Spritzenkörpem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Innenoberflächen von Spritzenkörpem. Bei diesen Spritzenkörpem handelt es sich um Primärpackmittel aus Glas oder Kunststoff, bei denen ein beweglicher Kolben entlang einer

Innenoberfläche bewegt wird. Die Erfindung betrifft ferner mittels solcher

Beschichtungsverfahren beschichtete Spritzenkörper.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Innensilikonisierung von

Spritzenkörpem bekannt, mit denen eine geringe Losbrechkraft und eine möglichst konstante Gleitkraft beim Betätigen des Kolbens erzielt werden.

Aus dem Dokument Reuter, B.; Petersen, C.: Die Silikonisierung von Spritzen, Techno. Pharm. 2 (4) (2012) Seiten 238-244 sowie aus dem Dokument Zeiß, B.; Petersen, C.: Pre-fillable syringes for the biotechnological requirements of the present and future, Pharm.Ind. 78 (1) (2016) Seiten 121-130 sind Verfahren der öligen Silikonisiemng und der Einbrennsilikonisiemng bekannt. In diesen

Dokumenten werden im Wesentlichen Glasspritzen beschrieben.

Zudem sind vorfüllbare Spritzen aus Kunststoff bekannt, wobei der Kunststoff beispielsweise als Cycloolefin-Copolymer (COC) oder als Cycloolefin-Polymer (COP) ausgebildet sein kann. Auch diese Spritzen werden nach dem Stand der Technik mit einer Innensilikonisiemng versehen, wie im Dokument Vorfüllbare Spritzen aus COC - Ein Nischenmarkt mit Potential, Kunststoffe extra 5/2017, S. 8- 10 sowie im bereits genannten Dokument von Reuter und Petersen beschrieben wird.

Bei der öligen Silikonisiemng wird Silikonöl mittels Sprühdüsen im Spritzenkörper aufgebracht. Überschüssiges Silikonöl wird in einem als„final rinse“ bezeichneten Waschgang mit gereinigtem und sterilisiertem Wasser entfernt. Bei der Einbrennsilikonisierung wird eine Silikonölemulsion in den Spritzenkörper eingebracht und in einem Ofen durch definierte Temperaturbehandlung an die Glasoberfläche angebunden.

Ein Nachteil dieser Silikonisierungsverfahren besteht darin, dass freie

Silikonöltröpfchen als Verunreinigungen im Füllgut des Spritzenkörpers wirken oder als solches erkannt werden und damit zu Ausschuss führen. Ferner können freie Silikonöltröpfchen als Keime für die Aggregation der Inhaltsstoffe des Füllguts wirken. Derartige Aggregationen können wiederum Auslöser unerwünschter Immunreaktionen sein.

Ebenfalls bekannt sind Verfahren zur Behandlung der Gleitfläche eines Kolbens, der beweglich in einem Spritzenkörper geführt ist. Das Dokument Melamies, I.A.:

Barrieren und Schutz vor Bakterien, medizin&technik (5) (2012) Seiten 44-45 beschreibt ein Plasmaverfahren zur Gleitflächenbehandlung der Gummidichtung des Kolbens. Das Dokument Janssen, R.; Dounce, S.: Biotech-Medikamente sicher verpackt, medizin&technik (4) (2016) Seiten 48-49 beschreibt ein nass-chemisches Verfahren zur Gleitflächenbeschichtung des Kolbenstopfens. Nachteilig bei beiden Verfahren ist, dass zum Erzielen einer geforderten Gleitwirkung auf eine

Silikonisierung des Spritzenkörpers nicht vollständig verzichtet werden kann.

Ferner ist aus dem Dokument Wang, L.; McCarthy, T.J.: Covalently Attached Liquids: Instant Omniphobic Surfaces with Unprecedented Repellency, Angewandte Chemie 128 (2016) Seiten 252-256 ein Verfahren zur Herstellung einer

Beschichtungslösung, enthaltend Dimethoxydimethylsilan bekannt, welches zur Benetzung von Glasoberflächen geeignet ist. Dimethoxydimethylsilan ist durch die Strukturformel

