DE2823620A1

DE2823620A1 - Kollagen-hautverbandsmaterial

Info

Publication number: DE2823620A1
Application number: DE2823620A
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: PIKOK IND TRADING CO
Current assignee: PIKOK IND TRADING CO
Priority date: 1977-06-09
Filing date: 1978-05-30
Publication date: 1979-01-11
Also published as: AR215499A1; MY8400233A; JPS6330023B2; HK43583A; BE867988A; CH641963A5; FR2393581B1; NO150585B; IT7824302A0; CA1110971A; IT1098321B; GB1602340A; BR7803698A; JPS545019A; AT361129B; AU519348B2; HK43483A; NL7806067A; NO782005L; NO150585C

Description

PIKOK International Trading Company, Ltd.,

Roan 1006-8, American International lowsr, 16 Queen's Road, Central

Hong Kong

Kollagen-Hautverbandsmaterial

Die Erfindung betrifft Verbandsmaterialien für die Haut und Wunden in Gel- oder Filmform aus Kollagen und/oder chemisch modifiziertem Kollagen. Die Erfindung betrifft insbesondere HautverbandsmaterialienJ die aus Kollagen oder chemisch modifiziertem Kollagen in Gelform, in Form poröser Folien bzw. Blätter oder in Form semiporöser filmartiger Gebilde bestehen. Die Erfindung betrifft auch die Herstellung solcher Hautverbandsmaterialien durch Herstellung eines sterilen succinylierten Kollagengels und/oder durch Herstellung eines porösen Kollagenblattes, die durch in Folge ausgeführte Operationen des Extrudierens eines Kollagengels in ein Koagulierbad, Gerbens mit GIutaraldehyd und/oder teilwsisen Lufttrocknens, gefolgt von einer Gefriertrocknung, hergestellt werden. Bakterizide Mittel oder Antibiotika können in dem gel- oder folienartigen Verbandsmaterial durch Imprägnierung einverleibt werden.

Eine Reihe von Forschern, einschließlich die Erfinder, haben die Verwändung von KnI iagf»nmateHfl1 als Haut-, Brand- oder Wundverbadsmate-

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rial vorgeschlagen. Die Erfindung bezieht sich auf die Form der Kollagen-Verbandanaterialien und auf Verfahren zur Herstellung dieser angestreiften Typen.

Die National Fire Protection Association berichtete 1962, daß jährlich annähernd 1 800 000 Personen Brände erleiden und über 11 000 Hospitalbetten pro Tag beanspruchen. Es besteht daher ein großer Bedarf an einem rasch verfügbaren, leicht zu lagernden und temporären Ersatz für
menschliche Haut zur effektiven Behandlung von Hitzebränden oder anderen Formen des Hautverlustes. Es ist allgemein üblich, Bereiche mit
Hautverlust mit schichtstarken Autotransplantaten, Eigentransplantaten undj Heterotransplantaten, abzudecken. Solche Behandlungen schützen gegen Infektion sowie Protein-, Körperflüssigkeits- und Elektrolytverlust aus offenliegendem Gewebe. Diese Behandlungen haben jedoch die folgenden Nachteile: Transplantate sind schwierig zu erhalten und über längere Zeiträume aufzubewahren, zudem auch sehr teuer. Diese Schwierigkeiten könnten durch die Entwicklung von künstlichen Hautverbandsmaterialien vermindert werden, die weniger teuer sind und schnell zur Anwendung zur Verfügung stehen.

Kollagen ist ein Hauptprotein des Bindegewebes, wie der Haut, Hornhaut und dgl., und kann durch die Behandlung mit proteolytischen Enzymen
(anderen als Oollagenase), z.B. Proctase, Pepsin, Trypsin und Pronase, solubilisiert, abgetrennt und gereinigt werden. Solubilisiertes
Kollagen ist arm an Telopeptiden, verhältnianäßig billig und als Material für die Verarbeitung zu einem Hautwundverbandsnaterial ideal

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Solubilisiertes Kollagen besitzt in seinem Gerüst viele NH₃- und COOH-Gruppen. Chemische Modifikationen des Moleküls können gut ausgeführt werden; z.B. können alle oder einige der Aminogruppen durch Umsetzen mit einem Gemisch aus Acetanhydrid und Essigsäure acyliert werden. Ähnlich reagiert Bernsteinsäureanhydrid mit Kollagen unter Ersatz der Aminogruppen durch Carboxylgruppen. Die im Molekül enthaltenen Carboxylgruppen sind einer Veresterung nach der Standardumsetzung mit azidifiziertem Alkohol, z.B. Umsetzung mit wasserfreiem Methanol, das mit HCl angesäuert ist, zugänglich. In den obigen Reaktionen kann der reine isoelektrische Punkt von Kollagen gesteuert werden und entweder negativ oder positiv oder vollständig neutralisiert eingestellt werden.

