DE69411016T2

DE69411016T2 - Polymeroberflächenbeschichtungszusammensetzung

Info

Publication number: DE69411016T2
Application number: DE69411016T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Ishihara; Stephen Jones; Nobuo Nakabayashi; Peter Stratford
Original assignee: Biocompatibles Ltd
Current assignee: Abbott Vascular Devices Ltd
Priority date: 1993-08-18
Filing date: 1994-08-17
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2014-08-18
Also published as: EP0714417A1; ATE167201T1; ES2116606T3; DK0714417T3; DE69411016D1; EP0714417B1; WO1995005408A1; GB9317178D0; JPH09504561A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Polymere, Verfahren zur Herstellung derselben und Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen damit. Die Erfindung stellt auch für den Erhalt dieser Polymere eingesetzte neue Monomere und Verfahren zu deren Herstellung bereit. Die Polymere sind für die Beschichtung von Oberflächen von Vorrichtungen und Materialien nützlich, die in Kontakt. mit proteinhaltigen Lösungen und biologischen Fluiden kommen, und machen die Oberflächen bio- und hämokompatibel. Oberflächen können so für einen längeren Kontakt mit lebenden Geweben und Körperflüssigkeiten und mit proteinhaltigen Lösungen geeignet gemacht werden.
Materialien, die bei der Herstellung von Trennungssubstraten und -vorrichtungen, Blutkontaktierenden Vorrichtungen, Kontakt- und Intraokularlinsen und anderen Vorrichtungen, die in Kontakt mit proteinhaltigen oder biologischen Flüssigkeiten eingesetzt werden, verwendet werden, müssen auf der Basis von akzeptablen physikalischen und mechanischen Eigenschaften und von Kompatibilität mit der proteinhaltigen oder biologischen Flüssigkeit ausgewählt werden. Für jede vorgegebene Anwendung dieser Materialien ist es üblicherweise schwierig, alle diese Überlegungen gleichzeitig zu optimieren, und es muß ein Kompromiß erzielt werden, der oft in einem nicht besonders optimalen Verhalten resultiert. Beispielsweise trifft man bei Materialien, die anderweitig optimale mechanische und physikalische Eigenschaften aufweisen, oft auf größere biologische Probleme. Diese Probleme manifestieren sich oft als nicht wünschenswerte Ablagerung von biologischen Komponenten und insbesondere proteinhaltigem Material. Diese Protein-Adsorption führt zur Blutpfropfbildung in Blut-kontaktierenden Materialien, Adsorption von Tränen- Komponenten an Kontaktlinsen, was zur Ablagerungsbildung führt, Bildung von Ablagerungen an Intraokularlinsen, und in Trennmedien führt sie zur Blockierung und zum Versagen von Treunvorrichtungen. Derartige Effekte führen zu einem merklichen Verlust in der Arbeitsleistung und oft zu einer vollständigen Zurückweisung und zu einem vollständigen Versagen von Vorrichtungen.
Im Fall von medizinischen Vorrichtungen, beispielsweise Prothesen und Komponenten von Blutdialyse-Apparaturen, ist es gängige Praxis, biokompatible Polymere zur Bildung von mindestens der Oberfläche der Vorrichtungen einzusetzen, um eine Protein-Adsorption zu erschweren. Diese Materialien sind jedoch nicht perfekt und die Reaktion mit den lebenden Geweben bleibt immer noch ein Problem; beispielsweise ist die Oberflächeninduzierte Thrombose noch immer eine größere Schwierigkeit, insbesondere wenn große Mengen Blut mit einer fremden Oberfläche wie beispielsweise in künstlichen Lungen und Nieren kontaktiert werden. Die Bildung eines Pfropfens in einem künstlichen Organ weist zahlreiche ungünstige oder sogar katastrophale Auswirkungen einschließlich Okklusion des Bluttransportweges im extrakorporalen System oder Embolie, wenn sich der Pfropf von der künstlichen Oberfläche ablöst und sich in einem Wirts-Blutgefäß einnistet, auf. Dialyse-Membranen, Herzklappen, den Blutkreislauf unterstützende Vorrichtungen, Blut- Ersatzsubstanzen und künstliche Lungen ist allen dieses Problem gemeinsam.
Es ist bekannt, daß Materialien zur Verwendung als biokompatible Überzüge idealerweise:
(a) zu einer reproduzierbaren Herstellung als reine Materialien fähig sein sollten;
(b) ohne Abbau oder ungünstige Veränderung auf Oberflächen aufbringbar sein sollten;
(c) die erforderlichen mechanischen und Permeabilitäts-Eigenschaften aufweisen sollten, die für die spezielle Funktion der Vorrichtung, für die sie vorgesehen sind, erforderlich sind;
(d) ohne ungünstige Veränderungen beispielsweise hinsichtlich der Permeabilität und mechanischen oder Oberflächen-Eigenschaften sterilisierbar sein sollten;
(e) durch die biologische Umgebung nicht beschädigt oder abgebaut werden sollten;
(f) nicht karzinogen sein sollten.
In Anwendungen, die den direkten Kontakt mit Blut einschließen, bestehen weitere Beschränkungen. Materialien sollten:
(g) keine signifikante Blutplättchenhaftung induzieren;
(h) den normalen Gerinnungsmechanismus nicht stören; oder
(i) keine merkliche Beschädigung der Zell-Elemente oder löslichen Komponenten des Blutes verursachen.
Es hat viele Versuche gegeben, biokompatible und speziell Blut-kompatible (d.h. hämokompatible) Oberflächen herzustellen, die den Blutkoagulationsprozeß nicht aktivieren und die Thrombusbildung nicht fördern. Beispiele für derartige Versuche schließen die Herstellung von negativ geladenen Oberflächen wie beispielsweise durch Verwendung von anionischen Polymeren oder geeignet orientierten Elektret-Polymeren, die Herstellung von Oberflächen, die mit dem natürlichen Antikoagulationsmittel Heparin oder synthetischen Heparin-Analoga beschichtet sind, die Herstellung von Oberflächen mit inhärenter niedriger freier Oberflächenenergie wie beispielsweise durch Verwendung von Silicon-Kautschuk, die Herstellung von Albumin-beschichteten Oberflächen und die Herstellung von Oberflächen, die mit Verbindungen wie beispielsweise einigen Polymethanen, von denen man annimmt, daß sie Albumin bevorzugt aus Blut adsorbieren, ein. Alle diese Versuche haben jedoch Beschränkungen gezeigt.
Unsere frühere Patentanmeldung WO-A-93/01221 offenbart filmbildende Polymere, die für die Bereitstellung stabiler Überzüge auf einer großen Vielfalt von Oberflächen einschließlich Polyethylen, PVC, Stahl und Poly(imid) verwendet werden können. Die Polymere enthalten zwitterionische Gruppen, die die zwitterionische Struktur von Phospholipiden wie beispielsweise Phosphatidylcholin und Sphingomyelin, bei denen es sich um die Hauptkomponenten der äußeren Membran aller lebenden Zellen handelt, nachahmen und versuchen, eine biokompatible Oberfläche auf einem beschichteten Substrat bereitzustellen, an der die Ablagerung von Proteinen und Zellen am Substrat minimiert wird, wenn das beschichtete Substrat in Kontakt mit einer proteinhaltigen Lösung oder einer biologischen Flüssigkeit kommt. Die Polymere enthalten auch Gruppen, die eine stabile Bindung des Pölymers an ein Substrat durch Physisorption, kovalente Bindung oder ionische Bindung bereitstellen.
Wir haben auch gefunden, daß Verbindungen, die Phosphorylcholingruppen enthalten, die Haftung oder das Wachstum von Mikroorganismen wie beispielsweise Bakterien, Hefen, Algen und Pilzen, und insbesondere Bakterien, an einer Oberfläche vermindern können. Dies macht die Verwendung von Copolymeren, die derartige Gruppen enthalten, in einer großen Vielfalt von Situationen, in denen das Wachstum derartiger Mikroorganismen unerwünscht ist, vorteilhaft. Diese Situationen schließen industrielle und Haushalts-Verwendung ebenso wie im biomedizinischen Gebiet ein, wo immer man auf eine Verminderung der Haftung von Bakterien an einer Oberfläche abzielt.
Wir haben nun neue flimbildende Polymere entwickelt, die besonders geeignet für die Bereitstellung stabiler Überzüge von Polyurethan-Substraten sind. Die Polymere umfassen zwitterionische Gruppen, die für die Bereitstellung eines biokompatiblen Überzugs gedacht sind, und Gruppen, die eine Polyurethan-ähnliche Kette enthalten und eine stabile Bindung durch Physisorption an einem Polyurethan bereitstellen können. Derartige Polymere haften an einer Polyurethan-Substratoberfläche über starke sekundäre Valenz-Wechselwirkungen, d.h. durch Adsorption ohne Bildung von kovalenten Wechselwirkungen.
Es wird auch angenommen, daß wenn die Polymere der Erfindung mit einem herkömmlichen Polyurethan gemischt werden, sie eine Materialmasse bereitstellen, die die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Polyurethans und eine verbesserte Biokompatibilität in sich vereinigt. Die Anwesenheit von seitenständigen Polyurethanähnlichen Gruppen in einem Copolymer der Erfindung kann die Kompatibilität des Copolymers für die Mischung mit einem Polyurethan verbessern.
Zusätzlich können vielfältige Liganden an die erfindungsgemäßen Polymere geknüpft werden, wenn sie auf ein Substrat aufgebracht sind, oder alternativ können Liganden vor dem Auftragen auf ein Substrat, z.B. wenn sich das Polymer in Lösung befindet, an die Polymere geknüpft werden. Die erfindungsgemäßen Polymere können deshalb ein Anknüpfungsmittel für derartige Liganden bereitstellen: In einem derartigen Fall können die Polymere reaktive Gruppen umfassen, die eine kovalente Bindung an einen Liganden bereitstellen. Der Ausdruck "Ligand" schließt ein, ist aber nicht beschränkt auf, Mittel für die spezifische Bindung wie beispielsweise Immunglobuline und Fragmente derselben, wie beispielsweise diejenigen, die für Affinitätstrennungs- und diagnostische Anwendungen nützlich sind, photosensitive und chemosensitive Einheiten wie beispielsweise diejenigen, die für Detektor- und Sensor-Anwendungen nützlich sind, und therapeutische Mittel, die für klinische Anwendungen nützlich sind. Andere Liganden umfassen Peptid-Fragmente, die chemisch an ein erfindungsgemäßes Polymer gebunden werden können, wie beispielsweise Fragmente, die die Anlagerung von Zellen induzieren und deshalb eingesetzt werden können, um es den erfindungsgemäßen Polymeren zu erlauben, eine Zell- Keimbildung bereitzustellen.
Überzüge mit erhöhter Festigkeit und Stabilität können hergestellt werden, indem man in die Polymere Reste von Comonomeren einverleibt, die vernetzbare Gruppen enthalten. Nach dem Auftragen auf einer Substratoberfläche kann die Vernetzung dann durch anschließende Umsetzung derartiger Gruppen bereitgestellt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt bereit ein Polymer von einem oder mehreren radikalisch polymerisierbaren Monomeren, erhalten durch Copolymerisation eines radikalisch polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Monomers, das eine zwitterionische Gruppe enthält, und eines radikalisch polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Comonomers der allgemeinen Formel (VI)
Y'-Q (VI)
worin Y' eine aus
ausgewählte ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe ist, wobei R¹&sup4; für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht,
A' -O- oder -NR¹&sup5;- bedeutet, wobei R¹&sup5; für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht oder R¹&sup5; eine Gruppe Q ist;
K' eine Gruppe -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)-, -(CH&sub2;)&sub1;C(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)-, -(CH&sub2;)&sub1;C(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)NR¹&sup6;- (in welcher die Gruppen R¹&sup6; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)&sub1;O-, -(CH&sub2;)&sub1;SO&sub3;-, eine Valenzbindung repräsentiert und 11 bis 12 ist und R¹&sup6; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe darstellt; und
Q eine Gruppe der Formel (IXA) oder (IXB) ist
-R¹&sup7;-NRC(O)NR-R¹&sup8; (IXA)
-R¹&sup7;-NRC(O)O-R¹&sup8; (IXB)
worin R (oder die beiden Gruppen R in (IXA), die gleich oder verschieden sein können, jeweils) für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht;
R¹&sup7; Alkylen, Arylen, Alkylarylen, Arylalkylen oder Alkylarylalkylen, Cycloalkylen, Alkylcycloalkylen, Cycloalkyl-alkylen oder Alkyl-cycloalkyl-alkylen ist; und
R¹&sup8; Alkyl, Aryl oder Alkylaryl oder Cycloalkyl oder Alkylcycloalkyl darstellt, worin die Alkylgruppen gegebenenfalls durch eine oder mehrere Arylen- oder Cycloalkylengruppen unterbrochen sein können und wobei R¹&sup8; gegebenenfalls eine oder mehrere Gruppen -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O- wie oben definiert enthalten kann, wobei die Gruppe Q in der Lage ist, das Polymer durch Physisorption stabil an eine polymere Substratoberfläche zu binden, oder Kompatibilität mit einem Grundpolymer in einer Mischung bereitstellen kann.
Derartige Copolymere können auf eine polymere, vorzugsweise Polyurethan-, Substratoberfläche aufgetragen werden, um sich mit guter Haftung daran zu binden, und sind in der Umgebung, in der die beschichteten Oberflächen eingesetzt werden, zum Beispiel bei der Verwendung als Beschichtung auf einer Blut-kontaktierenden Oberfläche, nicht entfernbar. Das polymere Substrat wird aus irgendeinem Polymer gebildet, das in Gestalt gebracht werden kann, üblicherweise durch ein Schmelzverarbeitungsverfahren, und ist somit geeigneterweise ein thermoplastisches Polymer. Jedes beliebige derartige polymere Substrat, das routinemäßig in einer Blut-kontaktierenden Apparatur eingesetzt wird, kann vorteilhaft unter Verwendung der neuen Polymere biokompatibilisiert werden. Derartige thermoplastische Polymere schließen Olefin-Polymere, z.B. Ethylen-Polymere, Vinylchlorid-Polymere, Polycarbonate, Polyester usw. ein.
Die erfindungsgemäßen Polymere können eingesetzt werden, um die Biokompatibilität einer Oberfläche zu verbessern. Das Ausmaß, bis zu welchem ein derartiges Polymer ein Substrat biokompatibel macht, kann als Kombination von Faktoren wie beispielsweise Reduktion des Ausmaßes, bis zu welchem die Oberfläche eine Blutplättchen-Aktivierung, Protein-Adsorption (beispielsweise beurteilt mit Hilfe von Absorption von Fibrinogen aus Human-Plasma) und Reaktion mit C-reaktivem Protein, die durch die Anwesenheit auf der Oberfläche von isolierten zwitterionischen, z.B. Ammoniumphosphatestergruppen verursacht wird, verursacht, beurteilt werden. Vorzugsweise stellen die erfindungsgemäßen Polymere, wenn sie auf ein Substrat aufgetragen werden, im Vergleich zu einem nicht behandelten Substrat eine Reduktion in der Blutplättchen-Aktivierung von mindestens 70%, bevorzugter mindestens 90%, wie durch den in WO 93/01221 beschriebenen Assay beurteilt, bereit. Alternativ kann das Ausmaß, bis zu welchem Blutplättchen durch Haftung an einem Substrat aktiviert werden, durch Rasterelektronenmikroskopie beurteilt werden. Es wird auch bevorzugt, daß die erfindungsgemäßen Polymere, wenn sie auf eine Substrat aufgetragen werden, im Vergleich zu einem nicht behandelten Substrat eine Reduktion in der Fibrinogen-Absorption von mindestens 60%, wie durch den in WO 93/01221 beschriebenen Assay beurteilt, und einen Protein-Index von weniger als 1,5 x 10&supmin;³ bereitstellen. Der Protein-Index ist als das Verhältnis der Extinktion auf Grund von C-reaktivem Protein, gemessen in dem in WO 93/01221 beschriebenen Assay, zur Verminderung in der Fibrinogen-Absorption definiert.
Polymere der Erfindung können auch verwendet werden, um die Tendenz von Mikroorganismen wie beispielsweise Bakterien, Hefen, Algen oder Pilzen und insbesondere Bakterien, an der Oberfläche anzuhaften, zu vermindern. Sie können allgemeiner auch verwendet werden, um die Zell-Haftung an einer Oberfläche zu vermindern. Oberflächen, die mit derartigen Polymeren behandelt oder daraus hergestellt wurden, weisen deshalb eine breite Vielfalt von Anwendungen im medizinischen Gebiet, wie beispielsweise in Blutkontaktierenden Vorrichtungen, und auch im Haushalts- oder industriellem Gebiet auf, wo immer es gewünscht wird, die Haftung von Protein oder Mikroorganismen an einer Oberfläche zu vermindern.
Die Natur der seitenständigen Polyurethan-ähnlichen Gruppen in den erfindungsgemäßen Polymeren kann ausgewählt werden, um die Bindung an eine spezielle polymere Substratoberfläche, die man mit dem Polymer beschichten will, zu optimieren, oder für Kompatibilität mit einem speziellen Grundpolymer, mit dem das erfindungsgemäße Polymer gemischt werden soll. So können die seitenständigen Polyurethan-ähnlichen Gruppen, die eine Einheit -NRC(O)NH- oder -NRC(O)O- enthalten, an die Struktur eines speziellen Polyurethans angepaßt werden.
Die seitenständigen Gruppen, die eine Einheit -NRC(O)NH- oder -NRC(O)O- (d.h. Polyurethan-ähnliche Gruppen) enthalten, können im selben Monomer als zwitterionische Gruppen anwesend sein oder sie können in getrennten Monomer-Spezies vorliegen, die unter Bereitstellung des erfindungsgemäßen Polymers copolymerisiert werden
Es ist klar, daß überall da, wo eine Gruppe als zur Bindung eines Polymers an eine Oberfläche befähigt bezeichnet wird, dies eine stabile Bindung bedeuten soll, d.h. das Polymer wird in keinem merklichen Maße während der normalen Verwendung der Oberfläche davon entfernt, üblicherweise, daß das Polymer in keinem merklichen Maße bei längerem Kontakt mit Blut oder anderen wäßrigen Flüssigkeiten von der Oberfläche entfernt wird.
Deshalb stellt die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform ein Copolymer bereit, das erhalten wird durch Copolymerisation eines radikalisch polymerisierbaren, vorzugsweise eines ethylenisch ungesättigten, Comonomers, das eine zwitterionische Gruppe enthält, und eines radikalisch polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Comonomers der oben definierten Formel (VI).
Das Polymer ist ein Copolymer, das Reste eines radikalisch polymerisierbaren, vorzugsweise ethylenisch ungesättigten, Comonomers, das eine zwitterionische Gruppe enthält, und eines radikalisch polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Comonomers, das zusätzlich zu der radikalisch polymerisierbaren Einheit eine Gruppe enthält, die eine Einheit -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O- enthält, die in der Lage ist, sich durch Physisorption an eine Polyurethan-Substratoberfläche zu binden oder Kompatibilität mit einem Polyurethan-Polymer in einer Mischung bereitzustellen, umfaßt. Gegebenenfalls kann das Polymer weiter Reste von einem oder mehreren Verdünnungs- Comonomeren und/oder reaktiven Comonomeren umfassen, um Anlagerungspunkte für einen Liganden oder Vernetzung bereitzustellen.
Die Erfindung stellt auch bereit ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Polymers, welches die Polymerisation derartiger Monomere umfaßt, und ein Verfahren zur Beschichtung einer polymeren Substratoberfläche mit einem derartigen Polymer, beispielsweise ein Verfahren, das die folgenden Stufen umfaßt: (a) Polymerisation derartiger Monomere, um das Polymer zu bilden, und (b) Beschichtung der Oberfläche mit dem so gebildeten Polymer. Gegebenenfalls umfaßt das Verfahren weiter die Anlagerung eines Liganden an das Polymer, entweder in Lösung vor der Beschichtung der Oberfläche oder, bevorzugter, im auf die Oberfläche aufgetragenen Zustand.
In einer speziellen Ausführungsform stellt die Erfindung weiter solche Polymere bereit, die Reste eines vernetzbaren reaktiven Monomers enthalten und sowohl im auf eine Oberfläche aufgetragenen Zustand als auch in einem nicht auf eine Oberfläche aufgetragenen Zustand unvernetzt sind, und derartige Polymere, die im auf eine Oberfläche aufgetragenen Zusatand vernetzt sind. Die Erfindung stellt weiter ein Verfahren zur Vernetzung derartiger Polymere im auf eine Oberfläche aufgetragenen Zustand bereit.
Als noch weiteres Merkmal stellt die vorliegende Erfindung bestimmte neue Monomere, die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Polymere nützlich sind, und Verfahren zur Herstellung derselben bereit.
Im folgenden werden Monomere und Comonomere, die in den erfindungsgemäßen Polymeren eingesetzt werden können, detaillierter beschrieben.
Man muß sich darüber im klaren sein, daß in der gesamten Beschreibung (Alk)acrylat, (alk)acrylisch und (Alk)acrylamid Acrylat oder Alkacrylat, acrylisch oder alkacrylisch bzw. Acrylamid oder Alkacrylamid bedeuten. Soweit nichts anderes angegeben ist, enthalten Alkacrylat-, alkacrylische und Alkacrylamidgruppen vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe derselben und es handelt sich am bevorzugtesten um Methacrylat-, methacrylische oder Methacrylamidgruppen. Ahnlich soll (Meth)acrylat, (meth)acrylisch und (Meth)acrylamid so verstanden werden, daß es Acrylat oder Methacrylat, acrylisch oder methacrylisch bzw. Acrylamid oder Methacrylamid bedeutet.

