temperatur bei -30ºC gehalten wurde. Dann wurde die Reaktionsmischung weitere 2 Stunden lang gerührt, während man die Temperatur auf 10ºC ansteigen ließ. Die Mischung wurde filtriert und der Niederschlag mit trockenem Ether gewaschen. Das Filtrat wurde eingedampft (20ºC/21 mm Hg), um ein trübes Öl zu ergeben. Der Rückstand wurde mit 50 ml trockenem Ether geschüttelt und erneut filtriert. Das Eindampfen des Filtrats ergab das Produkt als viskoses gelbes Öl (13,73 g; 90,4%).
TLC (Elution mit 10% Methanol : 90% Dichlormethan) zeigte einen größeren Fleck, der mit saurem Molybdat-Reagens sichtbar gemacht wurde (Rf 0,61), IR (Dünnfilm) 3458, 2945, 2917, 2860, 1630, 602, 1581, 1475, 1419, 1363, 1283, 1103, 1032, 820, 842, 807, 800, 715, 610 und 421 cm&supmin;¹.

1-[4-(4'-Vinylbenzyloxy)butan]-2"-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz (7)

Trimethylamin (2,00 g, 33,9 mMol) wurde in ein Reaktionsgefäß destilliert und mit flüssigem Stickstoff gefroren. Eine Lösung des 4-(2-Oxo-1,3,2-dioxaphospholan-2- yloxy)-1-(4'-vinylbenzyloxy)butans (6) (10,00 g; 32,1 mMol) in wasserfreiem Acetonitril (40 ml) wurde dann dem Reaktionsgefäß zugegeben, welches anschließend verschlossen und in ein thermostatisiertes Wasserbad (50ºC über einen Zeitraum von 50 Stunden) gegeben wurde. Dann wurde das Reaktionsgefäß auf Raumtemperatur herabgekühlt, geöffnet und die Reaktionsmischung auf etwa die Hälfte ihres ursprünglichen Volumens (21 mm Hg Druck) eingedampft. Die konzentrierte Lösung wurde dann bei Raumtemperatur gerührt, während wasserfreier Ether (200 ml) zugetropft wurde, um das Produkt als viskoses Öl auszufällen. Dann wurde die Mischung mehrere Stunden lang bei -10ºC stehengelassen. Das Produkt wurde durch Abdekantieren des überstehenden Feststoffes gesammelt. TLC (Elution mit Methanol/ Dichlormethan 1 : 1) zeigte einen größeren Fleck bei Rf 0,0-0,1, welcher sowohl mit Dragendorffs Reagens als auch saurem Molybdat sichtbar gemacht wurde.

Bezugsbeispiel 4

Herstellung von 2-(Acryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz

Die Synthese ist im wesentlichen analog zu jener, die in Bezugsbeispiel 1 beschrieben ist, und verwendet eine Synthesestrategie, die zu jener, welche in Reaktionsschema 1 gezeigt ist, analog ist.

(a) 2-(2-Oxo-1,3,2-dioxaphospholan-2-yloxy)ethylacrylat

2-Hydroxyethylacrylat (11,5 ml; 0,1 M) und Triethylamin (114,6 ml) in trockenem Diethylether (250 ml) wurden unter Stickstoff auf -25ºC herabgekühlt, während eine Lösung von 2-Chlor-2-oxo-1,3,2-dioxaphospholan (14,3 g) in trockenem Diethylether über einen Zeitraum von 20 Minuten zugegeben wurde. Die Mischung wurde eine weitere Stunde lang bei -20ºC gerührt und dann ließ man sie über einen Zeitraum von einer weiteren Stunde auf 10ºC erwärmen. Der Niederschlag wurde filtriert, mit Ethylacetat (100 ml) gewaschen und das vereinigte Filtrat und das Waschwasser wurden unter vermindertem Druck eingedampft, um ein blaßgelbes Öl (21 g) zu ergeben.
¹H-NMR (200 MHz) d (CD&sub3;CN) 6,4 (1H, dd), 6,2 (1H, dd), 5,9 (1H, dd), 4,0-3,6 (8H, komplex) ppm.

