CZ18770U1

CZ18770U1 - Hydrogel pro krytí ran

Info

Publication number: CZ18770U1
Application number: CZ200819962U
Authority: CZ
Inventors: Sáha@Petr; Saha@Nabanita; Nilardi@Roy
Original assignee: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíne
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2008-08-04

Description

Technické řešení se týká hydrogelu pro krytí ran použitelného na živých tělech, zejména lidských.

Dosavadní stav techniky

Dosud jsou známé různé hydrogely pro krytí ran ze syntetických a přírodních polymerů, stejně jako způsoby jejich přípravy. Jsou zaměřeny na získání produktu s nejlepšími mechanickými, botnacími a dalšími důležitými fyzikálními vlastnostmi, jako i s antibakteriálními a hojivými vlastnostmi.

Na hydrogely pro krytí ran je kladeno více různých požadavků. Tyto hydrogely by měly být měkké a příjemné zraněnému tělu a současně by měly odolávat manipulacím během přiložení a celé aplikace. Tyto požadavky jsou poněkud protichůdné a je obtížné jim v dostatečné míře vyhovět.

Jedna ze známých metod výroby hydrogelu pro krytí ran je uvedena v dokumentu

WO 03/034900, který popisuje intradermální záplatu s propustným nosičem s nánosem gelu na bázi polyvinylpyrrolidonu s určitou průměrnou molekulovou hmotností (nejlépe 900 000 až 1 500 000 daltonů) v množství opt. 15 až 20 % hmotn. Záplaty mohou obsahovat jednu nebo více přísad, jako je činidlo pro hojení ran, léčiva, modifikátory viskozity a zvlhčující přísady. Hydrogelový materiál je umístěn na podkladu vytvořeném z materiálu s dostačujícími mechanickými vlastnostmi, a proto nejsou na hydrogel kladeny z tohoto hlediska žádné zvláštní požadavky.

Další postup spojení polymerního hydrogelu a substrátu je popsán v patentu US 5 480 717. Tento proces spojuje polymemí hydrogel se substrátem, aby byl získán hydrogelový laminát se značně zvýšenou odolností proti delaminaci. Podle tohoto patentu je jako syntetický polymer pro hydrogel preferován síťovaný polyvinylpyrrolidon o určité molekulové hmotnosti (opt. 200 000 až 300 000 daltonů) v množství nejlépe 40 až 50 % hmotn. vodném roztoku. Síťující hydrogel je důležitý vzhledem k výsledné hodnotě adheze, ale nesouvisí s minimem mechanických vlastností, které jsou od materiálu vyžadovány, neboť tyto jsou zajištěny nosným substrátem. Je zde uvedeno, že pokud je molekulová hmotnost polyvinylpyrrolidonu příliš vysoká, není možno získat roztok o dostatečně vysoké koncentraci polyvinylpyrrolidonu a proto adheze k polymemím ad30 hezívním vrstvám po ozáření není vyhovující. Navíc koncentrace polyvinylpyrrolidonu předpokládané v tomto patentu jsou relativně vysoké a to může vést k citelnému růstu ceny takových hydrogelů.

Poiyvinylpyrrolidon je vhodným syntetickým polymerem pro přípravu hydrogelů pro krytí ran, jak může být zřejmé z dalšího patentu US 4 871 490. Postup podle tohoto patentu je založen na lití vodného roztoku syntetického polymeru, například polyvinylpyrrolidonu, přírodního polymeru, například agaru, a takzvaného změkčujícího činidla, například polyetylenglykolu, do formy udělující tvar tomuto hydrogelu. Po ozáření je získán hydrogel pro kiytí ran podle tohoto patentu. Na rozdíl od dříve uvedených hydrogelů je to samonosný materiál a jako takový vyžaduje určité mechanické vlastnosti. Komerční receptury obsahují kolem 7 % hmotn. polyvinyl40 pyrrolidonu a takové množství může být stále považováno za příliš vysoké vzhledem k ceně výrobku. Navíc tyto receptury jsou považovány za dobré pokud jde o krytí spálenin, zatímco jejich mechanické vlastnosti, chování při botnání a sušení poněkud zaostávají za současnými požadavky.