Zwitterionische Monomere

Das zwitterionische Monomer (oder Comonomer) schließt in seiner Struktur sowohl ein Zentrum permanenter positiver Ladung als auch ein Zentrum negativer Ladung ein.
Typischerweise wird das Zentrum permanenter positiver Ladung durch ein quaternäres Stickstoffatom bereitgestellt und das Zentrum negativer Ladung wird typischerweise durch eine Phosphatgruppe bereitgestellt. Vorzugsweise ist die zwitterionische Gruppe eine Ammoniumphosphatestergruppe wie beispielsweise eine Phosphorylcholingruppe oder ein Derivat derselben.
Bevorzugte zwitterionische Comonomere weisen die allgemeine Formel (I) auf
Y-B-X (I)
worin B eine gerade oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylen-Kette, die gegebenenfalls ein oder mehrere Fluoratome bis zu und einschließlich perfluorierten Ketten enthält, oder, falls X eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kette zwischen B und der zwitterionischen Gruppe enthält oder Y ein an B gebundenes endständiges Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung ist;
X eine zwitterionische Gruppe ist und
Y eine ethylenisch ungesattigte polymerisierbare Gruppe ist, die ausgewählt ist aus
worin:
R¹ für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;
A -O- oder -NR²- darstellt, wobei R² Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe bedeutet oder R² -B-X repräsentiert, 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;)pNR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)NR³- (in welcher die Gruppen R³ 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 R³ Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe darstellt.
Die Maßgabe, unter welchen Umständen B eine Valenzbindung sein kann, stellt sicher, daß ein Ladungszentrum in der zwitterionischen Gruppe X nicht direkt an ein Heteroatom wie beispielsweise ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom in Y gebunden ist.
Bevorzugte zwitterionische Monomere weisen deshalb die allgemeine Formel (II) oder (III) auf.
worin R¹, A, B, K und X wie bezüglich Formel (I) definiert sind. Vorzugsweise ist R¹ in Verbindungen der Formel (II) Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, bevorzugter Methyl, so daß (II) ein Acrylsäure-, Methacrylsäure- oder Ethacrylsäure- Derivat ist.
In den Verbindungen der Formel (III) können K eine Valenzbindung und B eine Gruppe sein, K kann eine Gruppe und B eine Valenzbindung sein, sowohl K als auch B können Gruppen sein oder K und B können zusammen eine Valenzbindung bilden. Vorzugsweise ist B eine Gruppe, wenn K eine Valenzbindung ist.
Wenn K eine Gruppe ist, dann ist p vorzugsweise 1 bis 6, bevorzugter 1, 2 oder 3, und am meisten bevorzugt ist p 1. Wenn K eine Gruppe -(CH&sub2;)pNR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR³- oder -(CH&sub2;)pNR³C(O)NR³- ist, dann ist R³ vorzugsweise Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, bevorzugter Wasserstoff.
In den Verbindungen der Formel (III) steht die Vinylgruppe vorzugsweise para zur Gruppe -K-B-X
Vorzugsweise steht B für:
eine Alkylengruppe der Formel -(CR&sup4;&sub2;)a-, 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; für Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl oder Fluoralkyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht und a 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe wie beispielsweise Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyleinheit, bevorzugter -CH&sub2;O(CH&sub2;)&sub4;-; oder
eine Oligo-oxaalkylengruppe der Formel -[(CR&sup5;&sub2;)bO])c(CR&sup5;&sub2;)b-, worin die Gruppen -(CR&sup5;&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR&sup5;&sub2;)- die Gruppen R&sup5; gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R&sup5; für Wasserstoff, Fluor oder C&sub1;&submin;&sub5;-Alkyl oder Fluoralkyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht und b 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, ist und c 2 bis 11, vorzugsweise 2 bis 5, ist; oder
falls X eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kette zwischen B und der zwitterionischen Gruppe enthält oder falls X ein endständiges Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung.
Bevorzugte Gruppen B schließen Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligo-oxaalkylengruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen ein.
Vorzugsweise enthalten K und B in Verbindungen der Formel (III) insgesamt bis zu 12 Kohlenstoffatome.
Bevorzugte zwitterionische Gruppen X weisen die Formel (IVA), (IVB), (IVC), (IVD) und (IVE) wie unten definiert auf. Monomere, die derartige Gruppen enthalten, können in Kombination mit weiteren Monomeren, die eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthalten, eingesetzt werden, um ein erfindungsgemäßes Copolymer bereitzustellen. Unter diesen Gruppen sind die Gruppen der Formel (IVB) besonders bevorzugt.
Zusätzlich werden Gruppen der Formel (VA), (VB) und (VC) als Monomere bevorzugt, die sowohl eine zwitterionische Gruppe als auch eine Gruppe, die eine Einheit -N(R)C(O)NR- oder -N(R)C(O)O- enthält, enthalten.
Die Gruppen der Formel (IVA) sind:
worin die Gruppen R&sup6; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl stehen oder die zwei Gruppen R&sup6; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden und d 1 bis 20 beträgt.
Vorzugsweise sind die Gruppen R&sup6; Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl und vorzugsweise sind sie identisch. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R&sup6; Methyl ist, und noch mehr vorzuziehen, daß die Gruppen R&sup6; beide Methyl sind.
Vorzugsweise ist d 2 bis 12, bevorzugter 2 bis 6 und noch bevorzugter 2 bis 4. Am meisten bevorzugt ist d gleich 3.
Wenn X eine Gruppe der Formel (IVA) ist, ist B vorzugsweise eine Gruppe der Formel -(CR&sup4;&sub2;)- oder -(CR&sup4;&sub2;)&sub2;-, z.B. -(CH&sub2;)- oder -(CH&sub2;CH&sub2;)-.
Weitere zwitterionische Gruppen umfassen diejenigen, die den Gruppen der Formel (IVA) entsprechen, aber eine Carboxylat- oder Phosphatgruppe anstelle der Sulfonatgruppe enthalten.
Die Gruppen der Formel (IVB) sind:
worin die Gruppen. R&sup7; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, C&sub1;&submin;&sub4;- Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl stehen, und zwei der Gruppen R&sup7; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden oder die drei Gruppen R&sup7; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstruktur bilden und e 1 bis 20 ist.
Vorzugsweise sind die Gruppen R&sup7; Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl und vorzugsweise sind sie identisch. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R&sup7; Methyl ist, und noch mehr vorzuziehen, daß alle Gruppen R&sup7; für Methyl stehen.
Vorzugsweise ist e 2 bis 12, bevorzugter 2 bis 6 und noch bevorzugter 2 bis 4. Am meisten bevorzugt ist e gleich 2.
Wenn X eine Gruppe der Formel (IVB) ist, ist B vorzugsweise eine Gruppe der Formel -(CR&sup4;&sub2;)- oder -(CR&sup4;&sub2;)&sub2;-, z.B. -(CH&sub2;)- oder -(CH&sub2;CH&sub2;)-.
Die Gruppen der Formel (IVC) sind:
worin die Gruppen R&sup8; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, C&sub1;&submin;&sub4;- Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl stehen, oder zwei der Gruppen R&sup8; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen heterocyclischen Ring bilden, der 5 bis 7 Atome enthält, oder die drei Gruppen R&sup8; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstruktur bilden,
R8a Wasserstoff oder, bevorzugter, eine Gruppe -C(O)BLR&sup8;b ist, worin R8b Wasserstoff oder Methyl, vorzugsweise Methyl, bedeutet, B¹ eine Valenzbindung oder eine gerade oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligo-oxaalkylengruppe repräsentiert, f 1 bis 20 beträgt; und
falls B von einer Valenzbindung verschieden ist, z gleich 1 ist, und falls B eine Valenzbindung ist, z gleich 0 ist, wenn X direkt an ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z gleich 1 ist.
Vorzugsweise sind die Gruppen R&sup8; Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl und vorzugsweise sind sie identisch. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R¹ für Methyl steht, und noch mehr vorzuziehen, daß alle Gruppen R&sup8; Methyl darstellen.
Vorzugsweise beträgt f 2 bis 12, bevorzugter 2 bis 6 und noch bevorzugter 2 bis 4. Am meisten bevorzugt ist f gleich 2.
Vorzugsweise steht B¹ für:
eine Valenzbindung;
eine Alkylengruppe der Formel -(CR4a&sub2;)aa-, 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 für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht und aa 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe wie beispielsweise Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyleinheit, bevorzugter -CH&sub2;O(CH&sub2;)&sub4;-; oder
eine Oligo-oxaalkylengruppe der Formel -[(CR5a&sub2;)baO)]ca-, worin die Gruppen -(CR5a&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe (CR5a&sub2;) die Gruppen R5a gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R5a für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht und ba 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, beträgt und ca 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, ist.
Bevorzugte Gruppen B¹ umfassen eine Valenzbindung und Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligo-oxaalkylengruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen.
Vorzugsweise sind B und B¹ identisch.
Wenn X eine Gruppe der Formel (IVC) darstellt, ist B vorzugsweise eine Gruppe der Formel -[(CR&sup5;&sub2;CR&sup5;&sub2;b)O]cCR&sup5;&sub2;CR&sup5;&sub2;-, z.B. -(CH&sub2;CH&sub2;O)c(CH&sub2;CH&sub2;)-.
Die Gruppen der Formel (IVD) sind:
worin die Gruppen R&sup9; gleich oder verschieden sind und jede für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;- Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl steht, oder zwei der Gruppen R&sup9; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden oder die drei Gruppen R&sup9; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstruktur bilden,
R9a für Wasserstoff oder, bevorzugter, eine Gruppe -C(O)B²R9b steht, R9b Wasserstoff oder Methyl, vorzugsweise Methyl, ist, B² eine Valenzbindung oder eine gerade oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligo-oxaalkylengruppe ist, g 1 bis 20 bedeutet; und
falls B von einer Valenzbindung verschieden ist, z gleich 1 ist, und falls B eine Valenzbindung ist, z gleich 0 ist, wenn X direkt an ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z gleich 1 ist.
Vorzugsweise sind die Gruppen R&sup9; Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl und vorzugsweise sind sie identisch. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R&sup9; für Methyl steht, und noch mehr vorzuziehen, daß alle Gruppen R&sup9; Methyl repräsentieren.
Vorzugsweise beträgt g 2 bis 12, bevorzugter 2 bis 6 und noch bevorzugter 2 bis 4. Am meisten bevorzugt ist g gleich 2.
Vorzugsweise steht B² für:
eine Valenzbindung;
eine Alkylengruppe der Formel (CR4b&sub2;)ab-, 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 für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht und ab 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe wie beispielsweise Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyleinheit, bevorzugter -CH&sub2;O(CH&sub2;)&sub4;-; oder
eine Oligo-oxaalkylengruppe der Formel [(CR5b&sub2;)bbO]cb-, worin die Gruppen -(CR5b&sub2;) gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe -(CR5b&sub2;)- die Gruppen R&sup5;b gleich oder verschieden sind und jede Gruppe Rsb für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht und bb 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, beträgt und cb 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, ist.