(b) 2-(Acryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz

2-(2-Oxo-1,3,2-dioxaphospholan-2-yloxy)ethylacrylat (21 g; 0,095 M) in Acetonitril (50 ml) wurde mit einer Lösung von Triethylamin (12,1 g) in Acetonitril (150 ml) in einem Druckreaktor 17 Stunden lang bei 50ºC behandelt. Die Mischung wurde abge kühlt und ein Teil des überschüssigen Triethylamins wurde durch Verdampfen unter vermindertem Druck entfernt.
Das feste Material wurde unter Stickstoff filtriert, mit Acetonitril (20 ml) und Diethylether (50 ml) gewaschen und dann unter vermindertem Druck getrocknet, um ein farbloses Öl (12,1 g, 45%) zu ergeben.
¹H-NMR (200 MHz) d (D&sub2;O) 6,45 (1H, dd, J 1,2 und 17,1 Hz), 6,25 (1H, dd, J 1,2 und 10,25 Hz), 6,02 (1H, dd, J 1,23 und 10,25 Hz), 4,4 (2H, m), 4,3 (2H, m), 4,2 (2H, m), 3,6 (2H, m) und 3,2 (9H, s) ppm.

Bezugsbeispiel 5

Dodec-7-in-1-olmethacrylat

Zu Dodec-7-in-1-ol (25 g) in Dichlormethan (60 ml) wurde destilliertes Triethylamin (14,1 g) gegeben. Die Mischung wurde in einem Eisbad (0,5ºC) abgekühlt und gerührt, während destilliertes Methacryloylchlorid (16,2 g) in Dichlormethan (50 ml) über einen Zeitraum von 10 Minuten zugegeben wurde. Man ließ die Temperatur der Reaktion auf Umgebungstemperatur erwärmen und die Mischung wurde 2 Stunden lang gerührt. Wasser (150 ml) wurde zugegeben und die organische Schicht wurde entfernt und nacheinander mit Wasser (2 · 150 ml) und gesättigter Natriumbicarbonat-Lösung (2 · 150 ml) extrahiert, mit Kochsalzlösung (150 ml) gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt, um eine blaßgelbe ölige Flüssigkeit zu ergeben, die unter vermindertem Druck (0,18 mbar, 106-110ºC) in Gegenwart von Kupfer(I)- chlorid destilliert wurde, um Dodec-7-in-1-olmethacrylat, 17 g, Ausbeute 50%, zu ergeben.
¹H-NMR (200 MHz, d, ppm, CDCl&sub3;): 0,90 (t, 3H), 1,45 (m, 10H), 1,70 (m, 2H), 1,95 (s, 3H), 2,15 (m, 6H), 4,15 (t, 2H), 5,55 (s, 1H), 6,10 (s, 1H).

Bezugsbeispiel 6

Herstellung von Poly-(2-(methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz-co-n-dodecylmethacrylat (1 : 4)

2-(Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz (10,00 g, 0,0339 Mol) und n-Dodecylmethacrylat (35,56 g, 0,1400 Mol) wurden in Propan-2-ol (200 ml) und Ethylacetat (200 ml) gelöst. Die Lösung wurde bei 23ºC unter einem Stickstoffstrom (50 ml/min) 30 Minuten lang gerührt (250 UpM). 2,2'-Azobis-(2- methylpropionitril) (0,0886 g, 0,54 mMol) wurde zugegeben und der Stickstoffstrom wurde auf 10 ml/min verringert, die Reaktionstemperatur wurde auf 60ºC erhöht. Diese Temperatur und diese Stickstoffströmungsrate wurden 40 Stunden lang beibehalten.
Die Mischung wurde abkühlen gelassen und vakuumfiltriert. Das Filtrat wurde unter Verwendung eines Rotationsverdampfers zur Trockne eingedampft und in Dichlormethan (130 ml) gelöst. Das Polymer wurde durch Ausfällen in Aceton (2500 ml), Vakuumfiltration und Trocknen aus dieser Mischung isoliert. Das Polymer wurde in Dichlormethan (120 ml) und Methanol (10 ml) erneut gelöst und wie zuvor isoliert.
Das resultierende Polymer, erhalten in einer Ausbeute von 70-80%, war ein weißer Feststoff.
NMR (200 MHz, d, ppm, CD&sub3;OD/CDCl&sub3;) 4,2-4,4 (b), 3,8-4,2 (b), 3,6-3,8 (b), 3,3 (s), 1,8-2,2 (b), 1,5-1,8 (b), 1,2-1,5 (s), 0,8-1,0 (s).
IR (cm&supmin;¹, KBr-Scheibe) 3430, 2929, 2854, 1732, 1469, 1246,1156, 1089, 968, 788.

