DE60314580T2

DE60314580T2 - Medizinische Vorrichtungen mit einer haltbaren und gleitfähigen Polymerbeschichtung enthaltend ein Silikonpolymer und hydrophobe Polymere, die kein Silikon enthalten

Info

Publication number: DE60314580T2
Application number: DE2003614580
Authority: DE
Inventors: Jesse G. Nawrocki; Dennis D. Jamiolkowski
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2023-10-11
Also published as: AU2003252885B2; EP1407792B1; DE60314580D1; AU2003252885A1; US7041088B2; US20040071988A1; EP1407792A1; US20130202779A1; ES2287421T3; CA2444844A1; JP2004167220A; JP4937493B2; CA2444844C

Description

Diese Erfindung beansprucht die Provisional Application Serial No. 60/418054, eingereicht am 11. Oktober 2002.
Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft beschichtete medizinische Vorrichtungen. Insbesondere betrifft sie medizinische Vorrichtungen, die eine Kontaktoberfläche aufweisen, die wiederholt Körpergewebe ausgesetzt wird, und wobei die Kontaktoberfläche eine Beschichtung aufweist, um die Gleitfähigkeit zu erhöhen, während die notwendige Haltbarkeit bereitgestellt wird, um diese Gleitfähigkeit während des wiederholten Ausgesetztseins gegenüber dem Gewebe bereitzustellen.
Beschichtete medizinische Vorrichtungen, die wiederholt mit Körpergewebe in Kontakt kommen, zum Beispiel Operationsnadeln, müssen gleitfähig sein, aber auch haltbar, um den mehrfachen Kontakten mit Gewebe zu widerstehen. Gleitfähigkeit wird jedoch oft auf Kosten der Herstellung einer haltbareren Beschichtung geopfert, die gut an medizinischen Vorrichtungen anhaftet. Es gibt viele Beschichtungsmaterialien, die extrem gleitfähig sind, aber entweder nicht gut an den gewünschten Substraten anhaften oder während des Gebrauchs leicht vom Substrat abnutzen. In ähnlicher Weise existieren viele extrem haltbare Beschichtungen, aber diese Beschichtungen werden nicht als gleitfähig angesehen. Folglich kann bei herkömmlichen beschichteten medizinischen Vorrichtungen die Gleitfähigkeit nicht aufrechterhalten werden, wenn die Vorrichtungen aufeinanderfolgend verwendet werden, weil die Beschichtungen abnutzen, wie bei einer Operationsnadel, die mehrere Male durch Gewebe hindurchgeführt wird.
Ein hochfavorisiertes gleitfähiges Material, das als eine Beschichtung für viele medizinische Vorrichtungen, wie etwa Operationsnadeln und Katheter, verwendet wird, ist Silikon. Wie oben im Zusammenhang mit herkömmlichen gleitfähigen Beschichtungsmaterialien diskutiert, nutzt sich die Silikonbeschichtung jedoch im allgemeinen mit wiederholtem Ausgesetztsein gegenüber Gewebe ab. Wenn eine Nadel, die mit Silikon beschichtet ist, zum Beispiel während eines Wundverschlusses aufeinanderfolgend durch Gewebe hindurchgeführt wird, nutzt sich die Silikonbeschichtung mit jedem Durchgang merkbar ab, was jedes Mal, wenn die Nadel durch das Gewebe hindurchgeführt wird zu einer Erhöhung der Penetrationskraft, führt.
Es gibt zahlreiche Beispiele im Zusammenhang mit der Verbesserung der Eigenschaften von silikonbeschichteten medizinischen Vorrichtungen durch Zusatz von Inhaltsstoffen, um die Gesamteigenschaften der Silikonbeschichtung zu modifizieren. Hydrophile Tenside, einschließlich hydrophilen polymeren Tensiden, sind zum Beispiel mit Silikonbeschichtungslösungen vermischt und auf medizinische Vorrichtungen, wie etwa Katheter und Nadeln, aufgebracht worden. Unglücklicherweise trägt die Einarbeitung dieser hydrophilen Polymere nicht signifikant zur Haltbarkeit der Silikonbeschichtung auf diesen medizinischen Vorrichtungen bei.
Angesichts der Unfähigkeit, eine Beschichtung für eine medizinische Vorrichtung zu entwickeln, die Gleitfähigkeit bereitgestellt, ohne die Haltbarkeit der Beschichtung über aufeinanderfolgende Verbindungen zu opfern, ist, was benötigt wird, eine beschichtete medizinische Vorrichtung, insbesondere eine mit einem Silikon beschichtete medizinische Vorrichtung, die diese Eigenschaften gleichzeitig bereitstellen wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine medizinische Vorrichtung bereit, die eine Kontaktoberfläche aufweist, die wiederholt Körpergewebe ausgesetzt wird, wobei die Kontaktoberfläche mit einer Beschichtungsmischung beschichtet ist, die von etwa 40 bis etwa 86 Gewichtsprozent eines Silikonpolymers und von etwa 14 bis etwa 60 Gewichtsprozent eines hydrophoben Nicht-Silikonpolymers umfaßt.
Überraschenderweise versieht die Einarbeitung des hydrophoben Nicht-Silikonpolymers in die polymere Beschichtung, die auf die Kontaktoberfläche der medizinischen Vorrichtung aufgebracht wird, die Kontaktoberfläche mit der erforderlichen Gleitfähigkeit, aber ohne die Haltbarkeit der gleitfähigen Beschichtung während wiederholten Ausgesetztseins gegenüber Körpergewebe zu opfern. Weiter stehen die Vorteile der Einarbeitung des hydrophoben Nicht-Silikonpolymers in die Beschichtung in signifikantem Kontrast zu herkömmlichen Silikonbeschichtungen, die manchmal hydrophile Polymere enthalten.