Bevorzugte Gruppen B² schließen eine Valenzbindung und Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligo-oxaalkylengruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen ein.
Vorzugsweise sind B und B² identisch.
Wenn X eine Gruppe der Formel (IVD) ist, steht B vorzugsweise für eine Gruppe der Formel -[(CR&sup5;&sub2;CR&sup5;&sub2;bO]cCR&sup5;&sub2;CR&sup5;&sub2;-, z.B. -(CH&sub2;CH&sub2;O)cCH&sub2;CH&sub2;-.
Die Gruppen der Formel (IVE) sind:
worin die Gruppen R¹&sup0; gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, C&sub1;&submin;&sub4;- Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl steht, oder zwei der Gruppen R¹&sup0; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden oder die drei Gruppen R¹&sup0; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstruktur bilden,
R10a für Wasserstoff oder, bevorzugter, eine Gruppe -C(O)B³R10b steht, wobei R10b Wasserstoff oder Methyl, vorzugsweise Methyl, ist, B³ eine Valenzbindung oder eine
gerade oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligo-oxaalkylengruppe ist, h 1 bis 20 bedeutet; und
falls B von einer Valenzbindung verschieden ist, z gleich 1 ist, und falls B eine Valenzbindung ist, z gleich 0 ist, wenn X direkt an den Sauerstoff oder Stickstoff gebunden ist, und ansonsten z gleich 1 ist.
Vorzugsweise sind die Gruppen R¹&sup0; Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl und vorzugsweise sind sie identisch. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R¹&sup0; für Methyl steht, und noch mehr vorzuziehen, daß alle Gruppen R¹&sup0; Methyl reprasentieren. Vorzugsweise beträgt h 2 bis 12, bevorzugter 2 bis 6 und noch bevorzugter 2 bis 4. Am meisten bevorzugt ist h gleich 2.
Vorzugsweise steht B³ für:
eine Valenzbindung;
eine Alkylengruppe der Formel -(CR4c&sub2;)ac-, 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 für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht und ac 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe wie beispielsweise Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyleinheit, noch bevorzugter -CH&sub2;O(CH&sub2;)&sub4;-; oder
eine Oligo-oxaalkylengruppe der Formel -[(CR5c&sub2;)bcO]cc-, worin die Gruppen -(CR5c&sub2;)- gleich oder verschieden sind und in jeder Gruppe (CR5c&sub2;)- die Gruppen R5c gleich oder verschieden sind und jede Gruppe R5c für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht und bc 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, beträgt und cc 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, ist.
Bevorzugte Gruppen B³ schließen eine Valenzbindung und Alkylen-, Oxaalkylen- und Oligo-oxaalkylengruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen ein.
Vorzugsweise sind B und B³ identisch.
Wenn X eine Gruppe der Formel (IVE) ist, steht B vorzugsweise für eine Gruppe der Formel [(CR&sup5;&sub2;CR&sup5;&sub2;)bO]cCR&sup5;&sub2;CR&sup5;&sub2;-, z.B. -(CH&sub2;CH&sub2;O)cCH&sub2;CH&sub2;-.
Weitere zwitterionische Gruppen umfassen diejenigen, die den Formeln (IVB) bis (IVE) entsprechen, aber anstelle der Ammoniumgruppe -&spplus;NR¹&sub3; eine Phosphoniumgruppe -&spplus;PR'r(OR')3-r, worin r 0 bis 3 beträgt, oder eine Sulfoniumgruppe - &spplus;SR¹&sub2;, worin R' R&sup7;, R&sup8;, R&sup9; oder R¹&sup0; entspricht, oder eine Gruppe Het&spplus;, worin Het für einen Stickstoff-, Phosphor- oder Schwefel-haltigen Heterozyklus steht, wie beispielsweise eine Pyridiniumgruppe, enthalten.
Weitere zwitterionische Gruppen umfassen diejenigen, die ein Schwefelatom, eine Gruppe -NH- oder eine Valenzbindung anstelle von einem oder beiden der Sauerstoffatome enthalten, die direkt an den Phosphor der Phosphatgruppe und an ein weiteres Atom in den Gruppen der Formeln (IVB) bis (IVE) gebunden sind.
Weitere zwitterionische Gruppen weisen die Formeln (VA), (VB) und (VC) auf. Diese Gruppen enthalten auch eine Gruppe, die sich durch Physisorption an eine polymere Substratoberfläche binden kann. Monomere, die eine derartige Gruppe enthalten, sind deshalb besonders geeignet zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Polymeren, gegebenenfalls ohne separate Comonomere, die eine Gruppe enthalten, die sich durch Physisorption an eine polymere Oberfläche binden kann.
Als weiteres Merkmal stellt die vorliegende Erfindung Verbindungen der Formel (II) und (III) bereit, die eine zwitterionische Gruppe der Formel (VA), (VB) oder (VC) enthalten.
Die Gruppen der Formel (VA) sind:
worin die Gruppen R¹¹ gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, C&sub1;&submin;&sub4;- Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl stehen, oder zwei der Gruppen R¹¹ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden oder die drei Gruppen R¹¹ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstruktur bilden,
R11a eine Gruppe der Formel C(O)R11b ist, in welcher R11b eine Gruppe ist, die eine Einheit -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O- enthält, die zu einer stabilen Bindung an eine polymere Substratoberfläche durch Physisorption in der Lage ist,
i 1 bis 20 beträgt; und
falls B von einer Valenzbindung verschieden ist, z gleich 1 ist, und falls B eine Valenzbindung ist, z gleich 0 ist, wenn X direkt an ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z gleich 1 ist.
Vorzugsweise stellen die Gruppen R¹¹ Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl dar und vorzugsweise sind sie identisch. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R¹¹ für Methyl steht, und noch mehr vorzuziehen, daß die Gruppen R¹¹ alle für Methyl stehen.
Vorzugsweise ist i 2 bis 12, bevorzugter 2 bis 6 und sogar noch bevorzugter 2 bis 4. Am meisten bevorzugt ist i gleich 2.
Vorzugsweise ist die Gruppe R11b eine Gruppe der Formel (IXA) oder (IXB), wie im folgenden mit Bezug auf Comonomere der Formel (VII) und (VIII), die eine derartige Gruppe enthalten, definiert.
Die Gruppen der Formel (VB) sind:
worin die Gruppen R¹² gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, C&sub1;&submin;&sub4;- Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl stehen, oder zwei der Gruppen R¹² zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden oder die drei Gruppen R¹² zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstruktur bilden,
R12a eine Gruppe der Formel C(O)R12b ist, in welcher R12b eine Gruppe ist, die eine Einheit -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O- enthält, die zu einer stabilen Bindung an eine polymere Substratoberfläche durch Physisorption in der Lage ist,
j 1 bis 20 beträgt; und
falls B von einer Valenzbindung verschieden ist, z gleich 1 ist, und falls B eine Valenzbindung ist, z gleich 0 ist, wenn X direkt an ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z gleich 1 ist.
Vorzugsweise stellen die Gruppen R¹² Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl dar und vorzugsweise sind sie identisch. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R¹² für Methyl steht, und noch mehr vorzuziehen, daß die Gruppen R¹² alle für Methyl stehen.
Vorzugsweise ist j 2 bis 12, bevorzugter 2 bis 6 und sogar noch bevorzugter 2 bis 4. Am meisten bevorzugt ist j gleich 2.
Vorzugsweise ist die Gruppe R12b eine Gruppe der Formel (IXA) oder (IXB), wie im folgenden mit Bezug auf Comonomere der Formel (VII) und (VIII), die eine derartige Gruppe enthalten, definiert.
Die Gruppen der Formel (VC) sind:
worin die Gruppen R¹³ gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, C&sub1;&submin;&sub4;- Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl stehen, oder zwei der Gruppen R¹³ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden oder die drei Gruppen R¹³ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstruktur bilden,
R13a eine Gruppe der Formel -C(O)R¹³b ist, in welcher R13b eine Gruppe ist, die eine Einheit -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O- enthält, die zu einer stabilen Bindung an eine polymere Substratoberfläche durch Physisorption in der Lage ist,
k 1 bis 20 beträgt; und
falls B von einer Valenzbindung verschieden ist, z gleich 1 ist, und falls B eine Valenzbindung ist, z gleich 0 ist, wenn X direkt an ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z gleich 1 ist.
Vorzugsweise stellen die Gruppen R¹³ Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl dar und vorzugsweise sind sie identisch. Es ist auch vorzuziehen, daß mindestens eine der Gruppen R¹³ für Methyl steht, und noch mehr vorzuziehen, daß die Gruppen R¹³ alle für Methyl stehen.
Vorzugsweise ist k 2 bis 12, bevorzugter 2 bis 6 und sogar noch bevorzugter 2 bis 4. Am meisten bevorzugt beträgt k gleich 2.
Vorzugsweise ist die Gruppe R13b eine Gruppe der Formel (IXA) oder (IXB), wie im folgenden mit Bezug auf Comonomere der Formel (VII) und (VIII), die eine derartige Gruppe enthalten, definiert.
Weiter umfassen zwitterionische Gruppen diejenigen, die den Formeln (VA) bis (VC) entsprechen, aber anstelle der Ammoniumgruppe -&spplus;NR'&sub3; eine Phosphoniumgruppe -&spplus;PR'r(OR¹)3-r, worin r 0 bis 3 beträgt, oder eine Sulfoniumgruppe -&spplus;SR¹&sub2;, worin R' R¹¹, R¹² oder R¹³ entspricht, oder eine Gruppe Het&spplus;, worin Het ein Stickstoff-, Phosphor- oder Schwefel-haltiger Heterozyklus ist, wie beispielsweise eine Pyridiniumgruppe, enthalten.
Weitere zwitterionische Gruppen schließen diejenigen ein, die ein Schwefelatom, eine Gruppe -NH- oder eine Valenzbindung anstelle eines oder beider Sauerstoffatome, die direkt an den Phosphor der Phosphatgruppe und ein anderes Atom gebunden sind, in den Formeln (VA) bis (VC) enthalten.
Spezielle Beispiele für bevorzugte Monomere, die eine zwitterionische Gruppe tragen, sind 2-(Methacryloyloxy)ethyl-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat, inneres Salz, und 1-[4-(4'-Vinylbenzyloxy)butan]-2"-(trimethylammonium)ethylphosphat, inneres Salz.
Monomere, die, ein zwitterionische Gruppe tragen, wie diejenigen der Formel (II) und (III), können durch herkömmliche Verfahren unter Verwendung bekannter Reaktionen hergestellt werden, beispielsweise unter Verwendung eines geeigneten substituiertenalkyl(alk)acrylats oder eines geeigneten substituierten Styrols als Vorstufe. Beispiele für geeignete substituierte Alkyl(alk)acrylate schließen Dimethylaminoethyl(meth)acrylat und 2- Hydroxyethyl(meth)acrylat ein. Die Herstellung derartiger Monomere ist in WO 93/01221 beschrieben.
Alternativ können Monomere der Formeln (IVB) bis (IVE) durch Umsetzung von NR'&sub3; (R' = R&sup8;, R&sup9;, R¹&sup0; oder R¹¹) mit einer entsprechenden Verbindung erhalten werden, die eine verdrängbare Abgangsgruppe wie beispielsweise Halogen, Alkylsulfonyloxy oder Arylsulfonyloxy anstelle der Ammoniumgruppe enthält. Derivate, die derartige verdrängbare Gruppen enthalten, können durch die Adaptierung von bekannten Verfahren erhalten werden. Genauso können Comonomere, die andere zwitterionische Gruppen enthalten, durch die Adaptierung dieser oder anderer Verfahren erhalten werden.
Monomere der Formel (II) und (III), die eine Gruppe der Formel (VA), (VB) oder (VC) enthalten, können durch direkte Analogie zu Verfahren für Monomere, die Gruppen der Formeln (IVC), (IVD) bzw. (IVE) enthalten, hergestellt werden. Eine ähnliche Methodologie wie diejenige, die mit Bezug auf Verbindungen der folgenden Formel (VII) und (VIII) beschrieben wird, kann eingesetzt werden, um eine Gruppe einzuführen, die zu einer Bindung an ein Polyurethan durch Physisorption befähigt ist, wie beispielsweise eine Gruppe der Formel (IXA) oder (IXB).

