DD222498A1 - PROCESS FOR IMMOBILIZING ANTIBIOTICS ON SURFACES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Immobilisation von Antibiotika oder anderen therapeutischen oder diagnostischen Substanzen an Oberflaechen, insbesondere von chirurgischen Hilfsmaterialien. Die angelagerten Substanzen befinden sich als kristalliner Niederschlag auf den zu beladenen Oberflaechen. Die Erfindung beruht darin, dass Antibiotika und andere therapeutische oder diagnostische Substanzen, die ein p H-Wert-abhaengiges Loesungsverhalten zeigen, bei allmaehlicher p H-Wert-Aenderung als kristalliner Niederschlag auf den zu beladenden Oberflaechen ausfallen, wobei nicht naeher definierte chemische Gruppen als Kristallisationskerne dienen. Die Kristalle haften dadurch fest an der Oberflaeche und die Substanzen werden auch nach ausgiebiger Spuelung noch mehrere Tage lang an die Umgebung in ausreichender Konzentration abgegeben.The invention relates to a method for the immobilization of antibiotics or other therapeutic or diagnostic substances on surfaces, in particular surgical auxiliary materials. The deposited substances are located as a crystalline precipitate on the surfaces to be loaded. The invention is based on the fact that antibiotics and other therapeutic or diagnostic substances which exhibit a p H-value-dependent solution behavior precipitate as a crystalline precipitate on the surfaces to be loaded when the p H value is changed, with chemical groups not more closely defined than Serve crystallization cores. The crystals adhere firmly to the surface and the substances are even after extensive rinsing for several days delivered to the environment in sufficient concentration.
Description
Verfahren zur Immobilisation von Antibiotika an Oberflächen·Process for the immobilization of antibiotics on surfaces
Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Immobilisation von Antibiotika oder anderen therapeutischen oder diagnostischen Substanzen an Oberflächen von chirurgischem Nahtmaterial, Kathetern oder Verbandsstoffen zur Anwendung in der Human- oder Veterinärmedizin.The invention relates to a method for the immobilization of antibiotics or other therapeutic or diagnostic substances on surfaces of surgical sutures, catheters or dressings for use in human or veterinary medicine.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Um Oberflächen von Materialien zur Implantation (chirurgisches Nahtmaterial, Katheter, Allotransplantate oder Verbandsmaterialien, im weiteren als Materialien bezeichnet) mit antibakteriellen, antifungalen Eigenschaften zu versehen, oder diese Materialien mit anderen diagnostischen oder therapeutischen Substanzen (im weiteren als Substanz bezeichnet) zu beladen, war es bisher üblich, die Materialien in eine Lösung der betreffenden Substanzen einzulegen, und sie danach sofort zu verwenden. Kathetermaterial mußte mit den entsprechenden Substanzlösungen unmittelbar vor oder auch während der Anwendung (bei liegendem Katheter) gespült werden.Characteristic of the known technical solutions: To provide surfaces of materials for implantation (surgical suture material, catheters, allografts or dressing materials, hereinafter referred to as materials) with antibacterial, antifungal properties, or these materials with other diagnostic or therapeutic substances (hereinafter referred to as substance It has hitherto been customary to load the materials into a solution of the substances in question and to use them immediately thereafter. Catheter material had to be rinsed with the appropriate substance solutions immediately before or during use (with the catheter lying).
Die dabei angelagerten Substanzen diffundieren schnell in das umgebende Gewebe oder in die Körperflüssigkeit ab und stehen deswegen am Applikationsort nur kurze Zeit zur Verfügung.The substances deposited thereby quickly diffuse into the surrounding tissue or into the body fluid and are therefore only available for a short time at the place of application.
