DE2533005A1

DE2533005A1 - Hydrogele und schwaemme von polyglucandiestern

Info

Publication number: DE2533005A1
Application number: DE19752533005
Authority: DE
Inventors: James H Manning; John H Stark
Original assignee: International Paper Co
Current assignee: International Paper Co
Priority date: 1974-07-23
Filing date: 1975-07-23
Publication date: 1976-02-12
Also published as: FR2282905B1; DE2533005C2; GB1509252A; SE7508316L; JPS6039682B2; CH614859A5; AU500911B2; BR7504566A; US4002173A; NL186448C; NL7508130A; NL186448B; CA1027557A; JPS5134978A; DK332475A; FR2282905A1; AU8210675A; SE411515B

Description

¹¹ Hydrogele und Schwämme von Polyglucandiestern "

Priorität: 23. Juli 1974, V.St.A., Nr. 490 968/74 14. April 1975, V.St.A., Nr. 568 030/75

Polyglucanhydrogele mit Diäther-Vernetzungsgruppen sind bekannt; vgl. US-PS 3 208 994 und 3 042 667. Diese Polyglucanhydrogele können jedoch nicht als biologisch resorbierbare hämostatische Mittel eingesetzt werden, da sie nicht biologisch abbaubar sind.

Zahlreiche Typen von Polyglucanen sind als biologisch resorbierbare hämostatische Mittel bekannt, wie NO-,-oxidierte Cellulose (Oxycel) oder NOp-oxidierte und regenerierte Cellulose (Surgicel). Diese Produkte haben jedoch mehrere Nachteile:

(1) Sie reagieren stark sauer, verzögern die '.vundabheilung und können in extreraen Fällen sogar Geweoeriekrose erzeugen;

(2) sie sind in der Zusammensetzung nicht einheitlich, da schon nach 30 Tagen Rückstände gebildet werden, die Gev/efcsent- _j

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Zündungen verursachen; 2533 005

(3) sie haften nicht fest am blutenden Gewebe.

Cellulosesulfat und Carboxymethylcellulose sind ebenfalls als biologisch resorbierbare hämostatische Mittel bekannt; vgl. US-PSen 2 764 159, 2 772 999, 2 773 000, 2 914 444 und 3 122 Diese Produkte sind aber nur in der Säureform wirksam und -verursachen daher verzögertes Abheilen und starke entzündliche Reaktionen.

In der US-PS 3 765 419 .ist die Verwendung von Amyloseacetaten .. mit einem bestimmten Substitutionsgrad als hämostatisches Mittel beschrieben. Diese Monoester können jedoch keine Diestervernetzungen bilden und besitzen nicht die erforderlichen hämostatischen Eigenschaften.

Bisher ist kein biologisch resorbierbares, hämostatisches PoIyglucan mit einem neutralen pH-Wert entwickelt worden, das unmittelbar hämostatische Aktivität besitzt und unter enzymatischer Hydrolyse zu natürlichen Metaboliten des Gastorganismus resorbiert wird.

Stärke-, Amylose-, Algin-, Gelatin- und Kollagenschwämme sind als resorbierbare hämostatische Mittel bekannt. Das Verfahren zur Herstellung des Stärkeschwamms ist in der US-PS 2 597 011 beschrieben. In der US-PS 3 081 181 ist ein Verfahren zur Herstellung von Amyloseschwämmen beschrieben. In der US-PS 3 653 383 ist ein Verfahren zur Herstellung von Alginschwämmen L -J

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beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung von Gelatineschwämmen ist in den US-PSen 2 465 357 und 2 899 262 beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung von Kolla genschwämmen ist in der CA-PS 920 754 beschrieben. Teilweise hydrolysierte Polyacrylnitrilschwämme sind in der US-PS 3 709 842 beschrieben. In den US-PSen 2 764 159, 2 914 444 und 3 122 479 sind Schwämme aus Stärke-, Inulin- und Celluloseethern beschrieben. Nur der Gelatineschwamm ist im Handel als resorbierbarer hämostat!scher Schwamm unter der Bezeichnung Gelfoam erhältlich. Diese resorbierbaren Schwämme haben einen oder mehrere Nachteile, wie unzureichende hämostatische Aktivität, fehlende Haftfähigkeit am blutenden Gewebe oder Erzeugung heftiger Fremdkörperabwehrreaktionen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, biologisch resorbierbare Hydrogelpulver und netzartige Hydrogelschwämme zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Hydrogelschwämme und anderer Produkte nicht aufweisen, und die hervorragendes Haftvermögen und hämostatische Eigenschaften an der blutenden Wunde besitzen, nicht hautreizend sind und unter enzymatischer Hydrolyse zu natürlichen Metaboliten des Gastorganismus ohne Reizung des Gewebes oder toxische Effekte vollständig resorbiert werden.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Die Erfindung betrifft somit den in den Ansprächen gekennzeichneten Gegenstand

Die erfindungsgemäßen vernetzten porösen Hydrogele bestehen aus einem dreidimensionalen Netzwerk aus mit Bernsteinsäure oder Glutarsäure vernetzten Polyglucanketten, besonders von Amylose. Die Produkte sind praktisch frei von Fenstern oder geschlossenen Zellen. Deshalb können diese Produkte als netzartige Schwäm-

l_ me bezeichnet worden. Diese Schwämme können nicht nur //asser inj

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ihren Zwischenräumen aufnehmen, sondern auch innerhalb der vernetzten Polyglucanketten speichern. Das Produkt wird deshalb als netzartiger, diestervernetzter Polyglucan-Hydrogel-Schwamm bezeichnet.

Wenn eine wäßrige Amylosesuccinat- oder Amyloseglutaratlösung in einer bestimmten Weise in Gegenwart eines Netzwerkbildners lyophilisiert wird, schmilzt sie an einem bestimmten Punkt des Gefriertrocknungszyklus unter Bildung eines netzartigen Schwammes. Dieses Phänomen wird beim Gefriertrocknen manchmal als "Zurückschmelzen" (melt-back) bezeichnet.

Polyglucanmono- oder -haibester der Bernstein- oder Glutarsäure können nach einer Vielzahl von Methoden hergestellt werden. Pur die Zwecke der Erfindung kann jede Methode angewendet werden, bei dem ein völlig wasserlösliches Polysaccharid in Form eines Bernstein- oder Glutarsäuremonoesters mit einem Substitutionsgrad mindestens 0,35 in Form des Natriumsalzes entsteht. Der Substitutionsgrad ist das Molverhältnis von Succinat oder Glutarat pro Anhydroglucose. Es wurde sowohl nach einem von Jeanes and Jones in J. Amer. Chem. Soc, Bd. 74 (1952), Seiten 6116 bis 6117 beschriebenen Verfahren mit Hilfe von heißem Formamid als auch nach einem abgewandelten in der US-PS 2 461 139 beschriebenen Verfahren mit Hilfe von wäßriger Alkalilauge gearbeitet.

Wenn die Polyglucansuccinate oder -glutarate in der beschriebenen Weise getrocknet werden, kondensieren die freien Carboxylgruppen der Bernstein- oder Glutarsäuremonoester intermolekular^

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mit nicht umgesetzten Hydroxylgruppen eines anderen Polyglucanmoleküls unter Bildung von EsterQuerverbindungen. Das entstandene Produkt ist ein Hydrogel. Ein Produkt, dessen Vernetzungsgrad einen solchen Wert hat, daß es wasserunlöslich ist, aber in Wasser quillt, wird als Hydrogel bezeichnet.

In den Zeichnungen sind feste Hydrogele der Erfindung wiedergegeben.

Figur 1 zeigt eine typische Elektronenraster-Mikrophotographie des erfindungsgemäßen netzwerkartigen Hydrogelschwammes von Amylosesuccinat in trockenem Zustand und 145-facher Vergröß erung.

Figur 2 zeigt in 52-facher Vergrößerung im Querschnitt einen gemäß Beispiel 12 hergestellten Schwamm, der in einem Epoxidharz eingebettet ist,

Figur 3 zeigt 145-fach vergrößert eine Mikrophotographie eines Teils der in Figur 1 wiedergegebenen Probe nach dem Quellen in Wasser und anschließendem Gefriertrocknen. Es ist zu erkennen, daß die Vernetzungen des diester-vernetzten Amylosesuccinats des dreidimensionalen Netzwerks in der Größe anwachsen und eine eigene mikroporöse Struktur besitzen. Die Vernetzungen des Schwammes selbst sind deshalb Hydrogele.

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Figur 4 zeigt Zeichnungen in Säulenform, "bei denen die Größeneinteilung von vier gemäß Beispiel 12 hergestellten Schwämmen gegen den Anteil in % aufgetragen ist.

Der Ausdruck "Polyglucan" bezeichnet Amylose, Pullulan oder Dex tran oder ihre polymeren Derivate mit einem mittleren Molekulargewicht von ungefähr 500 bis mehrere Millionen, die aus Glucoseresten bestehen, die untereinander hauptsächlich in der Ct₁ g-Stellung oder cc*^-Stellung glykosidisch verbunden sind.