Die medizinische Vorrichtung dieser Erfindung kann in jeder Anwendung im Gesundheitsbereich verwendet werden, wo es wünschenswert ist, eine gleitfähige Kontaktoberfläche bereitzustellen, die Haltbarkeit während aufeinanderfolgenden Gebrauchs zeigt, zum Beispiel eine Operationsnadel, die mehrfach durch Körpergewebe hindurchgeführt wird. Die medizinische Vorrichtung dieser Erfindung kann aus jedem gewünschten Material bestehen, einschließlich metallischem, polymerem, keramischem oder jeder Kombination dieser Materialtypen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die medizinische Vorrichtung dieser Erfindung kann jede Vorrichtung sein, die zur Verwendung auf den Gebieten der Medizin oder Chirurgie angepaßt ist, die eine Kontaktoberfläche aufweist, die wiederholt Körpergewebe ausgesetzt wird. Alternativ kann eine medizinische Vorrichtung gemäß dieser Erfindung jede Vorrichtung sein, die angepaßt ist, um die Entnahme von interstitieller Flüssigkeit, Blut oder anderen Körperflüssigkeiten zur Messung von Analyten zu erleichtern, einschließlich zum Beispiel Hohlnadeln, die durch die Oberfläche der Haut hindurch positioniert werden, zum Zwecke kontinuierlicher oder periodischer Abnahme von Blut oder interstitieller Flüssigkeit zum Zwecke der Messung von Glucose. Beispiele für medizinische Vorrichtungen, die in dieser Klasse eingeschlossen sind, sind medizinische Vorrichtungen, die in den Körper einführbar oder in diesen an einer Zielstelle implantierbar sind oder in anderer Weise mit Gewebe auf oder im Körper in Kontakt kommen. Spezifische Beispiele für medizinische Vorrichtungen im Schutzumfang dieser Erfindung schließen Operationsnadeln, Skalpellklingen, Stents und Katheter ein. Die medizinischen Vorrichtungen weisen vorzugsweise eine Kontaktoberfläche auf, die während des Gebrauchs einer gleitenden oder schneidenden Anwendung ausgesetzt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die medizinische Vorrichtung eine Kontaktoberfläche auf, die einen penetrierenden Abschnitt einschließt, oder eine scharfe Oberfläche, wo diese Abschnitte während wiederholten Gebrauchs „abgestumpft" werden, wenn eine herkömmliche gleitfähige Beschichtung, wie etwa eine Silikonbeschichtung, auf ihre Oberfläche aufgebracht ist. Abgestumpft bezieht sich in dieser Anmeldung auf einen Anstieg der Kraft oder Reibung mit wiederholtem Gebrauch.
Die bevorzugteste medizinische Vorrichtung, die eine Kontaktoberfläche aufweist, die wiederholt mit Körpergewebe ausgesetzt wird, ist eine Operationsnadel. Die bevorzugten Operationsnadeln sind typischerweise aus einer metallischen Legierung hergestellt, insbesondere, aber nicht beschränkt auf, rostfreie Stähle, wie etwa rostfreier Stahl 420, rostfreier Stahl 455, rostfreier Stahl Ethalloy ( U.S. Patent Nrn. 5,000,912 und 5,651,843 ) und rostfreier Stahl 302. Eine Vielzahl von Nadelgeometrien kann verwendet werden, zum Beispiel Konfigurationen mit zulaufenden Spitzen, zulaufender Schneide, Schneidkantennadeln, Bayonette-förmige Nadeln, I-Querschnitt, quadratischem Querschnitt und rundem Querschnitt.
Die Beschichtung für die Kontaktoberfläche der medizinischen Vorrichtung enthält vorzugsweise zwei oder mehr Polymermaterialien. Eines der Polymere ist ein Silikon. Die bevorzugten polymeren Silikone sind die Polysiloxane, insbesondere die Polyalkylsiloxane. Ein bevorzugtes Polyalkylsiloxan ist Polydimethylsiloxan. Das bevorzugteste Silikonpolymer ist Polydimethylsiloxan, das hydroxyterminiert ist, wie etwa MED4162 von NuSil Technology. Das Silikonpolymer kann kleine Mengen (typischerweise <5 Gew.-%) anderer Inhaltsstoffe enthalten, die mit dem Polymer kompatibel sind.
Zum Beispiel kann Methylwasserstoffsiloxan in der Beschichtung eingeschlossen sein. Irgendwelche geringfügigen Inhaltsstoffe sind typischerweise Katalysatoren oder silikonhaltige Verbindungen.
Das zweite Polymer zur Beschichtung auf der Kontaktoberfläche der medizinischen Vorrichtung ist ein hydrophobes Nicht-Silikonpolymer. Wie hierin verwendet, ist ein hydrophobes Polymer ein Polymer, dem allgemein eine Affinität für Wasser fehlt, und solche sind ohne weiteres den Fachleuten bekannt und von diesen anerkannt (im Gegensatz zum Beispiel zu polymeren Tensiden und Polyalkylenglykolen, wie etwa Polyethylenglykol, die hydrophiler Natur sind). Insbesondere glauben wir, daß ein hydrophobes Polymer, wie es in dieser Erfindung betroffen ist, allgemein ein Polymer mit einer kritischen Oberflächenspannung von weniger als etwa 50 mN/m ist. In der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist das hydrophobe Polymer ein thermoplastisches Polymer. Vorzugsweise besitzt das hydrophobe Polymer eine Schmelz-, Erweichungs- oder Glasübergangstemperatur, die ausreichend niedrig ist, um zu ermöglichen, daß das Polymer bei der Temperatur fließt, die notwendig ist, um den Silikonteil der Beschichtung auszuhärten. Folglich besitzt das hydrophobe Polymer idealerweise einen Schmelzpunkt von weniger als etwa 210°C im Falle kristalliner hydrophober Polymere oder eine Glasübergangstemperatur von weniger als etwa 100°C im Falle amorpher hydrophober Polymere. Beispiele für hydrophobe Nicht-Silikonpolymere, die verwendet werden können, schließen Polypropylen, Polyethylen, Wachse und Polycaprolacton ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Das bevorzugteste hydrophobe Nicht-Silikonpolymer ist eine Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung, wie etwa Micromatte 2000, hergestellt von Micropowders, Inc.. Das hydrophobe Nicht-Silikonpolymer kann in Form eines Feststoffes vorliegen und kann insbesondere in Form eines mikronisierten Pulvers vorliegen. Die bevorzugte Beschichtung ist eine Beschichtungsmischung, wegen der Leichtigkeit, mit der die Beschichtung aufgebracht werden kann. Die Beschichtungsmischung