DE19724869C2 - Verwendung von Citosanderivaten zur Oberflächenbeschichtung - Google Patents
Verwendung von Citosanderivaten zur OberflächenbeschichtungInfo
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- A61L29/08—Materials for coatings
- A61L29/085—Macromolecular materials
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Chitosanderivaten zur Oberflächenbeschichtung von
Implantaten und medizinischen Geräten sowie ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung.
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.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Chitosanderivaten zur Oberflächenbeschichtung
von Implantaten und/oder medizinischen Instrumenten.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Anwesenheit von Chitosanderivaten das Zellwachstum
und die Zelthaftung auf nicht-körpereigenen harten Oberflächen fördert. Durch Beschichten von
Implantaten oder medizinischen Instrumenten mit diesen Stoffen wird das Anwachsen von
Körpergewebe beispielsweise auf Brustimplantaten oder Dauerkathetern entscheidend gefördert,
Abstoßungsreaktionen vermindert und die Verkeimung deutlich vermindert.
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,
Vertag 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. Als Ausgangsstoffe für die Herstellung
der erfindungsgemäß zu verwendenden Chitosanderivate werden vorzugsweise solche Typen
eingesetzt, wie sie in der deutschen Patentschrift DE-C2 44 42 987 (Henkel) offenbart werden.
Chitosanderivate im Sinne der Erfindung sind Carboxylierungs-, Succinylierungs- oder
Alkoxylierungsprodukte des Chitosans, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE-C2 37 13 099
(L'Orèal) sowie der deutschen Patentanmeldung DE-A1 196 04 180 (Henkel) beschrieben
werden.
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 Herzschrittmacher. Demzufolge kann es sich bei den zu be
schichtenden Oberflächen um Metall-, Kunststoff- oder Keramikoberflächen handeln.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche von
Implantaten und/oder medizinischen Instrumenten, bei dem man die Oberflächen von Implantaten
und/oder medizinischen Instrumenten mit Lösungen von Carboxylierungs-, Succinylierungs- und/oder
Alkoxylierungsprodukten des Chitosans tränkt und anschließend trocknet.
Die Beschichtung kann in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgen, indem man die
Oberflächen der Implantate oder medizinischen Instrumente mit Lösungen der Chitosanderivate tränkt.
Für diesen Zweck kommen üblicherweise 0,1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%ige Lösungen von
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, die Chitosanderivate 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.
Das Beispiel und die Vergleichsbeispiele zeigen, daß nur der Zusatz von Chitosanderivaten zu einer
Wachstumssteigerung bei den Fibroblastenzellen führt.
Claims (3)
1. Verwendung von Carboxylierungs-, Succinylierungs- und/oder Alkoxylierungsprodukten des
Chitosans zur Oberflächenbeschichtung von Implantaten und/oder medizinischen Instrumenten.
2. Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Brustimplantate,
Knochenersatz oder Dauerkatheter beschichtet.
3. Verfahren zum Beschichten der Oberfläche von Implantaten und/oder medizinischen
Instrumenten, bei dem man die Oberfläche von Implantaten und/oder medizinischen Instrumenten
mit Lösungen von Carboxylierungs-, Succinylierungs- und/oder Alkoxylierungsprodukten des
Chitosans tränkt und anschließend trocknet.
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