DE102008059857A1 - Mit Kohlenhydrat-Derivaten additivierte Gelatinezusammensetzungen - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft mit Kohlenhydrat-Derivaten additivierte Gelatinezusammensetzungen, wodurch reversible Eigenschaftsmodifizierungen der Gelatine erzielt werden können.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft mit Kohlenhydrat-Derivaten additivierte Gelatinezusammensetzungen, wodurch reversible Eigenschaftsmodifizierungen der Gelatine erzielt werden können. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine prinzipiell neue Möglichkeit, physikalische Eigenschaften von Gelatinen wie z. B. Viskosität und Schmelzpunkt, reversibel zu entkoppeln und für verschiedene Anwendungen maßzuschneidern. Dazu werden modifizierte Kohlenhydrate wie z. B. Stärken oder Chitosane Gelatinen zugesetzt. Die physikalischen Wechselwirkungen beider Polymersysteme führen u. a. zu einer technologisch gewünschten deutlichen Erhöhung der Schmelztemperatur oder wahlweise zu bioziden oder aber das Zellwachstum begünstigenden Oberflächeneigenschaften. Chemisch wird die Gelatine im Gegensatz zu bisherigen Verfahren wie Vernetzung nicht verändert.
- Stand der Technik
- Gelatine wird in einer Vielzahl von Produkten im medizinischen und pharmazeutischen, im Lebensmittel- aber auch im technischen Bereich eingesetzt. Alle Gelatinen werden üblicherweise durch einige wenige Parameter grundlegend charakterisiert. Dies sind die Gallertfestigkeit (Bloomzahl) und die Lösungsviskosität einer 6,67%igen Lösung, die Geliergeschwindigkeit, sowie Schmelz- und die Erstarrungstemperatur. Weitere Parameter, die jedoch nur für spezielle Anwendungen gemessen werden, sind Schaumbildungsverhalten, Klarheit, Farbe, Geruch oder Verlaufsverhalten.
- Die grundlegenden Parameter stehen in immer gleichen und bislang nur teilweise verstandenen, empirisch ermittelten Beziehungen zueinander und können durch technologische Veränderungen bei der Herstellung der Gelatinen nur in engen Grenzen entkoppelt werden. Dies wäre jedoch in vielen Bereichen der Weiterverarbeitung technologisch erforderlich, um die Verarbeitungseigenschaften, aber auch Produkteigenschaften zu verbessern. Während Gallertfestigkeit, Viskosität oder auch Geliergeschwindigkeit eher prozesstechnische Größen repräsentieren, sind für den Einsatz von Gelatine im medizinischen und pharmazeutischen Bereich vor allem ein Schmelzpunkt, höher als der der Körpertemperatur, und ausreichende Biokompatibilität wichtig. Bereits heute werden Gelatinen vielerlei Additive zugesetzt, um bestimmte Produkteigenschaften zu erzeugen. So kann Gelatine durch Zusatz von Polyolen dauerhaft weich gemacht werden, durch Hydrotropika kann der Schmelzpunkt erniedrigt und die Gelierzeit verlängert werden, und durch dreiwertige Salze (z. B. Chrom, Eisen, Aluminium, Zirkonium) oder bifunktio nelle organische Vernetzer kann Gelatine irreversibel vernetzt werden. Eine reversible Erhöhung der Schmelztemperatur ist jedoch bislang nicht möglich gewesen.
- Um insbesondere Applikationen der mit neuen Additiven verbesserten Gelatine in der Medizintechnik zu gewährleisten, ist außerdem die Biokompatibilität der Additive von entscheidender Bedeutung. Diese ist, wie sich an einer ganzen Reihe von Beispielen zeigen lässt, für Kohlehydrat-Derivate, wie etwa Chitosan- oder auch Stärkederivate prinzipiell gegeben. So werden modifizierte Stärken bereits in großem Umfang als Additiv in Lebensmitteln eingesetzt. Des weiteren ist bekannt, dass sich Hydroxypropylstärken mit Molekulargewichten < 70000 g/mol als Blutplasmaexpander eignen. Weiterhin werden Carboxymethylstärken (CMS) aufgrund ihrer gelbildenden Eigenschaften vielfach als Tablettierhilfsmittel (Spreng- und Trennmittel) eingesetzt. Die Wechselwirkung der CMS mit dem wässrigen Milieu des Verdauungstraktes steuert dabei entscheidend das Freisetzungsverhalten des jeweiligen Wirkstoffes. Schließlich finden umfangreiche Forschungen zum Einsatz von kationisierten Stärkeprodukten als (Komplex-)Bestandteil von sogenannten Biovektoren in „gene delivery” – Anwendungen statt. Auch Chitosane werden in vielfältigen Zusammenhängen eingesetzt. So lassen sich mit diesem Stoff Fruchtsäfte aufbereiten, Papiere schützen, Kosmetika eindicken, Nahrungsmittel stabilisieren, Saatgut schützen oder Haare und Schuhe glänzend machen. Seine fettbindenden Eigenschaften werden derzeit von der Fit- und Wellness-Industrie beworben.