kann mit allen herkömmlichen Mitteln zum Zusammenbringen der zwei primären Polymerkomponenten hergestellt werden. Die Polymere können zum Beispiel durch Misch-, Sprüh- oder Abscheidungstechniken zusammengebracht werden. Obgleich die Beschichtung in vielen Fällen rein aufgebracht werden kann, ist das bevorzugte Mittel zum Zusammenbringen der Polymere, die Polymere mit einem oder mehreren Lösemitteln zu mischen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Lösemittel oder die Lösemittelmischung, das/die ausgewählt ist, das Silikonpolymer lösen. Das ausgewählte Lösemittel oder die ausgewählte Lösemittelmischung kann das hydrophobe Nicht-Silikonpolymer lösen oder nicht. Wenn sich das hydrophobe Nicht-Silikonpolymer nicht im Lösemittel löst, dann bilden die Komponenten eine Suspension. Die bevorzugten Lösemittel sind Xylol und Exxon Isopar-k. Idealerweise wird das Lösemittelsystem bei Umgebungsbedingungen relativ flüchtig sein.
Die bevorzugteste Beschichtungsmischung dieser Erfindung enthält ungefähr, gewichtsbezogen, 74,86% Exxon Isopar-k, 14,25% Xylol, 5,7% hydroxyterminiertes Polydimethylsiloxan, 5% Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung (Micromatte 2000) und 0,19% Methylwasserstoffsiloxan. Die ungefähren annehmbaren Bereiche für die Inhaltsstoffe in der bevorzugten Mischung sind, gewichtsbezogen, 1–20% hydroxyterminiertes Polydimethylsiloxan, 0,5–20% Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung und 0–0,4% Methylwasserstoffsiloxan, wobei der Rest der Lösung Exxon Isopar-k und Xylol in einem Verhältnis von ungefähr, aber nicht beschränkt auf, 5,25:1 ist. Die bevorzugten ungefähren Bereiche sind, gewichtsbezogen, 2–12% hydroxyterminiertes Polydimethylsiloxan, 1–9% Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung und 0–0,4% Methylwasserstoffsiloxan, wobei der Rest der Lösung Exxon Isopar-k und Xylol in einem Verhältnis von ungefähr, aber nicht beschränkt auf, 5,25:1 ist.
Wenn das ausgewählte Silikonpolymer in einem flüssigen Zustand vorliegt, dann ist möglicherweise keine Lösemittelzugabe notwendig, um das Silikonpolymer angemessen mit dem (den) hydrophobem(hydrophoben) Nicht-Silikonpolymer(en) zu mischen.
Die Beschichtungsmischung kann auf die Kontaktoberfläche der medizinischen Vorrichtung unter Verwendung einer Vielzahl von Verfahren aufgebracht werden, wie etwa Tauchen, Sprühen und Bürsten. Das bevorzugte Verfahren ist, die medizinische Vorrichtung in eine Lösung oder Suspension der Beschichtungsmischung einzutauchen. In dieser bevorzugten Ausführungsform muß die Beschichtung dann einem thermischen Zyklus ausgesetzt werden, um das Lösemittel oder die Lösemittelmischung zu verdampfen und das Silikonpolymer, falls zutreffend, auszuhärten. Die Temperatur kann von etwa 140°C bis etwa 210°C reichen, ist aber nicht auf diesen Bereich beschränkt. Die bevorzugte Temperatur ist typischerweise hoch genug, um zu bewirken, daß die hydrophoben Nicht-Silikonpolymere schmelzen (kristalline oder halbkristalline Materialien) oder erweichen und fließen (amorphe Materialien), aber nicht hoch genug, um einen nachteiligen Effekt auf Gleitfähigkeit oder Haltbarkeit der Polymerkomponenten zu haben. Ausgesetztsein gegenüber Temperaturen von mehr als 210°C für längere Zeiträume bewirkt zum Beispiel, daß einige Silikone oxidieren und Siliciumdioxid bilden, was die Gleitfähigkeit der Beschichtung senken würde. Die Zeit des Ausgesetztseins gegenüber Temperatur wird mit den verwendeten Polymeren variieren. In einigen Ausführungsformen kann es günstig sein, das hydrophobe Nicht-Silikonpolymer zu schmelzen, wenn das ausgewählte Polymer in einer festen Form vorliegt. Daher könnte die Temperatur, die während des Trocknungs/Aushärtungszyklus verwendet wird, höher sein müssen als die Schmelztemperatur des ausgewählten hydrophoben Nicht-Silikonpolymers (für kristalline oder halbkristalline Materialien), aber es ist nicht immer notwendig, daß es vollständig geschmolzen wird. Im Falle amorpher Materialien wird die bevorzugte Temperatur derart sein, daß sie ausreichend oberhalb der Glasübergangstemperatur liegt, um zu bewirken, daß das hydrophobe Nicht-Silikonpolymer fließt. Im Falle eines solchen hydrophoben Nicht-Silikonpolymers wie Polystyrol, das eine kritische Oberflächenspannung von weniger als 50 mN/m besitzt, aber eine sehr hohe Glasübergangstemperatur (–100°C), war zum Beispiel eine Verarbeitungstemperatur von 200°C unzureichend, um einen Anstieg der Haltbarkeit zu erzeugen, wenn Polystyrol mit Silikon kombiniert wurde. Dies beruhte wahrscheinlich auf der Unfähigkeit zu bewirken, daß Polystyrol bei 200°C fließt. Zusätzlich behindert die sehr hohe Steifigkeit, die mit Polystyrol verbunden ist, wahrscheinlich die Fähigkeit, die Gleitfähigkeit signifikant zu verbessern. Ein weiteres Beispiel umfaßt die Verwendung von Polytetrafluorethylen (PTFE), das einen Schmelzpunkt von ungefähr 325°C besitzt. Wenn PTFE zu einer Silikonlösung zugegeben wird, kann die Gleitfähigkeit, gemessen durch die Erstdurchgangs-Penetrationskraft von Operationsnadeln, als ein Ergebnis verbesserter Gleitfähigkeit sinken, aber es könnte schwieriger sein, die Haltbarkeit der Beschichtung zu verbessern.