Elementaranalyse:

theoretischer Wert C: 68,9, H 10,5, N 1,1, P 2,4
tatsächlicher Wert C: 65,5, H 10,8, N 1,1, P 2,4
Das Polymer hatte eine relative Viskosität in Ethanol : Chloroform (50 : 50) bei 25ºC von 1,26 ± 0,02. Reaktionsschema A Schritt a Schritt b Schritt c Schritt d
Schritte (a) bis (d) entsprechen den Schritten in Bezugsbeispiel 1. Reaktionsschema B Reaktionsschema C

Claims

1. Verfahren, worin eine Oberfläche mit funktionellen Gruppen biokompatibilisiert wird durch Beschichten der Oberfläche mit einer Beschichtungszusammensetzung, welche ein Polymer enthält, das erhältlich ist aus einem radikalisch polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten zwitterionischen Monomer, welches eine zwitterionische Gruppe enthält, und einem ethylenisch ungesättigten radikalisch polymerisierbaren Comonomer unter Bildung eines Copolymers mit zwitterionischen Gruppen, dadurch gekennzeichnet, daß das Comonomer eine reaktive Gruppe umfaßt und die allgemeine Formel (X) hat

worin R¹&sup9; Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl bedeutet;

Q² für OH oder eine Gruppe der Formel TB&sup7;Q³ steht, worin

T -O- oder NR²¹- bedeutet, worin R²¹ für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;- Alkylgruppe steht oder R²¹ für eine Gruppe -B&sup7;Q³ steht;

B&sup7; eine Valenzbindung, eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet; und

Q³ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aldehydgruppen; Silan- und Siloxangruppen, die mindestens einen Substituenten enthalten, welcher ausgewählt ist aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxygruppen; Hydroxyl; Amino; Carboxyl; Epoxy; -CHOHCH&sub2;Hal (worin Hal ausgewählt ist aus Chlor-, Brom- und Iodatomen); Succinimido; Tosylat; Triflat; Imidazolcarbonylamino; und gegebenenfalls substituierten Triazingruppen; oder das Comonomer Chlormethylstyrol ist oder die Formel (XI) aufweist

worin K² eine Gruppe -(CH&sub2;)qOC(O)-, -(CH&sub2;)qC(O)O-, -(CH&sub2;)qOC(O)O-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)-, -(CH&sub2;)qC(O)NR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)O-, -(CH&sub2;)qOC(O)NR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)NR²&sup0;- (worin die Gruppen R²&sup0; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)qO-, -(CH&sub2;)qSO&sub3;-, eine Valenzbindung bedeutet, q 1 bis 12 ist und R²&sup0; für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;

B&sup8; eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet; und

Q&sup4; ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aldehydgruppen; Silan- und Siloxangruppen, die mindestens einen Substituenten enthalten, der ausgewählt ist aus Halogenatomen und C&sub1;-C&sub4;-Alkoxygruppen; Hydroxyl; Amino; Carboxyl; Ethoxy; -CHOHCH&sub2;Hal (worin Hal aus Chlor-, Brom- und Iodatomen ausgewählt ist); Succinimido; Tosylat; Triflat; Imidazolcarbonylamino; und gegebenenfalls substituierten Triazingruppen, so daß das Polymer seitenständige reaktive Gruppen Q² oder Q&sup4; umfaßt, und dadurch gekennzeichnet, daß die seitenständigen reaktiven Gruppen nach dem Beschichtungsschritt mit funktionellen Gruppen an der Oberfläche umgesetzt werden, um eine stabile biokompatible Polymerschicht auf der Oberfläche zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Oberfläche hydrophil ist und die funktionellen Gruppen an der Oberfläche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl-, Carboxyl- und Amingruppen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin seitenständige reaktive Gruppen des Polymers auch unter Bildung von Bindungen mit Liganden umgesetzt werden, wodurch Liganden an das Polymer gebunden werden.

