CZ301740B6 - Zpusob antibiotického povlékání teles se vzájemne propojenými mikrodutinami - Google Patents

Abstract

Rešení se týká zhotovení antibiotického povlaku teles se vzájemne propojenými mikrodutinami, takto povlecených teles, jakož i jejich použití. Pri preferované forme provedení je do mikrodutin nekovových teles se vzájemne propojenými mikrodutinami, vytvorených z kolagenu nebo želatiny nebo polyesteru nebo trikalcium-fosfátu nebo hydroxyapatitu, namácením, stríkáním nebo nakapáním vnesen homogenní roztok gentamycin-pentakis-dodecylsulfátu, gentamycin-tetrakis-dodecylsulfátu, gentamycin-pentakis-dodecylsulfonátu nebo gentamycin-tetrakis-dodecylsulfonátu, který obsahuje methanol anebo ethanol, N,N-dimethylformamid anebo dimethylsulfoxid jako rozpouštedlo a po vyparení nebo odparení organického rozpouštedla se na povrchu mikrodutin vytvorí vrstva z gentamycin-pentakis-dodecylsulfátu, gentamycin-tetrakis-dodecylsulfátu, gentamycin-pentakis-dodecylsulfonátu nebo gentamycin-tetrakis-dodecylsulfonátu.

Description

Vynález se týká způsobu antibiotického povlékání těles se vzájemně propojenými mikrodutinami. Tato antibioticky vybavená tělesa se vzájemně propojenými mikrodutinami mají být používána v humánní i veterinární medicíně jako implantáty pro ošetřování kostních defektů a případně pro ošetřování defektů měkkých tkání. Přitom je snaha o kontinuální uvolňování antibiotika z antibiotického povlaku vnitřního povrchu vzájemně propojených mikrodutin po dobu více dní, aby se tím účinně zamezovala nebo potírala mikrobiální infekce v oblasti ošetřovaného defektu kosti nebo defektu měkké tkáně.

Dosavadní stav techniky

Defekty kostí jsou v humánní a veterinární medicíně poměrné časté a bývají způsobeny zejména kostními pištěli, zlomeninami a tumory. U otevřených zlomenin jsou navíc zhusta zaznamenávány infekce kostní tkáně. Ošetřování kostních defektů se může provádět vyplňováním vhodnými implantáty. V posledních letech došly zájmu zejména porézní implantáty, které na základě svého chemického složení a své porózity vykazují osteokonduktivní účinek a příznivě ovlivňují vrůstání okolní kostní tkáně. Ošetřování kostních defektů je problematické vždy tehdy, když navíc jde o mikrobiální infekce kostní tkáně. Infekce kostní tkáně mohou být potírány systémovou nebo lokální aplikací vhodného antibiotika. Systémová aplikace antibiotika je problematická vzhledem k někdy ne nepodstatné toxicitě antibiotika. Naproti tomu lokální aplikace přímo uvnitř nebo na infikované tkáni poskytuje tu výhodu, že mohou být dosaženy vysoké lokální koncentrace antibiotika a zabrání se tak škodlivým koncentracím antibiotika v ostatním organizmu. Těmito vysokými koncentracemi antibiotik v místě bakteriální infekce je možné téměř úplné usmrcení mikroorganizmů, takže bakteriální infekce jsou léčeny velice účinně. Je zvláště výhodné, když se v místě bakteriálních infekcí udržuje účinná koncentrace antibiotika po dobu více dnů až týdnů, aby mohlo antibiotikum vniknout co nejhfoubějí do infikované tkáně a byly tak zničeny í těžko dostupné zárodky. Bakteriální infekce měkkých tkání se v humánní a veterinární medicíně vyskytují rovněž často. Proto je lokální ošetřování antibiotiky pro léčení těchto infekcí rovněž zajímavé.

