CS234156B1 - Method of spongy synthetic hydrogel preparation - Google Patents
Method of spongy synthetic hydrogel preparation Download PDFInfo
- Publication number
- CS234156B1 CS234156B1 CS337283A CS337283A CS234156B1 CS 234156 B1 CS234156 B1 CS 234156B1 CS 337283 A CS337283 A CS 337283A CS 337283 A CS337283 A CS 337283A CS 234156 B1 CS234156 B1 CS 234156B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- water
- mixture
- hydrogels
- polymerization
- monomer
- Prior art date
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims abstract description 5
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 3
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 claims description 3
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 claims description 3
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 3
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims description 3
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 3
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 claims description 3
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 claims description 3
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 2
- UXDDRFCJKNROTO-UHFFFAOYSA-N Glycerol 1,2-diacetate Chemical compound CC(=O)OCC(CO)OC(C)=O UXDDRFCJKNROTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 8
- -1 polyol ethers Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 102100026735 Coagulation factor VIII Human genes 0.000 description 5
- 101000911390 Homo sapiens Coagulation factor VIII Proteins 0.000 description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 208000004434 Calcinosis Diseases 0.000 description 4
- 230000002308 calcification Effects 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- OLQFXOWPTQTLDP-UHFFFAOYSA-N 2-(2-hydroxyethoxy)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCOCCO OLQFXOWPTQTLDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004348 Glyceryl diacetate Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 235000019443 glyceryl diacetate Nutrition 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 3
- 238000002316 cosmetic surgery Methods 0.000 description 2
- 150000005690 diesters Chemical class 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol dimethacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(C)=C STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 2
- OKPYIWASQZGASP-UHFFFAOYSA-N n-(2-hydroxypropyl)-2-methylprop-2-enamide Chemical compound CC(O)CNC(=O)C(C)=C OKPYIWASQZGASP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 description 1
- QRIMLDXJAPZHJE-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydroxypropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC(O)CO QRIMLDXJAPZHJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARKDCHXUGNPHJU-UHFFFAOYSA-N 2,7-dimethylocta-2,6-dienediamide Chemical compound NC(=O)C(C)=CCCC=C(C)C(N)=O ARKDCHXUGNPHJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TURITJIWSQEMDB-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-n-[(2-methylprop-2-enoylamino)methyl]prop-2-enamide Chemical compound CC(=C)C(=O)NCNC(=O)C(C)=C TURITJIWSQEMDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 210000001175 cerebrospinal fluid Anatomy 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- KMZHZAAOEWVPSE-UHFFFAOYSA-N glycerol monoacetate Natural products CC(=O)OCC(O)CO KMZHZAAOEWVPSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 208000003906 hydrocephalus Diseases 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 210000004731 jugular vein Anatomy 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920001522 polyglycol ester Polymers 0.000 description 1
- 229920002338 polyhydroxyethylmethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- RGBXDEHYFWDBKD-UHFFFAOYSA-N propan-2-yl propan-2-yloxy carbonate Chemical compound CC(C)OOC(=O)OC(C)C RGBXDEHYFWDBKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BWJUFXUULUEGMA-UHFFFAOYSA-N propan-2-yl propan-2-yloxycarbonyloxy carbonate Chemical compound CC(C)OC(=O)OOC(=O)OC(C)C BWJUFXUULUEGMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002278 reconstructive surgery Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000002993 sponge (artificial) Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Způsob přípravy houbovitých syntetických hydrogelů se zlepšenými'mechanickými a biologickými vlastnostmi, vhodných zejména pro lékařské účely, vyznačený tím, že hydrofilní monomer nebo směs monomerů, vybraných ze skupiny monomethakrylátů, popřípadě monoakrylátů diolů nebo polyolů nebo polyoléterů, dále akrylamidu nebo methakrylamidu a jejich N-mono- či N, N-disubstituovaných alkylderivátů, obsahující až 5 % hmot. příslušného sítovadla, se podrobí homogenní radikálové kopolymeraci v přítomnosti krystalické látky dobře rozpustné ve vodě, ale v monomerní směsi jen málo rozpustné nebo nerozpustné, a v přítomnosti 50 až 95 obj. % organického zreáovadla vztaženo na celkový objem kapalných složek polymerační směsi, přičemž organické zřeáovadlo je neomezeně mísitelné s vodou, má interakční parametr vzhledem k polymeračnímu produktu 9C menší než 0,5 a po ukončení polymerace se z hydrogelů odstraňuje vypíráním přebytkem prací vody.Process for preparing spongy synthetic hydrogels with improved mechanical properties and biological properties suitable especially for medical purposes, marked in that the hydrophilic monomer or mixture monomers selected from the group of monomethacrylates, or diol monoacrylates or polyols or polyol ethers, below acrylamide or methacrylamide and their N-mono- or N, N-disubstituted alkyl derivatives, % containing up to 5 wt. competent crosslinking agents are subjected to homogeneous radical copolymerization in the presence crystalline substances well soluble in water but only slightly soluble in the monomer mixture or insoluble, and in the presence 50 to 95% by volume of an organic builder based on the total volume of the liquid components the polymerization mixture being organic the diluent is indefinitely miscible with water, has an interaction parameter with respect to to a polymerization product 9C of less than 0.5 and after the polymerization is completed from the hydrogels it is removed by washing with excess water.
