CZ2005668A3 - Two-component biologically degradable tissue adhesive for medicinal application - Google Patents

Two-component biologically degradable tissue adhesive for medicinal application Download PDF

Info

Publication number
CZ2005668A3
CZ2005668A3 CZ20050668A CZ2005668A CZ2005668A3 CZ 2005668 A3 CZ2005668 A3 CZ 2005668A3 CZ 20050668 A CZ20050668 A CZ 20050668A CZ 2005668 A CZ2005668 A CZ 2005668A CZ 2005668 A3 CZ2005668 A3 CZ 2005668A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
adhesive
gelatin
tga
transglutaminase
sample
Prior art date
Application number
CZ20050668A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Beran@Miloš
Krajícek@Milan
Adámek@Lubomír
Urban@Marian
Molík@Petr
Hanák@Petr
Original Assignee
Výzkumný ústav potravinárský Praha, v.v.i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Výzkumný ústav potravinárský Praha, v.v.i. filed Critical Výzkumný ústav potravinárský Praha, v.v.i.
Priority to CZ20050668A priority Critical patent/CZ2005668A3/en
Publication of CZ2005668A3 publication Critical patent/CZ2005668A3/en

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Rešení se týká dvojsložkového biodegradovatelnéhotkánového adhesiva pro medicínské využití na bázitransglutaminázy, která je mikrobiálního puvodu aje nezávislá na prítomnosti vápenatých ci jiných kovových kationu. V adhesivu je prítomna v koncentraci 0,05 až 10 % hmotnostních, zároven s bílkovinným nosicem ze skupiny denaturovaných živocišných kolagenu, želatiny, mlécných bílkovin a albuminu, prípadne i chitosanu.The present invention relates to a bi-component biodegradable, medical-based bi-degradable adhesive, which is microbial and independent of the presence of calcium or other metal cations. It is present in the adhesive at a concentration of 0.05 to 10% by weight, together with a proteinaceous carrier from the group of denatured animal collagen, gelatin, milk proteins and albumin, optionally chitosan.

Description

(57) Anotace:(57)

Řešení se týká dvoj složkového biodegradovatelného tkáňového adhesiva pro medicínské využití na bázi transglutaminázy, která je mikrobiálního původu aje nezávislá na přítomnosti vápenatých či jiných kovových kationů. V adhesivu je přítomna v koncentraci 0,05 až 10 % hmotnostních, zároveň s bílkovinným nosičem ze skupiny denaturovaných živočišných kolagenů, želatiny, mléčných bílkovin a albuminu, případně i chitosanu.The present invention relates to a biodegradable tissue adhesive for medical use based on transglutaminase, which is of microbial origin and is independent of the presence of calcium or other metal cations. It is present in the adhesive at a concentration of 0.05 to 10% by weight, together with a protein carrier from the group of denatured animal collagens, gelatin, milk proteins and albumin, and possibly chitosan.

CZ 2005 - 668 A3 • ·CZ 2005 - 668 A3

Dvojsložkové biodegradovatelné tkáňové adhesivum pro medicínské využitíTwo-component biodegradable tissue adhesive for medical use

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká dvousložkového biodegradovatelného tkáňového adhesiva určeného pro veterinární i humánní medicínu.The present invention relates to a two-component biodegradable tissue adhesive for veterinary and human medicine.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Chirurgické „sealants“ (z anglického „to seal“, pečetit), či-li adhesiva a lepidla, jsou přípravky syntetického nebo biologického původu, které zastavují krvácení, vytváří nepropustnou bariéru pro kapaliny a plyny nebo uzavírají rány. Pomineme-li aplikace zaměřené pro cílené doručování biologicky aktivních látek do různých tkání, lze bioadhesivní přípravky používané v medicíně volně rozdělit do následujících kategorií:Surgical sealants, or adhesives and adhesives, are preparations of synthetic or biological origin that stop bleeding, create an impermeable barrier to liquids and gases, or close wounds. Apart from targeted applications for targeted delivery of biologically active substances to different tissues, bioadhesive preparations used in medicine can be freely divided into the following categories:

Chirurgické „sealants „ (z angl. „to seal“, pečetit) - zastavují krvácení, vytváří nepropustnou bariéru pro kapaliny a plyny.Surgical sealants - stop bleeding, creating an impermeable barrier to liquids and gases.

Chirurgická adhesiva - vytváří silnější vazbu než „sealants „ , obvykle biologického původu, ale neresorbovalná.Surgical Adhesives - creates a stronger bond than sealants, usually of biological origin, but non-resorbable.

Chirurgická lepidla - vytváří nejsilnější vazbu, obvykle syntetická a neresorbovalná, pevně uzavírají rány. Typickým příkladem jsou kyanoakryláty.Surgical Adhesives - creates the strongest bond, usually synthetic and non-resorbable, tightly seals the wounds. Cyanoacrylates are a typical example.

Nejvíce jsou na trhu zastoupeny „sealanty“, odhaduje se, že jsou používány ve 35 až 40 % vnitřních chirurgických zákroků v Evropě a Asii, celosvětový roční trh je odhadován ve stovkách milionů amerických dolarů.Sealants are the largest in the market, estimated to be used in 35 to 40% of internal surgeries in Europe and Asia, and the global annual market is estimated at hundreds of millions of US dollars.