Pro výrobu depotních preparátů a antibioticky účinných implantátů doznaly až dosud relativně malou pozornost soli ve vodě málo rozpustných aminoglykosidových antibiotik. Málo rozpustných solí je známa řada. Tak pro gentamycin byla publikována příprava málo rozpustných solí na bázi vysokých masných kyselin a arylalkylkarboxylových kyselin (Luedemann G.M.. Weistein

M.J.; Gentamycin and method of production, US 3091 572, 16. 7. 1962). Příkladem pro to jsou soli gentamycinu a kyseliny laurové, kyseliny stearové, kyseliny palmitové, kyseliny olejové, kyseliny fenylmáselné, kyseliny naftalen-l-karboxylové. Syntézy dodecylsulfátů genatmycinu ve vodném resp. vodně-methanolickém roztoku jsou popsány od Jurado Solera a spol. (Jurado Soler A., Ortiz Hemandez J.A., Ciuro Bertran: Neue Gentamicinderivate. Verfahren zuř

Herstellung derselben und diese enthaltende antibiotisch wirksame Zusammensetzung, DE 24 46 640, 30.9.1974). Tyto soli se však prokázaly jako nevýhodné, protože představují voskovité, hydrofobní substance, které brání galenickému použití. Jurado Sorel a spol. zjistili, že gentamycin-pentakis-dodecylsulfát je rozpustný v rozpouštědlech jako je methanol, ethanol a dimethylsulfoxid. Gentamycin-pentakis-dodecylsulfát nasazují při přípravě injekčních preparátů, mastí a krémů. Další možnosti použití roztoků gentamycin-pentakis-dodecylsulfátu nebyly uvažovány. Soli mastných kyselin a alifatické sulfáty gentamycinu a etamycinu byly syntetizovány z volné báze resp. z jejich solí ve vodě při 50 až 80 °C (Voege H.. Stadler P„ Zeiler H.J., Samaan S., Metzger K.G.: Schweriósliche Salze von Aminoglykosiden sowie diese enthaltende Formulierungen mit verzógerter Wirkstoff-Freigabe. DE 32 48 328, 28.12.1982). Tyto soli anti55 biotik a mastných kyselin mají být vhodné jako injekční preparáty. Novější vývoj představují

-1 CZ 301740 B6 těžko rozpustné flavonoid-fosfáty aminoglykosidů. (Wahlig H,, Dingeldein E., Kirchlechner R., Orth D., Rogalski W.: Flavonoid phosphate salts of aminoglycoside antibiotics, US 4 617 293. 13.10.1986), Od derivátů hydroxyflavanů, hydroxyflavenů, hydroxy flavanonů, hydroxyflavonů a hydroxyflavilia jsou popisovány soli monoesterů fosforečné kyseliny. Preferovány přitom jsou zejména deriváty flavanonů a flavonů. Tyto těžko rozpustné soli se mají používat jako depotní preparáty. Tak jsou tyto soli například vnášeny do kolagenového rouna (Wahlig H., Dingeldein E„ Braun D.: Medicinally useful, shaped mass of collagen resorbable in the body. US 4 291 013, 22.9. 1981).

io Vytváření jednoduchých depotů antibiotika/antibiotik v systémech pórů porézních těles napouštěním porézních těles vodnými roztoky antibiotik patří k obecně známým poznatkům (Reiner R., Kiping W., Dóring H., Koster K., Heide H.: Implantierbares Pharmaka-Depot, DE 2807132, 20.

2. 1978). Při tom může být dosaženo zpožďované uvolňování účinné látky ve vodě lehce rozpustných antibiotik adsorpčními nebo difuzními pochody, které závisí na použitém materiálu, objemu pórů a pórozitě. Vedle toho je také možné rozpustit ve vodě málo rozpustné soli antibiotik ve vhodných organických rozpouštědlech a těmito roztoky tvarovky napustit. V tvarovkách tím vznikají depoty, které vykazují zpožďované uvolňování účinné látky. Příkladem pro to je Cimbollkem a Niesem popsaná metoda pro rozpouštění ve vodě málo rozpustné soli gentamycinu a její použití k potahování (Cimbollek M., Nies B.: Solvent for sparingly soluble gentamicin salt.