on ιό; -iQP.f;. *·-; fil 127on ιό; -iQP.f ;. * · -; fil 127
Verfahren, die mit Hilfe von zwischengelagerten Molekülen (Spacer)(DE:OS 2555624/1975,A 61 L 17/00) oder durch ionische Bindung (EPÜ 0065884/1982, A 61 M 25/00), durch einpolymerisieren (US Pat. 3632416/1972, C 09 d 3/80), durch veränderte Oberflächeneigenschaften der Materialien bei Wärmebehandlung, die ein besseres Eindringen der Alky!ketten der antibakteriellen 'Substanz bedingen (DEOS 1694483/1971, C 8 j 1/50 und GB Pat. 1207853/1967, A 61 L 17/00), durch Einführen von Antibiotika durch Elektrophorese (SU Pat. 328640/1970, A 61 L 1700), oder durch Ultraschall (;SÜ Pat. 395092/1971,. A' 61 M 37/00), oder deren Kombination (SU Pat. 621353/1977, A 61 N 1/20), durch Imprägnieren mit anschließender Versiegelung mit geeignetem Polyurethan (US Pat. 4024871/1977, A 61 L 17/00, US Pat. 3987797/1976, A 61 L 17/00 und GB Pat, 1248513/1969, A 61 L 17/00), durch, Tränken mit einem Antibiotikum-haltig.enProcesses copolymerized by means of intermediates (DE: OS 2555624/1975, A 61 L 17/00) or by ionic bonding (EPO 0065884/1982, A 61 M 25/00) (US Pat. 3632416/1972, C 09 d 3/80), (due to changed surface properties of the materials upon heat treatment, which require a better penetration of the alky! chains of antibacterial 'substance DEOS 1694483/1971, C 8 j 1/50 and GB Pat. 1,207,853 / 1967, A 61 L 17/00), by introducing antibiotics by electrophoresis (SU Pat. 328640/1970, A 61 L 1700), or by ultrasound (SÜ Pat. 395092/1971, A '61 M 37 / 00), or their combination (SU Pat. 621353/1977, A 61 N 1/20), by impregnation with subsequent sealing with suitable polyurethane (US Pat. 4024871/1977, A 61 L 17/00, US Pat. 3987797 / 1976, A 61 L 17/00 and GB Pat, 1248513/1969, A 61 L 17/00), by impregnating with an antibiotic-containing
Wachs (US Pat. 2751910/1956), oder durch Einführen Antibiotikum-haltigen Schaumes oder Puders in das Nahtmaterial (US Pat. 3674901/1972, A 61 L 17/00) größere Mengen der Substanzen an die Oberfläche von Materialien anzulagern versuchen, bergen die Gefahr in sich, daß'die Substanzen entweder chemisch verändert werden und dadurch einen Aktivitätsverlust erleiden, oder daß die Bioverfügbarkeit dieser Substanzen erheblich eingeschränkt ist. Da bei einigen' der genannten Verfahren jeweils nur "ein: Molekül der Substanz an eine Bindungsstelle des Mate— : rials angelagert wird, ist die angelagerte Substanzmenge stark begrenzt. Eine erforderliche minimale Wixkstoffkönzentration in der unmittelbaren Umgebung des Materials kann dadurch nicht erreicht werden. ,Wax (US Pat. 2751910/1956), or by introducing antibiotic-containing foam or powder in the suture (US Pat. 3674901/1972, A 61 L 17/00) try to accumulate large amounts of the substances to the surface of materials the danger that the substances are either chemically altered and thereby lose their activity, or that the bioavailability of these substances is considerably limited. Since some 'of the processes mentioned in each case only "a: molecule of the substance to a binding site of Mate. Is rials annealed, the annealed amount of substance is severely limited a required minimum Wixkstoffkönzentration in the immediate vicinity of the material can not be achieved.