Příklady některých komerčních přípravků v uvedených kategoriích uvádějí následující tabulky:Examples of some commercial preparations in these categories are given in the following tables:

Kategorie lepidlaAdhesive category

komerční název / výrobce commercial name / manufacturer aktivní složka nebo systém active ingredient or system výhody advantages nevýhody disadvantages INDERMIL'm / Loctite CorporationINDERMIL 'm / Loctite Corporation n-butyl kyanoakrylát n-butyl cyanoacrylate vysoká vazebná síla a rychlost tuhnutí high bond strength and solidification rate podezření na cytotoxicitu suspicion of cytotoxicity DERMABOND / Johnson & Johnson DERMABOND / Johnson & Johnson 2 - oktyl kyanoakrylát 2 - octyl cyanoacrylate vysoká vazebná síla a rychlost tuhnutí high bond strength and solidification rate podezření na cytotoxicitu suspicion of cytotoxicity

• · ♦ · · • 2 • · · · · Kategorie adhesiva • · ♦ · · • 2 • · · · · Adhesive category • · · · · • · · · · • · · · • · · · · · • · · · • ····· · · • · · · · · · · · · · · • · · · • · · · · · • · · · • ····· · · komerční název / výrobce commercial name / manufacturer aktivní složka active ingredient výhody advantages nevýhody disadvantages BioGlue / Cryolife lne. BioGlue / Cryolife Inc. BSA s glutaraldehydem BSA with glutaraldehyde vysoká vazebná síla a rychlost tuhnutí high binding strength and setting speed podezření na cytotoxicitu suspected cytotoxicity GRF / MedChem GRF / MedChem želatina - resorcinol - formaldehyd gelatin - resorcinol - formaldehyde vysoká vazebná síla a rychlost tuhnutí high binding strength and setting speed podezření na cytotoxicitu suspected cytotoxicity

Kategorie sealantyCategory sealants

komerční název / výrobce commercial name / manufacturer aktivní složka active ingredient výhody advantages nevýhody disadvantages CoSeal TM / Cohesion Technologies CoSeal TM / Cohesion Technologies PEG polymery PEG polymers biokompatibilní a biodegradovatelný biocompatible and biodegradable nejsou nám známy they are not known to us Tisseel, Tissucol / Baxter Tisseel, Tissucol / Baxter fibrinogen - trombin fibrinogen - thrombin biokompatibilní a biodegradovatelný biocompatible and biodegradable slabá vazebná síla, nebezpečí virové nákazy weak binding strength, danger of viral infection Beriplast / Centeon Beriplast / Centeon fibrinogen - trombin fibrinogen - thrombin biokompatibilní a biodegradovatelný biocompatible and biodegradable slabá vazebná síla, nebezpečí virové nákazy weak binding strength, danger of viral infection FocalSeal / Focal FocalSeal / Focal syntetické složky synthetic components biodegradovatelný, aktivovaný světlem biodegradable, light activated nutnost přídavného zařízení need accessory equipment

V současné době existuje několik přístupů pro síťování přírodních nebo syntetických polymerů, které jsou využívány při tvorbě gelů, použitelných dále např. jako tkáňová adhesiva, materiály pro tkáňové inženýrství nebo na krytí a léčbu povrchových poranění.Currently, there are several approaches for crosslinking natural or synthetic polymers that are used in the formation of gels, useful further as, for example, tissue adhesives, tissue engineering materials, or for covering and treating surface wounds.

První přístup využívá iniciaci polymerizační reakce v přítomnosti multifunkčních monomerů. Protože tyto multifunkční monomery jsou postupně inkorporovány do dvou nebo více rostoucích polymerových řetězců, vzniká postupně trojrozměrná kovalentně síťovaná gelová struktura. Příkladem využití tohoto přístupu jsou kyanoakrylátová adhesiva. Vzhledem ktomu, že tento postup využívá nízkomolekulární a vysoce reaktivní cytotoxické monomery, existují opodstatněné obavy z nepříznivých zdravotních následků těchto přípravků. Takto připravené gely jsou organismem špatně přijímány a jsou jen velmi obtížně biodegradovatelné a resorbovatelné.The first approach utilizes the initiation of the polymerization reaction in the presence of multifunctional monomers. Since these multifunctional monomers are gradually incorporated into two or more growing polymer chains, a three-dimensional covalently crosslinked gel structure is gradually formed. Cyanoacrylate adhesives are an example of this approach. Since this procedure uses low molecular weight and highly reactive cytotoxic monomers, there are reasonable concerns about the adverse health consequences of these products. The gels thus prepared are poorly absorbed by the organism and are very difficult to biodegradable and resorb.

Druhým přístupem je využití takzvaných „smarť polymerů, které síťují „in šitu“ vlivem změny podmínek po aplikaci, obvykle v reakci na změnu teploty či pH. Tyto perspektivní materiály jsou v současné době předmětem intenzivního výzkumu.The second approach is the use of so-called "smell of polymers" which cross-link "in situ" due to changes in conditions after application, usually in response to changes in temperature or pH. These prospective materials are currently the subject of intensive research.

Při třetím přístupu je síťování rozpustných lineárních polymerů nebo makromolekul iniciováno použitím světla nebo nízkomolekulámích síťovacích činidel, • · jako je formaldehyd či glutaraldehyd. V případě použití těchto nízkomolekulárních cytotoxických síťovacích činidel platí stejné výhrady, jako u prvního přístupu.In the third approach, crosslinking of soluble linear polymers or macromolecules is initiated using light or low molecular weight crosslinking agents, such as formaldehyde or glutaraldehyde. When using these low molecular weight cytotoxic crosslinking agents, the same concerns apply as in the first approach.

Tyto nevýhody vyplývající z použití nízkomolekulárních síťovacích činidel, mohou být eliminovány jejich náhradou enzymy katalyzujícími tvorbu trojrozměrných sítí hydrogelů . Příkladem takového enzymu je transglutamináza.These disadvantages resulting from the use of low molecular weight crosslinking agents can be eliminated by replacing them with enzymes catalysing the formation of three-dimensional hydrogel networks. An example of such an enzyme is transglutaminase.