Spezielle Beispiele für verwendbare Polyglucane sind Amylose, Pullulan, Dextran oder ihre teilweise depolymerisierten Produkte. Zur Herstellung biologisch resorbierbarer hämostat!scher Mittel werden lineare und a-verbundende Glucane bevorzugt.

Für die meisten Polyglucane ist V/asser das geeignetste Reaktionsmedium; unter bestimmten Umständen können auch andere Lösungsmittel mit ähnlichen Lösungseigenschaften, wie Dimethylsulfoxid, Formamid, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, 2-Pyrrolidon oder 1-Methyl-2-pyrrolidon, verwendet werden. Auch Lösungsgemische mit Wasser als Hauptbestandteil können verwendet werden.

Die Bernstein- oder Glutarsäure wird vorzugsweise in Form ihrer Anhydride eingesetzt.

Die diester-vernetzten Polyglucan-Hydrogelpulver werden folgendermaßen hergestellt:

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J^ 253300Β

(a) Das Polyglucan wird zuerst löslich gemacht oder in einem Lösungsmittel, wie heißem Formamid, wäßriger Alkalihydroxidlösung oder Wasser, aufgelöst.

lösung

(b) Die Polyglucan/wird mit Bernsteinsäureanhydrid oder Glutar-

säureanhydrid unter Bildung des entsprechenden Monoesters umgesetzt. Bei der Umsetzung in heißem Formamid ist Natriumacetat, in Wasser Natriumhydroxid ein geeigneter Katalysator. In wäßrigen Systemen wird der pH-Wert bei etwa 7,0 Ms 9,0 und die Temperatur bei 5 bis 25⁰C gehalten. Die PoIyglucanmonoester sollen einen Substitutionsgrad (SG) von etwa 0,35 bis 2,5j vorzugsweise von 0,8 bis 1,2 besitzen. Produkte mit höherem oder niedrigerem SG besitzen entweder nicht genügend Vernetzungsstellen oder können in Wasser unlöslich sein.

(c) Das Reaktionsgemisch wird von unlöslichen Verunreinigungen abfiltriert.

(d) Unerwünschte Salze oder Nebenprodukte mit niedrigem Molekulargewicht werden aus dem Reaktionsgemisch durch Dialyse oder Ausfällen in einem organischen Lösungsmittel, wie Aceton oder einem aliphatischen Alkohol, oder durch Senken des pH-Wertes entfernt.

(e) Die Polyglucansuccinat- oder Polyglucanglutaratmonoester werden in der Lösung in die freien Säuren umgewandelt. Dazu wird der pH-Wert auf weniger als etwa 5,2, vorzugsweise weniger als 4,5 und oberhalb 3,8 eingestellt. Vorzugsweise werden Salze mit niedrigem Molekulargewicht, die während der pH-Einstellung gebildet werden, durch Dialyse entfernt. Die untere pH-Wertgrenze wird oft durch die Löslichkeit der

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fi Π 9 8 ft 7 / 1 ίι ^c-1

^Γ - * ^π

Polyglucanmonoester in der Säureform bestimmt. Beispielsweise ist Amylosesuccinat mit einem SG von ungefähr 1 in Wasser unterhalb pH 3,8 unlöslich. Das Produkt wird deshalb nicht auf einen pH-Wert von unterhalb 3,8 angesäuert.

(f) Der Polyglucanmonoester in der Säureform wird entweder als dünner Film auf einer Unterlage oder durch Sprühen zu einem nichtklebrigen, vorzugsweise weniger als 10 % enthaltenden Produkt getrocknet.

(g) Das erhaltene Produkt wird dadurch vernetzt, daß man das Restwasser und das bei der Vernetzung entstehende Reaktionswasser abtrennt. Bei der Umsetzung in einem Vakuumofen oder in einem wasserfreien Lösungsmittel kann die Temperatur etwa 55⁰C betragen. Vorzugsweise wird aber ein Umlufttrockner mit einer Temperatur von oberhalb 105°C zur Bildung der Diester-

öbere

Vernetzungen verwendet. Die/Temperaturgrenze liegt bei etwa 135⁰C, da die Verkohlung der Produkte im allgemeinen oberhalb dieser Temperatur beginnt. Die zur Vernetzung erforderliche Zeit hängt nicht nur vom pH-Wert des Produkts, der Temperatur, dem Druck, dem Luftstrom und der relativen Feuchtigkeit, sondern auch von der Art des Polyglucans, vom Substitutionsgrad des Monoesters, der Filmdicke oder Teilchengröße ab. Sie wird so gewählt, daß ein wasserunlösliches Produkt entsteht, das als pulverisiertes neutrales Natriumsalz sein Trockengewicht auf etwa das 5- bis 90-fache, vorzugsweise etwa 5- bis 40-fache seines Ausgangsgewichts mit isotonischer Kochsalzlösung steigern kann. Dieses Phänomen ist als Salzretention bekannt. Um hämostatisch aktiv zu sein, soll das Produkt eine Salzretention von etwa

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5 Ms 30, vorzugsweise etwa 5 bis 20 haben.

(h) Der Film wird von der Unterlage entfernt und entweder trocken oder naß zur gewünschten Größe gemahlen.

(i) Zur Erzielung maximaler Absorptionseigenschaften, bester biologischer Verträglichkeit und Stabilität wird das Pulver in physiologisch verträgliche Salze, wie Natrium-, Kalium-, Magnesium-, Ammonium- oder Calciumsalze, mit einem pH-Wert von etwa 5 bis 8 umgewandelt. Geeignete Anionen dieser Salze sind Succinate, Glutarate, Acetate, Hydroxide, Carbonate, Bicarbonate, Chloride oder ihre Gemische.

(j) Zur leichteren Handhabung werden die Pulver vorzugsweise zu Korngrößen von größer als 0,075 mm gemahlen oder durch Sprühen getrocknet. Die obere Grenze liegt bei etwa 0,2 mm, da größere Teilchen langsamer quellen und vom Körper langsamer resorbiert werden.

In Anhängigkeit vom Benutzungszweck können die Stufen (c) und (d) weggelassen werden; in gleicher Weise kann die Stufe (f) mit der Stufe (g) kombiniert werden.

Die bevorzugten Reaktionsprodukte enthalten lineare Polyglucanmoleküle, die sowohl Monoester- als auch Diesterreste der Bernstein- oder Glutarsäure sowie deren Salze besitzen, die durch Diesterbrücken der allgemeinen Formel

0 0 (-R-O-C-(CtL,) -C-O-R-)

verbunden sind, wobei R ein Polyglucanrest und χ eine ganze Zahl mit einem Wert von 2 oder 3 ist.
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■ -ίο-

Die bevorzugten Gele bestehen aus dreidimensional vernetzten Produkten aus Polyglucanmolekülen hauptsächlich mit oc-1-6- und a-1-4-Bindungen sowie ihren Bernstein- oder GIutarsäuremonoestern und -diestern und deren Salzen, die durch Esterbrücken der vorstehenden allgemeinen Formel miteinander verbunden sind.

Die bevorzugten Hydrogelprodukte sind zwar in Wasser unlöslich, können aber auf Grund der vorhandenen Hydroxyl- und Carboxylgruppen sowie ihrer Salze in Wasser quellen. Die Quellkapazität des Hydrogelprodukts wird als Gewichtsverhältnis des in iso tonischer Salzlösung gequollenen Produkts zum trockenen Produkt ausgedrückt und als Salzretention bezeichnet. Die Salzretention des erfindungsgemäßen Produkts in Form seines Natriumsalzes liegt im Bereich von etwa 5 bis 90, vorzugsweise etwa 5 bis 40, aber im allgemeinen bei etwa 5 bis 30, vorzugsweise 5 bis 20.

Resorbierbare netzwerkartige Schwämme von diester-vernetzten Polyglucansuccinaten oder -glutaraten, vorzugsweise von Amylosesuccinaten oder -glutaraten, werden gemäß den vorstehend erläuterten Stufen (a) bis (e), gefolgt von den Stufen (f) bis (k) hergestellt:

(f) Eine Polyglucansuccinat- oder Polyglucanglutaratlösung mit einer Konzentration von 2,5 bis 7,5 %, vorzugsweise 3,0 bis 5,0 %, wird mit einem Netzwerkbildner versetzt. Spezielle Beispiele für verwendbare Netzwerkbildner sind Dimethylsulfoxid, Dimethylacetamid, Formamid, Dimethylformamid, 2-Pyrrolidon und 1-Methyl-2-pyrrolidon. Diese Lösungs-

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mittel wurden vorstehend als Reaktionslösungsmittel für Polyglucane angeführt. Diese Netzwerkbildner bewirken ein gesteuertes Schmelzen oder "melt-back" des Schwammes während des Gefriertrocknens. Zur Lösung dieser Aufgabe soll der Netzwerkbildner folgende Eigenschaften besitzen:

1. Er soll in Wasser in einer solchen Menge löslich sein, daß es den Gefrierpunkt des Wassers so erniedrigen kann, daß die Bildung eines Netzwerks erfolgt.