Comonomere die eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthalten

Das Polymer umfaßt Reste von Comonomer, das eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthält, ebenso wie Reste des Comonomers, das eine zwitterionische Gruppe enthält. Wenn das Monomer, das eine zwitterionische Gruppe enthält, auch eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthält, können gegebenenfalls weitere Polyurethan-ähnliche Gruppen durch zusätzliche Comonomer-Reste, die derartige Gruppen enthalten, bereitgestellt werden.
Die Comonomere, die eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthalten, weisen die allgemeine Formel (VI) auf
Y'-Q (VI)
worin Y' eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe ist, die ausgewählt ist aus
worin R¹&sup4; Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl ist,
A' für -O- oder -NR¹&sup5;- steht, wobei R¹&sup5; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe darstellt oder R¹&sup5; eine Gruppe Q bedeutet;
K' eine Gruppe -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)-, -(CH&sub2;)&sub1;C(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)-, -(CH&sub2;)&sub1;C(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)NR¹&sup6;- (in welcher die Gruppen R¹&sup6; gleich oder verschieden sind),
-(CH&sub2;)&sub1;O-, -(CH&sub2;)&sub1;SO&sub3;-, eine Valenzbindung repräsentiert und 11 bis 12 ist und R¹&sup6; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe darstellt; und
Q eine Gruppe der Formel (IXA) oder (IXB) ist
-R¹&sup7;-NRC(O)NR-R¹&sup8; (IXA)
-R¹&sup7;-NRC(O)O-R¹&sup8; (IXB)
worin R (oder die beiden Gruppen R in (IXA), die gleich oder verschieden sein können, jeweils) für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht;
R¹&sup7; Alkylen, Arylen, Alkylarylen, Arylalkylen oder Alkylarylalkylen, Cycloalkylen, Alkylcycloalkylen, Cycloalkyl-alkylen oder Alkyl-cycloalkyl-alkylen ist; und
R¹&sup8; Alkyl, Aryl oder Alkylaryl oder Cycloalkyl oder Alkylcycloalkyl darstellt, worin die Alkylgruppen gegebenenfalls durch eine oder mehrere Arylen- oder Cycloalkylengruppen unterbrochen sein können und wobei R¹&sup8; gegebenenfalls eine oder mehrere Gruppen -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O- wie oben definiert enthalten kann.
Bevorzugte Comonomere der Formel (VI), die eine Gruppe Q tragen, schließen diejenigen der Formel (VII) und (VIII) ein:
worin:
R¹&sup4;, A', K¹ und Q wie mit Bezug auf Formel (VI) definiert sind.
Vorzugsweise ist in den Verbindungen der Formel (VII) R¹&sup4; Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, bevorzugter Methyl, so daß die Verbindung der Formel (VII) vorzugsweise ein Acrylsäure-, Methacrylsäure oder Ethacrylsäure-Derivat ist.
In den Verbindungen der Formel (VIII) kann K¹ beispielsweise eine Valenzbindung darstellen. Wenn K¹ eine Gruppe ist, dann beträgt 1 vorzugsweise 1 bis 6, bevorzugter 1, 2 oder 3, und am meisten bevorzugt ist 11. Wenn K¹ eine Gruppe -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)-, -(CH&sub2;)&sub1;C(O)NR¹&sup6;- oder -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)NR¹&sup6;- ist, dann ist R¹&sup6; vorzugsweise Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, bevorzugter Wasserstoff.
In den Verbindungen der Formel (VIII) steht die Vinylgruppe vorzugsweise para zur Gruppe -K¹-Q.
Verbindungen der Formel (VII) und (VIII), die eine derartige Gruppe (IXA) oder (IXB) enthalten, werden als weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.
In (IXA) und (IXB) stehen die Gruppen R vorzugsweise für Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, bevorzugter Wasserstoff.
In R¹&sup7; können die Alkylengruppen gerade oder verzweigt, vorzugsweise gerade, sein und enthalten vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome, beispielsweise -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;-. Arylengruppen sind vorzugsweise meta- oder para-, bevorzugter para-, disubstituiert und sind vorzugsweise Phenylengruppen. Arylengruppen können gegebenenfalls weiter durch beispielsweise eine oder mehrere Alkyl- oder Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen substituiert sein. Cycloalkylengruppen können beispielsweise 5 bis 7 Kohlenstoffatome im Cycloalkylring enthalten. Vorzugsweise handelt es sich bei derartigen Gruppen um disubstituiertes Cyclohexyl, beispielsweise 1,4-Cyclohexyl. Cycloalkylengruppen können gegebenenfalls durch beispielsweise eine oder mehrere Alkyl- oder Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen weiter substituiert sein.
Besonders bevorzugte Gruppen R¹&sup7; sind -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;-, Arylen-haltige Gruppen, ausgewählt aus -(C&sub6;H&sub4;)-, -CH&sub2;(C&sub6;H&sub4;)-, -(C&sub6;H&sub4;)CH&sub2;- und -CH&sub2;(C&sub6;H&sub4;)CH&sub2;-, und Cycloalkylen-haltige Gruppen, ausgewählt aus -(C&sub6;H&sub1;&sub0;)-, -CH&sub2;(C&sub6;H&sub1;&sub0;)-, -(C&sub6;H&sub1;&sub0;)CH&sub2;- und -CH&sub2;(C&sub6;H&sub1;&sub0;)CH&sub2;-. Am meisten bevorzugt ist -CH&sub2;CH&sub2;-.
In R¹&sup8; können Alkylgruppen gerade oder verzweigt, vorzugsweise gerade, sein und vorzugsweise enthalten sie 1 bis 10, beispielsweise 1 bis 6, Kohlenstoffatome. Arylgruppen können beispielsweise Phenylgruppen sein und Arylengruppen sind vorzugsweise meta- oder para-, bevorzugter para-, disubstituiert und sind vorzugsweise Phenylengruppen. Aryl-und Arylengruppen können gegebenenfalls durch beispielsweise eine oder mehrere Alkyl-oder Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen substituiert sein. Cycloalkyl- und Cycloalkylengruppen können beispielsweise 5 bis 7, bevorzugter 6, Kohlenstoffatome im Cycloalkylring enthalten. Bevorzugt handelt es sich bei Cycloalkylengruppen um disubstituiertes Cyclohexyl, beispielsweise 1,4-Cyclohexyl. Cycloalkyl- und Cycloalkylengruppen können gegebenenfalls durch beispielsweise eine oder mehrere Alkyl-oder Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen substituiert sein.
Besonders bevorzugte Gruppen R¹&sup8; sind:
-(R18a-NRC(O)NR)n-R¹&sup8;b oder -(R18a-NRC(O)O)n-R¹sb
worin n 0 bis 6, vorzugsweise 0 bis 3, bevorzugter 0 oder 1, beträgt und die Gruppen R18a gleich oder verschieden sind und jeweils für -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-, bevorzugter -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;-, eine Aryl-haltige Gruppe, bei der es sich um -C&sub6;H&sub4;-, -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub4;)-, vorzugsweise -CH&sub2;C&sub6;H&sub4;-, -(C&sub6;H&sub4;)(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub4;)-, vorzugsweise -(C&sub6;H&sub4;)(CH&sub2;)(C&sub6;H&sub4;)-, oder -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub4;)(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub4;)-, vorzugsweise -CH&sub2;(C&sub6;H&sub4;)CH&sub2;(C&sub6;H&sub4;)-, handelt, oder eine Cycloalkylen-haltige Gruppe, bei der es sich um -C&sub6;H&sub1;&sub0;-, -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub1;&sub0;)-, vorzugsweise -CH&sub2;C&sub6;H&sub1;&sub0;-, -(C&sub6;H&sub1;&sub0;)(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub1;&sub0;)-, vorzugsweise -(C&sub6;H&sub1;&sub0;)(CH&sub2;)(C&sub6;H&sub1;&sub0;)-, oder -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub1;&sub0;)(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub1;&sub0;)-, vorzugsweise -CH&sub2;(C&sub6;H&sub1;&sub0;)CH&sub2;(C&sub6;H&sub1;&sub0;)-, handelt, stehen und R18b -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub9;CH&sub3;, vorzugsweise -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub5;CH&sub3;, eine Aryl-haltige Gruppe, bei der es sich um -C&sub6;H&sub5;, -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub5;), vorzugsweise -CH&sub2;C&sub6;H&sub5;, -(C&sub6;H&sub4;)(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub5;), vorzugsweise -(C&sub6;H&sub4;)(CH&sub2;)(C&sub6;H&sub5;), oder -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub4;)(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub5;), vorzugsweise -CH&sub2;(C&sub6;H&sub4;)CH&sub2;(C&sub6;H&sub5;), handelt, oder eine Cycloalkyl-haltige Gruppe, bei der es sich um -C&sub6;H&sub1;&sub1;, -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub1;&sub1;), vorzugsweise -CH&sub2;)C&sub1;&submin;&sub6;H&sub1;&sub1;, -(C&sub6;H&sub1;&sub0;)(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub1;&sub1;), vorzugsweise -(C&sub6;H&sub1;&sub0;)(CH&sub2;)(C&sub6;H&sub1;&sub1;), oder -(CH&sub2;)&sub1;&submin;&sub6;(C&sub6;H&sub1;&sub0;)(CH&sub2;)&sub1;&sub4;(C&sub6;H&sub1;&sub1;), vorzugsweise -CH&sub2;(C&sub6;H&sub1;&sub0;)CH&sub2;(C&sub6;H&sub1;&sub1;), handelt, darstellt.
Wenn R¹&sup7; und R¹&sup8; zusammen mehr oder weniger als eine Aryl- oder Cycloalkyleinheit enthalten, können diese Einheiten denselben oder einen unterschiedlichen Aryl- oder Cycloalkylring enthalten. Vorzugsweise sind die Aryl- oder Cycloalkylringe identisch.
Spezielle Beispiele für Verbindungen, die eine Gruppe (IXA) oder (IXB) enthalten, sind:
Phenylaminocarbonylaminophenylmethylphenylaminocarbonylaminoethylmethacrylat;
Cyclohexylaminocarbonylaminocyclohexylmethylcyclohexylaminocarbonylaminoethylmethacrylat;
Butyloxycarbonylaminoethyimethacrylat;
Benzyloxycarbonylaminoethylmethacrylat;
Phenyloxycarbonylaminoethylmethacrylat; und
Cyclohexyloxycarbonylaminoethylmethacrylat.
Gemäß einem weiteren Merkmal stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (VII) und (VIII), die eine Gruppe (IXA) oder (IXB) enthält, bereit, welches umfaßt die Umsetzung einer entsprechenden Verbindung, die anstelle der Gruppe (IXA) oder (IXB) eine Gruppe der Formel (X)
-R¹&sup7;-NCO (X)
enthält, worin R¹&sup7; wie oben definiert ist, mit
(a) einer Verbindung R¹&sup8;-NH&sub2; oder einem aktivierten Derivat derselben, worin R¹&sup8; wie oben defmiert ist, um eine Verbindung, die eine Gruppe der Formel (IXA) enthält, herzustellen; oder
(b) einer Verbindung R¹&sup8;-OH oder einem aktivierten Derivat derselben, worin R¹&sup8; wie oben definiert ist, um eine Verbindung, die eine Gruppe der Formel (IXB) enthält, herzustellen.
Die Reaktionen werden allgemein in Anwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt. Sie können bei einer Temperatur von 0 bis 150ºC, beispielsweise 20 bis 70ºC, in nichtprotischen Lösungsmitteln wie beispielsweise DMSO, DMF, Dimethylacetamid, Toluol, Benzol, Hexan oder Cyclohexan durchgeführt werden. Die Umsetzung kann in Anwesenheit eines Katalysators wie beispielsweise Dibutylzinndilaurat durchgeführt werden.
Die Verbindungen R¹&sup8;-NH&sub2; und R¹&sup8;-OH können durch Verwendung bekannter Verfahren hergestellt werden. Verbindungen, die eine Isocyanatgruppe der Formel (X) enthalten, können ähnlich durch bekannte Verfahren hergestellt werden, beispielsweise wie in Advanced Organic Chemistry, J. March, veröffentlicht von J. Wiley & Sons, 1985, beschrieben.