S cílem odstranění některých nevýhod již uvedených postupů a směsí přicházejí další metody a receptury, jako je směs podle patentu US 5 306 504. Toto řešení je založeno na síťovaném polyvinylpyrrolidonu, který je míchán s vodorozpustným multifunkČním amin-obsahujícím polymerem. Polyvinylpyrrolidon má kyselé skupiny otevírající cyklus, které mohou reagovat se zásaditými aminovými skupinami multifunkčního amin-obsahujícího polymeru za vzniku nerozpustné,

- 1 CZ 18770 Ul ale ve vodě botnající síťované amfolytické soli. Příprava probíhá ve vodném prostředí s obsahem vody 40 až 80 % hmotn. Změkčovadlo - například polyetylenglykol - může být použito pro získání potřebné lepivosti. Změkčovadlo může zvyšovat lepivost, přitom však snižuje pevnost gelu.

Aby se dosáhlo účinnějšího průběhu procesu spojením dvou operací do jednoho kroku, byla vy5 vinuta technologie popsaná v patentu US 5 540 033, týkající se výroby sterilně baleného adhezívního hydrogelu. Směs obsahující radiačně síťovatelný polymer a současně inhibitor síťování je podle tohoto patentu obvyklým způsobem tvarována do požadovaného tvaru, následně je tvarovaná směs uzavřena do těsného obalu a vystavena dávce záření postačující k současnému síťování a sterilizaci směsi, čímž se získá finální hydrogelový výrobek. Polymery použité v této melo todě jsou především polyetylenoxid, polyvinylpyrrolidon anebo jejich směs (opt. 15 až 25 % hmotn. polyvinylpyrrolidonu). Inhibitor síťování je s výhodou antioxidant, jako je kyselina askorbová. Pokud jde o další přísady, může být použito zvlhčující činidlo, jako je polyetylenglykol, aby se zlepšily fyzikální vlastnosti hydrogelu. Také může být přítomen urychlovač síťování, jako je etylenglykoldimetakrylát. Touto metodou lze připravit hydrogel s nejméně 80% podílem gelu a absorpční kapacitou (měřeno podílem gelu) nejméně 5. Tato sofistikovaná směs umožňuje dosáhnout dalšího zlepšení vlastností hydrogelu a dovoluje provádět síťování a sterilizaci v jednom kroku. Nicméně obsah syntetického polymeru a počet aditiv může vést k vyšší ceně získaného produktu.

Želatinující systém podle patentu US 5 578 661 se skládá z vodné směsi nejméně tří polymemích komponent. První z nich je vodorozpustný polymer, například polyvinylpyrrolidon, v množství 3 až 35 % hmotn. Tato složka může být míchána s polyetylenoxidem v hmotnostním poměru 10:1 až 25 : 1. Druhá polymemí složka je polymer obsahující kyselé skupiny a třetí složkou je polymer obsahující aminoskupiny, například heparin a agar. Směs může také zahrnovat přídavné složky jako baktericidní látky a antibiotika pro léčebné účinky a také zvlhčující přísady pro zvý25 šení rozpustnosti třetí nebo druhé složky ve směsi. Jako zvlhčující přísada je preferován polyethylenglykol. Pokud jde o obsah polyvinylpyrrolidonu v příkladech, je zde uváděno kolem 10 % z celkové hmotnosti směsi. Želatinační poměr jako měřítko absorpční kapacity hydrogelu může překročit 5. Tento gelotvomý systém obsahuje velký podíl polymemích složek a množství dalších přísad, a tak může být stejně jako předchozí systém poněkud nákladný.

Po vzoru již uvedených hydrogelových systémů byl s cílem dalšího zlepšení fyzikálních vlastností získaných hydrogelových materiálů v aplikacích pro kiytí ran, zvláště mechanických vlastností a chování při botnání a sušení, vyvinut materiál podle patentové přihlášky US 2008/033064. Tento způsob přípravy hydrogelu pro krytí ran zahrnuje krok přípravy výchozího vodného roztoku obsahujícího nejméně 15 % syntetického polymeru síťovatelného zářením (vztaženo na hmotnost směsi), dále nejméně jedno zvlhčující činidlo, přírodní polymer a vodu, nalití tohoto vodného roztoku do formy pro tvarování, ponechání vodného roztoku ve formě ke zrání po dobu postačující k získání polotovaru o obsahu nejméně 35 % syntetického polymeru, dále odstranění takto tvarovaného polotovaru z formy a podrobení účinku záření, aby byl polotovar síťován a sterilizován. Vodný roztok obsahuje nejméně 15 % syntetického polymeru, který je radiačně síťovatelný. Tento hydrogelový systém, tak jak je popsán, umožňuje dosažení ještě lepších vlastností finálního produktu - hydrogelu pro krytí ran - a navíc metoda výhodně spojuje dva kroky - síťování a sterilizaci. Nicméně účinnost tohoto systému - stejně jako předchozího závisí na obsahu radiačně síťovatelného polymeru - polyvinylpyrrolidonu. Aby byly splněny tyto požadavky závislé na obsahu polyvinylpyrrolidonu, jsou tím zároveň sníženy jiné charakteristiky hydrogelu, které musí být proto dodatečně zlepšovány dodáním dalších složek do tohoto systému. Tím výsledná cena hydrogelu roste. To je hlavní nevýhoda dosavadních metod přípravy hydrogelů pro krytí ran; kterou však není možno překonat bez podstatné změny v sestavě těchto hydrogelů.