US 5 679 646, 4. 5. 1994). Tato sůl gentamycinu byla syntetizována na bázi 3-p-methoxybenzyliden-6-hydroxy-4'-methoxyflavanon-~6-fosfátu. Kurtz popisuje velmi zajímavý způsob, ve kterém se ve vodě málo rozpustné soli antibiotik, které jsou odvozeny od gentamycinu nebo polymycinu a penicilinu nebo cefalosporinu, se rozpouštějí v organickém rozpouštědle a těmito roztoky jsou napouštěny blíže nespecifikované materiály (Kurtz L.D.: Wasseruniósliche biocide

Antibiotikasalze. DE23 01 633, 13. 11. 1973). Penicilinové nebo cefalosporinové zbytky tvoří aniontovou komponentu soli a aminoglukosidové zbytky komponentu kationtovou.

Souhrnně může být konstatováno, že doposud nejsou známy žádné způsoby, při kterých jsou na povrch vzájemně propojených mikrodutin nanášeny antibiotické povlaky, které tvoří ve vodě málo rozpustné soli gentamycinu, jež obsahují aniontový zbytek ze skupiny alkylsulfátů a nebo alkylsulfonátů. Vlastnosti tvorby vrstvy ve vodě málo rozpustných solí antibiotik na základě sulfátů a sulfonátů nebyly dosud sledovány.

Podstata vynálezu

Základem předkládaného vynálezu je úkol vyvinout zlepšená tělesa s antibiotickým povlakem, stejně jako jednoduchý, nákladově příznivý výrobní způsob pro antibiotické povlékání těles se vzájemně propojenými míkrodutinami. Takto antibioticky vybavená tělesa se vzájemně propoje40 nými míkrodutinami mají nalézat použití jako implantáty v humánní i veterinární medicíně pro ošetřování kostních defektů a defektů měkkých tkání. Tímto postupem mají být, při zřeknutí se polymemích pojiv, jednoduchým způsobem získány antibiotické povlaky, které umožňují uvolňování antibiotika po dobu více dnů. Antibioticky povlak musí na vnitřním povrchu těles se vzájemně propojenými míkrodutinami dobře ulpívat a nesmí vzájemně propojené mikrodutiny uzaví45 rat.

Základem vynálezu je překvapující nález, že se antibiotické povlaky se zpožďovaným uvolňováním účinné látky v mikrodutinách těles se vzájemně propojenými míkrodutinami tvoří zejména tím, že se do mikrodutin vhodnými opatřeními jako ponořením, stříkáním nebo nakapáním vnese roztok gentamycin-pentakis-dodecylsulfátu nebo gentamycin-pentakis-dodecylsulfonátu ve vhodném organickém rozpouštědle, například ze skupiny alkoholů, a po odstranění (jako třeba vypařením nebo odpařením) organického rozpouštědla zbude vrstva gentamycin-pentakisdodecylsulfátu nebo gentamycin-pentakis-dodecylsulfonátu na povrchu mikrodutin. Mikrodutiny mohou být vytvořeny jako póry.

-2CZ 3U174V B6

Předmětem vynálezu tedy je způsob antibíotického povlékání těles se vzájemně propojenými mikrodutinami, jehož podstata spočívá v tom, že do mikrodutin se vnese roztok obsahující gentamycin-dodecylsulfátu s 1 až 5 dodecylsulfátovými skupinami na molekulu gentamycinu a/nebo gentamycin-dodecylsulfonátu 1 až 5 dodecylsulfonátovými skupinami na molekulu gentamycinu v alespoň jednom organickém rozpouštědle a po vypaření nebo odpaření rozpouštědla vznikne na povrchu mikrodutin vrstva gentamycin-dodecylsulfátu nebo gentamycin-dodecylsulfonátu.

Tělesa mohou být organické nebo anorganické povahy nebo tak zvané kompozity z anorganického a organického materiálu. Jsou vystavěny např. z kolagenu, želatiny, polyesterů, titanu, titanoio vých slitin, ušlechtilé oceli, uhličitanu vápenatého, síranu vápenatého, trikalcium fosfátu nebo hydroxyapatitu. Mezi kovovými tělesy s vzájemně propojenými mikrodutinami se rozumí zejména takové, které na svém povrchu vykazují mikrodutiny, které jsou navzájem spojeny, a počítají se i kovová tělesa, jejichž povrch byl pískováním tak zdrsněn, že vykazují otevřené, spolu spojené dutiny. Rozumí se, že použité roztoky jsou co nejvíc homogenní. Jako rozpouštědla přicházejí v úvahu především nižší alkoholy, jakož i Ν,Ν-dimethylformamid (DMF) nebo dimethylsulfoxid (DMSO). Preferovaným rozpouštědlem je methanol nebo ethanol.