Comonomere die eine reaktive Gruppe tragen

Reste von Comonomeren, die eine reaktive Gruppe tragen, können gegebenenfalls in Copolymeren der Erfindung anwesend sein, um Funktionalität für die Anknüpfung von Ligandengruppen einzuführen oder um vernetzbare Gruppen einzuführen. Der Anteil derartiger Comonomer-Reste muß jedoch ausreichend gering sein, so daß die Fähigkeit des Copolymers, sich durch Physisorption an eine polymere Oberfläche zu binden, oder die Kompatibilität für das Mischen mit einem Grundpolymer nicht merklich verschlechtert wird und so daß das Copolymer nicht wasserlöslich gemacht wird.
Bevorzugte Comonomere, die eine reaktive Gruppe enthalten, die in der Lage ist, eine kovalente Bindung für eine Einheit bereitzustellen, weisen die allgemeine Formel (XI) auf
Y²-Q' (XI)
worin Y² eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe ist, die ausgewählt ist aus
worin R¹&sup9; für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht,
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; (in welcher die Gruppen R²&sup0; gleich oder verschieden sind), (CH&sub2;)qO- oder (CH&sub2;)qSO&sub3; oder eine Valenzbindung darstellt und q 1 bis 12 ist und R² für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht; und
Q¹ eine reaktive Gruppe darstellt, die unter Bereitstellung von kovalenter Bindung reagieren kann.
Bevorzugte Comonomere der Formel (XI), die eine reaktive Gruppe Q¹ tragen, schließen diejenigen der Formel (XII) und (XIII), unten definiert, ein.
Die Verbindungen der Formel (XII) sind:
worin:
R¹&sup9; wie unter Bezug auf Formel (XI) defitüert ist und Q² eine reaktive Gruppe darstellt.
Vorzugsweise ist in den Verbindungen der Formel (XII) R¹&sup9; Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, bevorzugter Methyl, so daß die Verbindung der Formel (XII) vorzugsweise ein Acrylsäure-, Methacrylsäure- oder Ethacrylsäure-Derivat ist.
Vorzugsweise ist Q² Wasserstoff oder, noch bevorzugter, -OH oder eine Gruppe der Formel:
-T-B&sup7;-Q³
worin T für -O- oder -NR²¹- steht, wobei R²¹ Wasserstoff, C&sub1;-C&sub4;-Alkyl oder eine Gruppe -B&sup7;-Q³ bedeutet;
B&sup7; eine Valenzbindung oder, bevorzugter, eine gerade oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligo-oxaalkylen-Kette ist; und
Q³ eine reaktive Gruppe darstellt, die unter Bereitstellung von kovalenter Bindung reagieren kann.
Vorzugsweise handelt es sich bei B&sup7; um:
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 für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht und r 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6, beträgt;
eine Oxaalkylengruppe wie beispielsweise Alkoxyalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyleinheit; oder
eine Oligo-oxaalkylengruppe der Formel -[(CR²³&sub2;)sO]t(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 für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht und 5 1 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3, beträgt und t 1 bis 11, vorzugsweise 1 bis 5, beträgt.
Bevorzugte reaktive Monomere, die verwendet werden, um das Comonomer zu vernetzen, sind diejenigen der Formel (XII) oder (XIII), in welcher Q² oder Q&sup4; eine vernetzbare Gruppe wie beispielsweise eine Cinnamyl-, Epoxy-, -CHOHCH&sub2;Hal (in welcher Hai ein Halogenatom ist)-, Methylol- oder Silylgruppe, eine ethylenisch ungesättigte vernetzbare Gruppe wie beispielsweise eine acetylenische, diacetylenische, vinylische oder divinylische Gruppe, eine Acetoacetoxygruppe oder Chloralkylsulfon-, vorzugsweise Chlorethylsulfon-, Gruppe enthält.
Bevorzugte Beispiele für Comonomere, die eine zur Vernetzung befähigte Gruppe tragen, schließen ein Methacrolein, Cinnamylmethacrylat, 2,3-Epoxypropylmethacrylat, 3-Chlor- 2-hydroxypropylmethacrylat, Hydroxymethylmethacrylamid, 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat, 2-Acetoacetoxyethylmethacrylat, 3-(Vinylbenzyl)-2-chlorethylsulfon.
Wenn ein vernetzbare Gruppen enthaltendes Polymer der Erfindung auf ein Substrat aufgetragen wird, befindet sich das Polymer in einer im wesentlichen unvernetzten Form. Nach dem Auftragen kann die Vernetzung der vernetzbaren Gruppen durchgeführt werden, um die Festigkeit und Stabilität des Polymerüberzuges zu erhöhen.
Comonomere, die eine reaktive Gruppe enthalten, wie beispielsweise Verbindungen der Formel (XII) und (XIII), können alternativ als Comonomere verwendet werden, die Mittel für die Anknüpfung eines Liganden an die Copolymere der Erfindung bereitstellen.
Bevorzugte reaktive Comonomere, die eingesetzt werden, um derartige Mittel zur Anknüpfung bereitzustellen, sind diejenigen der Formel (XII) oder (XIII), worin Q² oder Q&sup4; für eine Hydroxyl-, Amino- oder Carbonsäuregruppe oder ein aktiviertes Derivat derselben wie beispielsweise eine Succinimido-, Tosylat-, Triflat-, Imidazolcarbonylamino oder substituierte Triazingruppe steht. Vorzugsweise ist eine derartige reaktive Gruppe Q² oder Q&sup4; von der Copolymer-Kette durch eine Abstandshaltergruppe, B&sup7; oder B&sup8;, von ausreichender Länge getrennt, um es der funktionellen Gruppe Q² oder Q&sup4; zu ermöglichen, mit dem Liganden zu wechseiwirken. Alternativ können derartige Verbindungen für die Anknüpfung von anderen Molekülen an das Copolymer eingesetzt werden, wie beispielsweise Molekülen, die dann mit einem Liganden wechseiwirken.
Man wird erkennen, daß die Anzahl der Stellen für die Ariknüpfung eines derartigen Liganden oder derartiger anderer Moleküle an eine Oberfläche durch Variation des Anteils des Comonomers, das reaktive Gruppen enthält, in dem für die Beschichtung der Oberfläche eingesetzten Copolymer variiert werden kann.
Comonomere, die eine reaktive Gruppe enthalten, wie beispielsweise diejenigen der Formel (XII) und (XIII), können durch bekannte Verfahren oder durch Adaptierung derselben erhalten werden.