Die Verwendung einer Temperatur, die ausreichend ist, um Schmelzen oder ausreichenden Fluß eines oder mehrerer der ausgewählten Polymere der Beschichtungszusammensetzung zu ermöglichen, ermöglicht, daß jene Polymere fließen, und erzeugt eine Beschichtungsmorphologie, in der das Silikon- und das hydrophobe Nicht-Silikonpolymer miteinander durchsetzt sind, wobei das Silikonpolymer typischerweise eine kontinuierliche Phase bildet und das hydrophobe Nicht-Silikonpolymer eine diskontinuierliche Phase bildet. Dies hängt jedoch von den relativen Mengen jedes Polymers ab. Wenn eine ausreichende Menge des hydrophoben Nicht-Silikonpolymers vorliegt, dann kann es eine kontinuierliche Phase bilden. Ungeachtet ob eines der ausgewählten Polymere schmilzt, ist die Beschichtung in den bevorzugtesten Ausführungsformen eine Mehrphasenbeschichtung. Eine Mehrphasenbeschichtung ist eine, die zwei oder mehr Phasen in der Beschichtung nach Ausgesetztsein gegenüber einem thermischen Zyklus, um Lösemittel zu verdampfen und/oder die Silikonkomponente der Beschichtung auszuhärten, enthält.
Nachdem die Beschichtung auf die Kontaktoberfläche der medizinischen Vorrichtung aufgebracht und jedes verwendete Lösemittel oder jede verwendete Lösemittelmischung entfernt worden ist, wird eine Menge der Beschichtung aufgebracht, die darin wirksam ist, der Kontaktoberfläche Gleitfähigkeit zu verleihen, ohne die Haltbarkeit der Beschichtung und folglich ihre Gleiteigenschaften während aufeinanderfolgenden Gebrauchs merkbar zu opfern. Wie hierin verwendet, ist eine wirksame Menge diejenige Menge, die der Kontaktoberfläche der medizinischen Vorrichtung die verbesserten Eigenschaften verleihen wird, wie im vorstehenden Satz beschrieben. Die ungefähre Menge der Beschichtung auf der Kontaktoberfläche der medizinischen Vorrichtung (ohne Lösemittel) beträgt 40 bis 86 Gew.-% des Silikonpolymers und 14 bis 60% des hydrophoben Nicht-Silikonpolymers. Der bevorzugteste ungefähre Bereich ist 44 bis 66 Gew.-% des Silikonpolymers und 34 bis 56% des hydrophoben Nicht-Silikonpolymers.
Beschichtungsleistung für medizinische Vorrichtungen kann mit einer Vielzahl von Reibungs- und/oder Adhäsionstests getestet werden. Im Falle von Operationsnadeln wird Beschichtungsleistung und -integrität unter Verwendung einer Penetrationstestvorrichtung bewertet. Eine beschichtete Operationsnadel wird unter Verwendung einer selbstklemmenden Pinzette oder einer ähnlichen Haltevorrichtung gehalten. Die beschichtete Nadel wird dann durch ein Medium hindurchgeführt, das repräsentativ ist für allgemeines menschliches Gewebe. Die gesamte Nadel wird nicht durch das Medium hindurchgeführt; nur ungefähr die Hälfte der Nadellänge wird durch das Medium hindurchgeführt und dann vor dem nächsten Durchgang zurückgezogen. Das Medium ist typischerweise eine Art von Polymer oder Kunstleder (Porvair oder Permair in diesem Beispiel). Die Nadel wird dann aus dem Medium herausgezogen. Ein typischer Test schließt die Verwendung von 10 Nadeln ein, die einzeln jeweils 10-mal durch das Medium hindurchgeführt werden. Die maximale Kraft wird für jeden Durchgang aufgezeichnet und als ein Maß für die Beschichtungsleistung verwendet. Typischerweise steigt die Penetrationskraft mit jedem aufeinanderfolgenden Durchgang an, da sich die Beschichtung von der Nadel abnutzt. Weitere Details der Testausrüstung und des Testverfahrens sind zu finden in U.S-Patent 5,181,416 .
Beispiele
Beispiel 1:
Operationsnadeln Ethicon BV-1 (10,0 mil Durchmesser, kein Faden befestigt, siehe unten für eine detailliertere Beschreibung) wurden mit einer von zwei Beschichtungsmischungen beschichtet. Die erste Beschichtungsmischung (Mischung #1) enthielt ungefähr, gewichtsbezogen, 6% hydroxyterminiertes Polydimethylsiloxan, 0,2% Methylwasserstoffsiloxan, 15% Xylol und 78,8% synthetischen Isoparaffin-Kohlenwasserstoff Exxon Isopar-k. Dies ist eine herkömmliche Einphasen-Silikonbeschichtung (Polydimethylsiloxan), nachdem die Lösemittel verdampfen, die typischerweise hervorragende Gleitfähigkeit, aber nur mäßige Haltbarkeit liefern. Diese Beschichtungsmischung wird als eine Standardbasislinie angesehen und wurde für Vergleichszwecke aufgebracht. Die zweite Beschichtungsmischung (Mischung #2) enthielt ungefähr, gewichtsbezogen, 5,7% hydroxyterminiertes Polydimethylsiloxan, 0,19% Methylwasserstoffsiloxan, 14,25% Xylol, 74,86% synthetischen Isoparaffin-Kohlenwasserstoff Exxon Isopar-k und 5% Polypropylenwachskohlenwasserstoffpulvermischung mit einer mittleren Teilchengröße von 6–9 Mikrons. Diese Beschichtungsmischung ist ein Beispiel der Beschichtung, die auf den beschichteten medizinischen Vorrichtungen dieser Erfindung verwendet wird. BV-1-Nadeln sind aus einem martensitgehärteten rostfreien Stahl hergestellt. Die Nadeln haben eine quadratische Geometrie und eine 12:1 zulaufende Spitze und sind detailliert in U.S.-Patent 5,477,604 beschrieben. Die Nadeln wurden von Hand unter Verwendung eines Tauchverfahrens beschichtet und auf eine magnetische Schale gelegt. Die Schale hat tatsächlich erhöhte magnetische Streifen darauf, um die proximalen Enden der Nadeln während des Aushärtungszyklusses und Transportes sicher zu halten, während das distale Ende (Spitze) der Nadeln über die Kante der magnetischen Streifen überhängt. Auf diese Weise kommen die Nadelspitzen nicht in Kontakt mit der Schale. Die Nadeln wurden dann in einem Ofen auf 200°C erhitzt und für 2 Stunden unter Umgebungstemperatur gehalten. Die Nadeln wurden dann bei Umgebungstemperatur außerhalb des Ofens abkühlen gelassen.