OCH ₃

H ₃ C-S!-OCH ₃

CH ₃

gegeben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur

Beschichtung der Gleitfläche eines Spritzenkörpers anzugeben, das eine

gleichmäßige Gleitreibung und eine geringe Losbrechkraft beim Betätigen eines entlang dieser Gleitfläche relativ zum Spritzenkörper gleitenden Kolbens ermöglicht. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein vereinfachtes Verfahren anzugeben, das keinen thermischen Nachbehandlungsschritt erfordert und das Verunreinigungen des Füllguts im Spritzenkörper vermeidet.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Spritzenkörper mit verbessertem Gleitverhalten eines darin geführten Kolbens, insbesondere mit besonders geringer Losbrechkraft und besonders gleichmäßiger Gleitreibung beim Betätigen des Kolbens, anzugeben.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird hinsichtlich des Spritzenkörpers durch einen Spritzenkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einem Verfahren zur Beschichtung einer Gleitfläche eines Spritzenkörpers aus Glas oder Kunststoff mit einer omniphoben Gleitschicht wird in einem ersten Schritt die Gleitfläche gereinigt. Im Falle eines Kunststoffsubstrates ist das Aufbringen einer dünnen haftvermittelnden Siliziumoxid (SiOx) - Schicht auf die Gleitfläche notwen dig, an der die omniphobe Gleitschicht anbinden kann. Die dünne haftvermittelnde SiOx-Schicht kann beispielsweise mittels Sol-Gel-Technik, Beflammungsverfahren (C-CVD) oder Plasmabeschichtung aufgebracht werden. Als Plasmaverfahren können sowohl Vakuum- als auch Atmosphärendruck- Verfahren in Betracht gezogen werden. Anschließend wird die Gleitfläche erfindungsgemäß mit einer Benetzungs lösung, welche ein Silan und/oder ein Siloxan mit einem Gewichtsanteil von zwischen 0,1% und 25% in saurer Lösung in einem organischen Lösungsmittel enthält, benetzt. Als Silan kann beispielsweise Dimethoxydimethylsilan,

Methyltrimethoxysilan oder n-Propyltrimethoxysilan verwendet werden.

Als Siloxan kann beispielsweise Polydimethylsiloxan mit verschiedenen Viskositäten verwendet werden. Als organische Lösungsmittel können beispielsweise Isopropanol oder Ethanol verwendet werden.

Ein Verfahren zum Herstellen einer Benetzungslösung enthaltend

Dimethoxydimethylsilan, welche zur Benetzung von Glasoberflächen geeignet ist, ist aus dem Stand der Technik bekannt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wirkt die Benetzungslösung während einer Benetzungsdauer von mindestens 1 bis 30 Sekunden, bevorzugt 5 bislO Sekunden, auf die Gleitfläche ein.

Anschließend wird die Gleitfläche getrocknet, wobei die Trocknungszeit von der Temperatur abhängig ist. In einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Trocknungsdauer mindestens 10 Minuten, bevorzugt 15 Minuten bei einer Tempe- ratur von zwischen l8°C und 25°C. In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Trockenzeit mindestens 30 Sekunden, bevorzugt eine Minute bei einer Temperatur von 75°C.

Anschließend wird die Gleitfläche mit bidestilliertem Wasser oder zunächst mit dem organischen Lösungsmittel und anschließend mit bidestilliertem Wasser gespült und erneut getrocknet.

Bei den derart mit einer Gleitbeschichtung versehenen Gleitflächen wurden Wasser- Kontaktwinkel von 100° bis 110° ermittelt.

Mittels Ellipsometrie wurde die Dicke der so aufgebrachten Gleitbeschichtung zu höchstens 10 Nanometern bestimmt. Mittels Gleitreibungsuntersuchungen wurden an den derart behandelten Glasspritzen- körpem Losbrech- und Gleitreibungskräfte ermittelt, welche vergleichbar zu

Glasspritzenkörpem sind, deren Gleitflächen nach dem Stand der Technik ölig silikonisiert waren. Insbesondere wurden Losbrech- und Gleitreibungskräfte von höchstens 5 Newton ermittelt.

Somit besteht ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass freie Silikonöltröpfchen im Glasspritzenkörper vermieden werden und dennoch die für die bestimmungsgemäße Verwendung des Glasspritzenkörpers wichtige Reduktion der Reibung erzielt wird. Dadurch werden eine Verunreinigung des Füllguts und eine Aggregation der Inhaltsstoffe des Füllguts an derartigen Silikonöltröpfchen vermieden und eine sicherere Verwendung des Glasspritzenkörpers ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass kein Einbrennschritt erforderlich ist. Allenfalls kann ein Trockenschritt bei erhöhter Temperatur anfallen, wobei die Temperatur unter l00°C liegt.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Gleitfläche vor dem Benetzen aktiviert. Die Aktivierung kann mittels Mikrowellenplasmabehandlung und/oder mittels Radiofrequenz-Plasmabehandlung und/oder mittels Atmosphärendruck plasmabehandlung und/oder mittels Beflammung erfolgen. Die Plasmabehandlung kann eine Plasmavorbehandlung und/oder eine Plasmabeschichtung umfassen. Die Plasmabehandlung kann bei Niederdruck oder bei Atmosphärendruck durchgeführt werden.