2. Bei den Gefriertrocknungstemperaturen und unterhalb etwa O⁰C soll sein Dampfdruck niedriger als der des Wassers sein.

3. An einem bestimmten Punkt während des Gefriertrocknens, wenn die Polyglucansuccinat- oder Polyglucanglutaratkonzentration mehr als 20 % des gesamten Gewichts der restlichen Masse beträgt, soll der Gefrierpunkt der Masse unter der Produkttemperatur liegen, das heißt, daß der gefrorene Anteil schmilzt.

4. Die an diesem Punkt gebildete Flüssigkeit muß ein Lösungs mittel für Polyglucansuccinat oder -glutarat sein. Die optimale Menge des Netzwerkbildners hängt daher von dessen Art, der Konzentration des Polyglucansuccinats oder -glutarats, der Konzentration von Salzen mit niedrigem Molekulargewicht, dem Substitutionsgrad von Polyglucansuccinat oder -glutarat, dem pH-Wert der Lösung, der Salzart, der Dicke der gefrorenen Lösung, dem Wärmefluß zum Inhalt der Gefäße während des Gefriertrocknens, der Geometrie und der Länge des Diffusionsweges des V/assers zur Sublimation und Kondensation und dem im Gefrier-

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ζ 0 9 8 ft 7 / 1 η 5 1

trocknungsgefäß herrschenden Druck. Im allgemeinen werden etwa 0,15 Ms 1 Teile des Netzwerkbildners pro Teil Polyglucansuccinat oder -glutarat eingesetzt. (g) Die Polyglucansuccinat- oder Polyglucanglutaratlösung wird mit dem NetzwerkMldner in ein Gefäß gegeben und unter Drehen in einem sehr kalten Bad bei weniger als etwa -3O⁰C eingefroren. Wenn die Lösung nicht schnell unter Drehen eingefroren wird, bildet das Eis große, unregelmäßige Kristalle. Dies verursacht nach dem Lyophylisieren unerwünscht große und unregelmäßige Poren im Schwamm.

(h) Das Gefäß wird sodann auf einen Wert von weniger als etwa 1 Torr evakuiert und der Inhalt gefriergetrocknet. Zur Ausbildung der netzwerkartigen Schwammstruktur während des Lyophilisierens wird das Vakuum in Abhängigkeit von der komplexen Wechselwirkung des jeweils verwendeten Netzwerkbildners, der Konzentration des Polyglucansuccinats oder -glutarats, der Konzentration der Salze mit niedrigem Molekulargewicht, dem Substitutionsgrad des Polyglucansuccinats oder -glutarats, dem pH-Wert der Lösung, der Salzart, der Schichtdicke der gefrorenen Lösung, dem Wärmefluß im Gefäß während des Lyophilisierens, der Geometrie und der Länge des Diffusionsweges des Wassers beim Sublimieren und Kondensieren und der Kondensationstemperatur eingestellt. (i) Nach dem Sublimieren wird der Schwamm von Polyglucansuccinat oder -glutarat durch Dehydratisieren vernetzt, wobei Reste des Lösungsmittelwassers und das bei der Vernetzungsreaktion entstehende Wasser entfernt werden. Die Vernetzung kann in einem Vakuumofen oder einem wasserfreien

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Lösungsmittel bei 55⁰C durchgeführt werden. Vorzugsweise

Umlufttrockner

erfolgt die Vernetzung in einem bei Temperaturen von 105 bis 135°C. Da das Produkt im allgemeinen oberhalb 135⁰C langsam abgebaut wird, bildet diese Temperatur die obere Grenze für die Vernetzungsreaktion. Die zur Vernetzung erforderliche Zeit hängt nicht nur von der Temperatur, dem Druck, dem Luftstrom und der relativen Feuchtigkeit, sondern auch von der Art des Polyglucans, vom Substitutionsgrad des Monoesters, dem pH-Wert des Produktes, der Salzart, der Konzentration der Salze mit niedrigem Molekulargewicht und der Dicke des Schwämmes ab. Sie wird so gewählt, daß ein wasserunlösliches Produkt entsteht, das als pulverisiertes neutrales Natriumsalz (Teilchengröße: 0,15 bis 0,30 mm) sein Trockengewicht auf etwa das 5- bis 40-fache seines Ausgangsgewichts mit isotonischer Kochsalz- lösung steigern kann. Um hämostatisch aktiv zu sein, soll das Pulver eine Salzretention von etwa 5 bis 30, vorzugsweise 5 bis 20 besitzen. Der vernetzte Schwamm ist bei 21⁰C und 65 % relativer Luftfeuchtigkeit weich und von niedriger Dichte und hat eine Porengröße von durchschnittlich weniger als 1 mm, ein Leervolumen von 80bis 95 % und ein Schüttgewicht von 0,30 bis 0,075 g pro cm .

(q) Zur Erzielung maximaler Absorptionseigenschaften, bester biologischer Verträglichkeit und Stabilität wird der Schwamm in physiologisch verträgliche Salze, wie Natrium-, Kalium-, Magnesium-, Ammonium- oder Calciumsalze, mit einem pH-Wert von etwa 5 bis 8 überführt. Geeignete Anionen dieser Salze sind Succinate, Glutarate, Acetate, Hydroxide, Carbonate, Bicarbonate, Chloride oder ihre Gemische. J

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(k) Die Schwämme können bis zu ihrem Gebrauch' durch Absaugen der Feuchtigkeit, vorzugsweise aber durch Lösungsmittelaustausch oder an der Luft getrocknet werden.

Zur Herstellung von Schwämmen können die Stufen (c) und (d) v/eggelassen werden; in gleicher V/eise können die Stufen (h) und (i) zusammengefaßt werden.

Neben ihrer Eignung als Trocknungsmittel und Flüssigkeitssorbentien sind die erfindungsgemäßen Hydrogelpulver und Schwämme äußerst wertvolle resorbierbare hämostatische Mittel. Sie bewirken eine sehr rasche Blutstillung und haften so fest an der Wunde, daß die Wunde beim Versuch, den Schwamm von der Wundoberfläche abzuziehen, aufgerissen wird. Sie werden vom Körper ohne wesentliche entzündliche Reaktionen, Verzögerung der Wundheilung oder Bildung toxischer Abbauprodukte vollständig resorbiert.

Weiter können sie zur Verbesserung ihrer hämostat!sehen Aktivität zu anderen resorbierbaren oder nicht resorbierbaren Grundwerkstoffen gegeben werden. Weiterhin können sie als Sprengmit-

wasserenthaltende

tel in Tabletten, Abführmittel, Mittel zur verzögerten Wirkstoffabgabe in Arzneimitteln und als Molekularsiebe verwendet werden.

Die bevorzugten erfindungsgemäßen schwammartigen Produkte haben eine mittlere Porengröße von weniger als 1 mm, ein Leergewicht von. etwa 80 bis 95 ^CA, vorzugsweise 90 bis 93 % und eine Schüttdichte von etwa 0,3 bis 0,075, vorzugsweise 0,15 bis 0,11 g/cnr⁵.

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Die Schwämme können das Wasser nicht nur in ihren Zwischenräumen zurückhalten, sondern auch die Vernetzungsgruppen können quellen und das 5- Ms 40-fache ihres eigenen Gewichts an isotonischer Kochsalzlösung aufsaugen. Diese Produkte sind Hydrogele .

Experimentell wurde festgestellt, daß durch Aufbringen von Hydrogelpulver der Erfindung auf die Oberfläche des Schwammes, der auf die Wunde aufgebracht werden soll, die hämostatische Aktivität des Produktes verbessert wird. In diesem Fall kann der Schwamm unter Zurücklassen des hämostatisch' wirkenden Pulvers entfernt werden. Dadurch wird die gesamte Menge des hämostatischen Mittels verringert, das zur Aufrechterhaltung der Hämostase benötigt wird. Mengen von etwa 0,1 bis 1,0 Gewichtsteile des Pulvers pro Gewichtsteil des Schwämmes sind besonders bevorzugt. Zu diesem Zweck soll das Pulver eine mittlere Teilchengröße von 0,075 bis 0,2 mm besitzen.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1 Amylosesuccinat

400 g Katoffelamylose mit 9,1 % Wasser werden unter starkem Rühren in 4 Liter Wasser bei 23°C eingesiebt. Das erhaltene milchartige Gemisch wird auf 10⁰C gekühlt und mit 595 g einer 50,6prozentigen Natronlauge und 1,7 Liter Wasser versetzt. Nach dem Aufklaren werden bei 13°C in das Gemisch 685 g pulverisiertes Bernsteinsäureanhydrid eingesiebt. Nachdem der pH-Wert auf etwa

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8 abgesunken ist, wird 5 N Natronlauge durch einen Tropftrichter mit einer solchen Geschwindigkeit eingetropft, daß der pH-Wert während der Reaktion zwischen 8 und 9 bleibt. Es werden 788 ml der 5 N Natronlauge verbraucht. Während der Umsetzung wird das Reaktionsgefäß so gekühlt, daß die Reaktionstemperatur 10 bis 22°C beträgt. Der Substitutionsgrad der Succinatreste wird nach folgender Gleichung berechnet:

Substitutionsgrad =

1000z

wobei χ = Gewicht von Bernsteinsäureanhydrid in g y =t mMol verbrauchtes Natriumhydroxid

ζ = Trockengewicht der Amylose in g. Daraus folgt:

Substitutionsgrad = _{= 1>00}.