Gentamycin-pentakis-dodecylsulfát, gentamycin-tetrakis-dodecylsulfát, gentamycin-tetrakisdodecylsulfonát a také gentamycin-pentakisr-dodecylsulfonát jsou nekrystalické, voskovité sub20 stance, které při odpařování resp. vypařování organického rozpouštědla vykazují určitý průběh a ukládají se přitom na povrchy jako vrstva. Překvapivě dobře ulpívají na površích ze skla, keramiky a plastických hmot.

V methanolu, ethanolu, dimethyl sulfoxidu a Ν,Ν-dimethylformamidu se překvapivě rozpouští také klindamycin-dodecyísuifát, klindamycin-dodecylsulfonát, linkosamin-dodecyl-sulfát, linkosamin-dodecylsulfonát. Tyto látky mohou takto být bez dalšího přidávány ke gentamycinovým roztokům. Do roztoků je možné rovněž nasazovat tetracyklin-dodecylsulfát nebo tetracyklindodecylsulfonát. Namísto tetracyklin-dodecylsulfátu je možné použít i dodecylsulfáty anebo dodecylsulfonáty chlortetracyklinu, oxytetracyklinu, demethylchlortetracyklinu, methacyklinu, doxycyklinu, rolitetracyklinu a minocyklinu. Přidán může být i koprofloxacin-dodecylbenzylsulfonát. Tomu odpovídajícím způsobem vznikají na povrchu mikrodutin povlaky obsahující gentamycinové komponenty a alespoň jednu ze zmíněných dalších antibiotických komponent. Předmětným vynálezem je také zhotovování antibiotických vrstev pouze z dodecylsulfátů, dodecylsulfonátů a dodecylbenzylsulfonátů uvedených antibiotik rozpuštěných v methanolu, ethanolu, dímethylsulfoxidu a Ν,Ν-dimethylformamidu, bez antibiotické komponenty obsahující gentamycin.

Ve vrstvách z gentamycin-pentakis-dodecylsulfátu nebo gentamycin-tetrakis-dodecylsulfátu a gentamycin-pentakis-dodecylsulfonátu nebo gentamycin-tetrakis-dodecylsulfonátu mohou být překvapivě uzavřením nebo překrytím mechanicky fixována jiná antibiotika. Je tudíž možné, že do navzájem propojených mikrodutin těles je nejprve vnesen vodný roztok, který obsahuje ve vodě snadno rozpustnou antibiotickou složku ze skupin aminoglykosidových antibiotik, tetracyklinových antibiotik, linkosamidových antibiotik a 4-chinolonových antibiotik a následně pak, po vypaření nebo odpaření vody, je namáčením, stříkáním nebo nakapáním vnesen roztok, který sestává z gentamycin-pentakis-dodecylsulfátu nebo gentamycin-tetrakis-dodecylsulfátu anebo gentamycin-pentakis-dodecylsulfonátu čí gentamycin-tetrakis-dodecylsulfonátu a rozpouštědla methanolu nebo ethanolu anebo dimethysulfoxidu či Ν,Ν-dimethylformamidu. Výsledkem je dvojitá vrstva. Při aplikaci v implantátech je potom uvolňováno nejprve druhé antibiotikum, když je gentamycinová vrstva alespoň částečně rozpouštěna. Jako ve vodě snadno rozpustné antibio50 tické složky bývají přednostně v této formě provedení vynálezu nasazovány gentamycin-sulfát, klindamycin-hydrochlorid, klindamycin-dihydrogenfosfát, linkosamin-hydrochlorid, kanamycin-sulfát, amikacin-sulfát, tobramycin-sulfát, tetracyklin-hydrochlorid, chlortetracyklin-hydrochlorid, oxytetracyklin-hydrochlorid, demethylchlortetracyklin-hydrochlorid, methacyklinhydrochlorid, doxycyklin-hydrochlorid, rolitetracyklin-hydrochlorid, minocyklin-hydrochlorid anebo ciprofloxacin-hydrochlorid či moxifioxacin-hydrochlorid.