4. Verfahren, worin eine Oberfläche biokompatibilisiert wird durch Beschichten der Oberfläche mit einer Beschichtungszusammensetzung, welche ein Polymer enthält, das erhältlich ist aus einem radikalisch polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten zwitterionischen Monomer, welches eine zwitterionische Gruppe enthält, und einem ethylenisch ungesättigten radikalisch polymerisierbaren Comonomer unter Bildung eines Copolymers mit zwitterionischen Gruppen, dadurch gekennzeichnet, daß das Comonomer eine vernetzbare Gruppe umfaßt und

a) die allgemeine Formel (X') aufweist

worin R¹&sup9; für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht;

Q2' OH oder eine Gruppe der Formel TB&sup7;Q3' bedeutet;

T für -O- oder NR²¹- steht, worin R²¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet oder R²¹ eine Gruppe -B&sup7;Q3' bedeutet;

B&sup7; eine Valenzbindung, eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe ist; und

Q³' ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten vernetzbaren Gruppen; Silan- und Siloxangruppen, die mindestens einen Substituenten enthalten, welcher ausgewählt ist aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;- Alkoxygruppen; Epoxy; -CHOHCH&sub2;Hal (worin Hal ausgewählt ist aus Chlor-, Brom- und Iodatomen); Cinnamyl-; Methylol-; Acetoacetoxy-; und Chloralkylsulfongruppen; oder

b) die allgemeine Formel XI' aufweist

worin K² eine Gruppe -(CH&sub2;)qOC(O)-, -(CH&sub2;)qC; (O)O-, -(CH&sub2;)qOC(O)O-, -(CHa)qNR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)-, -(CH&sub2;)qC(O)NR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)O-, -(CH&sub2;)qOC(O)NR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)NR²&sup0;- (worin die Gruppen R²&sup0; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)qO-, -(CH&sub2;)qSO&sub3;-, eine Valenzbindung bedeutet, q 1 bis 12 ist und R²&sup0; für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;

B&sup8; geradkettiges oder verzweigtes Alkylen, Oxaalkylen oder Oligooxaalkylen ist oder, wenn Q4' Alkinyl ist, eine Valenzbindung bedeutet; und

Q4' ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten vernetzbaren Gruppen; Silan- und Siloxangruppen, die mindestens einen Substituenten enthalten, welcher ausgewählt ist aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;- Alkoxygruppen; Epoxy; -CHOHCH&sub2;Hal (worin Hal aus Chlor-, Brom- und Iodatomen ausgewählt ist); Cinnamyl; Methylol; Acetoacetoxy; und Chloralkylsulfongruppen, so daß das Polymer in der Beschichtungszusammensetzung seitenständige vernetzbare Gruppen Q2' oder Q4' umfaßt, und dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzbaren Gruppen nach dem Beschichtungsschritt umgesetzt werden, um das Polymer zu vernetzen und eine stabile Polymerschicht auf der Oberfläche zu bilden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin das Comonomer der allgemeinen Formel X' 7-Dodecinmethacrylat ist und worin die von dem Monomer der allgemeinen Formel X' abgeleiteten acetylenischen Gruppen dadurch vernetzt werden, daß man die Beschichtungszusammensetzung, wenn sie auf die Oberfläche aufgetragen wurde, einer Bestrahlung mit UV- oder Gammastrahlen aussetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, worin das Monomer der allgemeinen Formel X oder X' 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat oder 3-(Trimethoxysilyl)- propylmethacrylat ist.

7. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die zwitterionische Gruppe eine Ammoniumphosphatester-Gruppe ist.

8. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin das zwitterionische Monomer die folgende Formel hat:

Y-B-X (I)

worin B eine geradkettige oder verzweigte Alylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylenkette ist, die gegebenenfalls mindestens ein Fluoratom bis zu und einschließlich perfluorierter Ketten enthält, oder, falls X eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Kette zwischen B und dem Zentrum der permanenten positiven Ladung enthält oder wenn Y ein endständiges an B gebundenes Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung ist;

X eine zwitterionische Gruppe ist; und

Y eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe ist, die ausgewählt ist aus

worin

R für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;

A -O- oder -NR¹- bedeutet, worin R¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe ist oder R¹ für -B-X steht, worin B und X wie oben definiert sind; und

K eine Gruppe -(CH&sub2;)pOC(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)O-, -(CH&sub2;)pNR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)NR²- (worin die Gruppen R² gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)pO-, -(CH&sub2;)pSO&sub3;-, oder, gegebenenfalls in Kombination mit B, eine Valenzbindung ist und p 1 bis 12 beträgt und R² für Wasserstoff oder eine C&sub1;- C&sub4;-Alkylgruppe steht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, worin X ausgewählt ist aus den Gruppen IVB, IVC, IVD, IVE und IVF, worin Gruppe IVB die folgende Formel hat

worin die Gruppen R&sup6; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen und d 2 bis 4 beträgt; Gruppe IVC die folgende Formel hat

worin die Gruppen R¹ gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen und e 1 bis 4 beträgt; Gruppe IVD die folgende Formel hat

worin die Gruppen R&sup8; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen, R8a Wasserstoff oder eine Gruppe -C(O)B¹R8b bedeutet, worin R9b für Wasserstoff oder Methyl steht, B¹ eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe ist, und f 1 bis 4 ist; und wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 beträgt, wenn X direkt an ein Sauerstoff oder ein Stickstoffatom gebunden ist und ansonsten z 1 beträgt: Gruppe IVE die folgende Formel hat

worin die Gruppen R&sup9; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl stehen, R9a Wasserstoff oder eine Gruppe -C(O)B²R9b bedeutet, worin Reb für Wasserstoff oder Methyl steht, B² eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, und g 1 bis 4 beträgt; und

wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 beträgt, wenn X direkt an ein Sauerstoff oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z 1 beträgt; und

Gruppe IVF die folgende Formel hat

worin die Gruppen R¹&sup0; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen, R10a Wasserstoff oder eine Gruppe -C(O)B³R10b bedeutet, worin R10b für Wasserstoff oder Methyl steht, B³ eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, und h 1 bis 4 beträgt; und

wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 beträgt, wenn X direkt an den Sauerstoff oder Stickstoff gebunden ist, und ansonsten z 1 beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Polymer erhältlich ist aus 2- (Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-Innersalz und 2- Aminoethylmethacrylat, und worin die funktionellen Gruppen an der Oberfläche Carbonsäuregruppen sind und worin die reaktiven Amingruppen des Polymers und die Carbonsäuregruppen nach dem Auftragen umgesetzt werden, um eine Amidbindung zu bilden.

11. Polymer, erhältlich durch radikalische Polymerisation von

i) einem zwitterionischen Monomer der folgenden Formel:

Y-B-X (I)

worin B eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylenkette bedeutet, die gegebenenfalls mindestens ein Fluoratom bis zu und einschließlich perfluorierter Ketten enthält, oder wenn X eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kette zwischen B und dem Zentrum permanenter positiver Ladung enthält, oder wenn Y ein an B gebundenes endständiges Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung;

X für eine Ammoniumphosphatester-Zwitterionen-Gruppe steht, und

Y eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe ist, welche ausgewählt ist aus

und

worin:

R Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet;

A für -O- oder -NR¹- steht, worin R¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;- Alkylgruppe bedeutet oder R¹ -B-X bedeutet, worin B und X wie oben definiert sind; und

K eine Gruppe -(CH&sub2;)pOC(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)O-, -(CH&sub2;)pNR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)NR²- (worin die Gruppen R² gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)pO-, -(CH&sub2;)pSO&sub3;-, oder, gegebenenfalls in Kombination mit B, eine Valenzbindung ist und p 1 bis 12 beträgt und R² Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet; und

ii) einem Comonomer, dadurch gekennzeichnet, daß das Comonomer ein Monomer der allgemeinen Formel X ist

worin R¹&sup9; für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht;