- In der medizinischen Anwendung werden die Blutfett lösenden Eigenschaften zur Vorbeugung von Herzinfark ten ausgenutzt. Neueste Forschungen deuten darauf hin, dass mit Chitosan umhüllte Tabletten ihre Wirkstoffe exakt zeitlich definiert abgeben und dass es sogar Schleimhäute durchlässig für Wirksubstanzen machen kann. Chitosan hat jedoch auch antibakterielle Eigenschaften und könnte als eine Art zweite Haut auf offene Beine oder Brandwunden gelegt werden. Der luftdurchlässige Wundverband fördert die Wundheilung und wird allmählich von körpereigenen Enzymen aufgelöst. Vielversprechend sind auch die Ergebnisse von Tests mit Chitosankapseln, die sich unter die Haut implantieren oder verschlucken lassen und dort langsam Medikamente freisetzen.
- Es konnte bereits gezeigt werden, dass sich physikalische Eigenschaften von Gelatinen wie Schmelzpunkt, Viskosität, Gelfestigkeit, Löslichkeit, Ladungszustand, isoelektrischer Punkt und Hydrophobizität durch den Zusatz bestimmter Additive verändern lassen. So verbessern beispielsweise Chitosanzusätze die Farbstofffixierung in photoempfindlichen Gelatineschichten [Koehler B.; Ahlers M. IS&T's NIP20: International Conference an Digital Printing Technologies, Final Program and Proceedings, Salt Lake City, UT, United States, Oct. 31-Nov. 5, 2004 (2004), 964–968]. Des Weiteren dienen Gelatine/Chitosan-Komposite in unterschiedlichen Zusammensetzungen als Basis für Wundpflaster (
US 4,572,906 ), Hautersatz [Deng C. M.; He L. Z.; Zhao M.; Yang D.; Liu Y. 69 (2007), 583–589] bzw. in der Entwicklung künstlicher Gewebematerialien [Zheng J. P.; Wang C. Z.; Wang X. X.; Zhuang H.; Yao K. D. React&Funct Polym 67 (2007), 780–788]. Oftmals sind für das Eigenschaftsprofil in diesen Anwendungen die Eigenschaften des nativen Chitosans ausschlaggebend. Generelle Limitierung bei der Herstellung der Komposita ist, dass diese auf Grund der Unlöslichkeit des Chitosans nur bei pH < 5 stattfinden kann Außerdem gelingt es auf diese Art nicht, den für verschiedene Anwendungen insbesondere in der Medizintechnik wichtigen Parameter Schmelzpunkt wesentlich zu beeinflussen. - Um gelatinebasierte Medizinprodukte stabil implantieren zu können, muss der Schmelzpunkt oberhalb der Körpertemperatur liegen, da sich Implantat oder Beschichtungsmaterial des Implantats sonst binnen Minuten auflösen. Bei Gelatinen, die nicht vernetzt wurden, liegt dieser Schmelzpunkt strukturell bedingt maximal bei 30–35°C oftmals jedoch weitaus tiefer.
- Chemische Vernetzungen führen zu höheren Stabilitäten von Gelatine. Nachteil ist jedoch, dass diese Vernetzungen nicht reversibel sind und die üblichen Vernetzer wie etwa bifunktionelle Aldehyde, Formaldehyd oder mehrwertige Chromverbindungen toxisch sind oder bei der Metabolisierung toxische Substanzen freisetzen. Durch Vernetzung von Gelatine mit Enzymen, einer weiteren Möglichkeit der Vernetzung, werden potentielle Antigene eingebracht, was ebenfalls für Medizinprodukte ungeeignet ist.
- Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gelatinezusammensetzungen bereitzustellen, die im Vergleich zu reiner Gelatine verbesserte mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise Schmelzpunkt, Viskosität, Gelfestigkeit sowie Löslichkeit aufweisen. Um eine medizinische oder medizintechnische Applikation derartiger Zusammensetzungen zu gewährleisten, war es weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine biokompatible Gelatinezusammensetzung bereitzustellen.
- Diese Aufgabe wird bezüglich der Gelatinezusammensetzung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bezüglich eines Formkörpers, der aus der erfindungsgemäßen Gelatinezusammensetzung herstellbar ist, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Mit Patentanspruch 7 werden Verwendungszwecke der erfindungsgemäßen Gelatinezusammensetzung angegeben.
- Erfindungsgemäß wird somit eine Gelatinezusammensetzung bereitgestellt, die alternativ oder in Kombination miteinander durch zweierlei Polysaccharidderivate additiviert sein kann.
-
- Hierbei bedeuten die in der Formel enthaltenen Reste jeweils unabhängig voneinander:
- A
- Ein unabhängig ausgewählter Rest ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den folgenden Resten, die jeweils über das Sauerstoffatom gebunden sind:
- wobei n zwischen 1 und 24 liegt und E ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -OR1, -N(R1)2, -N+(R1)3/X–, wobei X– ein negativ geladenes Gegenion ist, -COOR2, -SO3R oder -C6-C18-Aryl-SO3R2 (z. B. para -C6H4-SO3R2) mit R2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, oder Y+, wobei Y+ ein positiv geladenes Gegenion ist,
- (ii) -O-C(O)-(CH2)n-CH3 mit n wie oben angegeben,
- (iii) -O-C(O)(CH2)nC(O)(OCH2CH2)nOR1 mit n jeweils unabhängig voneinander wie oben angegeben
- (iv) -OH, für den Fall, dass zumindest ein Teil der Reste D nicht -CH2OH ist.
- Erfindungsgemäß bedeutet hierbei die unabhängige Auswahl des Restes A, dass das Polysaccharid-Derivat gemäß der Formel I an Position A lediglich mit einem speziellen Rest aus der für A gegebenen Auswahl versehen ist, jedoch können auch zwei oder mehr verschiedene aus der Auswahl für den Rest A möglichen Gruppen im Polymerstrang enthalten sein und somit unterschiedliche Derivatisierungen mit mehreren verschiedenen Resten im Molekül vorhanden sein. Bevorzugte Werte für n liegen hierbei unabhängig für alle Formeln zwischen 1 und 12, bevorzugt zwischen 1 und 6.
- Die Gegenionen X– und Y+ können vom Fachmann aufgrund seines Fachwissens frei gewählt werden. Bevorzugte Gegenionen X– sind beispielsweise: F–, Cl–, Br–, I–, Triflat, Tosylat, Acetat, Sulfat und/oder Monomethylsulfat. Bevorzugte Gegenionen Y+ sind beispielsweise Li+, Na+, K+, Mg2 +, Ca2 +, Sr2 +, Al3 +, Fe2 +, Fe3 +, Zn2 +, Nh+ und/oder Kombinationen hiervon. Die Stöchiometrie der Gegenionen wird gemäß ihrer Ladungsäquivalente gewählt, so dass sich beim Molekül der Formel I oder auch beim Molekül der Formel II (siehe unten) bzw. deren Gemischen insgesamt jeweils ein ladungsneutrales Molekül bzw. Gemisch ergibt.
- Der Rest A in Formel I kann ebenso -OH sein, für diesen Fall muss jedoch zumindest ein Teil der Reste D zwingend von -CH2OH, also dem nativen Rest von Glucose, verschieden sein. Bevorzugt ist der Rest D in diesem Fall -CH2-O-CH2C(O)OR2.
- Der Rest R1 gemäß Formel I ist dabei unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, linearen oder verzweigten C1-C12-Alkyl-, C2-C12-Alkenyl-, C2-C12-Alkinyl, C7-C18-Aralkyl-, C6-C18-Aryl-, C6-C18-Heteroarylsubstituenten und/oder -C(O)-(CH2)n-CH3 mit n wie oben angegeben. Bevorzugte Reste R1 sind hierbei Wasserstoff, Methyl und/oder Isopropyl.