Verdünnungs-Comonomere

Die Polymere der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls Reste eines Verdünnungs- Comonomers zusätzlich zu zwitterionischem Comonomer und Comonomer, das eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthält, umfassen.
Derartige Verdünnungs-Comonomere können verwendet werden, um dem Polymer die gewünschten physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu verleihen. Sie können von beliebigem bekanntem herkömmlichem radikalisch polymerisierbarem, vorzugsweise ethylenisch ungesättigtem, Typ sein, der mit dem oder den anderen Comonomer(en) kompatibel ist.
Spezielle Beispiele für Verdünnungs-Comonomere umfassen Alkyl(alk)acrylat, das vorzugsweise 1 bis 30, bevorzugter 1 bis 12, beispielsweise 1 bis 4, Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe oder in der Estereinheit enthält, wie beispielsweise Methyl(alk)acrylat; ein Dialkylaminoalkyl(alk)acrylat, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome in jeder Alkyleinheit des Amins und vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome in der Alkylen- Kette enthaltend, z.B. 2-(Dimethylamino)ethyl(alk)acrylat; ein Alkyl(alk)acrylamid, das vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe der Amideinheit enthält; ein Hydroxyalkyl(alk)acrylat, das vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome in der Hydroxyalkyleinheit enthält, z.B. ein 2-Hydroxyethyl(alk)acrylat; oder ein Vinylmonomer wie beispielsweise ein N-Vinyllactam, das vorzugsweise 5 bis 7 Kohlenstoffatome im Lactamring enthält, beispielsweise Vinylpyrrolidon; Styrol oder ein Styrol-Derivat, das beispielsweise am Phenylring durch eine oder mehrere Alkylgruppen, die 1 bis 6, vorzugsweise 1 bis 4, Kohlenstoffatome enthalten, und/oder durch ein oder mehrere Halogen-, wie beispielsweise Fluor-, Atome substituiert ist, z.B. (Pentafluorphenyl)styrol.
Andere geeignete Verdünnungs-Comonomere umfassen Polyhydroxyl-, beispielsweise Zucker-, -(Alk)acrylate und -(Alk)acrylamide, in denen die Alkylgruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, z.B. Zuckeracrylate, -methacrylate, -ethacrylate, -acrylamide, -methacrylamide und -ethacrylamide. Geeignete Zucker schließen Glucose und Sorbit ein. Besonders geeignete Verdünnungs-Comonomere umfassen Methacryloylglucose oder Sorbitmethacrylat.
Weitere Verdünnungsmittel, die konkret erwähnt werden können, umfassen polymerisierbare Alkene, vorzugsweise mit 2-4 Kohlenstoffatomen, z.B. Ethylen, Diene wie beispielsweise Butadien, Alkylenanhydride wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid und Cyano-substituierte Alkylene wie beispielsweise Acrylnitril.
Verdünnungs-Comonomere können durch herkömmliche bekannte Verfahren erhalten werden.
Unter den obigen Verdünnungs-Comonomeren sind einige inert und bewirken einfach eine Modifizierung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften der diese enthaltenden Copolymere. Andere, und insbesondere die Hydroxyalkyl(alk)acrylate und Polyhydroxyl(alk)acrylate, weisen zusätzlich zur einfachen Modifizierung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften eine reaktive Rolle auf. Derartige Comonomere enthalten funktionelle Gruppen wie beispielsweise Hydroxylgruppen, die mit einer vernetzenden Gruppe reagieren können oder mit reaktiven Gruppen in anderen Molekülen reagieren können, um diese an das Copolymer zu binden.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung können Polymere der Erfindung durch Copolymerisation eines Comonomers, das eine zwitterionische Gruppe enthält, eines Comonomers, das eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthält, eines Verdünnungs- und/oder reaktiven Comonomers hergestellt werden.
Beliebige herkömmliche Verfahren können für die Polymerisation verwendet werden, typischerweise thermische oder photochemische Polymerisation. Wenn Copolymere, die eine Vernetzung im aufgetragenen Polymerfilm hervorbringen können, vorhanden sind, werden die Polymerisationsbedingungen so eingestellt, daß während der Polymerisation eine derartige Vernetzung nicht auftritt. So würde beispielsweise aktinische Strahlung nicht zur Herstellung eines Polymers eingesetzt, das ein Comonomer enthält, das durch Belichten mit aktinischer Strahlung Vernetzungsstellen bilden kann.
Für die thermische Polymerisation wird eine Temperatur von 40 bis 100ºC, typischerweise 50 bis 80ºC, eingesetzt. Für die photochemische Polymerisation kann aktinische Strahlung wie beispielsweise gamma-, UV-, sichtbare oder Mikrowellen-Strahlung 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 dem es sich beispielsweise um eine Lösung oder Dispersion unter Verwendung eines Lösungsmittels wie beispielsweise Acetonitril, Dimethylformamid, Chloroform, Dichlormethan, Ethylacetat, Dimethylsulfoxid, Dioxan, Benzol, Toluol, Tetrahydrofüran, oder, wenn das Polymer keine Gruppen enthält, die mit protischen Lösungsmitteln reagieren, Wasser oder eines Alkanols, das 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, z.B. Methanol, Ethanol oder Propan-2-ol, handelt. Alternativ kann eine Mischung irgendwelcher der obigen Lösungsmittel verwendet werden.
Die Polymerisation kann in Anwesenheit von einem oder mehreren Polymerisationsinitiatoren wie beispielsweise Benzoylperoxid, 2,2'-Azobis(2-methylpropionitril) oder Benzoimnethylether durchgeführt werden. Andere Polymerisationsinitiatoren, die verwendet werden können, sind in "Polymer Handbook", 3. Auflage, Hsg. J. Brandrup und E.H. Immergut, Verlag Wiley-Interscience, New York, 1989, offenbart.
Im allgemeinen wird die Copolymerisation 1 bis 72 Stunden, vorzugsweise 4 bis 48, beispielsweise 16 bis 24 Stunden, lang und unter einer inerten Atmosphäre aus beispielsweise Stickstoff oder Argon durchgeführt. Das Polymer wird im allgemeinen durch Dialyse, Ausfällung in einem Nicht-Lösungsmittel (z.B. Diethylether oder Aceton) oder durch Ultrafiltration gereinigt. Das resultierende Polymer wird im allgemeinen unter Vakuum, beispielsweise für 5 bis 72 Stunden, getrocknet und weist ein Molekulargewicht von 10000 bis 10 Millionen, vorzugsweise 20000 bis 1 Million, auf.
Der genaue Anteil und die genaue Natur der verschiedenen Comonomere, die für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Copolymers, das Reste eines zwitterionischen Comonomers und eines Comonomers, das eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthält, umfaßt, eingesetzt werden, kann so eingestellt werden, daß ein Copolymer bereitgestellt wird, das sich für die Beschichtung einer speziellen Oberfläche oder die Kompatibilität mit einem speziellen Grundpolymer in einer Mischung besonders eignet. Somit können der Anteil und die Natur des Comonomers, das eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthält, so angepaßt werden, daß eine effiziente Physisorption an einer speziellen polymeren Oberfläche oder Kompatibilität mit einem speziellen Grundpolymer in einer Mischung bereitgestellt wird. Ähnlich kann der Anteil des Comonomers, das eine zwitterionische Gruppe enthält, und des Verdünnungs- oder reaktiven Comonomers so angepaßt werden, daß die gewünschte Biokompatibilität und die gewünschten physikalischen und mechanischen Eigenschaften bereitgestellt werden. Man wird erkennen, daß mehr als ein Typ von Comonomer, das eine zwitterionische Gruppe enthält, Comonomer, das eine Gruppe, die zu einer stabilen Bindung des Polymers an eine Oberfläche in der Lage ist, enthält, oder von vernetzbarem und/oder Verdünnungs-Comonomer verwendet werden kann, um die gewünschte Kombination von Eigenschaften zu erhalten.
Ähnlich kann in Polymeren, die Reste eines eine zwitterionische Gruppe und eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthaltenden Monomers umfassen, die Natur dieser Gruppen so eingestellt werden, daß die gewünschte Biokompatibilität und die effiziente Bindung an eine spezielle Oberfläche ebenso wie die gewünschten physikalischen und mechanischen Eigenschaften bereitgestellt werden. Wenn zusätzlich ein Verdünnungs- und/oder vernetzbares Comonomer verwendet wird, können die Natur des Verdünnungs- und/oder vernetzbaren Comonomers und die Anteile der Comonomere ähnlich eingestellt werden. Man wird wiederum erkennen, daß mehr als ein Typ von Monomer, das eine zwitterionische Gruppe und eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthält, und/oder mehr als ein Typ von vernetzbarem und/oder Verdünnungs-Comonomer verwendet werden kann, um die gewünschte Kombination von Eigenschaften zu erhalten.
Wenn unterschiedliche Comonomere verwendet werden, um die zwitterionische Gruppe und die Physisorption bereitzustellen, beträgt das Molyerhältnis im Copolymer von zwitterionischen Comonomer-Resten zu Comonomer-Resten, die eine Polyurethanähnliche Gruppe enthalten, vorzugsweise 5:95 bis 90:10, bevorzugter 10:90 bis 75:25. Vorzugsweise beträgt das Molverhältnis von zwitterionischen Comonomer-Resten zu Comonomer-Resten, die eine Polyurethan-ähnliche Gruppe enthalten, und Verdünnungs- Comonomer-Resten 5:95 bis 80:20, bevorzugter 10:90 bis 50:50.
Das Copolymer umfaßt vorzugsweise 5 bis 75, bevorzugter 10 bis 60, Mol-% Reste von Verdünnungs-Monomer und/oder 0,1 bis 20, bevorzugter 1 bis 10, Mol-% Reste von reaktivem Comonomer, mit der Maßgabe, daß wenn Reste von sowohl Verdünnungsals auch reaktivem Comonomer vorhanden sind, diese zusammen 75, vorzugsweise 60, Mol-% nicht übersteigen.
Zusätzlich kann die Monomer- oder Comonomer-Zusammensetzung weiter Komponenten wie beispielsweise einen Polymerisationsinitiator, ein Kettenübertragungsmittel, eine Säure, Base, ein Tensid, einen Emulgator oder Katalysator von herkömmlichem Typ jeweils in einer Menge von 0,1 bis 5, typischerweise 0,2 bis 3 und vorzugsweise etwa 0,5, Gewichts- %, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, umfassen.
Als weiteres Merkmal stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Biokompatibilisierung einer polymeren Substratoberfläche bereit, welches die Beschichtung der Oberfläche mit einem Polymer gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt. Verschiedene Typen von Oberflächen können in Abhängigkeit von der Natur der Gruppen in dem Polymer, die in der Lage sind, das Polymer an die Oberfläche zu binden, beschichtet werden.
Die Behandlung mit einem derartigen Polymer wird 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, durchgeführt. Die Behandlung wird im allgemeinen bei Umgebungs- oder erhöhter Temperatur durchgeführt, wie beispielsweise von 5 bis 60ºC.
Polymere Substrate können mit Polymeren der Erfindung mit Hilfe bekannter Verfahren beschichtet werden, wie beispielsweise Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung, Netzbeschichtung oder Schleuderbeschichtung.
Die Polymere der vorliegenden Erfindung sind besonders geeignet für die Behandlung der folgenden Polyurethan-Substrate:
Esthane , Ostamere , Biomere , Pellethane , Lycra , Spandex , Mitrathane , Cardiothane und Tecoflex .
Nach dem Auftragen kann das Polymer mit Hilfe bekannter Verfahren für die Vernetzung der speziellen vernetzbaren Gruppen, die anwesend sind, vernetzt werden, wenn es die Reste von vernetzbarem Comonomer enthält. Die Vernetzung kann beispielsweise thermisch, unter Verwendung von aktinischer Strahlung, unter Verwendung von reaktiven Gasen wie beispielsweise Ammoniak durch Änderung des pH, unter Verwendung difunktioneller Additive oder durch Verwendung von Aktivierungschemie wie beispielsweise bekannten Verfahren, wie sie in "Methods in Enzymology, Band 35, Immobilized Enzymes and Cells, Teil B", Hsg. K. Mosbach, Academic Press Inc., New York, 1987, beschrieben sind, eingeführt werden. Diese Aktivierung kann in Fällen von thermischer, Strahlungs- oder Gasbehandlung am trocknen Überzug durchgeführt werden. Alternativ kann die Aktivierung für Fälle, in denen der pH geändert werden muß oder Additive eingeschlossen werden müssen, an dem beschichteten Material in einer Lösung, die den Überzug nicht entfernt, durchgeführt werden.
Polymere Materialien mit Oberflächen, die gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet wurden, können als Komponenten für Implantate oder Prothesen für den menschlichen oder tierischen Körper eingesetzt werden, insbesondere wenn diese Implantate oder Prothesen in direkten physikalischen Kontakt mit Blut kommen sollen und wenn Biokompatibilität und insbesonder Hämokompatibilität erforderlich sind, z.B. in Herzklappen. Sie können auch beim Bau von Membranen und anderen Vorrichtungen, die auf extrakorporaler Basis in Kontakt mit Blut oder anderen Körperflüssigkeiten kommen sollen, beispielsweise Herz-Lungen-Maschinen oder künstlichen Nieren, verwendet werden.
Zusätzlich können die Polyniere der Erfindung eingesetzt werden, um Materialien zu beschichten, die in stromabwärtigen Verarbeitungsanwendungen verwendet werden, z.B. Trennmembranen und Verfahrensausrüstung und Schläuche. Insbesondere können die Materialien der Erfindung eingesetzt werden, um die Oberflächeneigenschaften von Biofiltrationsmembranen in Bioreaktoren und Fermentationssystemen zu modifizieren, wo die Membranen in direkten Kontakt mit komplexen biologischen Lösungen, die z.B. Proteine, Polysaccharide, Fette und sogar ganze Zellen enthalten, kommen. Sie können auch in Membranen verwendet werden, die in Kontakt init Mikroorganismen wie beispielsweise Bakterien kommen, um die Haftung derartiger Mikroorganismen zu verhindern. Die Polymere der Erfindung sind besonders nützlich bei der Verminderung der Membranverschmutzung durch Komponenten einer Verfahrenslösung.
Wenn die Polymere der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die Oberfläche eines Materials zu beschichten, das dann im Konstruktionsüberzug von fertigbearbeiteten Vorrichtungen verwendet wird, kann es erforderlich sein, Vorsichtsmaßnahmen zu ergreifen, um sicherzustellen, daß die beschichtete Oberfläche nicht beschädigt wird und die Effektivität der Behandlung nicht vermindert wird, bevor die fertigbearbeitete Vorrichtung hergestellt ist.
Zusätzlich können die Polymete der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um fertigbearbeitete Implantate, Prothesen, Membranen, Katheter und andere Vorrichtungen, die mit einem erfindungsgemäßen Polymer beschichtet werden, um dem Gegenstand Biokompatibilitat zu verleihen, zu beschichten.
Somit stellt die Erfindung eine fertigbearbeitete Vorrichtung bereit, die eine polymere Substratoberfläche umfaßt, die darauf einen Überzug aus einem Polymer der Erfindung aufweist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung können die Polymere der Erfindung mit einem Grundpolymer mit wünschenswerten physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften gemischt werden, um eine Mischung bereitzustellen, die die physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften des Grundpolymers mit einer verbesserten Biokompatibilität in sich vereinigt.
Die vorliegende Erfindung stellt deshalb weiter bereit eine Mischung, die (A) ein Polymer gemäß der vorliegenden Erfindung und (B) ein Grundpolymer umfaßt, und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Mischung, welches das Mischen der Polymere (A) und (B) umfaßt.
Insbesondere können derartige Mischungen als Grundpolymer ein Polyurethan (B) wie beispielsweise Esthane , Ostamere , Biomer , Pellethane , Lycra , Spandex , Mitrathane , Cardiothane und Tecoflex umfassen.
Im allgemeinen enthalten derartige Mischungen 1 bis 90 Gewichts-% Polymer (A), das seitenstandige zwitterionische Gruppen enthält, und 99 bis 10% Grundpolymer (B) mit wünschenswerten physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften. Die genauen Anteile der Polymere (A) und (B) hängen von der Kompatibilität der beiden Polymere für das Mischen ab und es kann erforderlich sein, die Polymere zusammen hinsichtlich ihrer Kompatibilität zu testen. Dies kann erzielt werden durch Mischen von unterschiedlichen Anteilen der Polymere (A) und (B), um eine Mischung mit der gewünschten Ausgwogenheit von mechanischen und physikalischen Eigenschaften und von Biokompatibilität zu erhalten. Insbesondere können die Anteile der beiden Polymere so eingestellt werden, daß man die gewünschte Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit, den gewünschten Biegemodul, die gewünschte Sprödigkeit bei niedriger Temperatur, den gewünschten Reibungskoeffizienten, die gewünschte Fumpermeabilität, die gewünschte Film-Reißfestigkeit, die gewünschte Filmschrumpfung, den gewünschten Oberflächen- und spezifischen Widerstand, die gewünschte Oberflächenbenetzbarkeit und/oder den gewünschten Kontaktwinkel erhält.
Die minimale Menge an Polymer der Erfindung (A) hängt von dem speziellen Polymer (B), dem Gehalt an zwitterionischen Gruppen im Polymer (A) und der gewünschten Verwendung der Mischung ab. Der Gehalt an Polymer (A) sollte jedoch ausreichen, um eine feststellbare Modifizierung der biokompatiblen Eigenschaften der Mischung im Vergleich zum nicht gemischten Polymer (B) bereitzustellen. Vorzugsweise enthält die Mischung mindestens 1%, bevorzugter mindestens 10% und noch mehr bevorzugt mindestens 30% Polymer (A).
Zusätzlich können die Mischungen der vorliegenden Erfindung weiter herkömmliche Additive, die in polymeren Materialien verwendet werden, umfassen, wie beispielsweise Weichmacher, Füllstoffe, Färbemittel, UV-Absorptionsmittel, Antioxidationsmittel und/oder Konservierungsmittel, wie beispielsweise Biozide, die in herkömmlichen Mengen eingeschlossen werden können, um mit den in der Mischung vorliegenden Polymeren kompatibel zu sein.
Das Mischen der zwei Polymere (A) und (B) kann durch herkömmliche Verfahren für das Mischen von polymeren Materialien durchgeführt werden, einschließlich bekannter physikalischer Mischverfahren im festen Zustand, wie beispielsweise Vermahlen mit Walzen, Banbury-Mischen, Schneckenextrusion und Scheibencompoundierung. Alternativ kann das Mischen unter Verwendung von Dispersionen und/oder Lösungen der Polymere (A) und (B) in einem organischen Lösungsmittel und Entfernung des Lösungsmittels durch Verdampfung durchgeführt werden. Ein derartiges Mischen kann unter Verwendung herkömmlicher Flüssigphasen-Mischverfahren, wie beispielsweise Mischen mit hoher oder niedriger Scherung, durchgeführt werden.
Die Erfindung stellt weiter einen Formkörper bereit, der aus einer Mischung vom Polymer der Erfindung und einem Grundpolymer gebildet wurde. Derartige Gegenstände können auf herkömmliche Weise gebildet werden, beispielsweise durch Extrusion oder Spritzguß oder andere Formgebungsverfahren und/oder durch spanabhebende Formgebung wie erforderlich für die gewünschte endgültige Gestalt, die für die Beschaffenheit des in Frage stehenden speziellen Materials geeignet ist.
Insbesondere können derartige Mischungen für die Verwendung in operativen Implantaten, biologischen Trennvorrichtungen, Blutträger-Beuteln, Dialysemembranen, Filmen für die Versorgung von Blut mit Sauerstoff, Schläuchen, Verbindungsstücken, Stopfen, Verschlüssen für diagnostische Katheter, Operations-Verbänden und -Bändern und Verkapselungsmitteln für biomedizinische Anwendungen geeignet sein. Sie können insbesondere bei der Herstellung von Prothesen, Kunstherzen und Gefäßoberflächen verwendet werden.
Die folgenden Figuren veranschaulichen die vorliegende Erfindung:
Figur 1 zeigt die Struktur von zwei Polyurethanen, Pellethane und TM3, die als Substrate eingesetzt wurden, auf die Copolymere der vorliegenden Erfindung wie in Beispiel 7 beschrieben aufgetragen wurden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen Rasterelektronenmikroskopauffiahinen der Produkte von Beispiel 8.
Die vorliegende Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht:

BEISPIEL 1

Butyloxycarbonylaminoethylmethacrylat

Isocyanatethylmethacrylat (0,1 Mol, 15,5 g), n-Butanol (0,105 Mol, 7,78 g), Toluol (150 ml) und eine kleine Menge an Dibutylzinndilaurat wurden 4,5 Stunden lang bei 60ºC gefuhrt. Nach der Umsetzung wurde das Toluol mit einer Verdampfungsvorrichtung entfernt und Butyloxycarbonylaminoethylmethacrylat wurde durch Destillation unter vermindertem Druck erhalten.
¹H-NMR: (CDCl&sub3;, in ppm) 0,83 - 0,88 (α-CH&sub3;, 3H), 1,26 - 1,55 (CH&sub2; und CH&sub3; in Seitenkette, 7H), 3,40 - 3,43 (CH&sub2;-N, 2H), 3,95 - 4,05 (NCOO-CH&sub2;, 2H), 4,10 - 4,17 (CCOO-CH&sub2;, 2H), 4,80 - 4,95 (-NHCOO-, 1H), 5,52 - 5,53 (C=CH, 1H), 6,05 - 6,06 (C=CH, 1H); IR: (cm&supmin;¹) 3200 - 3400 (-NHCOO-), 2800 - 3000 (CH&sub2; und CH&sub3;), 1720 (C=O), 1640 (C = CH&sub2;), 1580 (-NHCOO-), 1100 - 1260 (-COO-). Elementaranalyse: gefunden (berechn.). C: 57,33 (57,62), 11: 8,37 (8,35), N: 5,83 (6,11). S.p. 132 - 135ºC bei 2 mm Hg.