Penetrationstests wurden durchgeführt, wie oben beschrieben, und die Ergebnisse sind unten dargestellt. Die Ergebnisse stammen aus einem Penetrationstest, der unter Verwendung von zwei Sätzen von 10 Nadeln einzeln durchgeführt wurde. Ein Satz Nadeln wurde mit Mischung #1 beschichtet, und der zweite Satz wurde mit Mischung #2 beschichtet. Die beschichteten Nadeln wurden jeweils 10-mal durchgestoßen. Die durchschnittliche Penetrationskraft und Standardabweichung für die zwei Sätze Nadeln für jeden Durchgang sind unten dargestellt. Tabelle 1: Penetrationstestergebnisse von Nadeln, beschichtet mit Mischung #1 und #2 in Beispiel 1.

Penetration #	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #1 (Stand der Technik)	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #2 (Erfindung)
1	49 +/– 11	41 +/– 4
2	62 +/– 13	43 +/– 3
3	76 +/– 11	46 +/– 6
4	89 +/– 9	47 +/– 7
5	101 +/– 12	52 +/– 9
6	111 +/– 12	56 +/– 10
7	121 +/– 10	61 +/– 10
8	130 +/– 10	64 +/– 11
9	135 +/– 12	68 +/– 12
10	141 +/– 13	74 +/– 11

Diagramm 1: Penetrationskraft als eine Funktion der Anzahl von Durchgängen für Beschichtungsmischungen 1 und 2
Wie aus Tabelle 1 zu sehen und weiter in Diagramm 1 veranschaulicht, erzeugten die Nadeln dieser Erfindung, die mit Mischung #2 beschichtet waren, die Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung enthielt, eine Beschichtung, die viel haltbarer und gleitfähiger ist als die Nadeln nach dem Stand der Technik, die mit Mischung #1 beschichtet waren. Die durchschnittliche Penetrationskraft beim zehnten Durchgang war um 47,5% gesenkt. Typischerweise wird, um einen Anstieg der Haltbarkeit in einer Beschichtung einer medizinischen Vorrichtung zu erzielen, die Gleitfähigkeit geopfert. Der Zusatz von Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischungspulver in diesem spezifischen Beispiel, um eine Zweiphasen-Beschichtung zu schaffen, ergab jedoch erhöhte Haltbarkeit, ohne die Gleitfähigkeit zu opfern. Dieselben relativen Ergebnisse wurden durch Verwendung identischer Verfahren und Beschichtungen auf vielen unterschiedlichen Nadeltypen erzeugt, die hergestellt und vertrieben werden von Ethicon, wie etwa: CT-1 (rostfreier Stahl 420, 12:1 zulaufende Spitze), PC-1 (martensitgehärteter rostfreier Stahl, Schneidkantennadeln) und CTXB Ethiguard (rostfreier Stahl 420, stumpfe Spitze).