Description
Vynález se týká způsobu přípravy houbovitých, syntetických hydrogelů se zlepšenými mechanickými a biologickými vlastnostmi které jsou vhodné zejména k náhradě měkkých tkání.The invention relates to a process for the preparation of spongy, synthetic hydrogels with improved mechanical and biological properties which are particularly suitable for the replacement of soft tissues.
Hydrofilní gely na základě póly(2-hydroxyetylmetakrylátu)polyHEMA, jsou dosud významným protetickým materiálem pro četná lékařská použití. Jejich vlastnosti jsou dostatečně známy, viz například Q.Wichterle: ”Hydrogels” v Encyclopedia of Polymer Science and Technology, vol.15, str.273-291» Interscience, J. Wiley and Sons, New York 1971· Tyto aloplastičké materiály je možno připravit podle původních postupů v podobě homogenního, mikro-či makroporézního gelu.PolyHEMA (2-hydroxyethyl methacrylate) hydrophilic gels are hitherto an important prosthetic material for numerous medical applications. Their properties are well known, see for example Q. Wichterle: "Hydrogels" in the Encyclopedia of Polymer Science and Technology, vol.15, pp.273-291. Interscience, J. Wiley and Sons, New York 1971 prepared according to the original procedures in the form of a homogeneous, micro- or macroporous gel.
Houbovité (makroporézní) hydrogely se obvykle připravují podle čs.patentu č. 92 010 sílující kopolymerizaoí HEMA monomeru a malého množství (do 2 hmot.-%) etyléndimetakrylátu - EDMA, v přítomnosti většího množství (65 - 85 obj.-$) vody jako inert ního zřeňovadla. Průběh kopolymerizace je heterogenní, tj. z polymerační směsi postupně vypadává nerozpustný (zesítěný) polymemí produkt·, přičemž se odděluje nadbytečná (nerovnovážná) voda, která u výsledného prostorového gelu vytváří sil navzájem propojených kanálků o průměrné velikosti 50 ~ 80 mikrometrů Mechanismus srážecí polymerace ve vodném prostředí je charakteristický pro HEMA monomer, avšak více hydrofilní monomery, například akrylamid nebo dietylenglykolmonometakrylát, poskytují za stejných polymeračních podmínek pouze homogenní (heporézní) gely.Sponge (macroporous) hydrogels are generally prepared according to U.S. Patent No. 92,010 by increasing the copolymerization of HEMA monomer and a small amount (up to 2% by weight) of ethylene dimethacrylate - EDMA, in the presence of a greater amount (65-85 vol.%) Of water as an inert diluent. The copolymerization process is heterogeneous, i.e. the insoluble (crosslinked) polymer product gradually falls out of the polymerization mixture, separating excess (non-equilibrium) water, which in the resulting spatial gel generates forces of interconnected channels with an average size of 50 ~ 80 micrometers. The aqueous medium is characteristic of the HEMA monomer, but the more hydrophilic monomers, such as acrylamide or diethylene glycol monomethacrylate, provide only homogeneous (heporous) gels under the same polymerization conditions.