BEISPIEL 2

Benzyloxycarbonylaminoethylmethacrylat

Benzyloxycarbonylaminoethylmethacrylat wurde durch ein dem von Beispiel 1 analoges Verfahren, aber unter Verwendung von Benzylalkohol (0,105 Mol, 11,3 g) anstelle von n-Butanol und mit einer Reaktionszeit von 3 Stunden, hergestellt. Die Reaktionsmischung wurde auf 0ºC gekühlt und das Produkt wurde durch Kristallisation erhalten.
¹H-NMR: (CDCl&sub3;, in ppm) 1,85 - 1,90 (α-CH&sub3;, 3H), 3,44 - 3,45 (CH&sub2;-N, 2H), 3,95 - 4,05 (NCOO-CH&sub2;, 2H), 4,15 - 4,17 (CCOO-CH&sub2;, 2H), 4,95 - 4,98 (-NHCOO-, 1H), 5,00 - 5,04 (NCOCH&sub2;, 2H), 5,50 -5,51 (C=CH, 1H), 6,00-6,03 (C=CH, 1H), 7,17- 7,29 (C&sub6;H&sub5;-, 5H); IR: (cm&supmin;¹) 3250 - 3350 (-NHCOO-), 2800 - 3000 (CH&sub2; und CH&sub3;), 1720 (C=O), 1640 (C=CH&sub2;), 1600 (aromatischer Ring), 1580 (-NHCOO-), 1100 - 1260 (-COO-). Elementaranalyse: gefunden (berechn.). C: 63,99 (64,14), H: 6,50 (6,51), N: 5,30 (5,32). F.p. 36,3ºC.

BEISPIEL 3

Phenyloxycarbonylaminoethylmethacrylat

Phenyloxycarbonylaminoethylmethacrylat wurde durch ein dem von Beispiel 2 analoges Verfahren, aber unter Verwendung von Phenol (0,105 Mol, 9,88 g) anstelle von Benzylalkohol und bei einer Reaktionszeit von 19,5 Stunden hergestellt. Die Reaktionsmischung wurd auf 0ºC abgekühlt und das Produkt wurde durch Kristallisation erhalten.
¹H-NMR: (CDCl&sub3;, in ppm) 1,97 (α-CH&sub3;, 3H), 3,57 - 3,60 (CH&sub2;-N, 2H), 4,29 - 4,31 (CCOO-CH&sub2;, 2H), 5,35 (-NHCOO-, 1H), 5,61-5,62 (C=CH, 1H), 6,16 (C=CH, 1H), 7,11 - 7,37 (C&sub6;H&sub5;-, 5H); IR: (cm&supmin;¹) 3280 - 3380 (-NHCOO-), 2800 - 3000 (-CH&sub2;- und -CH&sub3;), 1720 (C=O), 1640 (C=CH&sub2;), 1580 (-NHCOO-), 1500 (aromatischer Ring), 1100 - 1260 (-COO-). Elementaranalyse: gefunden (berechn.). C: 62,60 (62,64), 11: 5,09 (6,06), N: 5,49 (5,62). F.p. 111,0ºC.

BEISPIEL 4

Poly(2-(methacryloyloxy)ethyl)-2-(trimethylammonium)ethylphosphat-inneres Salz-cobutylmethacrylat-co-butyloxycarbonylaminoethylmethacrylat (36:53:11)

2-(Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat, inneres Salz, Butylmethacrylat, Butyloxycarbonylaminoethylmethacrylat in einem Molverhältnis 30:60:10 wurden in einer Konzentration von 1 M in einer Glasampulle in Ethanol (30 ml) gelöst. 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN) wurde zu 1 mM in der Lösung gelöst. Argon wurde durch die Lösung durchgeblubbert, um Sauerstoff zu entfernen, und die Glasampulle wurde verschlossen. Die Reaktion wurde 4 Stunden bei 60ºC durchgeführt. Die Reaktionsmischung wurde abkühlen gelassen und in eine Mischung von Diethylether:N,N- Dimethylformamid (Vol. 9:1) gegossen, um nicht umgesetztes Monomer zu entfernen und Polymer auszufällen. Der Niederschlag wurde filtriert und unter vermindertem Druck getrocknet. Ausbeute 40,8% Polymer, Molekülargewicht 38000, bestimmt durch GPC mit einem Poly(oxyethylen)-Standard.
Das Verhältnis der Comonomer-Reste im Copolymer wurde durch Elementaranalyse aus dem Phosphor-Gehalt (in den phosphorhaltigen Resten des inneren Salzes) und dem Stickstoff-Gehalt (in dem phosphorhaltigen inneren Salz und den Urethan-Resten) bestimmt.
IR: (cm&supmin;¹) 3000 - 3500 (-NHCOO-), 2800 - 2900 (CH&sub2;, CH&sub3;), 1720 (C=O), 1200-1300 (-COO-), 1000 - 1200 (-OPO(=O)(O)-).

BEISPIEL 5

Poly(2-(methacryloyloxy)ethyl)-2-(trimethylammonium)ethylphosphat-inneres Salz-cobutylmethacrylat-co-benzyloxycarbonylaminoethylmethacrylat (26:63:9)

Durch ein demjenigen von Beispiel 4 analoges Verfahren, aber unter Verwendung von Benzyloxycarbonylaminoethylmethacrylat anstelle von Butyloxycarbonylaminoethylmethacrylat, wurde Polymer in einer Ausbeute von 55,6% erhalten. Das Polymer zeigte ein Molekulargewicht von 59000, wie durch GPC mit einem Poly(oxyethylen)-Standard bestimmt, und der Gehalt der Comonomer-Reste wurde wie im Beispiel 4 bestimmt. Absorptionspeaks, die ähnlich denjenigen im IR-Spektrum, das in Beispiel 4 angegeben ist, waren, wurden beobachtet.

BEISPIEL 6

Poly(2-(methacryloyloxy)ethyl)-2-(trimethylammonium)ethylphosphat-inneres Salz-cobutylmethacrylat-co-phenyloxycarbonylaminoethylmethacrylat (30:58: 12)

Durch ein dem von Beispiel 4 analoges Verfahren, aber unter Verwendung von Phenyloxycarbonylaminoethylmethacrylat anstelle von Butyloxycarbonylaminoethylmethacrylat, wurde Polymer in einer Ausbeute von 43,9% erhalten. Das Polymer zeigte ein Molekulargewicht von 41000, wie durch GPC mit einem Poly(oxyethylen)-Standard bestimmt, und der Gehalt der Comonomer-Reste wurde wie in Beispiel 4 bestimmt. Absorptionspeaks, die ähnlich denjenigen im IR-Spektrum, das in Beispiel 4 angegeben ist, waren, wurden beobachtet.

BEISPIEL 7

Beschichtung einer Polyurethan-Membran

Polyurethan-Membranen wurden durch Lösungsmittelverdampfung hergestellt. Das Polyurethan wurde in Tetrahydrofüran gelöst und die Lösung wurde auf eine Teflonplatte gegossen. Das Lösungsmittel wurde bei Raumtemperatur verdampfen gelassen und die gebildete Membran wurde unter reduziertem Druck bei 40ºC getrocknet, wobei restliches Lösungsmittel verdampft wurde. Die so hergestellte Membran wies eine Dicke von 0,3 mm auf. Membranen wurden unter Verwendung der Polyurethane Pellethane und TM-3, deren Strukturen in Figur 1 gezeigt sind, hergestellt.
Die Membranen aus Polyurethan Pellethane und TM-3 wurden mit den Copolymeren der Beispiele 4 bis 6 und, als Vergleich, einem Copolymer von 2-(Methacryloyloxyethyl) 2'-(trimethylammonium)ethylphosphonat-inneres Salz:Butylmethacrylat (3:7), das durch ein analoges Verfahren hergestellt worden war, beschichtet. Das Beschichtungs-Copolymer wurde in Ethanol gelöst und eine Polyurethan-Membran wurde 1 Minute in die Lösung getaucht und dann 16 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet. Das Verfahren wurde zweimal wiederholt und die Membran wurde dann unter vermindertem Druck bei Raumtemperatur getrocknet.
Die Oberflächen der beschichteten Membranen wurden durch Röntgenstrahlen- Photoelektronenspektroskopie (XPS, Shimadzu ESCA-750, Kyoto) analysiert. Die XPS- Analyse wurde auch an beschichteten Membranen durchgeführt, die 3 Stunden lang in Wasser, Ethanol oder 40%-iges wäßriges Bthanol getaucht worden waren.
Die XPS-Analyse zeigte die Anwesenheit eines Phosphor-Peaks und von Stickstoff- Peaks, die auf die Phosphatester-inneres Salz-Gruppen in dem Beschichtungs-Copolymer auf der Oberfläche der Membran zurückzuführen waren. Es wurde gezeigt, daß diese nach dem Eintauchen in Wasser, Ethanol oder wäßriges Ethanol für die Copolymere der Beispiele 4 bis 6 in einem merklich größeren Ausmaß beibehalten wurden als auf einer Membran, die mit dem Vergleichs-Copolymer mit Butylmethacrylat beschichtet worden war. Diese Ergebnisse werden durch das Verhältnis von Phosphor zu Kohlenstoff, das durch XPS-Analyse für Pellethane-Membranen, die mit Copolymeren der Beispiele 4 bis 6 und dem Vergleichs-Copolymer (C) beschichtet worden waren, erhalten wurde, in der folgenden Tabelle bestätigt:
Diese Ergebnisse zeigen an, daß Copolymere der Erfindung, die seitenständige Polyurethan-ähnliche Gruppen enthalten, merklich fester an Polyurethan-Substraten haften als die Vergleichs-Copolymere, die zwar seitenständige zwitterionische und Butylgruppen, aber keine seitenstandigen Polyurethan-ähnlichen Gruppen enthalten.

BEISPIEL 8

Blutkontakt-Test

Scheiben (Durchmesser 15 mm) aus Polyurethan-Membran, hergestellt durch Beispiel 7, wurden in eine Zellkultur-Platte gegeben und mit Hilfe eines Silicon-Ringes fixiert. Die Membranoberfläche wurde unter Verwendung von 1 ml mit Phosphat gepufferter Kochsalzlösung (PBS) (pH 7,4, lonenstärke 0,15 M), die zugegeben wurde, äquilibriert und 15 Stunden lang inkubiert. Die PBS wurde entfernt und 1 ml mit Citronensäure versetztes Kaninchenvollblut oder blutkörperchenreiches Plasma (PRP) wurde mit der Membran in Berührung gebracht und 60 Minuten bei 37ºC gehalten. Das Blut oder PRP wurde dann mit einer Vakuum-Wasserstrahlpumpe entfernt und die Membran wurde dreimal mit 1 ml PBS gespült. Es wurde 1 ml Glutaraldehyd in PBS (2,5 Vol - %) zugegeben und 2 Stunden bei Raumtemperatur gehalten, um die Blutkomponente an der Membran zu fixieren. Nach dem Spülen mit destilliertem Wasser wurden die Membranen gefriergetrocknet und die Oberflächen wurden mit Abtastelektronenmikroskopie, die auf ein Aufsputtern von Gold auf die Membranoberfläche folgte, betrachtet.
Figur 2 zeigt Rasterelektronenmikroskopauffiahmen von Pellethane-Membranen nach 60minütigem Kontakt mit blutkörperchenreichem Kaninchenplasma. (a) zeigt eine nicht mit Beschichtungs-Copolymer behandelte Membran, (b) zeigt eine Membran, die mit einem Copolymer von (2-(Methacryloyloxyethyl)-2'-(trimethylammonium)ethylphosphat-inneres Salz): Butylmethacrylat (3:7) als Vergleich behandelt wurde, und (c), (d) und (e) zeigen Membranen, die mit den Copolymeren der Erfindung, hergestellt gemäß den Beispielen 4, 5 bzw. 6, beschichtet waren.
Figur 3 zeigt Rasterelektronenmikroskopaufnahmen von Polyurethan (TM-3)-Membranen nach 60-minütigem Köntakt mit blutkörperchenreichem Kaninchenplasma. (a) zeigt eine nicht mit Beschichtungs-Copolymer behandelte Membran und (b), (c) und (d) zeigen Membranen, die mit Copolymeren der Erfindung, hergestellt gemäß den Beispielen 4, 5 und 6, beschichtet waren. Die Mikroskopaufnahmen zeigen eine merklich größere Abscheidungº von Blutplättchen auf den nicht beschichteten Membranen (a) als bei denjenigen, die mit Copolymeren beschichtet worden waren, die durch die Beispiele 4 bis 6 erhalten wurden [Fig. 2 (c) - (e) und Fig. 3 (b) - (d)].