- Bevorzugte Reste D sind hierbei unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -CH2OR1, -CH2O-(CH2)n-COOR1, -CH2O-(CH2)n-COOR2, -CH2O-(CH2)m-OR1, -COOR1, -COOR2; wobei jeweils R1, R2 und n die oben stehende Bedeutung haben. Besonders bevorzugt sind hierbei die Reste -CH2OH sowie -CH2-O-CH2-C(O)-OR2.
- Das Verhältnis von a/(a + b) beträgt zwischen 0,1 und 1.
- Die der Formel I zugrunde liegenden monomeren Saccharideinheiten, also die mit a bzw. b indiziert sind, können dabei im Polymer in beliebiger Reihenfolge und ebenso α-1,4- oder β-1,4 glycosidisch miteinander verknüpft sein.
-
- B
- unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den folgenden Resten, die jeweils über das Stickstoffatom gebunden sind:
- (ii) -N-C(O)-(CH2)n-CH3,
- (iii) -N-C(O)(CH2)nC(O)(OCH2CH2)nOR1
- (iv) -N+(R1)3/X–
- Bezüglich der unabhängigen Auswahl des Restes B gilt das oben zum Rest A der Formel I Gesagte. Erfindungsgemäß beträgt jeweils unabhängig voneinander das Verhältnis von c/(c + d + e) zwischen 0,01 und 1, das Verhältnis von d/(c + d + e) zwischen 0 und 0,4 sowie das Verhältnis von e/(c + d + e) zwischen 0 und 0,99.
- Wie auch schon bei Formel I können die der Formel II zugrunde liegenden monomeren Saccharideinheiten in beliebiger Reihenfolge und α-1,4- oder β-1,4 glycosidisch miteinander verknüpft sein.
- Bevorzugte Polysaccharidderivate, die der allgemeinen Formel I zugrunde liegen, leiten sich von Stärkederivaten ab, bevorzugte Polysaccharid-Derivate, die der allgemeinen Formel II zugrunde liegen, leiten sich von Chitosan-Derivaten ab. In keinem Fall ist die vorliegende Erfindung jedoch auf speziell diesen Stoffklassen zuzuordnenden Polysaccharid-Derivaten beschränkt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Polysaccharid-Derivate gemäß der Formel I und/oder der Formel II, die zusammenfassend als Additiv bezeichnet werden, bezogen auf das Gesamtgewicht der Gelatinezusammensetzung zwischen 0,1 und 50 Gew.-%, weiter bevorzugt zwischen 1 und 20 Gew.-% Additiv, besonders bevorzugt zwischen 2 und 15 Gew.-% Additiv enthalten.
- Die bevorzugten Substitutionsmuster der Gelatinezusammensetzung additivierten Polysaccharid-Derivate gemäß der Formel I werden durch das Verhältnis von a/(a + b) wiedergegeben. Bevorzugt liegt dies zwischen 0,4 und 0,95.
- Die bevorzugten Substitutionsmuster der Polysaccharid-Derivate gemäß der allgemeinen Formel II werden vom Verhältnis des jeweiligen Monomers, das mit dem Index c, d bzw. e bezeichnet ist, zur Summe der Gesamtzahl vorhandener, zum Polymer aufaddierter Monomere wiedergegeben. Bevorzugt beträgt hier jeweils unabhängig voneinander
- i) das Verhältnis von c/(c + d + e) zwischen 0,2 und 0,9, bevorzugt zwischen 0,5 und 0,8, besonders bevorzugt zwischen 0,6 und 0,7,
- ii) das Verhältnis von d/(c + d + e) zwischen 0 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,3, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2, sowie
- iii) das Verhältnis von e/(c + d + e) zwischen 0,1 und 0,6, bevorzugt zwischen 0,1 und 0,4, besonders bevorzugt zwischen 0,15 bis 0,25.
- Die Molare Masse Mw des Polysaccharidderivats gemäß Formel I liegt vorteilhaft zwischen 104 und 5·107 g/mol, bevorzugt zwischen 105 und 107 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 3·105 und 8·106 g/mol.