1000 (363,6)

Das Reaktionsgemisch wird sofort filtriert, um alle Teilchen zu entfernen, die größer als 0,005 mm sind. Der pH-Wert des FiI-trats wird mit Essigsäure auf 4,0 eingestellt, Zur Entfernung von Salzen mit niedrigem Molekulargewicht wird die Lösung solange in einem Celluloseschlauch dialysiert. bis die spezifische Leitfähigkeit der Lösung konstant ist. Die Lösung wird in einem Blitzverdampfer (Entspannungsverdampfer) auf eine Konzentration von 13,2 % fester Bestandteile eingeengt.

Die erhaltene Lösung (13,2 % Feststoffgehalt; SG = 1,00;

pH =4,0), in der das Amylosesuccinat als Natriumsalz vorliegt, wird als 1 mm dicker Film auf Glasplatten gegossen. Die Filme

Umlufttrockner • werden 2 Stunden bei 60 C in einem getrocknet und J

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unmittelbar danach in einem 120°C heißen ümlufttrockner etwa 20 Minuten vernetzt. Nach dem Abkühlen v/erden die Filme und Platten 15 Minuten in einer 5prozentigen wäßrigen Natriumbicarbonatlösung getränkt. Der Film wird von der Platte entfernt und auf ein Nylon-Tuch mit einem Flächengewicht von 28,8 g/m gelegt. Das Produkt wird sodann in destilliertem Wasser in einem mit einem Messer ausgerüsteten Mischer von 0,946 Liter Inhalt 15 Sekunden bei hoher Geschwindigkeit gemahlen. Der pH-Wert wird mit wäßriger Bernsteinsäurelösung auf etwa 7,0 eingestellt. Das erhaltene Hydrogelpulver wird auf dem vorstehend genannten Tuch gesammelt und zweimal mit der 5-fachen Menge seines gequollenen Volumens destilliertem Wasser gewaschen. - Das Gel wird dadurch getrocknet, daß man es in der 10-fachen Menge seines gequollenen Volumens wasserfreiem Aceton ausfällt. Nach dem Dekantieren des Acetons wird das Produkt in einem Vakuumofen 1 Stunde bei 60⁰C getrocknet. Das Produkt wird in einem Mörser leicht vermählen, um Aggregate aufzubrechen. Das erhaltene Pulver wird nacheinander auf Sieben mit lichten Maschenweiten von 0,29, 0,15 und 0,075 mm gesiebt.

. Die Salzretention wird dadurch bestimmt, daß 500 mg Pulver mit einem bestimmten Feuchtigkeitsgehalt, das aus der Siebung mit einem Sieb der lichten Maschenweite von 0,075 mm stammt, in 50 ml einer 0,9prozentigen wäßrigen Kochsalzlösung 10 Minuten bei 23°C unter Rühren gequollen werden. Das Hydrogelpulver wird auf einem zuvor gewogenen Stück des vorstehend genannten Nylon-Tuches abtropfen gelassen. Das feuchte Produkt wird auf dem Tuch abgewogen und der Wert der Salzretention nach folgender

. Gleichung berechnet: ,

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Salzretention =

Trockengewicht

Die Salzretention beträgt 19,5.

Die hämostatische Wirksamkeit wurde durch die Fähigkeit des Materials, Blutungen am verletztem Milzgewebe zu stillen, bestimmt. Ein erwachsener Hund wird mit Natriumpentobarbital anästhetisiert. Durch einen abdominalen Mittellinieneinschnitt wird die Milz freigelegt. Mit einer gekrümmten Mayo-Sezierschere wird ein Stück Milzgewebe herausgeschnitten. Die ausge-' schnittene Fläche beträgt etwa 2,5 χ 1 cm; die Tiefe der Excision hängt von der Krümmung der Schere ab (ungefähr 3 mm. tief). Die stark blutende Wunde v/i rd mit trockener Baumwollgaze abgetupft, und sofort werden ungefähr 300 mg des trockenen neutralen Natriumamylosesuccinat-Hydrogelpulvers auf die Wunde gestreut, wobei das Pulver 30 Sekunden mit einem trockenen Cellulosegazeschwamm sanft angedrückt wird. Nach dem Entfernen des Gazeschwammes erfolgt kein weiteres Bluten. Der größte Teil des Pulvers ist nicht mit Blut getränkt. Auch nach 10 Minuten wird kein Bluten beobachtet, so daß das überschüssige Pulver durch Spülen mit isotonischer Kochsalzlösung entfernt wird. Der größte Teil des Pulvers quillt in der Kochsalzlösung und wird weggewaschen. Das mit Blut getränkte Pulver bleibt an der Wunde, wirkt blutstillend und bekommt eine kautschukartige Konsistenz. Die Wunde kann beträchtlicher Bewegung widerstehen und blutet nicht, da die Kruste zäh an dem darunterliegenden Gewebe klebt*

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Beispiel 2

Einfluß des pH-Werts bei der Vernetzunffsreaktion Aus einem Ansatz an Amylosesuecinat (Substitutionsgrad 1,0), das gemäß Beispiel 1 hergestellt und gereinigt wurde, werden Proben durch Einstellen des pH-Wertes auf 5,0, 5,2 und 5,5 mit einer wäßrigen NatriumMcarbonatlösung hergestellt. 1 mm dicke Filme dieser Proben v/erden im Umlauftrockner 2 Stunden auf 6O°C und danach 1,5 Stunden auf 120⁰C erhitzt. Sehr gute Vernetzung wurde bei pH-Werten von 5,0 und 5,2 erreicht, wie aus der Unlöslichkeit der zähen Filme beim Neutralisieren in 5 % wäßriger NatriumMcarbonatlösung zu ersehen ist. Die bei einem pH-Wert von 5,5 vernetzte Probe bildete einen undurchsichtigen cremefarbenen Film, der sich in 5prozentiger wäßriger NatriumMcarbonatlösung auflöste, was darauf hindeutet, daß keine Vernetzung stattgefunden hat.

Beispiel 3

Amvlosesuccinat mit maximalem Substitutionsgrad Amylosesuccinat wird gemäß Beispiel 1 hergestellt. Es werden 30 g Amylose, 200 ml Wasser, 200 g Bernsteinsäureanhydrid, 21,1 g 50,6prozentige wäßrige Natronlauge und 784,9 g 5 N Natronlauge verwendet. Der Substitutionsgrad des entstandenen Amylosesuccinats beträgt 2,43. Dieses Produkt wird filtriert, dialysiert und gemäß Beispiel 1 vernetzt. Einige Filme v/erden 22 Minuten auf 12O⁰C und andere 35 Minuten auf 120⁰C erhitzt.

als Die Salzretention dieser Proben (Pulver mit Korngrößen kleiner/ 0,15 mm) beträgt 16,0 bzw. 15,6. Diese Pulver stillen das Bluten einer Milzwunde bei einem Hund in weniger als 30 Sekunden.

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Beispiel 4 Salze von Amvlosesuccinat

Die Calcium-, Magnesium-, Kalium- und Ammoniumsalze eines vernetzten Pulvers von Amylosesuccinat (Substitutionsgrad 1,1; Salzretention 13,4; hergestellt gemäß Beispiel 1) werden wie folgt hergestellt:
Ungefähr 1,3g des Natriumsalzes mit einer Korngröße von kleiner/ 0,15 mm werden in 50 ml Wasser verrührt und mit 1 N Salzsäure auf einen pH-Wert von 4,0 angesäuert. Das Gel wird zweimal in

einer

100 ml Wasser gewaschen und danach 4 Minuten in/5gewichtsprozentigen Lösung des in Tabelle I angegebenen Salzes gerührt. Das Gel wird dreimal in 100 ml Wasser, zweimal in 100 ml Aceton gewaschen und 1 Stunde unter vermindertem Druck auf 70⁰C erhitzt.

