CZ20931U1 - Suchá substance hydrogelu pro krytí ran - Google Patents

Description

Suchá substance hydrogelu pro krytí ran

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

Dosavadní stav technikv

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

03/034 900, který popisuje intradermální záplatu s propustným nosičem s nánosem gelu na bázi polyvinylpyrolidonu s určitou průměrnou molekulovou hmotností (nejlépe 900 000 až 1 500 000 Dalton) 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 $ dostačujícími mechanickými vlast20 nostmi a proto nejsou na hydrogel kladeny z tohoto hlediska žádné zvláštní požadavky.

Další postup spojení polymemího hydrogelu a substrátu je popsán v US patentu 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 polyvinylpyrolidon o určité molekulové hmotnosti (opt. 200 000 až 300 000 Dalton) v množství nejlépe 40 až 50 % hmotn, ve vodném roztoku. Síťování hydrogelu je důležité 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 polyvinylpyrolidonu příliš vysoká, není možno získat roztok o dostatečně vysoké koncentraci polyvinylpyrolidonu a proto adheze k polymemím adhezívním vrstvám po ozáření není vyhovující. Navíc koncentrace polyvinylpyrolidonu předpokládané v tomto patentu jsou relativně vysoké a to může vést k citelnému růstu ceny takových hydrogelů.

Polyvinylpyrolidon je vhodným syntetickým polymerem pro přípravu hydrogelů pro krytí ran, jak může být zřejmé z dalšího US patentu č. 4 871 490. Postup podle tohoto patentu je založen na lití vodného roztoku syntetického polymeru, například polyvinylpyrolidonu, přírodního polymeru, například agaru, a takzvaného změkčujícího činidla, například polyetylénglykolu, do formy udělující tvar tomuto hydrogelu. Po ozáření je získán hydrogel pro krytí 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 pyrolidonu 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 pri 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 US patentu č. 5 306 504. Toto řešení je založeno na síťovaném polyvinylpyrolidonu, který je míchán s vodorozpustným multifunkčním amin obsahujícím polymerem. Polyvinylpyrolidon má kyselé skupiny otevírající cyklus, které mohou reagovat se zásaditými aminovými skupinami multi funkčního amin-obsahujícího polymeru za vzniku nerozpust-1CZ 20931 Ul né, ale ve vodě botnající síťované amfolytické soli. Příprava probíhá ve vodném prostředí s obsahem vody 40 až 80 % hmotn. Změkčovadlo - například polyetylénglykol - 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 vyvinuta technologie popsaná v US patentu č. 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 síťoio vání a sterilizaci směsi, čímž se získá finální hydrogelový výrobek. Polymery použité v této metodě jsou především polyetylénoxid, polyvinylpyrolidon a/nebo jejich směs (opt. 15 až 25% hmotn. polyvinylpyrolidonu). Inhibitor síťování je s výhodou antioxidant, jako je kyselina askorbová. Pokud jde o další přísady, může být použito zvlhčující činidlo, jako je polyetylénglykol, aby se zlepšily fyzikální vlastnosti hydrogelu. Také může být přítomen urychlovač síťování, jako je etylénglykol- dimetakrylát. 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 US patentu č. 5 578 661 se skládá z vodné směsi nejméně tří polymerních komponent. První z nich je vodorozpustný polymer, například polyvinylpyrolidon, v množství 3 až 35 % hmotn. Tato složka může být míchána s polyetylénoxidem v hmotnostním poměru 10 :1 až 25 : 1. Druhá polymemí složka je kyselé skupiny obsahující polymer 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 zvýšení rozpustnosti třetí nebo druhé složky ve směsi. Jako zvlhčující přísada je preferován polyetylénglykol. Pokud jde o obsah polyvinylpyrolidonu 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 dal30 ších 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 krytí ran, zvláště mechanických vlastností a chování při botnání a sušení, vyvinut materiál podle US patentové přihlášky č. 2008/0033064. 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 získám polotovaru o obsahu nejméně 35 % syntetického polymeru, dále odstranění takto tvarovaného polotovaru z formy a podrobení účinku záření, aby byl poloto40 var síťován a sterilizován. Vodný roztok obsahuje nejméně 15 % syntetického polymeru, kterýje 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 - polyvinylpyrolidonu. Aby byly splněny tyto požadavky závislé na obsahu polyvinylpyrolidonu, jsou tím zároveň nepříznivě ovlivněny 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 a v technologickém procesu.