Transglutamináza (EC 2.3.2.13; protein-glutamin γ-glutamyltransferáza) je enzym s mnoha důležitými fyziologickými funkcemi, který katalyzuje transfer acyl skupiny glutaminových zbytků (donor) peptidického řetězce na několik primárních aminů stejného nebo jiného řetězce jako akceptorů. Pokud jako akceptor slouží lysinové zbytky, enzym může vytvářet intra- a intermolekulární N-e-(y-Glu)-Lys isopeptidické vazby. Transglutaminázy byly nalezeny v savčích tkáních, rybách, rostlinách a různých mikroorganismech.Transglutaminase (EC 2.3.2.13; protein-glutamine γ-glutamyltransferase) is an enzyme with many important physiological functions that catalyzes the transfer of the acyl group of the glutamine residue (donor) of a peptide chain to several primary amines of the same or another chain as acceptors. When lysine residues serve as the acceptor, the enzyme can form intra- and intermolecular N-e- (γ-Glu) -Lys isopeptide bonds. Transglutaminases have been found in mammalian tissues, fish, plants and various microorganisms.

Transglutaminázy živočišného původu jsou závislé na vápenatých či jiných kovových kationech, což není vždy žádoucí. Patentována byla transglutamináza izolovaná zguinejských prasat (JP Publication No. 1-50,382). Navrženo bylo také použití rybí transglutaminázy.Transglutaminases of animal origin are dependent on calcium or other metal cations, which is not always desirable. Patented transglutaminase isolated from guinea pigs (JP Publication No. 1-50,382). The use of fish transglutaminase has also been proposed.

Transglutaminázy mikrobiálního původu a postupy jejich příprav byly také patentově chráněny (W02004078973, US2002187525, US2002151703,Microbial transglutaminases and processes for their preparation have also been patented (WO2004078973, US2002187525, US2002151703,

US2002173021, US6538122, US6190879, CA2237041, JP11075876, US6100053, WO9641866, JP3043080).US2002173021, US6538122, US6190879, CA2237041, JP11075876, US6100053, WO9641866, JP3043080).

Komerční produkce bakteriální transglutaminázy, realizovaná japonskou firmou Ajinomoto, umožnila průmyslové využití enzymu v mnoha aplikacích, zejména v potravinářském průmyslu.Commercial production of bacterial transglutaminase, carried out by the Japanese company Ajinomoto, has enabled the industrial use of the enzyme in many applications, especially in the food industry.

Následující přehled se týká patentů na využití transglutaminázy především v biomedicínských aplikacích:The following overview relates to patents for the use of transglutaminase primarily in biomedical applications:

US5736132 (Biological adhesive composition and method of promoting adhesion between tissue surfaces) popisuje biologické adhesivum obsahující tkáňovou transglutaminázu ve farmaceuticky akceptovatelném vodném médiu. Tkáňová transglutamináza je použita v efektivním katalytickém množství pro umožnění adheze dvou tkáňových povrchů jejich vzájemným síťováním. Výše zmíněné vodní médium musí obsahovat vápenaté nebo jiné dvojmocné kovové kationty, nezbytné pro funkčnost enzymu, a může obsahovat i pomocný protein zprostředkující vazbu mezi tkáňovými povrchy.US5736132 (Biological adhesive composition and method of promoting adhesion between tissue surfaces) discloses a biological adhesive comprising tissue transglutaminase in a pharmaceutically acceptable aqueous medium. Tissue transglutaminase is used in an effective catalytic amount to allow adhesion of two tissue surfaces by their cross-linking. The aforementioned aqueous medium must contain calcium or other divalent metal cations necessary for the functionality of the enzyme, and may also include an auxiliary protein mediating binding between tissue surfaces.

Patent firmy Ajinomoto (Japonsko) EP0686401 (Living-tissue adhesive and blood coagulant) se týká mikrobiální transglutaminázy, která je nezávislá na vápenatých i jiných kovových kationech a je zde nárokována pro použití jako tkáňové adhesivum a krevní koagulant. Způsob podle tohoto vynálezu nepředpokládá použití žádného pomocného proteinu, ani jiného polymeru, ale přímé spojování tkáňových povrchů síťovací reakcí. Transglutamináza umožňuje krevní koagulaci přímým síťováním fibrinu, případně přichycení krevní sraženiny k tkáni tvorbou kovalentních vazeb mezi bílkovinami sraženiny a tkáňového povrchu.Ajinomoto (Japan) patent EP0686401 (Living-tissue adhesive and blood coagulant) relates to a microbial transglutaminase that is independent of calcium and other metal cations and is claimed herein for use as a tissue adhesive and blood coagulant. The method of the invention does not envisage the use of any helper protein or other polymer, but the direct coupling of tissue surfaces by a cross-linking reaction. Transglutaminase enables blood coagulation by direct cross-linking of fibrin, or the attachment of a blood clot to tissue by the formation of covalent bonds between the clot protein and the tissue surface.

Patent W02004082728 (Medical Materiál) používá transglutaminázu pro přípravu biodegradovatelných materiálů pro tkáňové inženýrství (tzv. „scaffolds“) ze suspenze obsahující denaturovaný kolagen, buňky pro tkáňovou regeneraci a některé další složky.WO2004082728 (Medical Material) uses transglutaminase to prepare biodegradable tissue engineering materials (scaffolds) from a suspension containing denatured collagen, tissue regeneration cells and some other components.