Q² OH oder eine Gruppe TB&sup7;Q³ bedeutet, worin

T für -O- oder NR²¹- steht, worin R²¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;- Alkylgruppe bedeutet oder R²¹ eine Gruppe -B&sup7;Q³ bedeutet;

Q³ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten vernetzbaren Gruppen; Aldehyd-Gruppen; Silan- und Siloxangruppen, die mindestens einen Substituenten enthalten, der ausgewählt ist aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxygruppen; Hydroxyl; Amino; Carboxyl; Epoxy; -CHOHCH&sub2;Hal (worin Hal ausgewählt ist aus Chlor-, Brom- und Iodatomen); Succinimido; Tosylat; Triflat; Imidazolcarbonylamino; Cinnamyl; Methylol; Acetoacetoxy; Chloralkylsulfon und gegebenenfalls substituierten Triazingruppen.

12. Polymer, erhältlich durch radikalische Polymerisation von

i) einem zwitterionischen Monomer der Formel:

Y-B-X (I)

worin B eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylenkette ist, die gegebenenfalls mindestens ein Fluoratom bis zu und einschließlich perfluorierter Ketten enthält, oder wenn X eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kette zwischen B und dem Zentrum permanenter positiver Ladung enthält, oder wenn Y ein an B gebundenes endständiges Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung;

X eine Ammoniumphosphatester-Zwitterionen-Gruppe bedeutet, und

Y für eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe steht, die ausgewählt ist aus

und

worin

R für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;

A -O- oder NR¹- bedeutet, worin R¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;- Alkylgruppe bedeutet oder R¹ -B-X bedeutet, worin B und X wie oben definiert sind; und

K eine Gruppe -(CH&sub2;)pOC(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)O-, -(CH&sub2;)pNR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)NR²- (worin die Gruppen R² gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)pO-, -(CH&sub2;)pSO&sub3;-, oder, gegebenenfalls in Kombination mit B, eine Valenzbindung ist und p 1 bis 12 beträgt und R² Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet, und

ii) einem Comonomer, dadurch gekennzeichnet, daß das Comonomer Chlormethylstyrol ist oder die Formel (XI) hat

worin K² eine Gruppe -(CH&sub2;)qOC(O)-, -(CH&sub2;)qC(O)O-, -(CH&sub2;)qOC(O)O-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)-, (CH&sub2;)qC(O)NR²&sup0;-, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)O-, (CH&sub2;)qOC(O)NR²&sup0;, -(CH&sub2;)qNR²&sup0;C(O)NR²&sup0;- (worin die Gruppen R²&sup0; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)qO-, -(CH&sub2;)qSO&sub3;-, eine Valenzbindung ist, q 1 bis 12 beträgt und R²&sup0; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet;

B&sup8; eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet oder, wenn Q&sup4; eine Alkinylgruppe ist, für eine Valenzbindung steht; und

Q&sup4; ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten vernetzbaren Gruppen; Aldehlydgruppen; Silan- und Siloxangruppen, die mindestens einen Substituenten enthalten, der ausgewählt ist aus Halogenatomen und C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxygruppen; Hydroxyl; Amino; Carboxyl; Epoxy; -CHOHCH&sub2;Hal (worin Hal ausgewählt ist aus Chlor-, Brom- und Iodatomen); Succinimido; Tosylat; Triflat; Imidazolcarbonylamino; Cinnamyl; Methylol; Acetoacetoxy; Chloralkylsulfon; und gegebenenfalls substituierten Triazingruppen.

13. Polymer nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, worin X ausgewählt ist aus Gruppen IVC, IVD, IVE und IVF, worin.