Mechanické vlastnosti uvedeného protetického materiálu nejsou vyhovující, zejména pro nízkou strukturní pevnost a taktéž nevyhovují i některé jeho biologické vlastnosti. Výsled2The mechanical properties of said prosthetic material are not satisfactory, in particular because of the low structural strength and also some of its biological properties. Result2
234 158 ky implantace do pokusného zvířecího organismu totiž opakovaně prokázaly jeho zvýšenou náchylnost ke kalcifikacím. Jde o postupné usazování nerozpustných vápenatých solí uvnitř implantátu (viz L.Šprincl, J.Kopeček and D.Lím: Effect of the structure of poly(glycol monomethacrylate) gels on the calcification of implants”, Calcified Tissue Research 13, 63-72 (1973))· Tyto nálezy byly částečně potvrzeny i při klinickém použití tohoto materiálu v podobě protézy ženské mammy, připravené podle čs.patentu č.l40 155· Ztráta elasticity implantovaného materiálu v důsledku jeho kalcifikace může v některých případech zcela znehodnotit výsledný efekt provedené plastické operace. Uvedené problémy se zpravidla nevyskytují při implantaci homogenních nebo mikroporézních typů hydrogelů (viz uvedená citace Šprincl a spol.).Indeed, implantation into an experimental animal has repeatedly demonstrated its increased susceptibility to calcification. It is the gradual deposition of insoluble calcium salts within the implant (see L. Sprincl, J. Kopec and D.Lim: Effect on the structure of poly (glycol monomethacrylate) gels on the calculation of implants', Calcified Tissue Research 13, 63-72 ( 1973)) · These findings were partially confirmed even in the clinical use of this material in the form of a female mamma prosthesis, prepared according to Pat. No. 140 155 · Loss of elasticity of implanted material due to its calcification may in some cases completely impair the resulting effect of the plastic surgery . These problems generally do not occur in the implantation of homogeneous or microporous hydrogel types (cf. Sprincl et al.).
Ke zlepšení mechanických vlastností polyHEMA hydrogelů byly navrženy postupy, kterými je možno připravovat buď neporézní řídcé zesítěné gely, které mají zvýšenou pevnost v nabotnalém stavu (viz čs.patent č.131 188 a čs.a.o. č.153 762), nebo velmi pevné makroporézní gely, které jsou však ve vodě jen málo bobtnavé (viz čs.patent č.131 449). Žádný z uvedených postupů však neřeší problematiku houbovitých hydrogelů, které by byly vhodné k‘náhradě měkkých tkání.In order to improve the mechanical properties of polyHEMA hydrogels, processes have been proposed which can be used to prepare either non-porous thin crosslinked gels having increased swollen strength (cf. Pat. No. 131,188 and No. 153,762) or very solid macroporous. gels which, however, are not very swellable in water (cf. Pat. No. 131,449). However, none of these approaches addresses the problem of spongy hydrogels that are suitable for substituting soft tissues.
Postupem podle současného vynálezu je možno připravit houbovité (makroporézní) syntetické hydrogely, které jsou vhodné zejména k náhradě měkkých tkání. Tyto protetické materiály jsou měchanicky odolnější než dosavadní houbovité polyHEMA. hydrogely a vyznačují se i podstatně sníženou náchylností ke kalcifikacím při jejich implantaci do živého prostředí organismu.The process of the present invention provides sponge-like (macroporous) synthetic hydrogels which are particularly useful for soft tissue replacement. These prosthetic materials are more mechanically resistant than the spongy polyHEMA. hydrogels and are characterized by significantly reduced susceptibility to calcifications when implanted into the living environment of the organism.