Tabelle I Kation wäßrige Salzlösungen von

5 % Calciumchlorid

SaIz-

reten-

Hämostasegeschwindigkeit

Bluten in weniger als 30 Sekunden gestillt

5 % Magnesiumacetat 11,0 5 % Kaliumacetat 10,6 5¹ % Ammoniumbicarbonat 10,2

Beispiel

Dextransuccinat

100 g Dextran in 1 Liter Wasser werdenbei 10°C abwechselnd mit 100 g Bernsteinsäureanhydrid und 314,8 g 5 N Natronlauge so versetzt, daß der pH-Wert zwischen 8 und 9 und die Temperatur

509887/1051

zwischen 6 und 1O°C bleibt. Der Substitutionsgrad des entstandenen Dextransuccinats beträgt 1,14. Die erhaltene·Lösung wird mit Eisessig auf einen pH-Wert von 4 angesäuert, gegen Wasser solange dialysiert, bis die spezifische Leitfähigkeit sich nicht mehr mit der Zeit ändert, und in einem Blitzverdampfer bei 45 bis 55⁰C auf einen Feststoffgehalt von 51 % eingeengt. 1 mm dicke Filme der Polymerlösung werden auf Glasplatten gegossen. Einige Platten werden 2 Stunden auf 6O⁰C und dann 1 Stunde auf 120⁰C, andere 220 Minuten auf 60⁰C und dann 127 Minuten auf 120⁰C erhitzt. Die Filme werden in 5prozentiger wäßriger Natriumbicarbonatlösung neutralisiert, in 100 ml Wasser in einem mit einem Messer ausgerüsteten hochtourigen Mischer 15 Sekunden gemahlen, filtriert und mit 600 ml Wasser vermischt. Danach wird der pH-Wert des Gemischs mit Bernsteinsäure auf 7,0 eingestellt und das gemahlene Produkt zweimal in 600 ml Wasser und zweimal in 400 ml Aceton gewaschen und in einem Vakuumofen 1 Stunde auf 60⁰C erhitzt. Die trockene Probe wird in einem Mörser gemahlen und in Korngrößen von 0,3 bis 0,15, 0,15 bis 0,075 und unter 0,075 mm gesiebt. Die Salzretention einer Probe mit einer Korngröße von 0,3 bis 0,15 nun, die kürzere Zeit erhitzt wurde, beträgt 85, die Salzretention einer langer erhitzten Probe beträgt 15,4. Diese Pulver haben gute hämostat!sehe Eigenschaften auf einer Milzwunde, da sie die Blutung in weniger als 30 Sekunden stillen.

Beispiel 6 Pullulansuccinat

25 g Pullulan in 225 ml Wasser werden bei 10⁰C mit 24 g einer 50,6gewichtsprozentigen Katronlauge versetzt. Die Pullulanlö- -¹

509887/10 51

insgesamt

sung wird gemäß Beispiel 5 abwechselnd mit/35 g Bernsteinsäureanhydrid und 53,7 g 5 N Natronlauge versetzt. Der Substitutionsgrad des erhaltenen Pullulansuccinats beträgt 1,1. Die Pullulansuccinatlösung wird gemäß Beispiel 5 vernetzt. Der Film wird jedoch aus einer 36,3prozentigen Lösung hergestellt und 90 Minuten auf 6O⁰C und dann 40 Minuten auf 120⁰C erhitzt. Die Salzretention eines Pulvers mit der Korngröße von 0,15 mm beträgt 19»9· Dieses Pulver hat gute hämostatische Eigenschaften auf einer Milzwunde, da es die Blutung in weniger als 30 Sekunden stillt.

Beispiel 7 Amyloseglutarat
55 g Amylose in 500 ml Wasser werden bei 10⁰C mit 25,8 g einer 50,Ggewichtsprozentigen Natronlauge versetzt. Gemäß Beispiel 5

insgesamt

wird die Amyloselösung mit/114,1 g Glutarsäureanhydrid und

277 g 5 N Natronlauge abwechselnd versetzt. Der Substitutions*- grad des erhaltenen Amyloseglutarats beträgt 1,6. Die Amyloseglutaratlösung wird gemäß Beispiel 5 vernetzt. Der Film wird jedoch aus einer 27,Iprozentigen Lösung hergestellt und 1,5 Stunden auf 60°C und 25 Minuten auf 120⁰C erhitzt. Die Salzretention beträgt 14,3· Eine Probe dieses Pulvers hat gute hämosta tische Eigenschaften auf einer Milzwunde, da sie die Blutung in weniger als 30 Sekunden stillt.

50 9887/105

Beispiele Dextran-Amylo.sesuccinat

44 g (52 % Festbestandteile) eines gemäß Beispiel 5 hergestellten unvernetzten Dextransuccinats werden unter Rühren mit 156 g (14,5 % Festbestandteile) eines gemäß Beispiel 1 hergestellten unvernetzten Ainylosesuccinats versetzt. Der pH-Wert der Lösung wird mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung auf 4,2 eingestellt. Ein 1 mm dicker Film dieser Lösung wird 150 Minuten auf 6O⁰C und 100 Minuten auf 120⁰C erhitzt,. Der Film wird gemäß Beispiel 5 zu Pulver verarbeitet. Die Salzretention eines Pulvers mit einer Korngröße von 0,15 mm beträgt 11,5. Dieses Pulver hat gute hämostatische Eigenschaften, da es die Blutung einer Milzwunde in weniger als 30 Sekunden stillt.

Beispiel 9 Pullulan-Amvlosesuccinat

56 g (52 % Festbestandteile) eines gemäß Beispiel 6 hergestellten unvernetzten Pullulansuccinats werden mit 142 g (14., 5 % Festbestandteile) unvernetztem Amylosesuecinat gemäß Beispiel 8 vermischt. Der Film wird jedoch 35 Minuten auf 120⁰C erhitzt. Die Salzretention beträgt 16,1. Das Pulver hat gute hämostatische Eigenschaften, da es die Blutung einer Milzwunde in weniger als 30 Sekunden stillt.

Beispiel 10 Amyloseglutarat - Amvlosesuccinat

. 80 g (21,7 % Festbestandteile) gemäß Beispiel 7 hergestelltes /unvernetztes Amyloseglutarat v/erden mit 120 g (14,5 % Festbe-

L -J

S 0 9 e a 7 /1 η ς ι

standteile) unvernetztem Amylosesuccinat gemäß Beispiel 8 vermischt. Der Film wird jedoch 25 Minuten auf 120⁰C erhitzt. Die Salzretention beträgt 22,8. Das Pulver hat gute hämostatische Eigenschaften, da es die Blutung einer Milzwunde in weniger als 30 Sekunden stillt.

Beispiel 11

Herstellung eines Amylosesuccinatschwamms Formamid als Netzwerkbildner

400 g Kartoffelamylose mit 12,2 % Wasser werden unter starkem Rühren bei 23°C in 4,7 Liter Wasser eingesiebt. Das erhaltene milchige Gemisch wird in einem Eisbad auf 10⁰C abgekühlt und mit 1475j3 g einer 4,94 N Natronlauge versetzt. Nach dem Auflösen der Amylose werden 585 g pulversisiertes Bernsteinsäureanhydrid bei 8⁰C eingetragen. Nachdem der pH-Wert auf 7 abgesunken ist, wird 4,94 N Natronlauge durch einen Tropftrichter mit einer solchen Geschwindigkeit eingetropft, daß der pH-Wert während der Reaktion bei etwa 8 + 1 bleibt. Es wird soviel Natronlauge zugegeben, bis sich der pH-Wert der Lösung bei 8,5 stabilisiert. Die zurückgebliebene Natronlauge wird abgewogen und der Gesamtumsatz der Base genau mit 2257,2 g oder 1912,9 ml bestimmt. Während der Reaktion wird das Reaktionsgefäß gekühlt, um die Reaktionstemperatür zwischen 8 und 20°C zu halten. Der Substitutionsgrad der Succinatgruppen pro Anhydroglucoseeinheit wird nach der,in Beispiel 1 angegebenen Gleichung mit 1,04 berechnet. Nach beendeter Reaktion wird der pH-Wert der Lösung mit Essigsäure auf 4,5 eingestellt. Die Lösung wird filtriert, um alle Teilchen zu entfernen, die größer als 0,05 mm sind. Die filtrierte Lösung wird sodann dialysiert, um Molekü- -I

509887/1051

le mit niedrigem Molekulargewicht zu entfernen. Es wird in einer Hohlfadendialyseeinheit gegen destilliertes Wasser solange dialysiert, bis eine konstante spezifische Leitfähigkeit bei einem Druckunterschied von 500 Torr auftritt. Der pH-Wert der Lösung wird während der Dialyse auf 4,0 eingestellt. Die erhaltene Lösung von Amylosesuccinat, das in der Natriumsalzform mit einem pH-Wert von 4,0 vorliegt, hat einen Feststoffgehalt von 5,15 %- Ein Teil dieser Lösung (126,2 g, die 6,5 g Feststoffen entsprechen, werden mit 2,4 ml Formamid und genügend Wasser gründlich vermischt, um das Gesamtgewicht auf 160 g zu bringen. Diese Lösung wird einheitlich an der Innenwand eines 1,2 Liter fassenden Virtis Shell-Gefrierkolbens (Modell Nr. F-128) gefroren, wobei der Kolben horizontal in einem Trockeneis/Acetonbad (-78⁰C) solange gedreht wird, bis die gefrorene Lösung unter lautem Krachen von den Glaswänden abfällt. Nach dem Entfernen aus dem Trockeneis/Acetonbad wird der Kolben sofort in eine 25,8 cm lange Hülse eines kreisförmig geknüpften Kupfergitters gesteckt und an den Anschluß eines GefriertrDckners mit einem Edelstahlrohr von 8 cm Länge und 16 mm Innendurchmesser angeschlossen. Der Druck wird zwischen Probe und Kühlfalle gemessen und bei 0,6 Torr gehalten. Das Kupfergitter läßt während des Gefriertrocknens einen einheitlicheren Wärmefluß in dem Kolben zu. Εε wird auf diese Weise ein einheitlicherer Hydrogelschwamm erhalten.