Durch besonders, feste Bindung der Substanz oder ihren Einschluß in ein Polymerisat kann andererseits die Zeitspanne der Abgabe der Substanz erheblich verlängert werden. Das geht mit einem Verlust der Wirkstoffkonzentration einher. Gerade bei der prophylaktischen Anwendung von Antibiotika ist die Abgabe einer effektiven Substanzmenge zum Zeitpunkt der größten Infektionsgefährdung und nur über einige Tage hinweg gefordert, um Nachteile wie toxisch lokale Schäden (Wundheils'törung), toxisch-r-allergische Wirkungen und Besistenzent-On the other hand, by particularly firm binding of the substance or its inclusion in a polymer, the period of delivery of the substance can be considerably extended. This is associated with a loss of drug concentration. Particularly in the case of the prophylactic use of antibiotics, it is necessary to deliver an effective amount of substance at the time of the greatest risk of infection and only for a few days in order to avoid disadvantages such as toxic local damage (wound healing disorder), toxic-r-allergic effects and resistance development.
-.· - 3 -Wicklung der Erreger zu vermeiden.- · · 3 - Avoid winding of the pathogens.
Ziel dei Erfindung: Aim of invention:
Ziel dei Erfindung ist ein Verfahren, mit dem· chirurgischen Hilfsmateiialien durch Anlagern einer Substanz zusätzliche,. insbesondere antibakterielle Eigenschaften verliehen werden. Die angelagerten Substanzen sollen die Struktur des Trägermaterials nicht verändern und.in ausreichender Menge über die notwendige Therapiedauer abgegeben werden ,The aim of the invention is a method, with the auxiliary surgical materials by attaching a substance additional. especially antibacterial properties are lent. The attached substances should not change the structure of the carrier material and be delivered in sufficient quantity over the necessary duration of therapy,
Darstellung des Wesens der Erfindung: , 'Presentation of the essence of the invention:
Der Erfindung liegt die Schaffung eines Verfahrens zugrunde, das durch eine pH-Wert-Änderung in einer wässrigen Lösung eines Antibiotikums oder einer anderen therapeutischen oder diagnostischen gekennzeichnet ist, die zur Konzentrationsände- .' rung des nichtionisierten Anteiles dieser Substanz führt. Bei entsprechender pH-Wert-Änderung fällt die Substanz in Form-von Kristallen aus.The invention is based on the provision of a method which is characterized by a change in pH in an aqueous solution of an antibiotic or other therapeutic or diagnostic, which zur Konzentrationsände-. ' tion of the non-ionised portion of this substance. With appropriate pH change, the substance precipitates in the form of crystals.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Beladung von chirurgischen Hilfsmaterialien mit Antibiotika oder therapeutischen oder diagnostischen Substanzen dadurch gelöst, daß in eine wässrige Lösung des Antibiotikums oder einer anderen disso— ziierbaren Substanz das zu beladene Material eingelegt wird. Durch allmähliche Zugabe eines stark sauren oder stark alkalischen Puffers, je nachdem, ob es' sich bei dem Antibiotikum, der therapeutischen oder diagnostischen Substanz um ,ein Anion oder ein Kation handelt, kommt es zum zunehmenden Ausfallen der Substanz in Form von Kristallen.According to the invention, the object of loading surgical auxiliary materials with antibiotics or therapeutic or diagnostic substances is achieved in that the material to be loaded is placed in an aqueous solution of the antibiotic or another dissociable substance. By gradual addition of a strongly acidic or strongly alkaline buffer, depending on whether the antibiotic, therapeutic or diagnostic substance is an anion or a cation, the substance precipitates precipitously in the form of crystals.
Dabei dienen nicht näher definierte chemische Gruppen an der Oberfläche der zu beladenen Materialien als Kristallisationskerne. Auf diese Weise weiden solche Oberflächen mit einer fest haftenden ,Schicht von Kristallen überzogen. Durch Einwirkung von Ultraschall auf das Material, das sich in der Substanzlösung befindet, werden einerseits' weitere Kristallisationskerne am Material zugänglich, andererseits sind die sich bildenden Kristalle kleiner. Zur Beladung von Käthe-, terinnenwanden muß das Kathetermateiial von der Substanzlö-Unspecified chemical groups on the surface of the materials to be loaded serve as crystallization nuclei. In this way, such surfaces graze with a firmly adherent layer of crystals. By the action of ultrasound on the material, which is located in the substance solution, on the one hand 'further nuclei on the material accessible, on the other hand, the forming crystals are smaller. To load the inner walls of the fetus, the catheter file must be separated from the substance solution.