Gruppe IVC die folgende Formel hat

worin die Gruppen R&sup7; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen; und e 1 bis 4 beträgt;

Gruppe IVD die folgende Formel hat

worin die Gruppen R&sup8; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen, R8a Wasserstoff oder eine Gruppe -C(O)B¹R8b bedeutet, worin R8b für Wasserstoff oder Methyl steht; B¹ eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, und f 1 bis 4 beträgt; und wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 beträgt, wenn X direkt an ein Sauerstoff oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z 1 ist;

Gruppe IVE die folgende Formel hat

worin die Gruppen R&sup9; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl stehen, R9a Wasserstoff oder eine Gruppe -C(O)B²R9b bedeutet, worin R9b für Wasserstoff oder Methyl steht, B² eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, und g 1 bis 4 beträgt; und

wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 beträgt, wenn X direkt an ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z 1 ist; und

Gruppe IVF die folgende Formel hat

worin die Gruppen R¹&sup0; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen, R¹&sup0;a Wasserstoff oder eine Gruppe -C(O)B³R10b bedeutet, worin R10b für Wasserstoff oder Methyl steht; B³ eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, und h 1 bis 4 beträgt; und

14. Polymer nach Anspruch 11, worin das Comonomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 2-Aminoethylmethacrylat, 7-Dodecinmethacrylat, 3- Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat und 3-Trimethoxysilylpropylmethacrylat.

15. Polymer nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, worin ein copolymerisierbares Verdünnungs-Comonomer mit dem Monomer der allgemeinen Formel I und dem Comonomer copolymerisiert wird.

16. Polymer nach Anspruch 15, worin das Verdünnungs-Comonomer die allgemeine Formel (VI) hat

Y¹-Q (VI)

worin Y¹ eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe bedeutet, die ausgewählt ist aus

und

worin R¹&sup4; Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl bedeutet,

A' für -O- oder -NR¹&sup5;- steht, worin R¹&sup5; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet oder R¹&sup5; eine Gruppe Q bedeutet;

K¹ eine Gruppe -(CH&sub2;)IOC(O)-, -(CH&sub2;)IC(O)O-, -(CH&sub2;)IOC(O)O-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;C(O)-, -(CH&sub2;)IC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)IONR¹&sup6;C(O)O-, -(CH&sub2;)IOC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;C(O)NR¹&sup6;- (worin die Gruppen R¹&sup6; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)IO-, -(CH&sub2;)ISO&sub3;-, eine Valenzbindung ist und I 1 bis 12 beträgt und R¹&sup6; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet; und

Q ausgewählt ist aus

geradkettigen oder verzweigten Alkylketten, die 6 bis 24 Kohlenstoffatome enthalten.

17. Beschichtungszusammensetzung, welche ein Polymer nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 16 und ein Lösungsmittel für das Polymer enthält.

18. Material mit einer Oberfläche, welche mit einer Protein-haltigen Lösung in Kontakt kommt und eine Beschichtung trägt, worin die Beschichtung gebildet wurde durch

a) Beschichten der Oberfläche, welche funktionelle Gruppen aufweist, mit einer Beschichtungszusammensetzung, welche ein Polymer nach Anspruch 1 enthält; und

b) Umsetzen der seitenständigen reaktiven Gruppen mit funktionellen Gruppen an der Oberfläche, wodurch eine stabile Polymerschicht auf der Oberfläche gebildet wird.

19. Material mit einer Oberfläche, welche mit einer Protein-haltigen Lösung in Kontakt kommt und welches eine Beschichtung trägt, worin die Beschichtung gebildet wurde durch

a) Beschichten der Oberfläche mit einer Beschichtungszusammensetzung, die ein Polymer nach Anspruch 4 enthält; und

b) Umsetzen der vernetzbaren Gruppen, um das Polymer zu vernetzen, wodurch eine stabile Beschichtung aus vernetztem Polymer auf der Oberfläche gebildet wird.