Dasselbe Verfahren, wie oben beschrieben, wurde verwendet, aber die Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung wurde durch Polyethylenpulver, Kunstharzpulver, Polypropylenpulver und ein modifiziertes Fluorkohlenwasserstoffpolymerpulver (das Polyethylen enthielt) ersetzt. Das Ergebnis war in jedem Fall beschichtete Nadeln mit signifikanter Verbesserung der Haltbarkeit und Gleitfähigkeit relativ zu derjenigen einer Nadel, die mit Mischung #1 beschichtet war, wie dargestellt in Tabelle 2 unten (vergleiche mit den Ergebnissen der Beschichtungsmischung #1 in Tabelle 1). Tabelle #2: Penetrationstestergebnisse von Nadeln, die mit Variationen von Mischung #2 beschichtet waren

Penetration #	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #2 – Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung ersetzt durch Polyethylen	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #2 – Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung ersetzt durch Polypropylen	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #2 – Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung ersetzt durch Kunstharz	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #2 – Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung ersetzt durch Fluorkohlenstoffpolymer
1	39 +/– 4	49 +/– 5	39 +/– 3	37 +/– 4
2	47 +/– 4	57 +/– 5	47 +/– 5	43 +/– 5
3	56 +/– 4	61 +/– 4	57 +/– 5	50 +/– 4
4	61 +/– 3	65 +/– 3	65 +/– 6	54 +/– 5
5	66 +/– 5	67 +/– 4	70 +/– 7	63 +/– 6
6	74 +/– 7	70 +/– 3	75 +/– 9	65 +/– 4
7	79 +/– 8	69 +/– 5	78 +/– 5	71 +/– 5
8	83 +/– 10	74 +/– 4	82 +/– 7	76 +/– 4
9	85 +/– 8	73 +/– 4	84 +/– 6	76 +/– 6
10	87 +/– 7	76 +/– 4	87 +/– 8	80 +/– 5

Beispiel 2

Operationsnadeln Ethicon BV-175 (7,8 mil, kein Faden befestigt, siehe unten für detailliertere Beschreibung) wurden mit einer von zwei Beschichtungsmischungen beschichtet. Die erste Beschichtungsmischung (Mischung #1) enthielt Polydimethylsiloxan, Xylol und synthetischen Isoparaffin-Kohlenwasserstoff Exxon Isopar-k in denselben Verhältnissen wie Beschichtungsmischung #1 in Beispiel 1. Dies ist eine herkömmliche Einphasensilikonbeschichtung (Polydimethylsiloxan), nachdem die Lösemittel verdampfen, die typischerweise hervorragende Gleitfähigkeit, aber nur mäßige Haltbarkeit liefert. Diese Beschichtungsmischung wird als eine Standardbasislinie angesehen und wurde für Vergleichszwecke aufgebracht. Die zweite Beschichtungsmischung (Mischung #2) bestand aus Polydimethylsiloxan, Xylol, synthetischem Isoparaffin-Kohlenwasserstoff Exxon Isopar-k und Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischungspulver mit einer mittleren Teilchengröße von 6–9 Mikrons in denselben Anteilen wie Beschichtungsmischung #2 in Beispiel 1. Diese Beschichtungsmischung ist ein Beispiel der Beschichtung für die medizinischen Vorrichtungen dieser Erfindung. BV-175-Nadeln sind aus einem martensitgehärteten rostfreien Stahl hergestellt. Diese Nadeln haben eine I-Querschnittsgeometrie. Die Nadeln wurden beschichtet, während sie sich auf einem sich kontinuierlich bewegenden Trägerstreifen befanden, in einer Herstellungsanordnung, wie beschrieben in U.S.-Patent 5,477,604 . Nach Beschichtung wurden die Nadeln bei 225°C für ungefähr 30 Sekunden „blitzgetrocknet" und auf einer Spule aufgenommen. Die Nadeln wurden dann für 24 Stunden einer Temperatur von 158°C ausgesetzt und in Umgebungsluft abkühlen gelassen. Penetrationstests wurden durchgeführt, wie beschrieben in Beispiel 1 oben, und die Ergebnisse sind unten in Tabelle 3 und Diagramm 2 dargestellt. Tabelle 3: Penetrationstestergebnisse von Nadeln, beschichtet mit Mischung #1 und #2 in Beispiel 2.

Penetration #	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #1 (Stand der Technik)	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #2 (Erfindung)
1	32 +/– 2	27 +/– 2
2	37 +/– 3	29 +/– 3
3	43 +/– 4	31 +/– 3
4	47 +/– 4	32 +/– 4
5	51 +/– 7	33 +/– 4
6	54 +/– 6	34 +/– 4
7	58 +/– 4	35 +/– 5
8	60 +/– 3	37 +/– 6
9	61 +/– 5	36 +/– 5
10	63 +/– 5	39 +/– 7

Diagramm 2: Penetrationskraft als eine Funktion der Anzahl von Durchgängen für Beschichtungsmischungen 1 und 2 von Beispiel #2
Konsistent mit den in Beispiel 1 beobachteten Ergebnissen zeigten die beschichteten Nadeln der Erfindung, die mit Mischung #2 beschichtet waren, die Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischung in einer Zweiphasenbeschichtung auf Silikonbasis enthält, einen Anstieg der Beschichtungshaltbarkeit, ohne die Gleitfähigkeit zu opfern, im Vergleich mit Nadeln nach dem Stand der Technik, die mit Mischung #1 beschichtet waren.
Beispiel 3

Operationsnadeln Ethicon BV-1 (kein Faden befestigt, siehe Beispiel 1 für mehr Details) wurden mit jeder der zwei Beschichtungsmischungen, die in Beispiel 1 beschrieben sind (Beschichtungsmischung Nrn. 1 und 2) beschichtet, die beide als Einschicht-Beschichtungen in der Weise aufgebracht wurden, die in jenem Beispiel beschrieben ist. Zusätzlich wurde eine Zweischicht-Beschichtung auf die Nadeln aufgebracht. Die innere Beschichtungsschicht wurde durch manuelles Eintauchen der Nadeln in einer Mischung aus 80 Gew.-% Xylol und 20 Gew.-% Polypropylenwachskohlenwasserstoffmischungspulver aufgebracht. Die Nadeln wurden dann auf 150°C erhitzt und für 15 Minuten unter Umgebungsatmosphäre gehalten. Die Nadeln wurden dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Diese Nadeln wurden dann manuell beschichtet, um eine äußere Beschichtungsschicht mit Beschichtungsmischung #1 aus Beispiel 1 zu bilden. Die Nadeln wurden dann auf 200°C erhitzt und für 2 Stunden unter Umgebungsatmosphäre gehalten. Die Nadeln wurden dann bei Umgebungstemperatur abkühlen gelassen. Penetrationstests wurden durchgeführt, wie beschrieben in Beispiel 1 oben, mit der Ausnahme, daß Permair als das Penetrationsmedium verwendet wurde. Die Ergebnisse sind unten in Tabelle 4 und Diagramm 3 dargestellt. Tabelle 4: Penetrationstestergebnisse von Beschichtungen, beschrieben in Beispiel #3