- Die Molare Masse Mw des Polysaccharidderivats gemäß Formel II liegt vorteilhaft zwischen 104 und 5·107 g/mol, bevorzugt zwischen 105 und 106 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 1·105 und 3·105 g/mol.
- Überraschenderweise konnte festgestellt werden, dass die Gelatinezusammensetzung eine reversible Schmelzpunkterhöhung aufweist, die verglichen mit reiner Gelatine zwischen 3 und 12 K beträgt.
- Erfindungsgemäß wird ebenso ein Formkörper aus der erfindungsgemäßen Gelatinezusammensetzung bereitgestellt.
- Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Gelatinezusammensetzung bzw. der erfindungsgemäßen Formkörper finden sich beispielsweise in der Medizintechnik, als Oberflächenbeschichtung, für Kapseln, als biozide Beschichtung, als das Zellwachstum förderndes Material, zur Herstellung blutstillender Schwämme, als flächiges Implantatmaterial in Form von Vliesen oder Folien, als Additiv in Klebstoffen für medizinische und technische Zwecke, zur Beschichtung von Papieren, Folien, Textilien und anderen Trägermaterialien für medizinische und technische Anwendungen, als Additiv in Lebensmittelzubereitungen, Verpackungen für technische Zwecke, Medizinprodukte, Lebensmittel und Pharmazeutika, als Matrixmaterial für Zellkultur und Tissue engineering, als Beschichtung von medizinischem Nahtmaterial und textilen Fäden für technische und Bekleidungszwecke.
- Die erfindungsgemäßen additivierten Gelatinezusammensetzungen zeigen je nach zugegebenem Additiv bzw. der Additivkombination verschiedene biogene bzw. biozide Wirkungen. Diese sind beispielhaft anhand der nachfolgend aufgeführten Beispiele beschrieben. So wurde festgestellt, dass mit einer gemäß Beispiel 1 hergestellten Verbindung additivierte Gelatine eine indifferente bis leicht fördernde Wachstumserhöhung für Zellen zeigt. Ausgeprägte Zellwachstums-erhöhende Wirkung wurde bei anionischen Substituenten (beispielsweise Verbindungen, wie sie in den Beispielen 2 und 4 dargestellt sind) festgestellt. Eine biozide Wirkung konnte durch Additivierung mit Polysaccharid-Derivaten, die Aminsubstituenten (siehe Beispiel 3) bzw. Ammonium-Substituenten aufweisen, beobachtet werden. Insofern ermöglichen die additivierten Gelatinezusammensetzungen je nach Substitutionsmuster des zugesetzten Polysaccharid-Derivats verschiedenartige ionogene Wirkungen, die über den Substitutionsgrad bzw. die Kombination der zugesetzten Polysaccharid-Derivate gezielt eingestellt werden können. Die jeweilige biogene Wirkung einer derartig additivierten Gelatinezusammensetzung kann vom Fachmann anhand einfacher Beispiele ermittelt werden.
- Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Herstellungsbeispiele sowie der nachfolgend abgebildeten bevorzugten Polysaccharid-Derivate näher erläutert:
- Beispiel 1:
- 5 g Chitosan (31 mmol; 85% Deacetylierung, Mw ~ 200000 g/mol) wird für 1 h in 277 ml dest. Wasser unter Rühren dispergiert. Anschließend werden 5,3 g (46 mmol) Lävulinsäure zugegeben; die Lösung wird klar. Es wird nunmehr über 3 h eine Lösung von 0,78 g Natriumborhydrid (21 mmol) in 11 ml Wasser zugetropft. Nach Dialyse (14 kD) und Gefriertrocknung werden 6,15 g wasserlösliches Chitosan-Derivat erhalten. Der DS-Wert bezüglich der Lactam-Einheiten beträgt 0,35.
- Gleichzeitig sind 35% der primären Aminogruppen des Chitosans mit Lävulinsäure protoniert.
- Werden einer 6,67%igen Lösung einer Typ A Gelatine (Gallertfestigkeit 293 g Bloom; Viskosität bei 60°C 5,8 mPas) 0,5% diese Chitosanderivates zugesetzt, lässt sich der Schmelzpunkt reversibel von ursprünglich 33,2°C auf 35,9°C erhöhen.