CZ 18770 Ul

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých hydrogelů pro krytí ran jsou do značné míry odstraněny u hydrogelů pro krytí ran podle technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že hydrogel obsahuje 0,2 až 0,8 % hmotn. polyvinylpyrrolidonu o molekulové hmot5 nosti 30 až 50 000 daltonů, 0,8 až 0,2 % hmotn. karboxymethylcelulózy nebo kolagenu, 1,5 až 2,5 % hmotn. agaru, 0,5 až 1,5 % hmotn. polyetylenglykolu o molekulové hmotnosti 200 až 20 000 daltonů, 0,5 až 1,5 % hmotn. glycerínu a případně obsahuje nejméně jedno antibakteriální a/nebo antiseptické činidlo, s výhodou kyselinu boritou, v množství 1 až 5 % hmotn., přičemž všechny uvedené složky dohromady tvoří 6 až 10% hmotnosti hydrogelů a zbývající část do ίο 100 % hmotnosti tvoří voda.

Hydrogel pro krytí ran podle technického řešení má s výhodou kruhový nebo čtvercový tvar, tloušťku 2 až 3 mm a plochu 500 až 6 000 mm². Tento hydrogel má obsah vlhkosti mezi 90 až 94 % hmotn.

Významnou výhodou hydrogelů pro krytí ran podle technického řešení je jeho dobrá cenová dostupnost. Tento hydrogel je přátelský k životnímu prostředí a umožňuje snadné skladování a manipulaci. Pokud jde o jeho aplikační přednosti, tento hydrogel pro krytí ran nevyžaduje zabudovanou mřížku nebo jiný heterogenní nosný materiál, a tak díky svému semitransparentnímu charakteru umožňuje okamžité monitorování hojícího procesu, což je velmi důležitá výhoda. Navíc hydrogel o složení podle technického řešení zlepšuje podmínky hojícího procesu díky své velmi dobré absorpční schopnosti. Kromě toho tento hydrogel není příliš lepivý k pokožce a poskytuje příjemný chladivý pocit. V neposlední řadě kompozice hydrogelů podle technického řešení nabízí velkou škálu výrobků, která může být realizována bez investičních nákladů.

Pokud jde o základní polymery, polyvinylpyrrolidon se doplňuje buď karboxymetylcelulózou nebo kolagenem při dosažení víceméně podobného výsledku. Z ostatních uvedených složek je agar přítomen jako želatinační činidlo, polyetylenglykol působí jako hojivá složka a glycerín představuje zvlhčující činidlo. Kyselina boritá - pokud je použita - působí jako antiseptické a antibakteriální činidlo. Přítomnost kyseliny borité činí hydrogel pro krytí ran odolným mikrobiálním infekcím na menších spáleninách a řezných ranách na kůži a kromě toho vyvolává chladivý pocit.

Příklady provedení technického řešení

Technické řešení je blíže objasněno pomocí následujících příkladů konkrétního provedení.

Příklad 1

Byl připraven hydrogel obsahující 0,2 % hmotn. polyvinylpyrrolidonu o molekulové hmotnosti 40 000 daltonů, 0,8 % hmotn. karboxymethylcelulózy, 2,0 % hmotn. agaru, 1,0 % hmotn. poly35 etylenglykolu o molekulové hmotnosti 3 000 daltonů, 1,0 % hmotn. glycerínu a zbývající podíl vody. Vodný roztok pro přípravu hydrogelů byl ve skleněné nádobě umístěn do autoklávu, kde byl zahříván při teplotě 121 °C působením páry pod tlakem 15 psi (103,5 kPa) po dobu 20 min. Sterilizovaný polymemí roztok byl za aseptických podmínek umístěn do Petriho misky o průměru 85 mm a želatinován 10 min, pak proběhlo zrání získaného hydrogelů pokračujícím spontán40 ním síťováním při pokojové teplotě po dobu 30 min. Tak byl získán hydrogel pro krytí ran, který měl kruhový tvar, tloušťku 3,0 mm a plochu 5 677 mm².