Penetration #	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #1 (Stand der Technik)	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #2 (Erfindung)	Durchschn. Kraft (g) 2-Schichtbeschichtung (Vergleichsbeispiel)
1	11,3 +/– 3	11,6 +/– 1	10,4 +/– 1
2	11,9 +/– 3	11,4 +/– 1	10,7 +/– 1
3	12,1 +/– 3	11,4 +/– 1	10,9 +/– 1
4	12,4 +/– 3	11,4 +/– 1	11,0 +/– 1
5	13,4 +/– 3	11,8 +/– 1	11,3 +/– 1
6	14,1 +/– 3	11,4 +/– 2	11,5 +/– 1
7	14,6 +/– 3	12,1 +/– 1	11,2 +/– 1
8	15,2 +/– 3	11,8 +/– 1	11,4 +/– 1
9	16,6 +/– 4	12,1 +/– 2	11,7 +/– 2
10	17,1 +/– 3	12,1 +/– 1	11,6 +/– 1

Diagramm 3: Penetrationskraft als eine Funktion der Anzahl von Durchgängen für Beschichtungsmischungen 1 und 2 und eine Zweischicht-Beschichtung aus Beispiel #3.
Wie gezeigt in Tabelle 4 und Diagramm 3, erzeugt das Aufbringen der Zweischicht-Beschichtung auf die Nadeln ähnliche Perforationsleistung zu derjenigen der Einschicht-Beschichtung, die eine Mischung aus dem Silikon und hydrophoben Nicht-Silikonpolymer enthält.
Beispiel 4

Operationsnadeln Ethicon BV-1 (kein Faden befestigt, siehe Beispiel 1 für mehr Details) wurden mit einer von vier Beschichtungsmischungen beschichtet. Beschichtungsmischung #1 entspricht Beschichtungsmischung #1, die in Beispiel 1 beschrieben ist. Beschichtungsmischung #2 entspricht Beschichtungsmischung #2, die in Beispiel 1 beschrieben ist. Die dritte Beschichtungsmischung (Beschichtung #3) enthielt ungefähr, gewichtsbezogen, 5,7% hydroxyterminiertes Polydimethylsiloxan, 0,19% Methylwasserstoffsiloxan, 14,25% Xylol, 74,86% synthetischen Isoparaffin-Kohlenwasserstoff Exxon Isopar-k und 5% Triton-X. Die vierte Beschichtungsmischung (Mischung #4) enthielt ungefähr, gewichtsbezogen, 5,7% hydroxyterminiertes Polydimethylsiloxan, 0,19% Methylwasserstoffsiloxan, 14,25% Xylol, 74,86% synthetischen Isoparaffin-Kohlenwasserstoff Exxon Isopar-k und 5% IGEPAL CO-630. Sowohl Triton-X als auch IGEPAL CO-630 sind Octylphenoxypolyethoxyethanole, die üblicherweise als Tenside und Dispergiermittel in Beschichtungen verwendet werden. Die Nadeln wurden beschichtet, wie beschrieben in Beispiel 1. Die Nadeln wurden dann auf 200°C erhitzt und für 2 Stunden unter Umgebungsatmosphäre gehalten. Die Nadeln wurden dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Penetrationstests wurden durchgeführt, wie beschrieben in Beispiel 1, und die Ergebnisse sind unten in Tabelle 5 und Diagramm 4 dargestellt. Tabelle 5: Penetrationstestergebnisse von Beschichtungen, beschrieben in Beispiel 4

Penetration	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #1 (Stand der Technik)	Beschichtungsmischung #2 (Erfindung)	Beschichtungsmischung #3 (Stand der Technik)	Beschichtungsmischung #4 (Stand der Technik)
1	37 +/– 3	40 +/– 2	37 +/– 3	42 +/– 3
2	30 +/– 5	43 +/– 2	46 +/– 4	58 +/– 5
3	65 +/– 9	44 +/– 4	54 +/– 3	70 +/– 5
4	80 +/– 6	48 +/– 4	62 +/– 4	79 +/– 5
5	93 +/– 8	49 +/– 4	68 +/– 6	88 +/– 7
6	101 +/– 10	54 +/– 4	74 +/– 8	91 +/– 8
7	108 +/– 8	52 +/– 3	79 +/– 9	98 +/– 13
8	112 +/– 9	57 +/– 4	86 +/– 7	108 +/– 7
9	113 +/– 13	58 +/– 3	87 +/– 6	110 +/– 8
10	118 +/– 8	60 +/– 4	91 +/– 8	111 +/– 10

Diagramm 4: Penetrationskraft als eine Funktion der Anzahl von Durchgängen für Beschichtungsmischungen #1–4 in Beispiel 4.
Wie in Tabelle 5 und Diagramm 4 gezeigt, führte die Verwendung von Beschichtungsmischung #3 zu einer marginalen Verbesserung der Penetrationsleistung relativ zu Beschichtungsmischung #1, und Beschichtungsmischung #4 führte zu keiner Verbesserung gegenüber Beschichtungsmischung #1. Dieses Beispiel zeigt, daß die Verwendung polymerer Tenside und/oder Dispergiermittel, wie etwa Octylphenoxypolyethoxyethanolen, kombiniert mit Silikon, zu keinen signifikanten Anstiegen der Haltbarkeit relativ zur Verwendung von Silikon allein (Beschichtungsmischung #1) führt und zeigt merkbar weniger Haltbarkeit zeigt, wenn verglichen mit der Penetrationsleistung der beschichteten Nadeln innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung (Beschichtungsmischung #2).
Beispiel 5