- Der Schmelzpunkt wird mit den üblichen Methoden, die in der Gelatineindustrie verwendet werden, bestimmt. Ein Glasröhrchen wird mit der Gelatinelösung etwa zu einem Drittel befüllt und die Lösung bei 10°C über 16 h geliert. Anschließend wird das Glasröhrchen in ein Wasserbad getaucht und langsam erwärmt. Diejenige Temperatur, bei der die Gelatine anfängt nach unten zu fließen, wird als Schmelztemperatur der Gelatine bezeichnet. Bei Zugabe von 1% Chitosanderivat erhöht sich die Schmelztemperatur auf 36,1°C, bei 2% auf 37,2°C, und bei 5% auf 40,9°C. Eine Zugabe von 10% führt bei rheologischen Messungen zu einem Schmelzpunkt von 43,6°C. Die Mischungen aus Gelatine und Chitosanderivat lassen sich vielfach reversibel aufschmelzen und gelieren wobei der erhöhte Schmelzpunkt erhalten bleibt.
- Folien, die aus Lösungen dieser Gelatine-Chitosanderivat-Mischungen gezogen werden, zeigen eine ausreichende Biokompatibilität, d. h. Fibroblasten wachsen auf solchen Folien gut.
- Beispiel 2:
- 5 g Chitosan (31 mmol; 85% Deacetylierung, Mw ~ 200000 g/mol) werden in 25 ml trockenem Methanol unter Rückfluss gelöst. Dazu werden 3,8 g Propansulton (31 mmol) getropft, es entsteht eine weiße Dispersion. Nach 2,5 h wird abgebrochen und der Feststoff gründlich mit Methanol auf einer G4-Fritte gewaschen. Das Produkt wird in Wasser gelöst und für 5 Tage dialysiert (14 kD) und gefriergetrocknet. Es werden 6,7 g Feststoff mit einem DS-Wert bezogen auf die Sulfopropylkette von 0,4 erhalten. Gleichzeitig sind 40% der primären Aminogruppen des Chitosans mit 1-Methoxypropansulfonsäure protoniert.
- Durch Zusatz von bis zu 10% dieses Chitosanderivates zu einer 6,67%igen Lösung einer Typ A Gelatine (Gallertfestigkeit 293 g Bloom; Viskosität bei 60°C 5,8 mPas), erhöht sich die Schmelztemperatur von ursprünglich 33,2°C auf bis zu 37,4°C. Diese Schmelzpunkterhöhung ist reversibel, d. h. die Gelatine-Chitosanderivat-Mischung lässt sich mehrfach aufschmelzen und erneut gelieren.
- Fibroblasten zeigen auf Folien, die aus Lösungen dieser Gelatine-Chitosanderivat-Mischungen gezogen werden, ein gutes Wachstum.
- Beispiel 3:
- 44,8 g abgebaute Stärke (247 mmol, EMES MS70, Emsland-Stärke GmbH, Emlichheim, Deutschland, Mw ~ 5 × 106 g/mol) werden in 250 ml Wasser welches 13,2 g NaOH (330 mmol) enthält, unter Rühren (300 min–1) gelöst und auf 60°C erwärmt. Dazu werden 0,15 g Tetrabutylammoniumhydrogensulfat als Phasentransferkatalysator gegeben. Anschließend werden 29,6 g Chlorethyldiisopropylamin Hydrochlorid (148 mmol) hinzugefügt und die Lösung für 18 Stunden gerührt. Nach Neutralisation mit 1 M HCI wird bis zu einer Leitfähigkeit < 10 μS/cm dialysiert und gefriergetrocknet. Es werden 51,5 g Produkt mit einem DS-Wert von 0,44 erhalten.
- Die Schmelztemperatur einer 6,67%igen Gelatine-Lösung vom Typ A (Gallertfestigkeit 293 g Bloom; Viskosität bei 60°C 5,8 mPas) lässt sich durch Mischen mit 10% dieses Stärkederivates reversibel von ursprünglich 33,2°C auf 37,5°C erhöhen. Oberflächen, die mit dieser Gelatine-Stärkederivat-Mischung behandelt werden, hemmen das Wachstum von Fibroblasten vollständig, d. h. die Mischung zeigt eine biozide Wirkung.