Patent W02004042068 (Injectible bioadhesive polymeric hydrogels as well as related methods of enzymatic preparation) se týká použití transglutaminázy pro přípravu injektovatelných bioadhesivních polymemích hydrogelů s použitím synteticky připravených peptidů specifického složení.WO2004042068 (Injectable Bioadhesive Polymeric Hydrogels as well as related methods of enzymatic preparation) relates to the use of transglutaminase for the preparation of injectable bioadhesive polymer hydrogels using synthetically prepared peptides of a specific composition.

Všechny dosud výše uvedené přípravky jsou různým stupněm zatíženy nežádoucími negativními projevy, proto se výzkumníci celosvětově stále snaží o vývin nových a kvalitnějších přípravků.All of the above-mentioned products are subject to varying degrees of unwanted negative manifestations, so researchers are constantly trying to develop new and better products worldwide.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Výše uvedené nedostatky odstraňuje dvojsložkové biodegradovatelné tkáňové adhesivum pro medicínské využití na bázi transglutaminázy , podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že transglutamináza je mikrobiálního původu a je nezávislá na přítomnosti vápenatých či jiných kovových kationů. V adhesivu je přítomna v koncentraci 0,05 až 10 % hmotnostních, zároveň s bílkovinným nosičem ze skupiny denaturovaných živočišných kolagenů, želatiny, mléčných bílkovin a albuminu, případně i chitosanu.The above-mentioned drawbacks are overcome by the two-component biodegradable tissue adhesive for medical use based on transglutaminase according to the invention, which is characterized in that the transglutaminase is of microbial origin and is independent of the presence of calcium or other metal cations. It is present in the adhesive at a concentration of 0.05 to 10% by weight, together with a protein carrier from the group of denatured animal collagens, gelatin, milk proteins and albumin, and possibly chitosan.

Dvojsložkové biodegradovatelné tkáňové adhesivum podle vynálezu se dále vyznačuje tím, že adhesivo výhodně obsahuje 0,5 až 10 % hmot. želatiny či denaturovaného kolagenu jako nosiče.The two-component biodegradable tissue adhesive of the invention is further characterized in that the adhesive preferably comprises 0.5 to 10 wt. gelatin or denatured collagen as carrier.

Dvojsložkové biodegradovatelné tkáňové adhesivum podle vynálezu se dále výhodně vyznačuje tím, že adhesivo obsahuje 0,1 až 4 % hmot. chitosanu • ·The two-component biodegradable tissue adhesive of the invention is further preferably characterized in that the adhesive comprises 0.1 to 4 wt. chitosan • ·

Princip adhesiva podle vynálezu je využití katalytického síťování želatiny, denaturovaného kolagenu nebo jiné vhodné bílkoviny účinkem komerčně dostupného enzymu transglutaminázy z mikrobiálních zdrojů, nezávislého na přítomnosti vápenatých ani jiných kovových kationtů. Sífovací reakce vede k tvorbě pevných ireversibilních gelů. Tento proces je využíván v přípravku sloužícím jako tkáňové adhesivum. Zmíněný enzym katalyzuje transamidační reakce, které vedou k tvorbě kovalentních vazeb typu ,,N-£-(y-glutamyl) lys”. Ve výhodném provedení obsahuje navrhované adhesivum podle vynálezu také chitosan izolovaný z přírodních zdrojů, který urychluje rychlost tvorby gelu a jeho pevnost. Chitosan přispívá ke zvýšení rychlosti tvorby gelu, zlepšení jeho pevnosti a zlepšení integračních, hemostatických, hojících a regeneračních vlastností produktu, určeného pro využití v lidské nebo veterinární medicíně.The principle of the adhesive according to the invention is to utilize catalytic crosslinking of gelatin, denatured collagen or other suitable protein by the action of a commercially available transglutaminase enzyme from microbial sources, independent of the presence of calcium or other metal cations. The crosslinking reaction leads to the formation of solid irreversible gels. This process is utilized in a tissue adhesive composition. Said enzyme catalyses transamidation reactions which lead to the formation of covalent bonds of the "N-? - (γ-glutamyl) lys" type. In a preferred embodiment, the proposed adhesive of the invention also comprises chitosan isolated from natural sources, which accelerates the rate of gel formation and its strength. Chitosan contributes to increasing the rate of gel formation, improving its firmness and improving the integrating, hemostatic, healing and regenerative properties of a product intended for use in human or veterinary medicine.

Dvojsložkové biodegradovatelné tkáňové adhesivum podle vynálezu bylo původci úspěšně vyzkoušeno, jak ostatně dokládají následující příklady provedení a grafy na přiložených obrázcích.The two-component biodegradable tissue adhesive of the present invention has been successfully tested by the inventors, as the following examples and graphs in the accompanying drawings illustrate.

Výhodou adhesiva podle vynálezu je především komerční mikrobiální transglutamináza nezávislá na vápenatých ani jiných kovových kationech a vysoká vazebná síla vzniklého plně biokompatibilního a biodegradovatelného stabilního ireversibilního gelu. Dále toto adhesivo poskytuje krytí a strukturální integritu poškozené tkáni, urychluje regeneraci původní tkáně, umožňuje sterilace γ-zářením a iniciace tvorby gelu nevyžaduje žádné další faktory, jako je světlo nebo jiná síťovací činidla a je dostatečně viskózní a flexibilní pro snadnou aplikaci. Adhesivem podle vynálezu se dále dosahuje kombinovaných hojivých účinků chitosanu a želatin i kombinovaného hemostatického a koagulačního účineku chitosanu a transglutaminázy. Při některých aplikacích může být nevýhodou pomalejší doba tuhnutí adhesiva podle vynálezu. Z hlediska výše uvedené klasifikace lze adhesivo podle vynálezu zařadit do kategorie “sealants” a adheziv pro využití v humánní i vetrinární medicíně.The advantage of the adhesive according to the invention is primarily commercial microbial transglutaminase independent of calcium or other metal cations and the high binding strength of the fully biocompatible and biodegradable stable irreversible gel. Furthermore, the adhesive provides coverage and structural integrity of the damaged tissue, accelerates the regeneration of the original tissue, allows sterilization by γ-radiation, and the initiation of gel formation requires no other factors such as light or other crosslinking agents and is sufficiently viscous and flexible for ease of application. Furthermore, the adhesive of the invention achieves the combined healing effects of chitosan and gelatin as well as the combined hemostatic and coagulatory effect of chitosan and transglutaminase. In some applications, the disadvantage may be the slower setting time of the adhesive of the invention. In view of the above classification, the adhesive of the invention can be categorized as "sealants" and adhesives for use in both human and veterinary medicine.