Podstata způsobu přípravy houbovitých syntetických hydrogelů se zlepšenými mechanickými a biologickými vlastnostmi, vhodných zejména pro lékařské účely spočívá v tom, že hydrofilní monomer nebo směs monomerů, vybraných ze skupiny monomethakrylátů, případně monoakrylátů diolů či polyolů nebo polyoléterů, dále akrylamidu či methakrylamidu a jejich N-mono- či Ν,Ν-disubstituovaných alkylderivátů, obsahující až 5 hmot.% příslušného sííovadla, se podrobí homogenní radikálové kopolymeraci v přítomnosti krystalické látky dobře rozpustné ve vodě, ale v monomerní směsi jen málo rozpustné či nerozpustné, á v přítomnosti 50 až 95$ obj.$ organického zřeďovadla vztaženo na celkový objem kapalných složek polymerační směsi, při- 3 234 156 čemž organické zřeúovadlo je neomezeně mísitelné s vodou, má interakční parametr vzhledem k polymeračnímu produktu X menší než 0,5 a po ukončení polymerace se z hydrogelu odstraňuje vypíráním přebytkem prací vody.The essence of the process for preparing spongy synthetic hydrogels with improved mechanical and biological properties, particularly suitable for medical purposes, consists in that a hydrophilic monomer or a mixture of monomers selected from the group of monomethacrylates or monoacrylates of diols or polyols or polyol ethers, acrylamide or methacrylamide and their N- of mono- or Ν, dis-disubstituted alkyl derivatives containing up to 5% by weight of the respective crosslinker are subjected to homogeneous radical copolymerization in the presence of a water-soluble crystalline substance but sparingly soluble or insoluble in the monomer mixture and in the presence of 50-95% % of the organic diluent based on the total volume of the liquid components of the polymerization mixture, wherein the organic diluent is unrestrictedly miscible with water, has an interaction parameter with respect to the polymerization product X of less than 0.5, removes the drugstore by washing it with excess washing water.
Postupem podle vynálezu lze připravovat houbovité hydrogely i z jiných hydrofilních monomerů než je HEMA, například ha základě akrylamidu, metakrylamidu a jejich N-monosubstituováných nebo N,N-disubstituovaných derivátů například Ν,Ν-dietylakrylamid, N-(2-hyďroxypropyl)metakrylamid, které jsou popsány v čs.patentu č.159 937» nebo vyšších homologických glykolesterů či polyglykolesterů kyseliny metakrylové nebo akrylové, například dietylenglykolmetakrylát, glycerolmetakrylát, nebo jiných, hydrofilních monomerů, které radikálovou polymerací poskytují dostatečně pevné a fysiologicky,nezávadné polymerni produkty. Uvedené monomery je možno použít jednotlivě nebo v kombinaci, případně s menším množstvím (do 30 hmot. % max.) vztaženo na směs monomerů, hydrof obních. komonomerů, například metylmetakrylát, butylakrylát apod.. Nejvíce prověřené jsou však hydrogely na základě řídce sírovaného poly(2-hydroxyetylmetakrylátu).According to the process of the invention, sponge hydrogels can be prepared from hydrophilic monomers other than HEMA, for example based on acrylamide, methacrylamide and their N-monosubstituted or N, N-disubstituted derivatives such as Ν, Ν-diethyl acrylamide, N- (2-hydroxypropyl) methacrylamide. are described in U.S. Pat. No. 1,559,937 or higher homologous glycol esters or polyglycol esters of methacrylic or acrylic acid, for example, diethylene glycol methacrylate, glycerol methacrylate, or other hydrophilic monomers which, by free radical polymerization, provide sufficiently solid and physiologically acceptable polymer products. Said monomers may be used singly or in combination, optionally with a minor amount (up to 30 wt.% Max.) Based on the hydrophobic monomer mixture. however, hydrogels based on sparsely cross-linked poly (2-hydroxyethyl methacrylate) are the most proven.
Jako sííovadla se podle tohoto vynálezu používá známých sírujících monomerů, které jsou pro daný typ typické jako etyléndimetakry lát, etylén-bis-metakrylamid, v množství do 5 hmot.-$, vztaženo na výchozí monomer či směs monomerů. K iniciaci radikálové polymerace se pro přípravu zdravotně nezávadných hydrogelu nejlépe osvědčil azo-bis-isobutyronitril a diisopropylperkarbonát.The crosslinking agents used according to the invention are the known cross-linking monomers, which are typical of the type, such as ethylene dimethacrylate, ethylene-bis-methacrylamide, in an amount of up to 5% by weight, based on the starting monomer or monomer mixture. Azo-bis-isobutyronitrile and diisopropylpercarbonate have proven to be the most suitable for the initiation of free-radical polymerization for the preparation of healthy hydrogels.