-3CZ 301740 B6

Předmětným vynálezem dále je, že přednostně jsou povlékána rouna, plsti, tkaniny nebo pleteniny z polyesterů, kolagenu nebo želatiny.

Pro příslušný dodecylsulfát či dodecylsulfonát je preferována v koncentrace 0,1 až 20,0 hmotnostních procent vztaženo na rozpouštědlo.

Předmětným vynálezem také je, že přednostně jsou povlékány porézní tvarovky z polyesterů, uhličitanu vápenatého, síranu vápenatého, trikalcíumfosfátu, hydroxyapatitu a resorbovatelného io skla.

Ve smyslu vynálezu je, že se antibioticky povlečená tělesa s vzájemně propojenými mikrodutinami používají jako implantáty.

Následující příklady vynález objasňují, aniž by jej omezovaly.

Příklady provedeni vynálezu

Vynález mají objasnit následující příklady 1 a 2.

Jako tvarovky se vzájemně propojenými mikrodutinami byla v příkladech 1 a 2 použita resorbovatelná fosfátová skla ve formě kvádrů s rozměry 20 x 20 x 10 mm.

Měla celkovou porozitu 65 objemových procent.

Příprava příkladů 1 a 2:

Pro příklady byl použit gentamycin-pentakis-dodecylsulfát, jehož příprava probíhala podle předpisu Jurado Solera a spol. (Jurado Soler A., Ortiz Hemandez J.A.. Ciuro Bertran: Neue Gentami30 cinderivate. Verfahren zur Herstellung derselben und diese enthaltende antibiotisch wirksame Zusammensetzung. DE 24 46 640, 30. 9. 1974). 135 mg resp. 270 mg gentamycin-pentakisdodecylsulfátu bylo rozpuštěno v 1 g methanolu. Do pórů příslušného fosfátového skla ve formě kvádru byl nakapán předtím připravený methanolický roztok. Vzorkové tvarovky roztok nasály a potom byly při teplotě místnosti vysušeny do konstantní hmotnosti.

Tabulka 1

Složení použitých roztoků a navážky nepovléčených a povlečených vzorkových tvarovek z pří40 kladů 1 a 2

Příklad č.	Složení roztoku	Hmotnost vzorkové tvarovky před povlečením [mg]	Hmotnost vzorkové tvarovky po povlečení [mg]	Hmotnost povlaku [mg]
1	135 mg GPDS 1000 mg methanolu	3949	4087	130
2	270 mg GPDS 1000 mg methanolu	3992	4257	265

GPDS: gentamycin-pentakis-sulfát

-4CZ ÚUI /4U Bt>

Uvolňování antibiotik ze vzorkových tvarovek z příkladu 1 a 2:

Tvarovky připravené v příkladech 1 a 2 byly nyní vloženy do 20 ml fyziologického roztoku 5 kuchyňské soli a v něm byly při 37 °C po dobu 28 dnů uloženy. Odběr vzorků byl prováděn po 1,

2, 3, 6, 9, 13, 15, 21 a 28 dnech doby uložení. Po každém odebrání vzorku bylo medium pro uvolnění zcela nahrazeno mediem čerstvým. Stanovení hodnot antibiotik bylo provedeno agarovým difuzním testem za použití Bacillus subtilis ATCC 6633 jako testovacím zárodkem. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 2.

Tabulka 2

Výsledky mikrobiálního stanovení uvolňování gentamycinu z povlečených vzorkových tvarovek 15 z příkladu 1 a 2 v závislosti na uložení vzorkových tvarovek ve fyziologickém roztoku kuchyňské soli při 37 °C

Uvolňování gentamycinu (kumulované, jako gentamycin-sulfát AK =628) [mg]

Příklad č.	Doba uvolňování [d]
	1	2	3	6	9	13	15	21	28
1	1,2	1,9	2,7	3,8	4,9	5,8	6,9	8,1	9,2
2	1.5	3,1	4,3	5,4	6,7	7,9	6,8	10,1	11,4