Příklady provedeníExamples

Příklad 1Example 1

Stanovení vlivu koncentrace transglutaminasy na rychlost tvorby gelu v 10% (hmot./obj.) roztoku želatiny při 37 °C.Determination of the effect of transglutaminase concentration on the gel formation rate in a 10% (w / v) gelatin solution at 37 ° C.

Roztok želatiny 10% (hmot./obj.) byl připraven rozpuštěním 10 g želatiny připravené z vepřové kůže (Typ A, 300 bloom, Sigma) ve 100 ml demi-vody při teplotě 45 °C, pH bylo upraveno na 6,5 přídavkem hydroxidem sodným (dále NaOH). Tvorba gelu byla iniciována přídavkem 0,5 a 1% (hmot./obj.) transglutaminázy ACTIVA WM (Ajinomoto Co., lne., Tokyo, Japonsko) do roztoků želatiny. Aktivita transglutaminázy. 81 až 135 U/g (hydroxamátová metoda).A 10% (w / v) gelatin solution was prepared by dissolving 10 g of pork skin gelatin (Type A, 300 bloom, Sigma) in 100 ml demi-water at 45 ° C, pH was adjusted to 6.5 by addition sodium hydroxide (NaOH). Gel formation was initiated by the addition of 0.5 and 1% (w / v) ACTIVA WM transglutaminase (Ajinomoto Co., Inc, Tokyo, Japan) to gelatin solutions. Transglutaminase activity. 81 to 135 U / g (hydroxamate method).

Viskozimetrická měření rychlosti tvorby gelu byly provedeny při konstantní rotační rychlosti a teplotě 37 °C s použitím viskozimetru RHEOTEST 2.1 (MLW Prufgerate-Werke Medingen, NDR). Na přiložených grafech je patrný bod zlomu experimentálních křivek v čase, při kterém dochází k relativně rychlé ztrátě tekutosti a viskozita se obvykle začne prudce zvyšovat. Čas, ve kterém dochází k tomuto zlomu, je označován dobou tvorby gelu experimentální směsi.Viscosimetric gel rate measurements were performed at a constant rotational speed and temperature of 37 ° C using a RHEOTEST 2.1 viscometer (MLW Prufgerate-Werke Medingen, NDR). The attached graphs show the breaking point of the experimental curves at a time at which a relatively rapid loss of fluidity occurs and the viscosity usually begins to rise sharply. The time at which this break occurs is indicated by the gel formation time of the experimental mixture.

Výsledky pokusu jsou graficky znázorněny na obr. 1. Z grafu na tomto obrázku je zřejmé, že rychlost tvorby gelu vzrůstá s koncentrací transglutaminázy TGA. Při koncentraci enzymu vyšší než 1% (hmot./obj.) lze docílit v koncentrovaném roztoku želatiny dobu tvorby gelu kratší než 15 minut. Tato doba tuhnutí směsi je dostatečná pro použití testované směsi jako chirurgický „sealant“ a v mnoha případech i jako adhesivum pro pevné spojování tkání.The results of the experiment are shown graphically in Figure 1. From the graph in this figure, it is apparent that the rate of gel formation increases with the concentration of transglutaminase TGA. At an enzyme concentration of greater than 1% (w / v), gel formation times of less than 15 minutes can be achieved in a concentrated gelatin solution. This solidification time of the composition is sufficient to use the test composition as a surgical sealant and, in many cases, as an adhesive for firm tissue joining.

Příklad 2Example 2

Stanovení vlivu koncentrace želatiny na rychlost tvorby gelu v přítomnosti 0,5% hmot./obj. transglutaminasy při 37 °C.Determination of the effect of gelatin concentration on the gel formation rate in the presence of 0.5% w / v. transglutaminases at 37 ° C.

Roztoky želatiny (5 nebo 10 % hmot./obj.) byly připraveny rozpuštěním 5 nebo 10 g želatiny připravené z vepřové kůže (Typ A, 300 bloom, Sigma) ve 100 ml demi-vody při teplotě 45 °C, pH bylo upraveno na 6,5 přídavkem NaOH.Gelatin solutions (5 or 10% w / v) were prepared by dissolving 5 or 10 g of pork skin gelatin (Type A, 300 bloom, Sigma) in 100 ml demi-water at 45 ° C, pH was adjusted to 6.5 by addition of NaOH.

•··· ··· ··· ··• ··· ··· ··· ··

Tvorba gelu byla iniciována přídavkem 0,5% (hmot./obj.) transglutaminázy ACTIVA WM (Ajinomoto Co., lne., Tokyo, Japonsko) do roztoků obsahujících želatinu. Aktivita transglutaminázy: 81 až 135 U/g (hydroxamátová metoda).Gel formation was initiated by the addition of 0.5% (w / v) ACTIVA WM transglutaminase (Ajinomoto Co., Inc., Tokyo, Japan) to gelatin-containing solutions. Transglutaminase activity: 81-135 U / g (hydroxamate method).

