DE19724869A1 - Verwendung von Chitosan und/oder Citosanderivaten zur Oberflächenbeschichtung - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Chitosan bzw. Chitosanderivaten zur Oberflächenbeschich­ tung von Implantaten und medizinischen Geräten sowie ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung.

Stand der Technik

Beim Einsatz von Implantaten und Knochenersatz, beispielsweise im Zuge des medizinischen Brust­ aufbaus oder des Einsatzes künstlicher Hüftgelenke, besteht eine wichtige Aufgabe darin, das An­ haften des Gewebes auf dem Fremdkörper sicherzustellen und Immunreaktionen, die zur Abstoßung führen können, zu vermeiden. Das gleiche Problem stellt sich auch im Fall medizinischer Instrumente, wie beispielsweise Dauerkatheter, die längere Zeit eine belastbare Verbindung mit dem menschlichen oder tierischen Körper eingehen sollen. Zur Verbesserung der Verträglichkeit mancher Werkstoffe mit dem sie umgebenden Gewebe wird beispielsweise die Ionenimplantation als Methode zur Ober­ flächenveredlung vorgeschlagen [Physik i.u.Z., 20, 156 (1989)], die jedoch mit hohem technischen Aufwand und erheblichen Kosten verbunden ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hat somit darin bestanden, für das Problem der mangelnden Biokompatibilität von Implantaten und medizinischen Instrumenten eine effektive und technisch einfache Lösung zu finden.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Chitosan und/oder Chitosanderivaten zur Oberflächenbeschichtung von Implantaten und/oder medizinischen Instrumenten.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Anwesenheit von Chitosan das Zellwachstum und die Zellhaftung auf nicht-körpereigenen harten Oberflächen fördert. Durch Beschichten von Implantaten oder medizinischen Instrumenten mit diesen Stoffen wird das Anwachsen von Körpergewebe bei­ spielsweise auf Brustimplantaten oder Dauerkathetern entscheidend gefördert, Abstoßungsreaktionen vermindert und die Verkeimung deutlich vermindert.

Chitosane und Chitosanderivate

Chitosane stellen Biopolymere dar und werden zur Gruppe der Hydrokolloide gezählt. Chemisch betrachtet handelt es sich um partiell deacetylierte Chitine unterschiedlichen Molekulargewichtes, die den folgenden - idealisierten - Monomerbaustein enthalten:

Im Gegensatz zu den meisten Hydrokolloiden, die im Bereich biologischer pH-Werte negativ geladen sind, stellen Chitosane unter diesen Bedingungen kationische Biopolymere dar. Die positiv geladenen Chitosane können mit entgegengesetzt geladenen Oberflächen in Wechselwirkung treten und werden daher in kosmetischen Haar- und Körperpflegemitteln sowie pharmazeutischen Zubereitungen eingesetzt (vgl. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed., Vol. A6, Weinheim, Verlag Chemie, 1986, S. 231-332). Übersichten zu diesem Thema sind auch beispielsweise von B.Gesslein et al. in HAPPI 27, 57 (1990), O.Skaugrud in Drug Cosm.Ind. 148, 24 (1991) und E.Onsoyen et al. in Seifen-Öle-Fette-Wachse 117, 633 (1991) erschienen. Zur Herstellung der Chitosane geht man von Chitin, vorzugsweise den Schalenresten von Krustentieren aus, die als billige Rohstoffe in großen Mengen zur Verfügung stehen. Das Chitin wird dabei in einem Verfahren das erstmals von Hackmann et al. beschrieben worden ist, üblicherweise zunächst durch Zusatz von Basen deproteiniert, durch Zugabe von Mineralsäuren demineralisiert und schließlich durch Zugabe von starken Basen deacetyliert, wobei die Molekulargewichte über ein breites Spektrum verteilt sein können. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise aus Makromol. Chem. 177, 3589 (1976) oder der französischen Patentanmeldung FR-A 2701266 bekannt. Vorzugsweise werden solche Typen eingesetzt, wie sie in der deutschen Patentschrift DE-C2 44 42 987 (Henkel) offenbart werden.

Neben den Chitosanen als typischen kationischen Biopolymeren kommen im Sinne der Erfindung auch anionisch bzw. nichtionisch derivatisierte Chitosane, wie z. B. Carboxylierungs, Succinylierungs- oder Alkoxylierungsprodukte in Frage, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE-C2 37 13 099 (L'Oreal) sowie der deutschen Patentanmeldung DE-A1 196 04 180 (Henkel) beschrieben werden.

Implantate und medizinische Geräte

Typische Beispiele für geeignete Implantate sind Brustimplantate, Herzklappen, künstliche Blut­ führungssysteme, Knochenersatz, wie etwa künstliche Hüftgelenke und dergleichen. Beispiele für medi­ zinische Geräte sind Dauerkatether oder Herzschriftmacher. Demzufolge kann es sich bei den zu be­ schichtenden Oberflächen um Metall-, Kunststoff- oder Keramikoberflächen handeln.

Beschichtungsverfahren

Die Beschichtung kann in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgen, indem man die Oberflächen der Implantate oder medizinischen Instrumente mit Lösungen der Chitosane oder Chitosanderivate tränkt. Für diesen Zweck kommen üblicherweise 0,1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%ige Lösungen von Chitosan oder Chitosanderivaten, vorzugsweise succinyliertes Chitosan, in Wasser, Ethanol oder wäßrigen organischen Säuren in Frage, in welche die zu beschichtenden Teile über einen Zeitraum von 1 bis 24, vorzugsweise 8 bis 12 h eingebracht werden. Anschließend wird anhaftendes Lösungsmittel beispielsweise im Trockenschrank bei 80 bis 100°C entfernt. Auf diese Weise werden Überzüge einer Stärke von 0,05 bis 1, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 µm hergestellt.

Im Fall von Kunststoffimplantaten besteht eine weitere Möglichkeit, das Chitosan bzw. die Chito­ sanderivate in die Oberfläche zu bringen, darin, die Stoffe den Polymeren bereits während der Herstellung zuzusetzen, beispielsweise als zusätzliche Emulgatoren im Verlauf der Emulsions- oder Suspensionspolymerisation.

Zellwachstum bzw. Zellhaftung wurde im bekannten Fibroblasten-Test untersucht. Tabelle 1 gibt das Wachstum von Fibroblastenzellen in Gegenwart verschiedener Polymere in Abhängigkeit der Anwendungskonzentration (AS) relativ zu einer Lösung ohne Polymerzusatz wieder.

Fibroblasten-Test

Fibroblasten-Test

Die Beispiele und Vergleichsbeispiele zeigen, daß nur der Zusatz von Chitosan bzw. Chitosanderivaten zu einer Wachstumssteigerung bei den Fibroblastenzellen führt.

Claims (4)

1. Verwendung von Chitosan und/oder Chitosanderivaten zur Oberflächenbeschichtung von Implantaten und medizinischen Instrumenten.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Carboxylierungs-, Succinylie­ rungs- und/oder Alkoxylierungsprodukte des Chitosans einsetzt.

3. Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Brustimplantate, Knochenersatz oder Dauerkatheter beschichtet.

4. Beschichtungsverfahren, bei dem man die Oberflächen von Implantaten bzw. medizinischen Instrumenten mit Lösungen von Chitosan und/oder Chitosanderivaten tränkt und anschließend trocknet.