Jako inertního organického zřeSovadla bylo by principielně možno použít jakéhokoliv organického rozpouštědla, které splňuje dříve uvedené požadavky, avšak vzhledem k přísným požadavkům na zdravotní nezávadnost je vlastní výběr omezen na inertní kapaliny, jakými jsou například etylalkohol, glycerol a diacetin (acetátový diester glycerolu). Jejich stopová množství obsažená v praném hydrógelu jsou fyziologicky neškodná. Použití inertního zřeSovadla v polymeračním systému vede (po jeho úplném vyprání a nahražení čistou vodou) k silně relaxované polymerni'síti, vykazující vyšší strukturní pevnost, elasticitu a penetrační životnost.As an inert organic diluent, in principle any organic solvent which meets the above requirements could be used, but due to the strict health requirements, the selection is limited to inert liquids such as ethyl alcohol, glycerol and diacetin (glycerol acetate diester). Their trace amounts contained in the washed hydrogel are physiologically harmless. The use of an inert diluent in the polymerization system (after its complete washing and replacement with pure water) results in a strongly relaxed polymeric network exhibiting higher structural strength, elasticity and penetration life.
Jako inertní krystalické látky se podle tohoto vynálezu použí- 4 234 156 vá jen těch sloučenin, které jsou ve vodě dobře rozpustné, avšak ve výchozí polymerační směsi naopak prakticky nerozpustné. Tyto látky pochopitelně nesmí nepříznivě ovlivňovat vlastní polymerační proces. Inertní krystalická látka se v uvedeném polymeračním systému nachází v pevném stavu, přičemž veškerý volný prostor mezi jejími částicemi je zaplněn výchozí kapalnou polymerační směsí a později zbotnalým gelem. Po skončení polymerace se použitá krystalická látka z gelu odstraňuje jejím rozpuštěním a vypráním v přebytku prací vody, přičemž vznikne vlastní houbovitá struktura polymerního produktu. Porositu gelu je možno v širokých mezích regulovat volbou velikosti event.distribuce částic použité krystalické látky. Rozměry pórů zhruba odpovídají původní velikosti těchto částic. V průběhu vypírát ·· z v z ní krystalické látky se z gelu současně odstraňuje hydrofilní organické zřeňovadlo a další balastní látky, kterými jsou zbytky monomeru a iniciátoru event.jiné extrabovatelné příměsi. Porézní struktura gelu celkově usnadňuje vypírání pomocných a balastních látek z polymerního odlitku. Porézní hydrogel je možno bez rizika poškození vyluhovat vroucí vodou, což značně urychluje celý proces praní. Přitom se výhodně uplatňuje konvekce prací vody sítí vytvořených a spolu propojených dutinek.Only inert compounds which are soluble in water but practically insoluble in the starting polymerization mixture are used as inert crystalline substances according to the invention. Of course, these substances must not adversely affect the polymerization process itself. The inert crystalline substance is in the solid state in said polymerization system, with all the free space between its particles being filled with the starting liquid polymerization mixture and the later swollen gel. Upon completion of the polymerization, the crystalline material used is removed from the gel by dissolving it and washing it in excess of wash water to form the sponge-like structure of the polymer product. The porosity of the gel can be controlled within wide limits by the choice of the size or distribution of the particles of the crystalline substance used. The pore dimensions roughly correspond to the original particle size. During elutriated T ·· vol of the crystalline substance is simultaneously removed from the gel, the hydrophilic organic zřeňovadlo and additional ballast materials, which are the residues of the monomer and initiator event.jiné extrabovatelné dopant. Overall, the porous structure of the gel facilitates the washing of excipients and ballasts from the polymer casting. The porous hydrogel can be leached without boiling water, which greatly speeds up the entire washing process. Convection of the washing water by a network of formed and interconnected tubes is advantageously used.
