DE19541555C2

DE19541555C2 - Verfahren zur Herstellung wasserunlöslicher, vernetzerfreier Kollagenschwämme

Info

Publication number: DE19541555C2
Application number: DE1995141555
Authority: DE
Inventors: Edith Von Dr Kries; Josef Holzer; Andreas Dr Sander; Andrea Dr Heilemann; Rolf Dr Wachter
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: BASF Personal Care and Nutrition GmbH
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2015-11-09
Also published as: DE19541555A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wasserunlöslicher, vernetzerfreier Kol lagenschwämme, die man erhält, indem man Bullenhautunterspalte zunächst alkalisch und dann sauer aufschließt, die Bullenhautunterspalte in Partikel mit einem Durchmesser unterhalb von 15 mm zerkleinert und nachbehandelt.

Durch saure und alkalische Behandlung von Kollagen werden in der Regel Kollagenhydroly sate hergestellt, die beispielsweise als Rohstoffe für die Herstellung von kosmetischen Mitteln eingesetzt werden können. Man kann die Reaktion jedoch auch so führen, daß ausschließlich eine Desamidierung in den Seitenketten des Glutamins und Asparagins stattfindet. Es kommt zu einer Quellung, bei der die Tripelhelixstruktur des Kollagens erhalten bleibt. Die Ver wendung der resultierenden Kollagenschwämme als kosmetische Gesichtsmasken ist Gegen stand eines umfangreichen Stands der Technik.

n der DE-C2 29 43 520 (Freudenberg) wird beispielsweise die Herstellung eines Kollagen schwamms beschrieben, bei dem man kollagenhaltiges Material, bestehend aus Haut, Sehnen und Bindegewebe durch einen alkalischen und/oder sauren Prozeß aufschließt, zerkleinert und anschließend bei Temperaturen unterhalb von 0°C mit einem Gerb- bzw. Vernetzungsmittel zu einem Kollagenschwamm vernetzt und gefriertrocknet. Gegenstand der DE-C2 32 03 957 Suwelack) ist ein Verfahren zur Herstellung von feinporigen Kollagenschwämmen, bei dem Fan das durch Behandlung mit Wasserstoffperoxid, Enormen, Säuren und Basen vorge quollene Kollagenmaterial nach dem Zerkleinern und Verdünnen einfriert. Gemäß der Lehre der DE-C2 39 12 693 (Bioprotan) werden Verbundmaterialien für kosmetische Zwecke erhalten, indem man wasserlösliches Kollagen auf einen Träger aufbringt und anschließend gefriertrocknet. In der DE-C2 33 15 678 (Seton) wird ein Verfahren zur Herstellung eines ko härenten, porösen Kollagenfolienmaterials beschrieben, bei dem man als Rohstoff Kollagen mit einer Teilchengröße von weniger als 1 mm verwendet. Aus der DE-C2 40 28 622 (Suwelack) ist schließlich ein Verfahren zur Herstellung eines ohne Zusatz von Vernetzungs stoffen vernetzten Kollagenschwamms bekannt, bei dem die Alkalibehandlung des Ausgangs materials unter sehr drastischen Bedingungen durchgeführt wird und eine physikalische Ver netzung durch eine geänderte Temperaturführung während der Gefriertrocknung eintritt.

Bei allen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren war es jedoch bislang nicht möglich, Kollagenschwämme mit definierten Anwendungseigenschatten, insbesondere einer definierten Naß- und Trockenreißfestigkeit, Dehnung und Benetzbarkeit mit Wasser allein durch optimierte Prozeßsteuerung herzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung hat somit darin bestanden, wasserunlösliche, vernetzerfreie Kollagenschwämme zur Verfügung zu stellen, die frei von den geschilderten Nachteilen sind und dabei eine Naßreißfestigkeit von mindestens 1 N, eine Trockenreißfestigkeit von min destens 3 N und eine Dehnbarkeit des trockenen Kollagenschwamms von mindestens 10% aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen, wasserunlöslichen, vernetzerfreien Kollagenschwämmen, bei dem man Bullenhautunterspalte der Gewichtsklasse 10 bis 40 und insbesondere 20 bis 25 kg in an sich bekannter Weise zunächst alkalisch und anschließend sauer aufschließt, die Bullenhautunterspalte in Partikel mit einem Durchmesser unterhalb von 15 mm zerkleinert und nachbehandelt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die nach dem optimierten Verfahren der Erfindung erhältlichen Kollagenschwämme die Anforderungen hinsichtlich Reißfestigkeit und Dehn barkeit zuverlässig erfüllen und die Mitverwendung von chemischen Vernetzungsmitteln nicht mehr erforderlich ist.

Einsatzstoffe

Kollagene stellen langfaserige, linearkolloide hochmolekulare Skleroproteine der extrazellu lären Matrix dar, die beispielsweise im Bindegewebe der Haut zusammen mit Proteoglycanen vorkommen. Bei der alkalisch/sauren Behandlung der Bullenhautunterspalte handelt es sich um einen Aufschluß des Kollagenrohmaterials und der Entfernung unerwünschter Nebenbe standteile wie beispielsweise Fett, Proteoglykane und dergleichen. Die Faserstruktur des Kol lagens bleibt dabei erhalten.