Der Kolben wird den atmosphärischen Umgebungsbedingungen bei ungefähr 24°C und 50prozentiger relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt und, wenn möglich, in Zeitabständen gedreht, um teil-

J 509887/1051

weise auftretende Unterschiede im Wärmefluß von einer Seite zur anderen auszugleichen. Beim Einfrieren eines Thermoelementfühlers in der Produktaußenhaut innerhalb des Kolbens wird festgestellt, daß die Gefriertrocknung hauptsächlich (ungefähr 4,5 Stunden) bei Temperaturen von -11 bis -9⁰C mit einem leichten Abfall zu -13⁰C kurz vor einem scharfen Temperatursprung zur Umgebungstemperatur am Ende der Gefriertrocknung erfolgt. Die Gefriertrocknung verläuft sehr rasch (ungefähr

1 Stunde schneller) an den Enden des Kolbens. Der Kolben wird noch mehrere Stunden am Gefriertrockner belassen, nachdem die Innentemperatur auf die Raumtemperatur gestiegen war.

Der Schwamm wird sorgfältig aus dem Kolben mit einem Spatel entfernt, aufgeschnitten und flachgelegt. Im Umlufttrockner wird er

2 Stunden bei 6O°C getrocknet und unmittelbar danach 25 Minuten bei 120⁰C vernetzt.

Der vernetzte Schwamm wird durch folgende Messungen gekennzeichnet': Grundgewicht, Dicke, Dichte, Leervolumen, Luftflußporosität und Salzretention. Mit Ausnahme der Salzre-

tention werden diese Messungen an einem 41,7 cm großen Stück eines nicht neutralisierten Schwammes durchgeführt, der mindestens 48 Stunden bei 21 C und 65prozentiger relativer Feuchtigkeit behandelt wurde. Das Grundgewicht beträgt 0,0192 g/cm². Die Dicke (0,165 cm) wird als Mittelwert von 13 Messungen bestimmt, die mit einem Zeigermikrometer ohne Belastung am Fuß durchgeführt wurden. Die Dichte beträgt 0,116 g/cm. Das Leervolumen basiert auf der absoluten Dichte L -J

5098«7/1DB1

" ²⁷ " 253300S

des Polymeren (1,5 g/cm ), die dadurch bestimmt wird, daß ein aus einem Schaum hergestelltes Pulver in Chloroform mit der Dichte 1,498 g/ml langsam sinkt und in Chloroform, das 25 % Tetrachlorkohlenstoff mit der Dichte 1,595 g/ml enthält, schwimmt. Das Leervolumen wird mit 92,3 % nach der folgenden Formel berechnet:

/. pichte ) χ 100 = Ya Leervolumen

^ " absolute Dichte

Die Luftflußporosität wird mit einer Frazier Permeabilitäts-Messvorrichtung mit einer speziellen Adaptorplatte gemessen,

die die Schwammoberflache für den Luftdurchlaß auf 6,26 cm beschränkt. Die Luftflußporösität wird an drei Schwammoberflachen gemessen. Der Mittelwert beträgt 25 284,5 cnr/cm /min bei 76,2 Torr, 21⁰C und 65 % relativer Feuchtigkeit.

Die Salzretention wird an einer Probe bestimmt, die in einem Ofen bei 60°C bis zur Brüchigkeit getrocknet, sanft zu Pulver zerstoßen und zu Korngrößen von 0,3 bis 0,15 mm gesiebt wird. Diese Fraktion wird unter Rühren mit einer 5prozentigen wäßrigen Natriumbicarbonatlösung (75 ml/g des Pulvers) versetzt, danach auf einem Nylon-Tuch mit einem Flächengewicht von 28,8 g/m gesammelt und dreimal mit dem fünffachen seines Quellvolumens an destilliertem Wasser gewaschen. Der Lösungsmittelaustausch des Gels wird mit dem zehnfachen seines Quellvolumens an wasserfreiem Aceton durchgeführt. Das Produkt wird in einem Vakuumofen 1 Stunde bei 6O⁰C vollständig getrocknet. 500 mg des Pulvers (Trockengewicht nach Ofentrocknung) werden l_ unter Rühren 10 Minuten mit 50 ml einer 0,9prozentigen wäßri- -I

f 0 9 8 811 1 0 5 1

gen Kochsalzlösung bei 23°C versetzt. Das gequollene Pulver wird durch Abtropfen auf einem vorher abgewogenen Stück des Nylon-Tuches bis zum Ende des Tropfens zurückgewonnen; das nasse Pulver wird auf dem Tuch gev/ogen und die Salzretention nach der in Beispiel 1 angeführten Gleichung mit 13,25 bestimmt.

Zur Bestimmung der hämostatischen Eigenschaften wird der Schwamm unter sanftem Rühren in einer lOprozentigen wäßrigen Lösung von Calciumacetat (74 ml/g des Schwammes) neutralisiert. Danach wird eine Calciumhydroxidaufschlämmung solange zugegeben, bis sich der pH-Wert 10 Minuten bei 6,5 stabilisiert. Der Schwamm wird aus der Lösung entfernt, sanft abgepreßt, um überschüssige Lösung zu entfernen und dreimal mit je 1,3 Liter destilliertem Wasser gewaschen. Die Feuchtigkeit im nassen Schwamm wird durch Lösungsmittelaustausch in wasserfreiem Aceton entfernt, was das Einschrumpfen des Schwammes auf nahezu seine Ausgangsgröße zur Folge hat. Danach wird er zwischen Löschpapier gelegt und getrocknet.

Die hämostatischen Eigenschaften des neutralisierten Schwammes werden gemäß Beispiel 1 bestimmt. Nach dem Abtupfen der Milzwunde mit trockener Baumwollgaze wird ein zweifach gefaltetes 2,5 x 3,75 cm großes Schwammstück (ungefähr 300 mg) auf die Wunde gelegt und 30 Sekunden durch leichten Druck mit einer feuchten Cellulosegaze angedrückt. Nach dem Entfernen der Celulosegaze wird der Schwamm weitere 30 Sekunden angedrückt, wenn noch eine Blutung auftritt. Die Bewertung basiert auf der Zahl der 30 Sekunden-Perioden des benötigten Andrucks.

509887/1051

Nach einem Minimum von 15 Minuten Beobachtung ohne daß Bluten auftritt, wird der Schwamm mit isotonischer Kochsalzlösung gesättigt und physikalisch von der Wunde abgelöst, um seine Hafteigenschaften zu überprüfen. Nur die ersten 30 Sekunden werden zum Andrücken benötigt, um Hämostase zu bewirken. Der Schwamm haftet zäh an der Wunde, wobei er Druck, Bewegung, Strecken der Milz und Reiben widersteht.

Beispiel 12

Mikroskopische Charakterisierung von Amylosesuccinatschwärnmen Sechs Schwämme (A-F) werden gemäß Beispiel 11 hergestellt, jedoch werden folgende Mengen an Formamid verwendet: A kein Zusatz; B 1,9 ml; C 2,2 ml; D 2,4 ml; Ξ 2,8 ml und F 3,2 ml.

Die Netzwerkbildung dieser Schwämme reicht von sehr feinem (B) zu sehr grobem Netzwerk (F). Die Ergebnisse physikalischer Messungen an diesen Schwämmen sind in Tabelle II zusammengefaßt:

503837/ 1Π51

Tabelle II

	Probe	. Grundgewi cht, g/cm	Dicke> cm	Dichte, g/cm-	Leervolumen,	Luftdurchfluß porosität, cm /cm /min	Salzretention
	A¹	0,0175	0,360	0,049	96,8	0	39,07
	B¹	0,0190	0,163	0,117	92,2	14 304,5	19,54
	C°	0,0161	0,126	0,128	91,5	22 387	15,13
tit O	D¹	0,0165	0,123	0,135	91,0	26 169	15,20
OO	E	0,0150	0,105	0,143	90,5	30 378	13,27
	F	0,0190	0,130	0,146	90,3	32 696	12,72
		Anmerkungen:

»1

1) bezieht sich auf ein 100 cm großes Schwammstück

b) Mittelwert von 6 Messungen an verschiedenen Stellen

c) Diese Probe kann nicht ohne Zerfallen in einzelne Gelteilchen
neutralisiert werden.