Schneidkantenoperationsnadeln Ethicon PC-1 (kein Faden befestigt) wurden mit drei Beschichtungsmischungen beschichtet. Die Beschichtungsmischungen #1 und #2 entsprechen Beschichtungsmischungen #1 und #2, die in Beispiel 1 beschrieben sind. Beschichtungsmischung #3 enthielt ungefähr, gewichtsbezogen, 5,7% hydroxyterminiertes Polydimethylsiloxan, 0,19% Methylwasserstoffsiloxan, 14,25% Xylol, 74,86% synthetischem Isoparaffin-Kohlenwasserstoff Exxon Isopar-k und 5% Polyethylenglykol. Polyethylenglykol ist ein gut bekanntes hydrophiles Polymer (PEG ist wasserlöslich). Die Nadeln wurden beschichtet, wie beschrieben in Beispiel 1, und dann auf 200°C erhitzt und für 2 Stunden unter Umgebungsatmosphäre gehalten. Die Nadeln wurden dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Penetrationstests wurden ähnlich zu derjenigen durchgeführt, die in Beispiel #1 beschrieben sind, (mit der Ausnahme, daß nur 5 Nadeln pro Satz getestet wurden), und die Ergebnisse sind unten in Tabelle 6 dargestellt. Tabelle 6

Penetration #	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #1 (Stand der Technik)	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #2 (Erfindung)	Durchschn. Kraft (g) Beschichtungsmischung #3
1	40 +/– 2	39 +/– 2	40 +/– 3
10	84 +/– 7	60 +/– 4	71 +/– 2

Beschichtungsmischung #3 lieferte etwas marginalen Anstieg der Haltbarkeit relativ zu Beschichtungsmischung #1, zeigte aber merkbar weniger Haltbarkeit, verglichen mit der Penetrationsleistung der beschichteten Nadeln innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung (Beschichtungsmischung #2). Dieses Beispiel zeigt die signifikant schlechtere Leistung der beschichteten Nadeln, wenn das hydrophobe Nicht-Silikonpolymer der Beschichtungsmischung, die auf die Nadeln dieser Erfindung aufgebracht wird, durch ein hydrophiles Polymer ersetzt wird.
Beispiel 6

Sowohl keramische als auch metallische Skalpellklingen wurden unter Verwendung der Beschichtungsmischungen #1 und #2, wie beschrieben in Beispiel 1, beschichtet. Die Gleitfähigkeit und Haltbarkeit der Beschichtungen wurden dann durch Eindringen der Klingen in Porvair-Material unter Verwendung einer Instron-Zugtestmaschine und Aufzeichnen der maximalen Belastung getestet. Die Daten für die keramischen und metallischen Skalpellklingen sind in den Tabellen 7 und 8 unten dargestellt. Tabelle 7: Keramische Skalpellklingen

Penetration #	Kraft (lbs) Beschichtungsmischung #1	Beschichtungsmischung #2
1	0,67	0,63
2	0,71	0,65
3	0,73	0,66
4	0,77	0,68
5	0,78	0,68
6	0,81	0,69
7	0,83	0,69
8	0,86	0,70
9	0,88	0,70
10	0,87	0,76

Tabelle 8: Metallische Skalpellklingen

Penetration #	Kraft (lbs) Beschichtungsmischung #1	Beschichtungsmischung #2
1	0,44	0,37
2	0,49	0,39
3	0,52	0,41
4	0,54	0,43
5	0,55	0,45
6	0,58	0,47
7	0,60	0,48
8	0,60	0,49
9	0,65	0,49
10	0,67	0,50

Beschichtungsmischung #2 lieferte eine signifikante Verbesserung der Haltbarkeit gegenüber Beschichtung #1 für sowohl die metallischen als auch die keramischen Skalpellklingen.

Claims

Medizinische Vorrichtung, die eine Kontaktoberfläche aufweist, die wiederholt Körpergewebe ausgesetzt wird, wobei die Kontaktoberfläche mit einer wirksamen Menge einer Beschichtungsmischung beschichtet ist, die von 40 bis 86 Gewichtsprozent eines Silikonpolymers und von 14 bis 60 Gewichtsprozent eines hydrophoben Nicht-Silikonpolymers umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysiloxansilikonpolymer ein Polyalkylsiloxan ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylsiloxan ein Polydimethylsiloxan ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Nicht-Silikonpolymer eine kritische Oberflächenspannung von weniger als 50 mN/m besitzt.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Nicht-Silikonpolymer ein thermoplastisches Polymer ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer bei weniger als 210°C fließfähig ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung 44 bis 66 Gewichtsprozent des Polydimethylsiloxans und 34 bis 56 Gewichtsprozent des thermoplastischen Polymers aufweist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die medizinische Vorrichtung eine Operationsnadel ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Polydimethylsiloxan hydroxyterminiert ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer Polyethylen, Polypropylen oder Polycaprolacton ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Mischung aus einem hydroxyterminierten Polydimethylsiloxan und einem hydrophoben Nicht-Silikonpolymer, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen und Polycaprolacton, umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsmischung 44 bis 66 Gewichtsprozent des hydroxyterminierten Polydimethylsiloxans und 34 bis 56 Gewichtsprozent des hydrophoben Nicht-Silikonpolymers aufweist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die medizinische Vorrichtung eine Operationsnadel ist.