Als Rohmaterial werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Bullenhautunterspalte der Ge wichtsklasse 10 bis 40 kg, insbesondere 20 bis 25 kg eingesetzt, wie sie in dem in der Leder industrie üblichen Verfahren durch Weichen, Äschern, Entfleischen und Abspalten der Narbenschicht der entweder gekühlten oder gesalzenen Bullenhäute anfallen. Überraschender weise hat sich gezeigt, daß die Auswahl der Gewichtsklasse des Bullenhautunterspaltes einen ganz erheblichen Einfluß auf die Eigenschaften der resultierenden Kollagenschwämme be sitzt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Bullenhautunterspalte in an sich bekannter Weise zunächst alkalisch und dann sauer vorzubehandeln und anschließend mechanisch zu zerklei nern ("wolfen"), wobei Partikel mit einem Durchmesser unterhalb von 15 mm, vorzugsweise 3 bis 7 mm erhalten werden.

Herstellung der Kollagenschwämme

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zerkleinerte Haut anschließend in Wasser aufgeschwämmt, der pH-Wert oberhalb des isoelektrischen Punktes auf 7 bis 10, vorzugsweise 8,5 bis 9,5, der Trockensubstanzgehalt auf einen Wert im Bereich von 2 bis 3, vorzugsweise 2,3 bis 2,6 Gew.-% eingestellt und die Suspension anschließend homogenisiert.

An die alkalische Homogenisierung schließt sich die saure Behandlung an, wobei man die Suspension durch Zugabe beispielsweise von Salzsäure auf einen pH-Wert 3,6 bis 4,0 einstellt und nochmals homogenisiert.

Zur Inprozeßkontrolle der Homogenisation wird die Fließzeit der Suspension als wichtigste Kenngröße bestimmt. Hierzu werden 200 g Kollagensuspension bei 15°C in eine Rinne mit einem halbkreisförmigen Querschnitt (Radius 25 mm) gefüllt. Die Fließzeit wird bestimmt, indem man die Kollagensuspension ohne Gefälle fließen läßt und die Strecke in cm ausmißt, die die Suspension nach 10 min durchlaufen hat. Vorteilhafterweise beträgt die Fließzeit ei ner Kollagensuspension mit einem Trockensubstanzgehalt von 1,6 bis 2,2, insbesondere 1,7 bis 1,9 Gew.-% bei einem pH-Wert im Bereich von 2,9 bis 3,2 10 bis 25 und insbesondere 15 bis 20 cm/10 min. Es hat sich als optimal erwiesen, die Kollagensuspension auf eine Fließzeit von 15 bis 20 cm/10 min einzustellen und zu diesem Zweck die Homogenisierung solange zu wiederholen, bis dieser Wert erreicht ist.

Die resultierende Kollagensuspension wird anschließend mit Wasser auf einen Trocken substanzgehalt von 1,6 bis 2,2, insbesondere 1,7 bis 1,9 Gew.-% verdünnt, der pH-Wert auf 2,9 bis 3,2 eingestellt und gegebenenfalls zwischengelagert. Anschließend wird die Suspension je nach Bedarf mit Zusatzstoffen, vorzugsweise nichtionischen Tensiden zur Ver besserung der Benetzbarkeit versetzt, in Platten eingefroren und gefriergetrocknet.

Zusatzstoffe

Die Kollagenschwämme können zur Einstellung der Benetzbarkeit nichtionische Tenside vorzugsweise in Mengen von 2 bis 10 Gew.-% - bezogen auf den Trockensubstanzgehalt der Kollagensuspensionen - enthalten.

Typische Beispiele für nichtionische Tenside sind Fettalkoholpolyglycolether, Alkyl phenolpolyglycolether, Fettsäurepolyglycolester, Fettsäureamidpolyglycolether, Fettaminpo lyglycolether, alkoxylierte Tri- und Partialglyceride, Mischether bzw. Mischformale, Alk(en)yloligoglykoside, Fettsäure-N-alkylglucamide, Proteinhydrolysate (insbesondere pflanzliche Produkte auf Weizenbasis), Polyolfettsäureester, Zuckerester, Sorbitanester, Poly sorbate und Aminoxide. Sofern die nichtionischen Tenside Polyglycoletherketten enthalten, können diese eine konventionelle, vorzugsweise jedoch eine eingeengte Homologenverteilung aufweisen.

Als weitere Zusatzstoffe können die Kollagenschwämme einen Gehalt an biogenen Wirkstoffen, Liposomen, Farb- und Duftstoffen aufweisen.