Příklad 2

Byl připraven hydrogel obsahující 0,5 % hmotn. polyvinylpyrrolidonu o molekulové hmotnosti 40 000 daltonů, 0,5 % hmotn. kolagenu, 1,5 % hmotn. agaru, 1,0 % hmotn. polyetylenglykolu o molekulové hmotnosti 3 000 daltonů, 1,0 % hmotn. glycerínu, 1 % hmotn. kyseliny borité a zbývající podíl vody. Vodný roztok pro přípravu hydrogelů byl ve skleněné nádobě umístěn do autoklávu, kde byl zahříván při teplotě 115 °C působením páry pod tlakem 17 psi (117,3 kPa) po

-3CZ 18770 Ul dobu 35 min. Sterilizovaný polymerní roztok byl za aseptických podmínek umístěn do ploché kruhové nádoby o průměru 70 mm a želatinován 8 min, pak proběhlo zrání získaného hydrogelu pokračujícím spontánním síťováním při pokojové teplotě po dobu 25 min. Tak byl získán hydrogel opět kruhového tvaru, který měl tloušťku 2,2 mm a plochu 3 850 mm². Tento hydrogel pro krytí ran odolává mikrobiálním infekcím na menších spáleninách a řezných ranách a kromě toho vyvolává chladivý pocit.

Příklad 3

Byl připraven hydrogel obsahující 0,8 % hmotn. polyvinylpyrrolidonu o molekulové hmotnosti 40 000 daltonů, 0,2 % hmotn. karboxymethylcelulózy, 2,5 % hmotn. agaru, 1,0 % hmotn. polyío etylenglykolu o molekulové hmotnosti 3 000 daltonů, 1,0 % hmotn. glycerínu, 5 % hmotn. kyseliny borité a zbývající podíl vody. Vodný roztok pro přípravu hydrogelu byl ve skleněné nádobě umístěn do autoklávu, kde byl zahříván při teplotě 125 °C působením páry pod tlakem 20 psi (138 kPa) po dobu 15 min. Sterilizovaný polymerní roztok byl za aseptických podmínek umístěn do ploché čtvercové nádoby 25 χ 25 mm a želatinován 5 min, pak proběhlo zrání získaného hyd15 rogelu pokračujícím spontánním síťováním při pokojové teplotě po dobu 10 min. Tak byl získán hydrogel čtvercového tvaru, který měl tloušťku 2,4 mm a plochu 625 mm². Tento hydrogel pro krytí ran účinněji než předchozí odolává mikrobiálním infekcím na menších spáleninách a řezných ranách a kromě toho vyvolává chladivý pocit.

Průmyslová využitelnost

Hydrogel pro krytí ran podle technického řešení bude používán pro lékařské účely při ošetřování spálenin a velkých ran. Může být použít v chirurgii pro pooperační péči, kde umožní snadné a bezbolestné sledování hojícího procesu. Díky svým absorpčním schopnostem najde užití také ve speciálních aplikacích pro krytí pomalu se hojících nebo velmi poškozených tkání. Hydrogel pro krytí ran podle tohoto technického řešení může pomoci také v aktuálních krizových situacích pro rychlou první pomoc a ošetření zraněných osob. Možné jsou rovněž některé aplikace ve veterinárním lékařství.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims

1. Hydrogel pro krytí ran připravený ze syntetických a přírodních polymerů, vyznačující se tím, že obsahuje 0,

2 až 0,8 % hmotn. polyvinylpyrrolidonu o molekulové hmot30 nosti 30 až 50 000 daltonů, 0,8 až 0,2 % hmotn. karboxymethylcelulózy nebo kolagenu, 1,5 až 2,5 % hmotn. agaru, 0,5 až 1,5 % hmotn. polyetylenglykolu o molekulové hmotnosti 200 až 20 000 daltonů, 0,5 až 1,5 % hmotn. glycerínu, a případně obsahuje nejméně jedno antibakteriální a/nebo antiseptické činidlo, přičemž všechny uvedené složky dohromady tvoří 6 až 10 % hmotn. hydrogelu a zbývající část do 100 % hmotn. tvoří voda.

35 2. Hydrogel pro krytí ran podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje antibakteriální a/nebo antiseptické činidlo, s výhodou kyselinu boritou, v množství 1 až 5 % hmotn.

3. Hydrogel pro kryt ran podle nároku 1, vyznačující se tím, že má kruhový tvar, tloušťku 2 až 3 mm a plochu 500 až 6 000 mm².

Konec dokumentu