20. Beschichtetes Material nach Anspruch 18 oder 19, worin das zwitterionische Monomer die folgende Formel hat:

Y-B-X (I)

worin B eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylenkette bedeutet, welche gegebenenfalls mindestens ein Fluoratom bis zu und einschließlich perfluorierter Ketten enthält, oder, wenn X eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kette zwischen B und dem Zentrum permanenter positiver Ladung enthält, oder wenn Y ein an B gebundenes endständiges Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung;

X für eine zwitterionische Gruppe steht, und

Y eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe bedeutet, welche ausgewählt ist aus

und

worin:

R für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;

A für -O- oder -NR¹- steht, worin R¹ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet oder R¹ -B-X bedeutet, worin B und X wie oben definiert sind; und K eine Gruppe -(CH&sub2;)pOC(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)O-, -(CH&sub2;)pNR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR²-, -(CH&sub2;)pNR²C(O)NR²- (worin die Gruppen R² gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)pO-, -(CH&sub2;)pSO&sub3;-, oder, gegebenenfalls in Kombination mit B, eine Valenzbindung ist und p 1 bis 12 beträgt und R² für Wasserstoff oder eine C&sub1;- C&sub4;-Alkylgruppe steht.

21. Beschichtetes Material nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 20, worin die zwitterionische Gruppe eine Ammoniumphosphatester-Gruppe ist.

22. Beschichtetes Material nach Anspruch 21, worin die zwitterionische Gruppe eine Gruppe IVC, IVD, IVE oder IVF nach Anspruch 13 ist.

23. Verfahren, worin ein Polymer nach Anspruch 11 oder Anspruch 12 gebildet wird durch radikalische Polymerisation des zwitterionischen Monomers und des Comonomers, wie in Anspruch 11 oder Anspruch 12 definiert.

24. Verfahren nach Anspruch 23, worin X ausgewählt ist aus den Gruppen IVC, IVD, IVE und IVF, worin

Gruppe IVC die folgende Formel hat

worin die Gruppen R&sup7; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen und e 1 bis 4 beträgt;

Gruppe IVD die folgende Formel hat

worin die Gruppen R&sup8; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen, R8a für Wasserstoff oder eine Gruppe -C(O)B¹R8b steht, worin R8b Wasserstoff oder Methyl bedeutet, B¹ eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, und f 1 bis 4 beträgt; und wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 beträgt, wenn X direkt an ein Sauerstoff oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z 1 beträgt;

Gruppe IVE die folgende Formel hat

wenn B von einer Valenzbindung verschieden ist, z 1 beträgt, und wenn B eine Valenzbindung ist, z 0 beträgt, wenn X direkt an ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z 1 beträgt; und

Gruppe IVF die folgende Formel hat

worin die Gruppen R¹&sup0; gleich oder verschieden sind und jeweils Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl bedeuten, R10a für Wasserstoff oder eine Gruppe -C(O)B³R10b steht, worin R10b Wasserstoff oder Methyl bedeutet, B³ eine Valenzbindung oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylengruppe bedeutet, und h 1 bis 4 beträgt; und

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, worin das Comonomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 2-Aminoethylmethacrylat, 7- Dodecinmethacrylat, 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat und 3- Trimethoxysilylpropylmethacrylat.

26. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 23 bis 25, worin ein copolymerisierbares Verdünnungs-Comonomer mit dem Monomer der allgemeinen Formel I und dem Comonomer copolymerisiert wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, worin das Verdünnungs-Comonomer die allgemeine Formel (VI) hat

Y¹-Q (VI)

worin Y¹ eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe ist, die ausgewählt ist aus

und

worin R¹&sup4; Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl ist,

A' -O- oder -NR¹&sup5;- bedeutet, worin R¹&sup5; für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;- Alkylgruppe steht oder R¹&sup5; eine Gruppe Q bedeutet;

K¹ eine Gruppe -(CH&sub2;)IOC(O)-, -(CH&sub2;)IC(O))-, -(CH&sub2;)IOC(O)O-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;C(O)-, -(CH&sub2;)IC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)INR¹&sup6;C(O)O-, -(CH&sub2;)IOC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)NR¹&sup6;C(O)NR¹&sup6;- (worin die Gruppen R¹&sup6; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)IO-, -(CH&sub2;)ISO&sub3;-, eine Valenzbindung bedeutet, und I 1 bis 12 beträgt, und

R¹&sup6; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet; und

Q ausgewählt ist aus geradkettigen und verzweigten Alkylketten, die 6 bis 24 Kohlenstoffatome enthalten.