Viskozimetrická měření rychlosti tvorby gelu byla provedena stejným způsobem jako v případě příkladu 1. Výsledky pokusu jsou graficky znázorněny na obr. 2. Z grafu na tomto obrázku je zřejmé, že rychlost tvorby gelu vzrůstá se zvyšující se koncentraci želatiny. Pro dosažení co nejkratší doby tvorby gelu je nutné, aby koncentrace želatiny v přípravku byla co nejvyšší.Viscosimetric measurements of the gel formation rate were performed in the same manner as in Example 1. The results of the experiment are shown graphically in Fig. 2. It is apparent from the graph in this figure that the gel formation rate increases with increasing gelatin concentration. In order to achieve the shortest gel formation time, the gelatin concentration in the formulation should be as high as possible.

Příklad 3Example 3

Stanovení vlivu přítomnosti chitosanu na rychlost tvorby gelu v 5% (hmot./obj.) roztoku želatiny s 0,25% (hmot./obj.) transglutaminasy při 37 °C.Determination of the effect of the presence of chitosan on the gel formation rate in a 5% (w / v) gelatin solution with 0.25% (w / v) transglutaminase at 37 ° C.

Roztok želatiny 5% (hmot./obj.) byl připraven rozpuštěním 5 g želatiny připravené z vepřové kůže (Typ A, 300 bloom, Sigma) ve 100 ml demi-vody při teplotě 45 °C, pH bylo upraveno na 6,5 přídavkem NaOH.A 5% (w / v) gelatin solution was prepared by dissolving 5 g of pork skin gelatin (Type A, 300 bloom, Sigma) in 100 ml demi-water at 45 ° C, pH was adjusted to 6.5 by addition NaOH.

Roztok chitosanu (3,2% hmot./obj.) byl připraven rozpuštěním plísňového chitosanu A. niger (VÚPP, distribuce molekulových hmotností: 5 až 50 000, stupeň acetylace: 4 až 5%) v demi - vodě po upravení pH přídavkem HCI na 2 až 3. Nakonec bylo pH roztoku zpětně zvýšeno na hodnotu 6,5 přídavkem NaOH.A chitosan solution (3.2% w / v) was prepared by dissolving A. niger fungal chitosan (SCF, molecular weight distribution: 5 to 50,000, degree of acetylation: 4 to 5%) in demi-water after pH adjustment by addition of HCl Finally, the pH of the solution was raised back to 6.5 by addition of NaOH.

Tvorba gelu byla iniciována přídavkem 0,25 % (hmot./obj.) transglutaminázy ACTIVA WM (Ajinomoto Co., lne., Tokyo, Japonsko) do roztoků obsahujících želatinu. Aktivita transglutaminázy: 81 až 135 U/g (hydroxamátová metoda). Viskozimetrická měření rychlosti tvorby gelu byla provedena stejným způsobem jako v případě příkladů 1 a 2. Výsledky pokusu jsou graficky znázorněny na obr. 3. Z grafu na tomto obrázku je zřejmé, že přídavek chitosanu zvyšoval rychlost tvorby gelu. Přímou kovalentní vazbu chitosanu na želatinu se však zatím nepodařilo prokázat.Gel formation was initiated by the addition of 0.25% (w / v) transglutaminase ACTIVA WM (Ajinomoto Co., Inc., Tokyo, Japan) to gelatin-containing solutions. Transglutaminase activity: 81-135 U / g (hydroxamate method). Viscosimetric measurements of the gel formation rate were performed in the same manner as in Examples 1 and 2. The results of the experiment are shown graphically in Figure 3. It is apparent from the graph in this figure that the addition of chitosan increased the gel formation rate. However, direct covalent binding of chitosan to gelatin has not yet been demonstrated.

Příklad 4Example 4

Měření vazebné síly navrhovaného tkáňového adhesiva v porovnání s GRF adhesivem.Measurement of the binding strength of the proposed tissue adhesive compared to the GRF adhesive.

• · • · · * · • · · · ··· • · · · ·• · · · · · · · · · · · · · · ·

Vazebná síla navrhovaného tkáňového adhesiva (želatina - transglutamináza (TGA) - chitosan) byla porovnávána s vazebnou silou směsi želatina - TGA, čisté želatiny a komerčně používané směsi želatina - resorcinol, síťované formaldehydem (GRF adhesivum).The binding strength of the proposed tissue adhesive (gelatin - transglutaminase (TGA) - chitosan) was compared with that of the gelatin - TGA mixture, pure gelatin and the commercially used gelatin - resorcinol crosslinked formaldehyde (GRF adhesive) mixture.

Složení testovaných adhesivních směsí bylo následující:The composition of the tested adhesive mixtures was as follows:

Vzorek 1Sample 1

3,3 % (hmot./obj.) želatiny z vepřové kůže (Typ A, 300 bloom, Sigma), 2 % (hmot./obj.) TGA (ACTIVA WM) a 1% (hmot./obj.) plísňového chitosanu (P. oxalicum) m demi - vodě, pH 5,53.3% (w / v) pig skin gelatin (Type A, 300 bloom, Sigma), 2% (w / v) TGA (ACTIVA WM) and 1% (w / v) fungal of chitosan (P. oxalicum) in demi - water, pH 5.5

Vzorek 2 % (hmot./obj.) želatiny a 3 % (hmot./obj.) TGA v demi - vodě, pH 5,5.A sample of 2% (w / v) gelatin and 3% (w / v) TGA in demi-water, pH 5.5.