sung, in der sich der pH-Wert.allmählich ändert, durchströmt ,vj ei den. ' Die mit dem genannten Verfahren beladenen chirurgischen Hilfs .materialien werden anschließend mit sterilem Wasser gespült,, getrocknet und konfektioniert. Sie sind, wenn das Verfahren unter1 sterilen Bedingungen und an sterilem Material durchgeführt wurde, 'entsprechend der Haltbarkeit der immobilisierten. Substanzen anwendbar. Die Abgabedauer der Substanz beträgt in Abhängigkeit .vom Trägermaterial mindestens,mehrere Tage, flach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden .die chirurgischen Hilfsmaterialien mit. Antibiotika oder anderen 'therapeutischen oder.diagnostischen Substanzen so beladen, daß die se Substanzen nach erfolgter Anwendung der Materialien über mehrere Tage hinweg an das umgebende Gewebe abgegeben werden-. Das Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die. . Beladung der Materialien mit Substanzen erfolgt, die ein pH-Wert-abhängiges Lösungsverhalten zeigen. solution, in which the pH gradually changes, flows through, vj ei. The surgical auxiliaries loaded with said method are then rinsed with sterile water, dried and prepared. They are when the procedure was carried out under 1 sterile conditions and on sterile material 'according to the durability of the immobilized. Substances applicable. The duration of delivery of the substance is dependent on the support material at least, several days, flattening a further feature of the invention werden.die surgical auxiliary materials with. Loading antibiotics or other 'therapeutic or diagnostic agents such that after use of the materials, the se substances are delivered to the surrounding tissue over several days. The method is further characterized in that the. , Loading the materials with substances that show a pH-dependent solution behavior.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kommt die Beladung durch eine allmähliche"pH-Wert-Änderung durch Zugabe von.sau-, ren oder alkalischen Puffern, Säuren oder Laugen zustande, wobei sich die zu immobilisierenden Substanzen durch'Kristall bildung an der Oberfläche der zu beladenen Materialien, anlagern, wobei nicht näher' definierte Molekülreste als Kristalli sationskerne dienenAccording to a further feature of the invention, the loading is achieved by a gradual change in pH by addition of acid, ren or alkaline buffers, acids or alkalis, wherein the substances to be immobilized by crystal formation on the surface of the loaded materials, where unspecified 'defined molecule residues serve as crystallization nuclei
Das Verfahren igt weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß durch Ultraschalleinwirkung zusätzliche Kristallisationskerne auf dem zu geladenen Material· zugänglich gemächt werden können und die sich bildenden Kristalle kleiner und gleichmäßiger 'sind, als ohne Ultraschalleinwirkung, Das Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß Käthe t er innenwand e nach der oben genannten Methode beschichtet werden, indem die Katheter mit der Substanzlösung durchströmt werden, wobei der pH-Wert der Lösung allmählich verändert wird. _ , ·..," ·The process is further characterized in that additional crystallization nuclei on the material to be charged can be made accessible by ultrasound action and the crystals which form are smaller and more uniform than without the action of ultrasound. The process is further characterized in that the inner wall is etched be coated by the above method by flowing through the catheter with the substance solution, wherein the pH of the solution is gradually changed. _, · .., "·
Ausführungsbeispiel: ' 'Exemplary embodiment: ''
Die.Erfindung wird nachfolgend an einem AusführungsbeispielDie.Erfindung is below to an embodiment
mit dem Material Teflon und der Substanz Oxacillin-Na-Salz näher erläutert. · . - with the material Teflon and the substance Oxacillin-Na-salt explained in more detail. ·. -
Oxacillin wird in sterilem Wasser gelöst (o,25 g/1OO ml). Der pH-Wert der Lösung beträgt 5,5.Oxacillin is dissolved in sterile water (0.25 g / 100 ml). The pH of the solution is 5.5.