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob antibiotického povlékání těles se vzájemně propojenými mikrodutinami, vyznačující se tím, že do mikrodutin se vnese roztok obsahující gentamycin-dodecylsulfát s 1 až 5 dodecylsulfátovými skupinami na molekulu gentamycinu a/nebo gentamycin-dodecyl30 sulfonát s 1 až 5 dodecylsulfonátovými skupinami na molekulu gentamycinu v alespoň jednom organickém rozpouštědle a po vypaření nebo odpaření rozpouštědla vznikne na povrchu mikrodutin vrstva gentamycin-dodecylsulfátu nebo gentamycin-dodecylsulfonátu.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se použije gentamycin-pentakis35 dodecylsulfát a/nebo gentamycin-tetrakis-dodecylsulfát a/nebo gentamycin-pentakis-dodecylsulfonát a/nebo gentamycin-tetrakis-dodecyl sulfonát.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako jedno z rozpouštědel použije methanol, ethanol, Ν,Ν-dimethylformamid nebo dimethylsulfoxid.
4. 4. Způsob podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že vnesení se provádí ponořením nebo stříkáním nebo nakapáním roztoku.
5. 5. Způsob podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že tělesa jsou vyt45 vořena z kolagenu, želatiny nebo polyesteru, uhličitanu vápenatého, síranu vápenatého, trikalcium fosfátu nebo hydroxyapatitu.

   5CZ 301740 B6
6. 6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že v roztoku se navíc použije jedna nebo více látek ze skupiny ciprofloxacin-dodecylbenzylsulfonátu a/nebo dodecylsulfátů a/nebo dodecylsulfonátů klindamycinu, tetracyklinu, linkosaminu, chlor5 tetracyklinu, oxytetracyklinu, demethylchlortetracyklinu, methacyklinu, doxycyklinu. rolitetracyklinu a minocyklinu.
7. 7. Způsob podle některého z nároků 1 až6, vyznačující se tím, že do vzájemně propojených mikrodutin se nejprve vnese vodný roztok, který obsahuje nejméně jednu ve vodě io snadno rozpustnou antibiotickou složku ze skupin aminoglykosidových antibiotik, tetracyklinových antibiotik, linkosamidových antibiotik a 4-chinolonových antibiotik a následně, po vypaření a/nebo odpaření vody, namáčením, stříkáním nebo nakapáním se vnese roztok gentamycindodecylsulfátu nebo gentamycin-dodecylsulfonátu, zejména gentamycin-pentakis-dodecylsulfátu a/nebo gentamycin-tetrakis-dodecylsulfátu a/nebo gentamycin-pentakis-dodecyl15 sulfonátu a/nebo gentamycin-tetrakis-dodecylsiilfonátu v methanolu, ethanolu, N,N-dimethylformamidu anebo dimethysulfoxidu.
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že jako ve vodě snadno rozpustná antibiotická složka nebo složky se použije gentamycin-sulfát, klindamycin-hydrochlorid, klin20 damycin-dihydrogenfosfát, linkosamin-hydrochlorid, kanamycín-sulfát, amikacin-sulfát, tobramycin-sulfát, tetracyklin-hydrochlorid, chlortetracyklin-hydrochíorid, oxytetracykíin-hydrochlorid, demethylchlortetracyklin-hydrochlorid, methacyklin-hydrochlorid, doxycyklin-hydrochlorid, rolitetracyklin-hydrochlorid, minocyklin-hydrochlorid a/nebo ciprofloxacin-hydrochlorid a/nebo moxifloxacin-hydrochlorid.
9. 9. Způsob podle některého z nároků 1 až8, vyznačující se tím, že se použije 0,1 až 20,0 hmotnostních procent dodecylsulfátu či dodecylsulfonátů, vztaženo na rozpouštědlo.
10. 10. Způsob podle některého z nároků 1 až9, vyznačující se tím, že se antibioticky

    3o povlékají rouna, plsti, tkaniny nebo pleteniny z polyesterů, kolagenu nebo želatiny.
11. 11. Způsob podle některého z nároků laž9, vyznačující se tím, že se povlékají porézní tvarovky z polyesterů, uhličitanu vápenatého, síranu vápenatého, trikalciumfosfátu, hydroxyapatitu nebo resorbovatelného skla.
12. 12. Způsob podle některého z nároků laž9, vyznačující se tím, že se povlékají kovové tvarovky z titanu, titanových slitin nebo ušlechtilé oceli.