S cílem odstranění výše uvedených nevýhod a nedostatků hydrogelů pro krytí ran známých ze stavu techniky a technologií pro jejich přípravu byl vyvinut hydrogel pro krytí ran podle užitného vzoru ČR 18 770. Podstata tohoto technického řešení spočívá v tom, že hydrogel obsahuje poly-2uz, zirrai ui vinylpyrolidon s molekulovou hmotností 30 až 50 000 Dalton, karboxymetylcelulózu nebo kolagen, agar, polyetylénglykol s molekulovou hmotností 200 až 20 000 Dalton, glycerín, případně obsahuje alespoň jedno antibakteriální a/nebo antiseptické činidlo, s výhodou kyselinu boritou, přičemž všechny uvedené složky dohromady představují do 10 hmotn, % hydrogelu a zbývající část do 100 hmotn. % tvoří voda.

Hydrogel pro krytí ran podle uvedeného užitného vzoru má s výhodou kruhový nebo čtvercový tvar, tloušťku 2 až 3 mm a plochu 500 až 6 000 mm².

Výsledný produkt má obsah vlhkosti kolem 90 až 94 %. Úbytek hmotnosti ve finálním produktu (hydrogelu) oproti počáteční hmotnosti roztoku je kolem 10 až 30 hmotn. %. Pokud jde o hlavní io polymery, je možné doplnit polyvinylpyrolidon buď karboxymetylcelulózou nebo kolagenem k dosažení víceméně podobného účinku.

Pokud jde o ostatní složky, agar působí jako želatinační činidlo, polyetylénglykol jako hojící složka a glycerín představuje zvlhčující Činidlo. Kyselina boritá, je-li použita, působí jako antiseptické a antibakteriální činidlo. Přítomnost kyseliny borité způsobuje, že hydrogel pro krytí ran odolává mikrobiálním infekcím na menších popáleninách a řezných poraněních kůže a kromě toho způsobuje chladivý pocit.

Značnou výhodou hydrogelu podle tohoto užitného vzoru je jeho příznivá cena. Tento hydrogel je ekologicky přijatelný a snadno se skladuje a používá. Pokud jde o jeho uživatelské vlastnosti, jeho semitransparentní charakter umožňuje stálé monitorování hojícího procesu, což je velmi důležitá výhoda. Navíc tento hydrogel zlepšuje podmínky hojícího procesu díky svým absorpčním schopnostem a je nelepivý na pokožku.

Poslední z uvedených hydrogelu představuje velmi dobrou a úspěšnou alternativu v oblasti léčivých hydrogelů. Nicméně, tento i všechny dříve známé hydrogely pro medicínské aplikace jsou na trhu dostupné v mokré formě, s vysokým obsahem vody. Tato skutečnost je způsobena snahou dosáhnout nejvyššího uživatelského komfortu ohledně rychlosti užití; nicméně na druhé straně má tato skutečnost své citelné nevýhody.

Hlavní společnou nevýhodou všech takzvaných „mokrých hydrogelů“ je skutečnost, že nemohou být skladovány po dlouhý čas vzhledem k možné ztrátě vody a/nebo možnému množení bakterií. Současně jsou „mokré hydrogel/* velmi citlivé a náročné na dodržení sterilních aseptických podmínek během manipulace a skladování. Mokré hydrogely obsahují obvykle až 95 hmotn. % vody, což je prakticky rovnovážný stav, proto také nejsou schopné absorbovat větší množství tělních tekutin uvolněných během hojícího procesu, což je jejich značnou nevýhodou. Vysoký obsah vody u mokrých hydrogelů se u nich také promítá do značného zvýšení nákladů na dopravu a tím i do zvýšení finální ceny výrobku.

Podstata technického řešeni

Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých hydrogelů pro krytí ran a způsobů jejich přípravy jsou do značné míry odstraněny u suché substance hydrogelu pro krytí ran podle technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že suchá substance hydrogelu obsahuje želatinu a alginát sodný v hmotnostním poměru 3 : 7 až 7 : 3, přičemž tyto dvě složky společně tvoří

100 hmotnostních dílů směsi a současně suchá substance obsahuje polyetylénglykol v množství až 25 hmotn. dílů, glycerín v množství 15 až 25 hmotn. dílů, nanovlákna z polyvinylalkoholu v množství 10 až 40 hmotn. dílů, chlorid sodný v množství 1 až 3 hmotn. dílů, případně jiné obvyklé přísady. Suchá substance hydrogelu může dále obsahovat rakytníkový olej (sea-buckthom oil) v množství až 15 hmotn. dílů, Tato suchá substance má plochý tvar, s výhodou kruhový či oválný, tloušťku obvykle 1 až 2 mm a plochu 40 až 200 000 mm².

Želatina napomáhá regeneraci poraněné tkáně a absorbuje krev nebo uvolněné tělní tekutiny, alginát sodný zadržuje vodu a působí jako antimikrobiální činidlo. Polyetylénglykol působí jako náhrada poškozené kožní membrány, glycerín jako zvlhčující činidlo, chlorid sodný jako surfak-3CZ 20931 Ul tant. Nanovlákna z polyvinylalkoholu vytvářejí vláknitou matrici a zlepšují mechanickou pevnost vzniklého celku. Rakytníkový olej působí jako hojivý prostředek a také pomáhá zmenšit následné jizvy léčených ran.