Vzhledem k přísným zdravotnickým požadavkům se jejich výběr ome zil na látky naprosto neškodné, například chlorid sodný, sacharózu či glukózu, sorbit apod, Uvedené látky moho.u být použity též v jemně práškované formě, získané například mletím. Tyto látky se před použitím výhodně frakcionují podle velikosti částic, například pomocí sady normalizovaných nerezových sít. Přestože je v technice obecně známo použití krystalických látek pro vytváření houbovitých struktur (například viskosové houby), postupem podle vynálezu se.dosahuje zcela nových vlastností u syntetických hydrogelů pro lékařská použití. Tyto houbovité protetické materiály se zlepšenými mechanickými a biologickými vlastnostmi nebyly předtím známy.Due to strict medical requirements, their choice has been limited to completely harmless substances, for example sodium chloride, sucrose or glucose, sorbitol, etc. The said substances can also be used in finely powdered form, for example obtained by milling. These materials are preferably fractionated according to particle size prior to use, for example by means of a set of standardized stainless steel screens. Although it is generally known in the art to use crystalline substances to form spongy structures (e.g. viscose sponges), the inventive process achieves completely new properties in synthetic hydrogels for medical use. These spongy prosthetic materials with improved mechanical and biological properties have not been previously known.
Následující příklady slouží pro ilustraci postupu podle současného vynálezu a hikterak neomezují jeho rozsah podle možných kombinací výchozích monomerů a pomocných látek.The following examples serve to illustrate the process of the present invention and are not to be construed as limiting the scope thereof to possible combinations of starting monomers and excipients.
- 5 234 158- 5 234 158
Příklad 1Example 1
Nejdříve byla připravena polymerační směs o následujícím složení:First, a polymerization mixture with the following composition was prepared:
hmot.% HEMA monomeru (obsah diesteru 0,3%), 70 hmot.% diacetinu a 0,4 % azobisisobutyronitrilu (na hmotu HEMA) jako polymeračního iniciátoru. V kapalné viskózní směsi bylo za míchání suspendováno stejné množství (50/50 hmot.dílů) jemně krystalického chloridu sodného p.a. (předem prosívaného přes nerezové síto o velikosti ok 0,1 mm) a suspense byla krátce probublávána čistým dusíkem. Směs byla nasáta do hadiček z měkčeného PVC (zdravotně nezávadný) a jejich konce byly neprodyšně uzavřeny zatavením. Hadičky byly zahřívány v mírně rotujícím bubnu umístěném ve vodní lázni při Ó5°C po dobu 10 hodin. Po skončení polymerace byly oba konce hadiček odstři ženy a pomocí stříkačky naplněné vodou byl polymerni odlitek vytlačen ven. Takto byly připraveny makroporézní válcovité odlitky o prů měru od 1,5 do 5 mm, délky po 250 mm, o porositě 100 mikrometrů. Tyto byly důkladně prány ve vroucí destilované vodě po dobu 5 dnů, s každodenní dvojnásobnou výměnou prací vody. Čistě vyprané polymer ní houbovité odlitky byly zabaleny do PE folie a sterilizovány radiačně pomocí lineárního urychlovače elektronů Tesla, LINAC, dávkou 2,5 Mrad. Kousky houbovitého gelu resterilizované varem ve fyziologickém roztoku byly po ochlazení na pokojovou teplotu použity k pokusné embolisaci u psa.% by weight of HEMA monomer (diester content 0.3%), 70% by weight diacetine and 0.4% azobisisobutyronitrile (by mass HEMA) as polymerization initiator. An equal amount (50/50 parts by weight) of finely crystalline sodium chloride p.a. (pre-sieved through a 0.1 mm stainless steel mesh) and the slurry was briefly bubbled with pure nitrogen. The mixture was aspirated into soft PVC tubing (non-toxic) and the ends were sealed by sealing. Tubes were heated in a slightly rotating drum placed in a water bath at -5 ° C for 10 hours. At the end of the polymerization, both ends of the tubing were centrifuged and the polymer casting was pushed out with a syringe filled with water. Macroporous cylindrical castings having a diameter of 1.5 to 5 mm, a length of 250 mm and a porosity of 100 microns were prepared. These were thoroughly washed in boiling distilled water for 5 days, with a twice daily wash water change. Purely washed polymer sponge casts were wrapped in PE foil and sterilized by radiation using a Tesla linear electron accelerator, LINAC, dose 2.5 Mrad. Sponge gel pieces resterilized by boiling in saline were used for experimental embolisation in a dog after cooling to room temperature.