- Beispiel 4:
- 10 g abgebaute Stärke (56 mmol, Glucidex 2, Roquette, lestrem, Frankreich, Mw ~ 1 – 5 × 105 g/mol) werden unter Erwärmen in 100 ml N-Methylpyrrolidon gelöst. Es werden bei etwa 130°C und 60 mbar etwa 15 ml des Lösungsmittels abdestilliert. Nach Abkühlen auf 40°C wurden 15,13 g Natriummethanolat (84 mmol) als 30%ige methanolische Lösung hinzugefügt. Es wird erneut auf 70°C erwärmt und das Methanol unter vermindertem Druck (bis 1 mbar) abdestilliert. Nach Abkühlen auf 40°C werden 6,84 g Propansulton hinzugefügt und anschließend bei 60°C für 4 h gerührt. Schließlich wird das Produkt in Wasser gelöst und bis zu einer Leitfähigkeit < 10 μS/cm dialysiert und gefriergetrocknet. Es werden 12,7 g Produkt mit einem DS-Wert von 0,9 erhalten.
- Wird eine 6,67%ige Lösung einer Typ A Gelatine (Gallertfestigkeit 293 g Bloom; Viskosität bei 60°C 5,8 mPas) mit bis zu 10% dieses Stärkederivates versetzt, wird ein erhöhter Schmelzpunkt von bis zu 36,7°C erreicht. Auch durch mehrfaches Wiederaufschmelzen und erneutes Gelieren bleibt diese Temperaturerhöhung erhalten. Die Biokompatibilität von Folien aus Lösungen dieser Gelatine-Stärkederivat- Mischung ist sehr gut, d. h. das Wachstum sowie die Ausdifferenzierung von Fibroblasten werden begünstigt.
- Besonders bevorzugte Polysaccharid-Derivate, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, werden nachfolgend dargestellt. Die dargestellten Molekülfragmente zeigen bevorzugte, in den Polysaccharid-Derivaten der Formel I bzw. II enthaltende monomere Bausteine auf. Diese Ausführungsformen sind jedoch nicht hierauf beschränkt, und auch untereinander kombinierbar.
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- Diese dargestellten Derivate sind allesamt von Stärke abgeleitet.
- Bevorzugte Molekülfragmente, die dem Polysaccharid-Derivat gemäß der allgemeinen Formel II zugrunde liegen, sind beispielsweise im Folgenden aufgelistet.
- Diese Molekülfragmente leiten sich von Chitosan ab. Hierbei bedeutet in dem mit b indizierten Molekülfragment die Bezeichnung (Ac) jeweils, dass ein Teil der Aminofunktionalitäten durch eine Acetamid-Gruppierung ersetzt ist, so dass die dargestellten Molekülfragmente den Anforderungen der allgemeinen Formel II genügen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - US 4572906 [0006]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Koehler B.; Ahlers M. IS&T's NIP20: International Conference an Digital Printing Technologies, Final Program and Proceedings, Salt Lake City, UT, United States, Oct. 31-Nov. 5, 2004 (2004), 964–968 [0006]
- - Deng C. M.; He L. Z.; Zhao M.; Yang D.; Liu Y. 69 (2007), 583–589 [0006]
- - Zheng J. P.; Wang C. Z.; Wang X. X.; Zhuang H.; Yao K. D. React&Funct Polym 67 (2007), 780–788 [0006]
Claims (7)
- Additivierte Gelatinezusammensetzung, enthaltend Gelatine sowie als Additiv a) ein Polysaccharidderivat der allgemeinen Formel I Formel I wobei jeweils unabhängig voneinander A unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den folgenden Resten, die jeweils über das Sauerstoffatom gebunden sind: wobei n zwischen 1 und 24 liegt und E ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -OR1, -N(R1)2, -N+(R1)3/X–, wobei X– ein negativ geladenes Gegenion ist, -COOR2, -SO3R2 oder -C6-C18-Aryl-SO3R2 mit R2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, oder Y+, wobei Y+ ein positiv geladenes Gegenion ist, (ii) -O-C(O)-(CH2)n-CH3 mit n wie oben angegeben, (iii) -O-C(O)(CH2)nC(O)(OCH2CH2)nOR1 mit n jeweils unabhängig voneinander wie oben angegeben (iv) -OH, für den Fall, dass zumindest ein Teil der Reste D nicht -CH2OH ist, R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, linearen oder verzweigten C1-C12-Alkyl-, C2-C12-Alkenyl-, C2-C12-Alkinyl, C7-C18-Aralkyl-, C6-C18-Aryl-, C6-C18-Heteroarylsubstituenten