Unter sterilen Bedingungen werden mehrere Teflonstücke in die Oxacillinlösung eingelegt.Under sterile conditions, several Teflon pieces are placed in the oxacillin solution.
Durch Zugabe- eines sauren KCl/HCl-Puffers pH-Wert 1,0 (25 ml 0,2 η KCl + 54 ml 0,2 η HCl, Wasser ad 100 ml) erfolgt die Absenkung des pH-Wertes zunächst schnell bis zu einem Wert von 1,8, dann langsam über eine Zeitdauer τοη 1O Minuten auf pH 1,6. Die Zugabe des Puffers wird unter ständigem Euhren und unter laufender pH-Wert-Kontrolle vorgenommen. Während der Prozedur taucht ein Ultraschallfinger in die Lösung, der ein Ultraschallfeld von 170 Watt und 0,02 MHz erzeugt. Nach der Prozedur werden die Teflonstücke aus der Oxacillinlösung genommen. Die anhaftende Lösung wird mit. sterilem Filterpapier entfernt und die Teflonstücke kommen in eine Spülzelle, die über mehrere Tage hinweg von sterilem Wasser durchströmt wird.By adding an acidic KCl / HCl buffer pH 1.0 (25 ml 0.2 η KCl + 54 ml 0.2 η HCl, water ad 100 ml), the lowering of the pH initially takes place rapidly up to a Value of 1.8, then slowly over a period τοη 1O minutes to pH 1.6. The addition of the buffer is carried out under constant Euhr and under constant pH control. During the procedure, an ultrasonic finger dives into the solution, which generates an ultrasonic field of 170 watts and 0.02 MHz. After the procedure, the teflon pieces are removed from the oxacillin solution. The adherent solution comes with. Sterile filter paper removed and the Teflon pieces come in a rinsing cell, which is traversed over several days of sterile water.
Die Bestimmung der antibakteriellen Aktivität erfolgt durch einen Lochplatten-Test/wobei Mueller-Hinton-Agar, der 10 Sporen/ml von Bacillus subtilis (ATCC 6633) enthält, verwendet wird.Antibacterial activity is determined by a perforated plate assay using Mueller-Hinton agar containing 10 spores / ml of Bacillus subtilis (ATCC 6633).
Zur Aktivitätsbestimmung v/erden jeweils drei Teflonstücke der Spülzelle zu verschiedenen Zeiten entnommen und mit 0,1 ml isotonischer Kochsalzlösung in je ein Agarloch der Testplatte gebracht. Nach einer Bebrütung bei 370C über 18 Stunden erfolgt die Ablesung der Hemmhofdurchmesser. Die Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt.To determine the activity, three Teflon pieces each were taken from the rinsing cell at different times and brought into each one agar hole of the test plate with 0.1 ml of isotonic saline solution. After incubation at 37 0 C for 18 hours, the reading of the Hemmhofdurchmesser. The results are shown in the table.
Ta b ell e:Table:
Spüldauei Yeisuchs- Hemmh.ofduichmessei (mm) ansatz Teflonstück 12 3Spüldauei Yeisuchs- Hemmh.ofduichmessei (mm) approach Teflon piece 12 3
15 Minuten 2 49 49 49 49,715 minutes 2 49 49 49 49.7
1 ; ν ' ; ' 24 Stunden 2 18 18 18 34,31 ; ν ';'24 hours 2 18 18 18 34.3
'· · " . 3 .'· '· · "3.' ·
.'. · _ Ί . ' 48 Stunden ;. 2 13 13 13 16,7". '. · _ Ί. ' 48 hours ;. 2 13 13 13 16.7 "
72 Stunden 2 11 11 11 19,372 hours 2 11 11 11 19.3
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96 Stunden 2 O O O 10,096 hours 2 O O O 10.0
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1984-03-30 DD DD26142784A patent/DD222498A1/en not_active IP Right Cessation
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