Příklad 2Example 2
Postupováno podle příkladu 1, avšak namísto diacetinu použito lékopisného glycerolu a namísto chloridu sodného bylo použito jemně práškované sacharozy ve stejných hmotových poměrech jak uvedeno. Polymerační směs byla nasáta do hadičky ze zdravotně nezávadné silikonové pryže o rozměrech 2/2,5 mm x 250 mm a oba její konce byly pak uzavřeny nerezovými svorkami. Po skončené polymerizaci byla vnitřní gelová výplň loužena důkladně vroucí destilovanou vodou, až poslední prací voda nevykazovala při spektroskopické kontrole přítomnost organických nečistot. Silikonová hadička s hydrogelovou houbovitou duší byla sterilizována v autoklávu a pak použita k odvádění mozkomíšního moku do krční žíly, při modelovém hydrocefalu u pokusného králíka.The procedure of Example 1 was followed, but instead of diacetin, the pharmacopoeial glycerol was used, and instead of sodium chloride, finely powdered sucrose was used in the same weight ratios as indicated. The polymer mixture was sucked into a tube of 2 / 2.5 mm x 250 mm health-safe silicone rubber and both ends were then closed with stainless steel clamps. After the polymerization was completed, the inner gel pad was leached with thoroughly boiling distilled water until the last wash water showed no organic impurities in the spectroscopic control. A silicone tubing with a hydrogel sponge tube was sterilized in an autoclave and then used to drain the cerebrospinal fluid into the jugular vein, using a model hydrocephalus in the experimental rabbit.
IAND
- 6 Příklad 3 . 234 156 - 6 Example 3. 234 156
V 9θ ml čistého etylalkoholu bylo za míchání rozpuštěno 10 g překrystalováného N-(2-hydroxypropyl)metakry1amidu, 0,5 g metylén-bis-metakry1amidu a 0,05 g azo-bis-isobutyronitrilu. K uvedené monomerní směsi bylo suspendováno 80 g glukózy a směs krátce probublána čistým dusíkem a pak nalitá do formy zhotovené ze dvou kusů plochých skel 20 x 20 x 0,5 cn&^rámečku ze silikonové pryže o šířce 2 cm a tlouštce 1,5 mm, která byla uzavřená pomocí 4 kusů šroubových svorek. Polymerace probíhala pod inertní atmosférou plynného CO^ při teplotě ÓO°C po dobu 10 hodin. Po důkladném vyloužení gelu pomocí vroucí destilované vody byla získána porézní folie o velikosti pórů 50 - 80 mikrometrů. Z ní byly vyseknuty kruhové terčíky o průměru 10 mm. Terčíky byly po radiační sterilizaci použity k pokusné implantaci do zvířecího organismu'(krysa). Předběžné výsledky sledování biologických vlastností implantovaného materiálu ukazují na jeho vý—J · hodné vlastnosti, na jeho sníženou náchylnost ke kalcifikacím. Tyto vlastnosti spolu s dobrými mechanickými vlastnostmi houbovitého hydrogelu předurčují tento materiál k potenciálnímu využití v oboru rekonstrukční a plastické chirurgie.10 g of recrystallized N- (2-hydroxypropyl) methacrylamide, 0.5 g of methylene-bis-methacrylamide and 0.05 g of azo-bis-isobutyronitrile were dissolved with stirring in 9θ ml of pure ethyl alcohol. 80 g of glucose were suspended to the monomer mixture and the mixture was briefly purged with pure nitrogen and then poured into a mold made of two pieces of 20 x 20 x 0.5 cm glass sheets of 2 cm wide silicon rubber and 1.5 mm thick. which was closed with 4 pieces of screw terminals. The polymerization was carried out under an inert atmosphere of CO 2 gas at 0 ° C for 10 hours. After thorough gel elimination with boiling distilled water, a porous foil having a pore size of 50-80 microns was obtained. Round discs with a diameter of 10 mm were cut from it. The targets were used after experimental sterilization for experimental implantation in an animal organism (rat). Preliminary results of monitoring the biological properties of the implanted material indicate its advantageous properties, its reduced susceptibility to calcifications. These properties, together with the good mechanical properties of the sponge hydrogel, make this material potentially useful in the field of reconstructive and plastic surgery.
Příklad 4 _ .Example 4.