Claims

1. Polymer von einem oder mehreren radikalisch polymerisierbaren Monomeren, erhalten durch Copolymerisation eines radikalisch polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Monomers, das eine zwitterionische Gruppe enthält, und eines radikalisch polymerisierbaren ethylenisch ungesattigten Comonomers der allgemeinen Formel (VI)

Y'-Q (VI)

worin Y' eine aus

ausgewählte ethylenisch ungesattigte polymerisierbare Gruppe ist, wobei R¹&sup4; für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht,

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

K¹ eine Gruppe -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)-, -(CH&sub2;)&sub1;C(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)-, -(CH&sub2;)&sub1;C(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)NR¹&sup6;- (in welcher die Gruppen R¹&sup6; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)&sub1;O-, -(CH&sub2;)&sub1;SO&sub3;-, eine Valenzbindung reprasentiert und 1 1 bis 12 ist und R¹&sup6; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;- Alkylgruppe darstellt; und Q eine Gruppe der Formel (IXA) oder (IXB) ist

-R¹&sup7;-NRC(O)NR-R¹&sup8; (IXA)

-R¹&sup7;-NRC(O)O-R¹&sup8; (IXB)

worin R (oder die beiden Gruppen R in (IXA), die gleich oder verschieden sein können, jeweils) für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht;

R¹&sup7; Alkylen, Arylen, Alkylarylen, Arylalkylen oder Alkylarylalkylen, Cycloalkylen, Alkylcycloalkylen, Cycloalkyl-alkylenoderalkyl-cycloalkylalkylen ist; und

R¹&sup8; Alkyl, Aryl oder Alkylaryl oder Cycloalkyl oder Alkylcycloalkyl darstellt, worin die Alkylgruppen gegebenenfalls durch eine oder mehrere Arylen- oder Cycloalkylengruppen unterbrochen sein können und wobei R¹&sup8; gegebenenfalls eine oder mehrere Gruppen -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O- wie oben defmiert enthalten kann, wobei die Gruppe Q in der Lage ist, das Polymer durch Physisorption stabil an eine polymere Substratoberfläche zu binden, oder Kompatibilität mit einem Grundpolymer in einer Mischung bereitstellen kann.

2. Polymer nach Anspruch 1, umfassend Reste von einem oder mehreren Verdünnungs-Comonomeren und/oder reaktiven Comonomeren, um Stellen der Anbindung für einen Liganden oder Vernetzung bereitzustellen.

3. Polymer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in welchem das Zentrum permanenter positiver Ladung in dem zwitterionischen Monomer durch ein quaternäres Stickstoffatom bereitgestellt wird und das Zentrum negativer Ladung durch eine Phosphatgruppe bereitgestellt wird.

4. Polymer nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in welchem das zwitterionische Monomer die allgemeine Formel (I)

Y-B-X (I)

aufweist, worin B eine gerade oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylen-Kette, die gegebenenfalls ein oder mehrere Fluoratome bis zu und einschließlich perfluorierter Ketten enthält, oder, falls X eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kette zwischen B und der zwitterionischen Gruppe enthält oder falls 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

worin

R¹ für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;

A -O- oder -NR²- ist, wobei R² Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe repräsentiert oder R² -B-X bedeutet, wobei 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;)pNR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)NR&sub3;- (in welcher die Gruppen R³ gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)pO-, -(CH&sub2;)pSO&sub3;- oder, gegebenenfalls in Kombination mit B, eine Valenzbindung darstellt und p 1 bis 12 ist und R³ für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht.

5. Polymer nach Anspruch 4, in welchem das Monomer die Formel

aufweist, worin R¹ für Wasserstoff oder Methyl steht, B' Alllylen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen reprasentiert, die Gruppen R&sup7; gleich oder verschieden sind und jeweils Wasserstoff, C&sub1;-C&sub4;-Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl bedeuten oder zwei der Gruppen R&sup7; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie geknüpft sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden oder die drei Gruppen R&sup7; zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie geknüpft sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstrulttur bilden und e 1 bis 20 ist.

6. Polymer nach Anspruch 5, in welchem R&sup7; jeweils für Wasserstoff oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl steht, vorzugsweise alle Methyl sind.

7. Polymer nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in welchem das Comonomer die Formel

aufweist.

8. Polymer nach Anspruch 7, in welchem R für Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, vorzugsweise Wasserstoff, steht.

9. Polymer nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, umfassend Reste eines Comonomers, das eine reaktive Gruppe der allgemeinen Formel (XI)

Y²-Q¹ (XI)

worin Y² eine ethylenisch ungesättigte polymerisierbare Gruppe darstellt, die ausgewählt ist aus

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

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; (in welcher die Gruppen R²&sup0; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)qO oder -(CH&sub2;)qSO&sub3;- oder eine Valenzbindung darstellt und q 1 bis 20 ist und R² für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht; und

Q¹ eine reaktive Gruppe darstellt, die in der Lage ist, unter Bereitstellung von kovalenter Bindung oder Vernetzung zu reagieren, ausgewahlt aus Gruppen, die Cinnamyl-, Epoxy-, -CHOHCH&sub2;Hal (worin Hal ein Halogenatom darstellt), Methylol- oder Silylgruppe enthalten, einer ethylenisch ungesattigten vernetzbaren Gruppe wie beispielsweise einer acetylenischen, diacetylenischen, vinylischen oder divinylischen Gruppe, einer Acetoacetoxygruppe oder Chloralkylsulfongruppe, vorzugsweise Chlorethylsulfongruppe, oder einer Hydroxyl-, Amino- oder Carbonsäuregruppe oder einem aktivierten Derivat derselben wie beispielsweise einer Succinimido-, Tosylat-, Triflat-, Imidazolcarbonylamino- oder substituierten Triazingruppe.

10. Verfahren zur Herstellung eines Polymers nach Anspruch 1 durch Copolymerisation des Monomers, das die zwitterionische Gruppe enthält, und des Comonomers, das die Gruppe Q, die eine Polytirethan-ähnliche Gruppe einschließt, enthält, gegebenenfalls mit einem Verdünnungs- und/oder reaktiven Comonomer.

11. Verfahren nach Anspruch 10, umfassend 5 bis 75 Mol-% Reste eines Verdünnungs-Monomers und/oder 0,1 bis 20 Mol-% eines reaktiven Comonomers.

12. Produkt, umfassend ein mit einem Polymer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9 beschichtetes polymeres Substrat oder ein damit gemischtes Grundpolymer.

13. Produkt nach Anspruch 12, in welchem das polymere Substrat oder Grundpolymer ein Polyurethan ist.

14. Produkt nach Anspruch 12 oder 13, bei dem es sich um eine Vorrichtung handelt, die mit Blut oder Protein oder Mikroorganismen in Berührung gebracht werden soll.

15. Verfahren zur Biokompatibilisierung eines polymeren Substrats durch Beschichtung der Oberfläche desselben mit einem Polymer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9.

16. Verfahren nach Anspruch 15, in welchem das polymere Substrat ein Polyurethan umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, in welchem die Blutplättchen-Aktivierung der Oberfläche des Substrats durch den Überzug um mindestens 70% vermindert wird.

18. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 17, in welchem die Fibrinogen-Absorption der Oberfläche des Substrats durch den Überzug um mindestens 60% vermindert wird.

19. Verfahren, in welchem ein Grundpolymer und ein Polymer nach irgendeinem der Ansp[ilche 1 bis 9 zusammengemischt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, in welchem das Grundpolymer ein Polyurethan ist.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, in welchem die Mischung unter Bildung eines Gegenstandes geformt wird.

22. Verbindung der Formel II oder III

worin B eine gerade oder verzweigte Alkylen-, Oxaalkylen- oder Oligooxaalkylen-Kette, die gegebenenfalls ein oder mehrere Fluoratome bis zu und einschließlich perfluorierter Ketten enthält, oder, falls X eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kette zwischen B und der zwitterionischen Gruppe enthält oder falls Y ein an B gebundenes endständiges Kohlenstoffatom enthält, eine Valenzbindung ist;

R¹ für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht;

A -O- oder -NR²- darstellt, wobei R² Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;- Alkylgruppe repräsentiert oder R² für -B-X steht, wobei B wie oben definiert ist; und

K eine Gruppe -(CH&sub2;)pOC(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)O-, -(CH&sub2;)pNR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)-, -(CH&sub2;)pC(O)NR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)O-, -(CH&sub2;)pOC(O)NR³-, -(CH&sub2;)pNR³C(O)NR³- (in welcher die Gruppen R³ gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)pO-, -(CH&sub2;)pSO&sub3;- oder, gegebenenfalls in Kombination mit B, eine Valenzbindung darstellt und p 1 bis 12 ist und R³ für Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe steht und X ausgewählt ist aus Gruppen VA, VB und VC;

worin die Gruppen R¹¹ gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl stehen oder zwei der Gruppen R¹¹ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie geknüpft sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden oder drei Gruppen R¹¹ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie geknüpft sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstruktur bilden,

R11a eine Gruppe der Formel C(O)R11b ist, in welcher R11b eine eine -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O-Einheit enthaltende Gruppe, die zur stabilen Bindung an eine polymere Substratoberfläche durch Physisorption in der Lage ist, bedeutet,

i 1 bis 20 ist; und,

falls B von einer Valenzbindung verschieden ist, z gleich 1 ist und, falls B eine Valenzbindung ist, z gleich 0 ist, wenn X di?ekt an ein Sauerstoffoder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z gleich 1 ist;

worin die Gruppen R¹² gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, C&sub1;-C&sub4;-Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl stehen oder zwei der Gruppen R¹² zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie geknüpft sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden oder die drei Gruppen R¹² zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie geknüpft sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstruktur bilden,

R12a eine Gruppe der Formel C(O)R12b ist, worin R12b eine Gruppe darstellt, die eine -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O-Einheit, die zur stabilen Bindung an eine Polyurethan-Substratoberfläche durch Physisorption in der Lage ist, enthält,

j 1 bis 20 ist; und,

falls B von einer Valenzbindung verschieden ist, z gleich 1 ist und, falls B eine Valenzbindung ist, z gleich 0 ist, wenn X direkt an ein Sauerstoffoder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z gleich 1 ist;

worin die Gruppen R¹³ gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, C&sub1;-C&sub4;-Alkyl, Aryl wie beispielsweise Phenyl stehen oder zwei der Gruppen R¹³ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie geknüpft sind, einen 5 bis 7 Atome enthaltenden heterocyclischen Ring bilden oder die drei Gruppen R¹³ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie geknüpft sind, eine 5 bis 7 Atome in jedem Ring enthaltende kondensierte Ringstruktur bilden,

R13a eine Gruppe der Formel C(O)R13b ist, worin R13b eine Gruppe darstellt, die eine -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O-Einheit, die zur stabilen Bindung an eine Polyurethan-Substratoberfläche durch Physisorption in der Lage ist, enthält,

k 1 bis 20 ist; und,

falls B von einer Valenzbindung verschieden ist, z gleich 1 ist und, falls B eine Valenzbindung ist, z gleich 0 ist, wenn X direkt an ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom gebunden ist, und ansonsten z gleich 1 ist; oder Analoga irgendeiner der Gruppen VA, VB oder VC, in denen die quaternäre Ammonitinigruppe NR&sub3;' durch eine Phosphoniumgruppe -&spplus;PR'r(OR¹)3-r, worin r 0 bis 3 ist, oder eine Sulfoniumgruppe -&spplus;SR'&sub2;, wobei R' R¹¹, R¹² oder R¹³ entspricht, oder eine Gruppe Het&spplus;, worin Het ein Stickstoff-, Phosphor- oder Schwefel-haltiger Heterozyklus ist, wie beispielsweise eine Pyridiniumgruppe, ersetzt ist.

23. Verbindung der Formel VII oder VIII

in welcher R¹&sup4; für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht,

A' -O- oder -NR¹&sup5;- ist, wobei R¹&sup5; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe darstellt oder R¹&sup5; eine Gruppe Q ist;

K' eine Gruppe -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)-, -(CH&sub2;)&sub1;C(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)-, -(CH&sub2;)&sub1;C(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)O-, -(CH&sub2;)&sub1;OC(O)NR¹&sup6;-, -(CH&sub2;)&sub1;NR¹&sup6;C(O)NR¹&sup6;- (in welcher die Gruppen R¹&sup6; gleich oder verschieden sind), -(CH&sub2;)&sub1;O-, -(CH&sub2;)&sub1;SO&sub3;-, eine Valenzbindung reprasentiert und 1 1 bis 12 ist und R¹&sup6; Wasserstoff oder eine C&sub1;-C&sub4;- Alkylgruppe darstellt; und

Q eine Gruppe der Formel (IXA) oder (IXB) ist

-R¹&sup7;-NRC(O)NR-R¹&sup8; (IXA)

-R¹&sup7;-NRC(O)O-R¹&sup8; (IXB)

worin R (oder die beiden Gruppen R in (IXA), die gleich oder verschieden sein können, jeweijs) für Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub4;-Alkyl steht;

R¹&sup8; Alkyl, Aryl oder Alkylaryl oder Cycloalkyl oder Alkylcycloalkyl darstellt, worin die Alkylgruppen gegebenenfalls durch eine oder mehrere Arylen- oder Cycloalkylengruppen unterbrochen sein können und wobei R¹&sup8; gegebenenfalls eine oder mehrere Gruppen -NRC(O)NR- oder -NRC(O)O- wie oben defmiert enthalten kann.

24. Verbindung nach Anspruch 23, ausgewählt aus

Phenylaminocarbonylaminophenyimethylphenylaminocarbonylaminoethylmethacrylat;

Cyclohexylaminocarbonylaminocyclohexylmethylcyclohexylaminocarbonylaminoethylmethacrylat;

Butyloxycarbonylaminoethylmethacrylat;

Benzyloxycarbonylaminoethylmethacrylat;

Phenyloxycarbonylaminoethylmethacrylat; und

Cyclohexyloxycarbonylaminoethylmethacrylat.

25. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung nach Anspruch 23, umfassend die Umsetzung einer entsprechenden Verbindung, die anstelle der Gruppe der Formel (IXA) oder (IXB) eine Gruppe der Formel (X) enthält

-R¹&sup7;-NCO (X)

worin R¹&sup7; wie oben in Anspruch 23 definiert ist, mit

(a) einer Verbindung R¹&sup8;-NH&sub2; oder einem aktivierten Derivat derselben, worm R¹&sup8; wie in Anspruch 23 defmiert ist, um eine eine Gruppe der Formel (IXA) enthaltende Verbindung herzustellen; oder

(b) einer Verbindung R¹&sup8;-OH oder einem aktivierten Derivat derselben, worin R¹&sup8; wie in Anspruch 23 definiert ist, um eine eine Gruppe der Formel (IXB) enthaltende Verbindung herzustellen.