Hlavní výhodou suché substance hydrogelu pro krytí ran podle technického řešení je skutečnost, že tato substance může být dlouhodobě skladována ve srovnání se známými „mokrými“ hydrogely. Prodloužení životnosti je zde dáno dvěma hlavními důvody; nehrozí nebezpečí ztráty vody a navíc je v suché substanci velmi ztíženo množení bakterií.

Další důležitou výhodou suché substance hydrogelu pro krytí ran podle technického řešení je skutečnost, že její hmotnost je snížena pod 50 % (cca na 40 %) oproti mokrým hydrogelům. Výi o robky podle technického řešení j sou lehké a tím j sou také nižší j ej ich náklady na dopravu.

Jinou důležitou výhodou „suchých“ hydrogelů podle technického řešení je skutečnost, že mohou být před vlastním použitím připraveny s nižším stupněm nasycení vodou - pod rovnovážným bodem - a tak mohou následně absorbovat poměrně značné množství exudátů v průběhu hojícího procesu.

Popsané hydrogely podle technického řešení mohou obsahovat některá pomocná léčiva -vodorozpustné prostředky k ochraně rány, urychlení hojení a prevenci infekce. Výsledná mokrá matrice připravená před použitím je makroporézní a tak má dobrou propustnost pro kyslík. Vzhledem k přítomnosti polyvinylalkoholových nanovláken může být hydrogel podle technického řešení použit jako gázový polštářek nebo pěnový obvaz.

Příklady provedení technického řešení

Technické řešení je blíže objasněno pomocí následujících příkladů konkrétního provedení.

Příklad 1

Suchá substance hydrogelu obsahuje 40 hmotn. dílů želatiny a 60 hmotn. dílů alginátu sodného, 16 hmotn. dílů polyetylénglykolu, 1,5 hmotn. dílů chloridu sodného a 16 hmotn. dílů glycerínu, dále frakci polyvinylalkoholových nanovláken v množství 15 hmotn. dílů. Představuje produkt o kruhovém průměru velikosti 25 mm, který má tloušťku 1,4 mm a plochu 490 mm². Výsledný produkt je světle žluté barvy a je zcela zbaven obsahu vody. Pro použití tohoto produktu pro krytí ran na lidském nebo zvířecím těle je před aplikací třeba ponořit jej do sterilní destilované vody při teplotě místnosti v aseptickém prostředí.

Příklad 2

Suchá substance hydrogelu obsahuje 60 hmotn. dílů želatiny a 40 hmotn. dílů alginátu sodného, 24 hmotn. dílů polyetylénglykolu, 2,5 hmotn. dílů chloridu sodného a 24 hmotn. dílů glycerínu, 10 hmotn. dílů rakytníkového oleje, dále frakci polyvinylalkoholových nanovláken v množství 35 hmotn. dílů. Představuje produkt o kruhovém průměru velikosti 25 mm, který má tloušťku

1,6 mm a plochu 490 mm². Výsledný produkt je oranžové barvy a je zcela zbaven obsahu vody.

Pro použití tohoto produktu pro krytí ran na lidském nebo zvířecím těle je před aplikací třeba ponořit jej do sterilní destilované vody při teplotě místnosti v aseptickém prostředí.

Průmyslová využitelnost

Hydrogel pro krytí ran vytvořený ze suché substance podle technického řešení bude používán pro lékařské účely při ošetřování spálenin a velkých ran. Může být použit 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.

Claims (2)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Suchá substance hydrogelu pro krytí ran vyrobená z přírodních a syntetických polymerů, vyznačující se tím, že obsahuje želatinu a alginát sodný v hmotnostním poměru 3 : 7 až 7 : 3, přičemž tyto dvě složky dohromady tvoří 100 hmotn. dílů, a současně substance obsa5 huje 15 až 25 hmotn. dílů polyetylénglykolu, 15 až 25 hmotn. dílů glycerínu, 10 až 40 hmotn. dílů polyvinylalkoholových nanovláken, 1 až 3 hmotn. dílů chloridu sodného, případně další běžná aditiva.

2. Suchá substance hydrogelu pro krytí ran podle nároku 1, vyznačuj ící se tím, že obsahuje až 15 hmotn. dílů rakytníkového oleje.

io 3. Suchá substance hydrogelu pro krytí ran podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se tím, že má plochý tvar, s výhodou kruhový nebo oválný, tloušťku 1 až 2 mm a plochu 400 až 200 000 mm².