Vzorek 3Sample 3

3,3 % (hmot./obj.) želatiny, 6,7 % (hmot./obj.) resorcinolu (Sigma) a 1,2 % (hmot./obj.) formaldehydu (Sigma) v demi - vodě, pH 5,5.3.3% (w / v) gelatin, 6.7% (w / v) resorcinol (Sigma) and 1.2% (w / v) formaldehyde (Sigma) in demi-water, pH 5.5.

Vzorek 4 % (hmot./obj.) želatiny v demi - vodě, pH 5,5.A sample of 4% (w / v) gelatin in demi-water, pH 5.5.

Adhesivní charakteristiky všech připravených vzorků byly stanoveny měřením jejich vazebných sil mezi dvěmi tenkými plátky (8 x 2.5 cm) připravenými ze svaloviny čerstvého vepřového srdce. Každý vzorek v množství 0,4 ml byl okamžitě po smíchání všech složek aplikován mezi 2,5 x 2,5 cm plochy dvou těchto plátků. Po zatížení spoje 800 g.cm'2 po dobu 60 minut při 37 °C byla vazebná síla každého z vzorků měřena s použitím analyzátoru textur TA-XT 2 (Stable Micro System, UK) při konstantní rychlosti 48 mm.miri1, dokud nedošlo k roztržení slepených svalových plátků.The adhesion characteristics of all prepared samples were determined by measuring their binding forces between two thin slices (8 x 2.5 cm) prepared from fresh pork heart muscle. Each sample of 0.4 ml was applied immediately after mixing the ingredients between 2.5 x 2.5 cm of the area of the two slices. After loading the joint at 800 g.cm < 2 > for 60 minutes at 37 [deg.] C., the binding strength of each sample was measured using a TA-XT 2 texture analyzer (Stable Micro System, UK) at a constant speed of 48 mm.miri 1 until to tear the glued muscle slices together.

Výsledky pokusu jsou graficky znázorněny na obr. 4. Z grafu na tomto obrázku je zřejmé, že adhesivní síla vzorku 2 (želatina + TGA) byla srovnatelná s adhesivní silou vzorku 3 (GRF směs). Složení vzorku 3 bylo navrženo podle odborné literatury, tak aby se blížilo složení komerčních GRF adhesiv.The results of the experiment are shown graphically in FIG. 4. From the graph in this figure, it is clear that the adhesive strength of Sample 2 (gelatin + TGA) was comparable to that of Sample 3 (GRF mixture). The composition of Sample 3 was designed according to the literature to approximate the composition of commercial GRF adhesives.

• · · · • · • ··· • ·• · · · · · ·

Přídavek chitosanu v případě vzorku 1 neovlivňoval významně vazebnou sílu směsi. Nižší naměřenou tahovou sílu u tohoto vzorku je možno vysvětlit na základě nižší koncentrace želatiny a TGA ve vzorku.The addition of chitosan in sample 1 did not significantly affect the binding strength of the mixture. The lower measured tensile force of this sample can be explained by the lower concentration of gelatin and TGA in the sample.

Při použití dostatečně vysoké koncentrace želatiny a enzymu je tedy vazebná síla adhesiva podle vynálezu srovnatelná s vazebnou silou komerčního GRF adhesiva.Thus, using a sufficiently high concentration of gelatin and enzyme, the binding strength of the adhesive of the invention is comparable to that of a commercial GRF adhesive.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Dvojsložkové biodegradovatelné tkáňové adhesivum pro medicínské využití na bázi mikrobiální transglutaminázy, která je nezávislá na přítomnosti vápenatých či jiných kovových kationů, přičemž je v adhesivu přítomna v koncentraci 0,05 až 10 % hmotnostních, zároveň s bílkovinným nosičem ze skupiny denaturovaných živočišných kolagenů, želatiny, mléčných bílkovin a albuminu, případně i chitosanu. Toto dvojsložkové adhesivo má široké použití ve veterinární i humánní medicíně.Two-component biodegradable tissue adhesive for medical use based on microbial transglutaminase, which is independent of the presence of calcium or other metal cations and is present in the adhesive at a concentration of 0.05 to 10% by weight, together with a protein carrier from denatured animal collagen, milk protein and albumin, possibly chitosan. This two-component adhesive is widely used in veterinary and human medicine.