Mit einer solchen Aktivierung wird eine bessere Benetzung und Haftung der

Benetzungslösung auf der Gleitfläche des Spritzenkörpers erzielt. Bei

Kunststoffspritzen ist zur Erzielung einer ausreichenden Haftung zunächst das Aufbringen einer dünnen glasartigen Schicht nötig. Dies kann mittels

Atmosphärendruckplasmabehandlung, Beflammungsverfahren (combustion Chemical vapor deposition, C-CVD) oder mittels Sol-Gel-Beschichtung erfolgen. Bei einem Spritzenkörper, der zur Aufnahme eines entlang einer Gleitfläche gleitenden Kolbens eingerichtet ist, ist die Gleitfläche erfindungsgemäß mindestens teilweise mit einer omniphoben Gleitbeschichtung, umfassend ein Silan und/oder ein Siloxan, beschichtet.

Alternativ zur Beschichtung des Spritzenkörpers ist auch eine entsprechende Beschichtung des Kolbenstopfens mit einer haftvermittelnden SiOx-Schicht sowie anschließend der omniphoben Gleitbeschichtung, umfassend ein Silan und/oder Siloxan, möglich.

Durch eine derartige Beschichtung werden die Losbrechkraft und die Gleitreibung zwischen dem Kolben und der Gleitfläche so weit reduziert, dass keine zusätzliche Silikonisierung der Gleitfläche erforderlich ist. Dadurch werden eine Verunreinigung des Füllguts und eine Aggregation der Inhaltsstoffe des Füllguts an derartigen Silikonöltröpfchen vermieden und eine sicherere Verwendung des

Glasspritzenkörpers ermöglicht.

In einer Ausführungsform ist das Silan der Liste Dimethoxydimethylsilan,

Methyltrimethoxysilan oder n-Propyltrimethoxysilan entnommen. Das Siloxan kann als Polydimethylsiloxan mit verschiedenen Viskositäten ausgebildet sein.

In einer Ausführungsform eines Glasspritzenkörpers weist die Gleitbeschichtung auf der Gleitfläche eine Dicke von höchstens 50 Nanometern, bevorzugt zwischen 5 und 10 Nanometern, und einen Wasser-Kontaktwinkel zwischen 90° und 120°, bevorzugt zwischen 100° und 110°, auf. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders gute Reduktion der Losbrechkraft und der Gleitreibung zwischen dem Kolben und der Gleitfläche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Darin zeigt: Figur 1 schematisch einen beschichteten Glasspritzenkörper.

Figur 1 zeigt schematisch einen Glasspritzenkörper 1, in dem ein Kolben 2 gleitend geführt ist. Der Glasspritzenkörper 1 ist aus Glassubstrat gefertigt und zylindrisch geformt. Die Innenwand des Zylinders bildet die Gleitfläche 1.1, entlang welcher der Kolben 2 gleitet.

Auf der Gleitfläche 1.1 ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine

Gleitbeschichtung 3 aufgebracht, welche Dimethoxydimethylsilan enthält. Die Gleitbeschichtung 3 weist eine Dicke von höchstens 10 Nanometern auf. Die Schichtdicke kann beispielsweise mittels Ellipsometrie bestimmt werden. Die Gleitbeschichtung 3 ist so ausgebildet, dass der Wasser-Kontaktwinkel über 90° liegt. Vorzugsweise liegt der Wasser-Kontaktwinkel bei mindestens 100°.

Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Gleitbeschichtung 3:

Die Benetzungslösung wurde aus Dimethoxydimethylsilan (10 w%) in Isopropanol hergestellt, das Ansäuern erfolgte mit Schwefelsäure. Ein Glasspritzenkörper 1 wurden über 15 Sekunden hinweg auf der Gleitfläche 1.1 mit der hergestellten Benetzungslösung benetzt, anschließend 15 Minuten bei einer Raumtemperatur von 2l°C getrocknet und im Anschluss mit bidestilliertem Wasser gespült. Nach

Trocknung der beschichteten Gleitfläche 1.1 wurde die Gleitreibung zwischen dem Glasspritzenkörper 1 und einem Kolben 2 zu 3,2 N ± 0,6 N bestimmt (Mittelwert aus 10 Proben). Dabei erfolgte die Messung der ungefüllten Glasspritzenkörper 1 mit einer Universalprüfmaschine Inspect Table 50 (Fa. Hegewald und Peschke), als Kolben 2 wurden NovaPure®-Kolbenstopfen verwendet.

Die Schichtdicke der aufgebrachten Gleitbeschichtung 3 wurde an ebenso beschichteten Silizium- Wafern mittels Ellipsometrie zu unter 10 nm bestimmt. Die Bestimmung des Wasser-Kontaktwinkels erfolgte an beschichteten

Flachglasssubstraten zu 105° ± 1°. BEZUGSZEICHENLISTE

Glasspritzenkörper

Gleitfläche

Kolben

Gleitbeschichtung