Ca) Ca) O O Ol

π " ³¹ " 2533DO5

Proben der Schwämme B, C, D und S werden in Epoxidharz eingebettet., Die Kanten der eingebetteten Schwämme v/erden dann von Hand mit rohem und feinem Sandpapier, Poliertuch und zum Schluß mit einer wäßrigen Aluminiumoxidpaste poliert. Der glatt polierte "Querschnitt", der mit einer 52-fachen Vergrößerung in der Mikrophotographie von Figur 2 gezeigt ist, wird im Dunkelfeld bei auffallendem Licht untersucht. Zahlreiche Oberflächen eines jeden "Querschnitts" v/erden photograph!ert und auf eine Gesamtvergrößerung von 160 erweitert. Für jede der vier Proben v/erden 13 bis 20 Mikrophotographien aufgenommen. Auf jeder Vergrößerung wird eine Linie entlang und auf dem Querschnitt der glatten Schwammseite gezogen. Fünf v/eitere Linien, je 2,5 cm entfernt, werden durch die Dicke des Schnittes und parallel zur Schwammoberfläche gezogen. Ein metrisches Lineal wird entlang jeder Linie gelegt, und die Länge jeder Pore, die von der Linie getroffen wird, wird bis auf 0,1 cm (6,25/um) genau gemessen. Die Messungen der Poren auf Linie (glatte Schicht - die Seite in Kontakt mit der Behälteroberfläche während des Gefriertrocknens - im allgemeinen feiner und geschlossener in der Struktur - siehe unteren Teil der Oberfläche des Querschnitts,in Figur 2) und Linien 3, 4 und (vereinigt),.die die Hauptmasse des Schwammes repräsentieren, werden in Längenklassen von je 2 cm auf den Vergrößerungen (entsprechend 125 yum auf dem Schwamm) stückweise ausgezählt. Die Häufigkeitsverteilung von Poren pro Längenklasse (Angabe in Prozent) ist in Tabelle III zusammengefaßt.

Tabelle III

- 32 -

	Anteil an der zentralen	in %	als' Schwamm	E	Anteil an der Glat	•	Probe	des	D	;- ■ ■■—-
	Hauptmasse '.	Probe		21,8	ten Schicht		C	% -	51
		C		22,3	Schlamms in		52	*	25	E
Größenei-nteilung, ._·; -		38_rO	D	22,1		30	11	31
Mikrometer	B	22.6	30,1	11,5	• B	9	9	35
0-125	18,9	17',3	23,8	1,0	79	5	—	17.
125-250	27,7	8 3	21,2	1 tI	12	1	2	2 ·
250-375	10, 1	4 9	12,6	3,5	5	3	3	7
375-500	8,0	3 1	5,0	13	2	1		5
500-625	3,0	!/9	3,8	¹¹I	2			1
625-750	1,3	1,6			1			1
750-875	0,6	—	018	0^;,9	__			—
875-1000	/	OfI	0 1		—			1
1000-1125		0,8			1
II25-I25O		_		0,9
1250-1375		0,8
1375-1500		——		0,1
I5OO-I625		0,1		0Ϊ1
I625-I75O
1750-1875		0,1
I875-2OOO
2000-2125

CJI CaJ

Γ "I

Diese Daten sind in Säulenform in der Figur 4 angeführt. Die Daten für die glatte Seite des Schwamms sind nicht schraffiert gezeigt, da die Daten für die zentrale Hauptmasse des Schwamms durch Oberflächenschraffierung gezeigt sind.

Die in Tabelle IV angegebenen hämostatischen Daten werden gemäß Beispiel 11 erhalten.

Tabelle IV

Probe Zahl der 30 see- Bemerkungen zum Haften auf der

Druckperioden Wunde bis zur Hämostase

B 2 kein Haften; das Blut dringt nicht

durch den Schwamm, sammelt sich aber darunter, indem es eine weiche Kruste zwischen Schwamm und Wunde bildet.

D 1 Gutes Haften

F 3 Gutes Haften, aber beim Strecken

und Reiben dringt Blut durch die großen Poren.

Beispiel 13

Amylosesuccinatschwamm mit Formamid als Netzwerkbildner hergestellt

Ein Schwamm wird gemäß Beispiel 11 hergestellt, jedoch hat die Probelösung einen Feststoffgehalt von 12,0 g und sie enthält 4,0 ml Formamid; sie wiegt insgesamt 250 g.

ρ Folgende Werte v/erden von einem 100 cm großen Schwammstück

erhalten:

509887/ 10 5

Grundgewicht, g/cm 0,035

Dicke, cm 0,260

Dichte, g/cm 0,135

Leervolumen, % 91»0

Luftdurchflußporosität, cnr/cm /min 18147,5^a

Salzretention 12,74 a = Mittelwert von 6 Messungen

Die hämostatischen Eigenschaften dieses Schwamms (in Form seines Calciumsalzes werden gemäß Beispiel 11 bestimmt. Zwei 30-Sekunden Druckperioden werden benötigt, um Hämostase zu erreichen; das Haften an der Wunde ist mit Ausnahme der Kanten gut.

Beispiel 14

Amylosesuccinatschwamm mit niedrigem Substitutionsgrad Der Schwamm wird gemäß Beispiel 11 hergestellt,jedoch wird weniger Bernsteinsäureanhydrid eingesetzt, so daß ein Amylosesuccinat mit einem Substitutionsgrad von 0,324 anstatt 1,04 ent steht. Die zur Herstellung des Schwammes verwendete Formamidmenge beträgt 1,2 ml anstatt 2,4 ml.

Folgende Werte werden von einem 100 cm großen Schwammstück er halten:

Grundgewicht, g/cm 0,022

Dicke, cm ■ 0,130

Dichte, g/cm³ 0,166

Leervolumen, % , 88,9

Luftdurchflußporosität, cm /cm /min 18147,5^a

Salzretention gelöst

a = Mittelwert von 6 Messungen.

609697/105

Γ ^Π

Beispiel 15

Amvlosesuccinatschwamm mit hohem Substitutionsgrad ' Der Schwamm wird gemäß Beispiel 11 hergestellt, jedoch wird mehr Bernsteinsäureanhydrid eingesetzt. Es wird Amylosesuccinat mit einem Substitutionsgrad von 2,08 anstatt 1,04 erhalten. Es werden 2,5 ml Formamid anstatt 2,4 ml verwendet.

Folgende Werte werden für den Schwamm erhalten:

Grundgewi cht, g/cm 0,018

Dicke, cm 0,133

Dichte, g/cm³ 0,138

Leervolumen, % 90,8

Luftdurchflußporosität, cm^/cm²/min 25925 Salzretention 15,49

Die hämostat!sehen Eigenschaften des Schwamms (in Form seines Calciumsalzes) werden gemäß Beispiel 11 bestimmt. Es werden drei 30 Sekunden-Druckperioden benötigt, um Hämostase zu erreichen. Der Schwamm hat hervorragende Hafteigenschaften an der Wunde.

Beispiel 16

Amvlosesuccinatschwamm mit Formamid als Hetzwerkbildner hergestellt

Der Hydrogelschwamm wird gemäß Figur 11 hergestellt, jedoch werden 2,6 ml Formamid und als Gefriertrocknungsgefäß ein mit Polytetrafluoräthylen beschichtetes Aluminiumgefäß (Abmessungen: Innendurchmesser 8,6 cm; Höhe 18,5 cm; Wanddicke 8 mm) verwendet, das einen größeren Wärmefluß zum Produkt als Glasgefäße zuläßt. Das Gefäß wird oben mit einem Gummistopfen verschlossen und an

L ' ^J

einen Gefriertrockner über ein Rohr mit 9 mm Innendurchmesser

angeschlossen.

Ein 100 cm großes Selwammstück v/eist folgende Werte auf:

Grundgewicht, g/cm 0,021

Dicke, cm 0,086

Dichte, g/cm³ 0,245

Leervolumen, % 83,7

Luftdurchflußporosität, cnrVcn^/min 15189^a Salzretention 11,97

a = Mittelwert von 6 Messungen

Die hämostat!sehen Eigenschaften des Schwammes (in Form seines Calciumsalzes)wertfei nach Beispiel 11 bestimmt. Um Hämostase zu erreichen, werden drei 30 Sekunden Druckperioden benötigt. Mit Ausnahme der Kanten ist das Haften des Schwammes an der Wunde gut.

Beispiel 17

Amvlosesuccinats.chwamm," mit Formamid als Netzwerkbildner hergestellt .

Der Hydrogelschwamm wird gemäß Beispiel 11 hergestellt, mit der Ausnahme, daß

1. die Lösung 7,0 g Feststoffe-und 3₅O ml Formamid enthält und 180 g wiegt;

2. sie an der Innenwand eines mit Polytetrafluoräthylen ausgekleideten Aluminiumgefäßes (Abmessung: Innerer Durchmesser 8,5 cmj Höhe 17,5 cm; Wanddicke 8 mm) gefroren wird, das an der Spitze mit einem Gummistopfen verschlossen ist, der in der Mitte ein 1 cm großes Loch hat;

609887/1051

3. in einem Etagengefriertrockner bei 0,35 Ms 0,4 Torr (zwischen Kühlfalle und Pumpe gemessen) gefriergetrocknet wird und die Etagentemperatur· 93°C beträgt.

Der Schwamm besitzt folgende Werte:

Grundgewi cht, g/cm 0,022

Dicke, cm 0,187

Dichte, g/cm³ - 0,115

Leervolumen, % 92,3

Luftdurchflußporosität, cnr/cm /min 23271,5

Salzretention 12,79

Beispiel 18

Amvlosesuccinatschwamm., mit II-Methyl-2-pyrrolidon als I'Tetzv;erkbildner hergestellt

Der Hydrogelschwamm wird gemäß Beispiel 11 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 3,4 ml N-Methyl-2-pyrrolidon anstelle von Formamid eingesetzt werden, und daß soviel Wasser zugesetzt wird, um das gesamte Lösungsvolumen auf 220 ml aufzufüllen.