und/oder -C(O)-(CH2)-CH3 mit n wie oben angegeben, D unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -CH2OR1, -CH2O-(CH2)n-COOR1, -CH2O-(CH2)n-COOR2, -CH2O-(CH2)m-OR1, -COOR1, -COOR2; wobei jeweils R1, R2 und n die oben stehende Bedeutung haben, das Verhältnis von a/(a + b) zwischen 0,1 und 1 beträgt, und die der Formel I zugrunde liegenden monomeren Saccharideinheiten in beliebiger Reihenfolge und α-1,4- oder β-1,4 glycosidisch miteinander verknüpft sein können, und/oder b) ein Polysaccharidderivat der allgemeinen Formel II Formel II wobei jeweils unabhängig voneinander B unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den folgenden Resten, die jeweils über das Stickstoffatom gebunden sind: (ii) -N-C(O)-(CH2)n-CH3, (iii) -N-C(O)(CH2)nC(O)(OCH2CH2)nOR1 (iv) -N+(R1)3/X– wobei in den Formeln jeweils D, R1, n, E und X– die oben angegebene Bedeutung haben, jeweils unabhängig voneinander das Verhältnis von c/(c + d + e) zwischen 0,01 und 1, das Verhältnis von d/(c + d + e) zwischen 0 und 0,4 sowie das Verhältnis von e/(c + d + e) zwischen 0 und 0,99 liegt und die der Formel II zugrunde liegenden monomeren Saccharideinheiten in beliebiger Reihenfolge und α-1,4- oder β-1,4 glycosidisch miteinander verknüpft sein können.
- Gelatinezusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf das Gesamtgewicht der Gelatinezusammensetzung zwischen 0,1 und 50 Gew.-% Additiv, bevorzugt zwischen 1 und 20 Gew.-% Additiv, besonders bevorzugt zwischen 2 und 15 Gew.-% Additiv enthalten sind.
- Gelatinezusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Verhältnis von a/(a + b) zwischen 0,4 und 0,95 beträgt, und/oder b) jeweils unabhängig voneinander i) das Verhältnis von c/(c + d + e) zwischen 0,2 und 0,9, bevorzugt zwischen 0,5 und 0,8, besonders bevorzugt zwischen 0,6 und 0,7, ii) das Verhältnis von d/(c + d + e) zwischen 0 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,3, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2, sowie iii) das Verhältnis von e/(c + d + e) zwischen 0,1 und 0,6, bevorzugt zwischen 0,1 und 0,4, besonders bevorzugt zwischen 0,15 bis 0,25 liegt.
- Gelatinezusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Molare Masse Mw des Polysaccharidderivats gemäß Formel I zwischen 104 und 5·107 g/mol, bevorzugt zwischen 105 und 107 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 3·105 und 8·106 g/mol beträgt, und/oder b) die Molare Masse Mw des Polysaccharidderivats gemäß Formel II zwischen 104 und g/mol, bevorzugt zwischen 105 und 106 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 1·105 und 3·105 g/mol beträgt.
- Gelatinezusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reversible Schmelzpunkterhöhung der additivierten Gelatinezusammensetzung verglichen mit reiner Gelatine zwischen 3 und 12 K beträgt.
- Formkörper, herstellbar aus einer additivierten Gelatinezusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
- Verwendung einer additivierten Gelatinezusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in der Medizintechnik, als Oberflächenbeschichtung, für Kapseln, als biozide Beschichtung, als das Zellwachstum förderndes Material, zur Herstellung blutstillender Schwämme, als flächiges Implantatmaterial in Form von Vliesen oder Folien, als Additiv in Klebstoffen für medizinische und technische Zwecke, zur Beschichtung von Papieren, Folien, Textilien und anderen Trägermaterialien für medizinische und technische Anwendungen, als Additiv in Lebensmittelzubereitungen, Verpackungen für technische Zwecke, Medizinpro dukte, Lebensmittel und Pharmazeutika, als Matrixmaterial für Zellkultur und Tissue engineering, als Beschichtung von medizinischem Nahtmaterial und textilen Fäden für technische und Bekleidungszwecke.
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