Postupováno podle příkladu 3, avšak použita polymerační směs o složení: 70 hmot.% dietylénglykolmonometakrylátu (obsahoval 0,83 % příslušného diesteru jako sítovadla), 3θ hmot.% n-butylmetakrylátů a 0,3 hmot.% isopropylperkarbonátu (vztaženo na uvedenou směs monomerů) bylo smícháno s diacetinem v poměru 20/80 objemových dílů a kapalná směs smíchána se stejným množstvím (hmotově) sorbitu prosívaného předem přes nerezové síto o velikosti ok 0,05 mm. Stejným postupem jak uvedeno v příkladě 3 získán makroporézní materiál, který vykazuje elastické chování i ve vysušeném stavu a může nalézt uplatnění v externí therapii různých poranění, například popálenin, přičemž může současně sloužit jako nosič vhodných biologicky aktivních- látek, například antibiotik, i jako ochranný kryt poraněné tkáně proti vlivu zevního prostředí (infekce).Following the procedure of Example 3, but using a polymerization mixture of the following composition: 70% by weight of diethylene glycol monomethacrylate (containing 0.83% of the respective diester as crosslinker), 3% by weight of n-butyl methacrylates and 0.3% by weight of isopropylpercarbonate (based on said monomer mixture) ) was mixed with diacetin in a ratio of 20/80 parts by volume and the liquid mixture was mixed with an equal amount of (sorbent) sorbitol sieved in advance through a 0.05 mm stainless steel sieve. In the same manner as in Example 3, a macroporous material is obtained which exhibits elastic behavior even in the dried state and can be used in the external therapy of various injuries, for example burns, and can simultaneously serve as a carrier of suitable biologically active substances, e.g. cover of injured tissue against environmental influence (infection).
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS337283A CS234156B1 (en) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | Method of spongy synthetic hydrogel preparation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS337283A CS234156B1 (en) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | Method of spongy synthetic hydrogel preparation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS234156B1 true CS234156B1 (en) | 1985-04-16 |
Family
ID=5373574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS337283A CS234156B1 (en) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | Method of spongy synthetic hydrogel preparation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS234156B1 (en) |
-
1983
- 1983-05-13 CS CS337283A patent/CS234156B1/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110917392B (en) | Hemostatic and antibacterial hydrogel with adhesiveness and preparation method thereof | |
Montheard et al. | 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA): chemical properties and applications in biomedical fields | |
JP4907824B2 (en) | Hydrogel | |
JP5154529B2 (en) | Hydrogels whose volume swells in response to environmental changes and methods for their production and use | |
Tomić et al. | Smart poly (2-hydroxyethyl methacrylate/itaconic acid) hydrogels for biomedical application | |
US4452776A (en) | Hydrogel implant article and method | |
US3929741A (en) | Hydrophilic acrylamido polymers | |
US4074039A (en) | Hydrophilic N,N-diethyl acrylamide copolymers | |
Rao et al. | Implantable controlled delivery systems for proteins based on collagen—pHEMA hydrogels | |
Refojo et al. | Poly (methyl acrylate‐co‐hydroxyethyl acrylate) hydrogel implant material of strength and softness | |
CA2606284A1 (en) | Biocompatible polymers and co-polymers, and uses thereof | |
JP2002501563A (en) | Hydrogel and superporous hydrogel composites with fast swellability, high mechanical strength and superabsorbency | |
US4622367A (en) | X-ray contrast spherical hydrogel particles based on polymer and copolymers of acrylates and methacrylates and the method for preparation thereof | |
EP0034174B1 (en) | Hydrogel implant article and method | |
CN109464698B (en) | Bone cement with biological activity and antibacterial function and preparation method thereof | |
Majkus et al. | Employment of hydron polymer antibiotic vehicle in otolaryngology | |
CS234156B1 (en) | Method of spongy synthetic hydrogel preparation | |
Darwis | Role of radiation processing in production of hydrogels for medical applications | |
US20190343959A1 (en) | Biocampatible and Biodegradable Anionic Hydrogel System | |
JP2015525102A (en) | Method for preparing an object made of a biocompatible hydrogel for its use in the medical field, in particular ophthalmology | |
RU2150956C1 (en) | Method of biocompatible material producing | |
Horák | Application of poly (2-hydroxyethylmethacrylate) in medicine | |
RU2136262C1 (en) | Dental material | |
CN115025276A (en) | Photo-crosslinking microneedle material containing cationic salt and preparation method and application thereof | |
CN116813936A (en) | A sugar-responsive hydrogel and its preparation method and application |