Ein 100 cm großes Schwammstück besitzt folgende Werte:

Grundgewi cht, g/cm 0,020

Dicke, cm 0,184

Dichte, g/cm 0,108

Leervolumen, % 92,8

Luftdurchflußporosität, cm³/cm²/min I4518^a Salzretention .25,96

a = Mittelwert von 6 Messungen

Die Probe des Schwamms wird zusätzlich 20 Minuten bei 120⁰C vernetzt, um ihm genügend Stärke zur Umwandlung in das CaI-

-I S09887/inS1

ciumsalz zu geben. Die hämostatischen Eigenschaften werden gemäß Beispiel 11 untersucht. Es v/erden zwei 30-Sekunden-Druckperioden benötigt. Der Schwamm hat hervorragende Hafteigenschaften an der Wunde.

Beispiel 19

Amylosesuccinatschwamm. mit Dimethylsulfoxid (DMSO) als Netzwerkbildner hergestellt

Der Schwamm wird gemäß Beispiel 11 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 2,7 ml DMSO anstelle von Formamid eingesetzt werden.

ο
Ein 100 cm großes Schwammstück besitzt folgende Werte:

Grundgewicht, g/cm 0,018

Dicke, cm 0,164

Dichte, g/cm³ 0,112

Leervolumen, % 92,5

Luftdurciiflußporosität, cnr/cm²/min) 19916,5

Salzretention 21,68

a = Mittelwert von 6 Messungen ■

Die hämostatischen Eigenschaften des Schwammes (in Form seines Calciumsalzes) v/erden gemäß Beispiel 11 untersucht. Es werden zwei 30-Sekunden-Druckperioden benötigt, um Hämostase zu erreichen. Der Schwamm hat hervorragende Hafteigenschaften an der Wunde.

Beispiel 20 Amylos eglutarats chwamm

Der Schwamm wird gemäß Beispiel 11 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Amyloseglutarat anstatt Amylosesuccinat eingesetzt

509887/1051

wird. Das Verfahren zur Herstellung von Amyloseglutarat ist
im wesentlichen gleich Beispiel 11, mit der Ausnahme, daß Bernsteinsäureanhydrid durch Glutarsäureanhydrid zusammen mit'den anderen Reagentien in folgenden Mengen eingesetzt wird:

Amylose (11,5 % Wassergehalt) 55,1 g

Wasser 500 ml 5 N Natronlauge, Anfangszugabe 65,0 ml

Glutarsäureanhydrid (wasserfrei) 114,1 g

5 N Natronlauge, Zugabe während der ' 256,3 ml

Umsetzung

Natronlauge Gesamtzugabe (379,2 g) = 321,3 ml

Die Gleichung zur Bestimmung des Substitutionsgrades ist, wie folgt, zu modifizieren:

2000 χ

114,1
Substitutionsgrad =

1000 ζ

wobei χ = Glutarsäureanhydrid in Gramm y = Natriumhydroxid in Mol
ζ = Trockengewicht der Amylose in Gramm.

Daraus folgt:

-^ - 5 (321,3)/ = 1,31

Substitutions grad =

1000 (48,8)

Der Schwamm hat folgende Eigenschaften:

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Grundgewicht, g/cm 0,019

Dicke, cm 0,173

Dichte, g/cm³ 0,111

Leervolumen, % 91,6

Luftdurchflußporosität, cnr/cm /min 15372

Salzretention 16,67

Die hämostatischen Eigenschaften des Schwammes (in Form seines Calciumsalzes) werden gemäß Beispiel 11 bestimmt. Um Hämostase zu erreichen, werden zwei 30-Sekunden Druckperioden benötigt. Der Schwamm hat hervorragende Hafteigenschaften an der Wunde.

Beispiel 21

Amvlosesuccinatpulver auf einem Amylosesuccinatschwamm Gemäß Beispiel 1 hergestelltes vernetztes Amylosesuccinatpulver wird auf die Oberfläche eines vernetzten Amylosesuccinatschwarnms gestreut, der gemäß Beispiel 11 hergestellt wurde. Zu diesem Zweck wird der Schwamm mit einem feinen Wassernebel besprüht, damit das Pulver an der Oberfläche anhaftet. Das Pulver wird danach auf der Schwammoberfläche getrocknet, indem es zwischen zwei Nylon-Tücher gelegt und 15 Minuten bei 50⁰C in einem Umlufttrockner getrocknet wird.

Die Schwämme mit dem Pulver auf einer Oberfläche werden zur Messung der hämostatischen Aktivität mit .der gepuderten Oberfläche auf die V/unde gemäß Beispiel 11 gelegt. Wenn ein Pulver mit einer Korngröße von 0,3 bis 0,15 mm bei lOprozentiger Zugabe verwendet wird, werden gute Hämostase- und Hafteigenschaften an der Wunde beobachtet. Wenn ein Pulver mit Korngrößen von

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0,15 bis 0,075 mm bei 30prozentiger Zugabe eingesetzt wird, wird Hämostase erreicht. Nach dem Anfeuchten mit isotonischer Kochsalzlösung kann der Schwamm entfernt werden, wobei ein Teil des Pulvers zurückbleibt, das die Hämostase bewirkt.

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Claims

Patentansprüche

ί. Festes.Hydrogel, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Vernetzungsprodukt von Bernsteinsäure oder Glutarsäure mit Amylose, Dextran oder Pullulan ist, wasserunlöslich ist, dessen Natriumsalz neutral reagiert und das in einer isotonischen Kochsalzlösung eine Salzretention hat, wobei das Gewicht des festen Hydrogels auf etwa das 5- Ms 90-fache seines Gewichts ansteigt.
2. Festes Hydrogel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Substitutionsgrad von etwa 0,35 bis 2,5 vor dem Vernetzen.
3. Festes Hydrogel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als netzartiger poröser Schwamm vorliegt.
4. Hydrogelschwamm nach Anspruch 3₉ gekennzeichnet durch einen pH-Wert von etwa 5 bis 8.
5· Hydrogelschwamm nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet durch eine mittlere Porengröße von höchstens 1 mm.
6. Hydrogelschwamm nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Leervolumen von etwa 80 bis 95 %.
7. Hydrogelschwamm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Amylosesuccinat oder -glutarat besteht.

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8. Hydrogelschwamm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er wasserunlöslich ist, sein Natriumsalz neutral reagiert und der in einer isotonischen Kochsalzlösung eine SaIzretention hat, wobei das Gewicht des Hydrogelschwammes auf etwa das 5- bis 40-fache seines Gewichts ansteigt, dessen mittlere Porengröße höchstens etwa 1 mm und dessen Leervolumen etwa 80 bis 95 % beträgt und der die Fähigkeit hat, isotonische Kochsalzlösung bis zum 40-fachen seines Gewichts aufzunehmen.
9. Hydrogelschwamm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er auf wenigstens einer Oberfläche ein Pulver eines festen, durch Bernsteinsäure oder Glutarsäure vernetzten Polyglucans in einer Menge von etwa 0,1 bis 1,0 Teilen/Gewichtseinheit

des Sehwammes aufweist.
10. Verfahren zur Herstellung des Hydrogels nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyglucan mit Bernstein-

oder Glutarsäure

säure/bis zu einem Substitutionsgrad von 0,35 bis 2,5 umsetzt, den erhaltenen Monoester auf einen pH-Wert von höchstens 5,2 ansäuert und aus diesem das Wasser bei einer Temperatur von

fernt
höchstens etwa 135 c ent- und den Monoester zum Diester

vernetzt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das feste Hydrogel bis zu einem Wert vernetzt, daß es eine Salzretention von etwa dem 5- ^bi§ 40-fachen seines Ausgangsgewichts hat.
12. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als Monoester Polyglucansuccinat oder -glutarat mit einem Substitutionsgrad von etwa 0,8 Ms 1,2 verwendet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Ansäuern des Bernstein- oder Glutarsäuremonoesters einen NetzwerkMldner in einer solchen Menge zugibt, daß während des Gefriertrocknens ein kontrolliertes Schmelzen ermöglicht wird, daß man das Gemisch bei einer Temperatur unterhalb etwa -30⁰C einfriert, sodann bei einem Druck von höchstens 1 Torr gefriertrocknet und das V/asser bei einer Temperatur unterhalb etwa 135⁰C abtrennt und dabei den Monoester zum wasserunlöslichen Diester vernetzt.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyglucan Amylose einsetzt.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Netzwerkbildner verwendet, der einen geringeren Dampfdruck als Wasser bei einer Temperatur unterhalb etwa O⁰C aufweist, die Fähigkeit hat, den Gefrierpunkt der Masse während des Gefriertrocknens auf einen Wert zu erniedrigen, bei dem die zurückbleibende Masse schmilzt, und der in Verbindung mit dem zurückbleibenden Wasser als Lösungsmittel für den· Polyglucansuccinat- oder -glutaratmonoester dient.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man als Netzwerkbildner ein Lösungsmittel für den Polyglucanmonoester verwendet.

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17· Blutstillendes Mittel, bestehend aus einem festen Hydrogel gemäß Anspruch 1 bis 9·

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