Unter biogenen Wirkstoffen sind beispielsweise Pflanzenextrakte wie etwa Gingkoextrakt und Vitaminkomplexe zu verstehen. Weiterhin können Allantoin, Panthenol, Aloe vera, kationische Biopolymere wie beispielsweise Chitosane, Elastinhydrolysate sowie Hydroxy carbonsäuren wie z. B. Milchsäure enthalten sein. Als Farbstoffe können die für kosmetische Zwecke geeigneten und zugelassenen Substanzen verwendet werden, wie sie beispielsweise in der Publikation "Kosmetische Färbemittel" der Farbstoffkommission der Deutschen For schungsgemeinschaft, Verlag Chemie, Weinheim, 1984, S. 81-106 zusammengestellt sind. Diese Farbstoffe werden üblicherweise in Konzentrationen von 0,001 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Trockensubstanz der Kollagensus-pension eingesetzt.

Der Gesamtanteil der Hilfs- und Zusatzstoffe kann 1 bis 50, vorzugsweise 5 bis 40 Gew.-% - bezogen auf die Trockensubstanz der Kollagensuspensionen - betragen. Die Herstellung der Mittel kann in an sich bekannter Weise, d. h. beispielsweise durch Kalt- oder PIT-Emulgie rung, vorzugsweise bei Temperaturen unterhalb von 25°C erfolgen. Hierbei handelt es sich um ein rein mechanisches Verfahren, eine chemische Reaktion findet nicht statt.

Die erfindungsgemäßen Kollagenschwämme können bei topischer Applikation zur Regulierung des Wasserhaushaltes der Haut eingesetzt werden. Des weiteren eignen sich die Stoffe als Blutstillungsmittel. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Kollagenschwämme eignen sich daher zur Herstellung von kosmetischen und/oder pharma zeutischen Zubereitungen.

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.

Beispiel 1

Ganze Bullenhautunterspalte der Gewichtsklasse 20 bis 25 kg wurden nach bekannter alkalischer und saurer Vorbehandlung in Stücke zerteilt und anschließend in einem Fleischwolf (Lochscheibendurchmesser : 5 mm) zerkleinert. 163 kg dieses gewolften Kollagenmaterials, das eine Trockensubstanz von ca. 20 Gew.-% aufwies, wurden in 1100 kg Wasser suspendiert, wobei eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von 2,5 Gew.-% erhalten wurde. Die Suspension wurde zunächst durch Zugabe von wäßriger Natriumhydroxidlösung auf pH 9 eingestellt und anschließend homogenisiert. Danach wurde der pH-Wert durch Zugabe von wäßriger Salzsäure in den sauren Bereich (3,8) verschoben und ein weiteres Mal homogenisiert. Die Homogenisierung wurde fortgesetzt, bis die Fließ zeit der Suspension bei einem Trockensubstanzgehalt von 1,8 Gew.-% und einem pH-Wert von 3,0 im Bereich von 15 bis 20 cm/10 min lag. Nachdem die Suspension eine ausreichend niedrige Fließzeit erreicht hatte, wurde der Trockensubstanzgehalt auf einen Wert von 1,8 Gew.-% und der pH-Wert auf 3,0 eingestellt. Die Kollagensuspension wurde blasenfrei in Schalen abgefüllt, eingefroren und gefriergetrocknet. Die getrockneten Kollagenplatten wurden gespalten und die gewünschten Zuschnitte hergestellt. Die resultierenden Kollagen schwämme wiesen einen Durchschnittswert von 1,5 N Naßreißfestigkeit, 6,2 N Trocken reißfestigkeit und 11% Dehnung auf.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch vor dem Abfüllen der Kollagensuspensionen 7 Gew.-% eines Anlagerungsproduktes von 7 Mol Ethylenoxid an Glyceryl Stearate (Cefiol® HE) - bezogen auf den Trockensubstanzgehalt der Kollagensuspension - zugegeben. Das Produkt zeigte eine verbesserte Benetzbarkeit.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch vor dem Abfüllen der Kollagensuspensionen 5 Gew.-% Dodecyl Polyglucose (Plantaren® APG 1200)) - bezogen auf den Trockensubstanzgehalt der Kollagensuspension - zugegeben. Das Produkt zeigte eine verbesserte Benetzbarkeit.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von wasserunlöslichen, vernetzerfreien Kollagenschwämmen, bei dem man Bullenhautunterspalte der Gewichtsklasse 10 bis 40 kg in an sich bekannter Weise zunächst alkalisch und anschließend sauer aufschließt, die Bullenhautunterspalte in Partikel mit einem Durchmesser unterhalb von 15 mm zerkleinert und nachbehandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die zerkleinerte Haut in Wasser aufschwämmt, den pH-Wert oberhalb des isoelektrischen Punktes auf 7 bis 10 einstellt und die Suspension anschließend bei einem Trocken substanzgehalt von 2 bis 3 Gew.-% homogenisiert.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die alkalisch eingestellte Suspension auf einen pH-Wert von 3 bis 4 einstellt und solange homogenisiert, bis eine Fließzeit von 15 bis 20 cm/10 min erreicht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Sus pensionen nichtionische Tenside in Mengen von 2 bis 10 Gew.-% - bezogen auf den Trockensubstanzgehalt der Kollagensuspension zusetzt.