Claims (4)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Dvojsložkové biodegradovatelné tkáňové adhesivum pro medicínské využití na bázi transglutaminázy, vyznačující se tím, že transglutamináza je mikrobiálního původu a je nezávislá na přítomnosti vápenatých či jiných kovových kationů, přičemž je vadhesivu přítomna v koncentraci 0,05 až 10 % hmotnostních, zároveň s bílkovinným nosičem ze skupiny denaturovaných živočišných kolagenů, želatiny, mléčných bílkovin a albuminu, případně i chitosanu.A two-component biodegradable tissue adhesive for medical use based on transglutaminase, characterized in that the transglutaminase is of microbial origin and is independent of the presence of calcium or other metal cations, wherein the vadhesive is present in a concentration of 0.05 to 10% by weight with protein. a carrier from the group of denatured animal collagens, gelatin, milk proteins and albumin, and possibly chitosan. 2. Dvojsložkové biodegradovatelné tkáňové adhesivum podle nároku 1, vyznačující se tím, že adhesivo výhodně obsahuje 0,5 až 10 % hmot. želatiny či denaturovaného kolagenu jako nosiče.A two-component biodegradable tissue adhesive according to claim 1, characterized in that the adhesive preferably comprises 0.5 to 10% by weight. gelatin or denatured collagen as carrier. 3. Dvojsložkové biodegradovatelné tkáňové adhesivum podle nároku 1, vyznačující se tím, že adhesivo výhodně obsahuje 0,1 až 4 % hmot. chitosanu ·· ·· «··· • · · · · t · · · ···A two-component biodegradable tissue adhesive according to claim 1, characterized in that the adhesive preferably contains 0.1 to 4% by weight. chitosan ·· ····· · · · · · t · · ··· Obr. 1: Stanovení vlivu koncentrace transglutaminasy (TGA) na rychlost tvorby gelu v 10% (hmot./obj.) roztoku želatiny (Ž) při 37 °C.Giant. 1: Determination of the effect of transglutaminase concentration (TGA) on gel formation rate in a 10% (w / v) gelatin solution ()) at 37 ° C. 450 ω 400 m450 ω 400 m O. 350 E i300 O. 350 E and 300 8 250 to ΛΑΛ > 200 θ150 |ιοθ Í 50 08 250 to ΛΑΛ > 200 and 150 | ιοθ 50 50 0 0 50 100 150 200 polymerizační čas (min)0 50 100 150 200 polymerization time (min) ÉAA A AAAA^AA A 10%Ž; 0.5% TGA A 5% Ž; 0.5% TGAÉAA A AAAA ^ AA A 10% W; 0.5% TGA A 5% W; 0.5% TGA Obr. 2: Stanovení vlivu koncentrace želatiny (Ž) na rychlost tvorby gelu v přítomnosti 0,5% hmot./obj.transglutaminasy (TGA) při 37 °C.Giant. 2: Determination of the effect of gelatin concentration (F) on the gel formation rate in the presence of 0.5% w / v Tg at 37 ° C. • ·· ·· · · •4 ····• 4 ···· I » · » · · ·· ···· *I »» · * * 300300 250 <0250 <0 CLCL EE 200 (O +J200 (O + J NN OO E 150E 150 A 5% Z; 0.25% TGA 5% Ž; 1.6% Ch; 0.25% TGA ><BA 5% Z; 0.25% TGA 5% W; 1.6% Ch; 0.25% TGA < B O 100O 100 Ě ffi c >»Ě ffi c> » Ό j IaIaIaI i Iaaaaa aΌ j IaIaIaI i Iaaaaa a 50 100 150 200 polymerizační čas (min)50 100 150 200 polymerization time (min) 250250 Obr. 3: Stanovení vlivu přítomnosti chitosanu (Ch) na rychlost tvorby gelu v 5% (hmot./obj.) roztoku želatiny (Ž) s 0,25% (hmot./obj.) transglutaminasy (TGA) při 37 °C.Giant. 3: Determination of the effect of the presence of chitosan (Ch) on the rate of gel formation in a 5% (w / v) solution of gelatin ()) with 0.25% (w / v) transglutaminase (TGA) at 37 ° C. Obr. 4: Měření vazebné síly navrhovaného tkáňového adhesiva v porovnání s GRF adhesivem.Giant. 4: Measurement of the binding strength of the proposed tissue adhesive compared to the GRF adhesive. Vzorek 1: 3,3% (hmot./obj.) Ž, 2% (hmot./obj.) TGA a 1% (hmot./obj.) CH Vzorek 2: 5% (hmot./obj.) Ž a 3% (hmot./obj.) TGASample 1: 3.3% (w / v) W, 2% (w / v) TGA and 1% (w / v) CH Sample 2: 5% (w / v) W and 3% (w / v) TGA Vzorek 3: 3,3% (hmot./obj.) Ž, 6,7% (hmot./obj.) resorcinol a 1,2% (hmot./obj.) formaldehyd - GRF adhesivumSample 3: 3.3% (w / v) R, 6.7% (w / v) resorcinol and 1.2% (w / v) formaldehyde GRF adhesive Vzorek 4; 10% (hmot./obj.) Ž.Sample 4; 10% (w / v)
CZ20050668A 2005-10-21 2005-10-21 Two-component biologically degradable tissue adhesive for medicinal application CZ2005668A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20050668A CZ2005668A3 (en) 2005-10-21 2005-10-21 Two-component biologically degradable tissue adhesive for medicinal application

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20050668A CZ2005668A3 (en) 2005-10-21 2005-10-21 Two-component biologically degradable tissue adhesive for medicinal application

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2005668A3 true CZ2005668A3 (en) 2007-05-23

Family

ID=38068147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20050668A CZ2005668A3 (en) 2005-10-21 2005-10-21 Two-component biologically degradable tissue adhesive for medicinal application

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2005668A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Burke et al. Thermal gelation and tissue adhesion of biomimetic hydrogels
RU2464015C2 (en) Gelatin-transglutaminase hemostatic bandages and isolating agents
US10202585B2 (en) Modification of enzymatic crosslinkers for controlling properties of crosslinked matrices
EP2586467B1 (en) Gelatin-transglutaminase hemostatic dressings and sealants
JP5204103B2 (en) Use of gelatin and cross-linking agents to produce cross-linked medical glues
EP2552326B1 (en) Tissue sealant for use in non compressible hemorrhage
CA2669738C (en) Biogel
US9694101B2 (en) Flowable collagen-based hemostat and methods of use
US20060258560A1 (en) Dry tissue sealant compositions
JP2019216755A (en) Hemostatic material
US20140193386A1 (en) Method for enzymatic cross-linking of a protein
CN108926737B (en) Medical sealing system, preparation method and application thereof
CN110801528A (en) Dura mater spinalis sealing hydrogel and preparation method and application thereof
WO2014071053A2 (en) Improvements on tissue sealant for use in non-compressible hemorrhage
US11484623B2 (en) Dry pad comprising thrombin and pectin
CZ2005668A3 (en) Two-component biologically degradable tissue adhesive for medicinal application
CZ17642U1 (en) Two-component biologically degradable tissue adhesive for medicinal use
Velada et al. Physical characteristics of vivostat® patient-derived sealant: Implications for clinical use
Ikada Absorbable hydrogels for medical use