Alle bekannten Typen von Kollagen und chemisch modifiziertem Kollagen können bei der praktischen Durchführung dieser Erfindung verwendet werden, z.B. natives Kollagen; denaturiertes Kollagen (neutraler isoelektrischer Punkt); verestertes Kollagen (alkalischer isoelektrischer Punkt); und in Form modifizierter Aminogruppen, z.B. als Anhydridderivate (saurer isoelektrischer Punkt). Bei Herstellung von Verbandsmaterialien des Geltyps dieser Erfindung wird die Verwendung von Anhydridderivaten des Kollagens (saurer isoelektrischer Punkt), z.B. Bernsteinsäureanhydridderivaten, bevorzugt.

Gel-Typ

Die Hautverbandsmaterialien des Geltyps dieser Erfindung sind besonders geeignet zur Auftragung auf unregelmäßige Körperoberflächen, z.B. auf Bereiche der Gelenke^ Ellenbogert,—Kniee usw. Die Gelverbandanaterialieft

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werden vorzugsweise in Form einer vikosen Paste von Petrolatum- bzw. Salbenkonsistenz verwendet und enthalten 1 bis 10 %, vorzugsweise 2 bis 5 %, Kollagen.

Bei der Herstellung des Kollagengels wird Haut oder Fell in einer Enzymlösung bei saurem pH solubilisiert. Das erhaltene Gel ist ein viskoses Material, das durch Filtrieren, z.B. durch ein Seihtuch und/oder ein Milliporfilter, gewonnen wird. Die viskose Lösung wird durch Zugabe von Alkali bis zu einem pH von etwa 10 alkalisch gemacht. In diesem Stadium wird das Material stehengelassen, um restliches Enzym zu inaktivieren. Das Material wird dann neutralisiert, das Kollagen über eine Zentrifuge gesammelt und mit Wasser gewaschen. Es folgt ein zweiter Reinigungsschritt, nämlich das erneute Lösen in wäßriger Säure (pH 2,0 - 5,0), erneute Fällen durch Neutralisieren bis zu einem pH von 6 bis 7 und Reinigen zwecks Entfernung von Säure durch Dialyse gegen Vfesser. Das neutrale Gel wird gewonnen, und in dieser Stufe können Antibiotika oder Bakterizide oder beide vor Aufbewahrung des Gelmaterials zugesetzt werden.

Das bei der Herstellung des Gels verwendetes Kollagenmaterial ist vorzugsweise kein Multimer; daher wird dieses Material während seiner Herstellung keiner Gerbung unterworfen.

Succinyliertes Kollagen wurde vorzugsweise zur Herstellung eines viskosen Gelhautverbandsmaterials verwendet, da es erneut in Wasser bei physiologischem pH (6,8 - 7,4) gelöst werden kann, ohne daß eine Dialy-

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se gegen Wasser zwecks Entfernung von Säure während seiner Herstellung erforderlich ist. Die Kollagenkonzentration des Gelhautverbandsmaterials lag zwischen 0,5 % und 7 %, die folgenden bakteriziden Mittel wurden ihm inkorporiert: Silbernitratlösung (0,5 g/100 ml) oder Silberlactatlösung (0,5 g/100 ml), 25 mg/ml Linomycin, 5 mg/ml Amphotericin B und mg/ml Gentamicin oder eines oder mehrere derselben.

Typ des porösen Blattes

Ein anderer Typ des Kollagenhautverbandsmaterials (poröse Folie) wurde wie folgt hergestellt:

Solubilisiertes Kollagengel (pH 2,0 - 3,5, Kollagenkonzentration 1 % - 10 sh wurde aus einer rohrförmigen Düse in ein Koagulierbad extrudiert (gesättigqe NaCl-lösung). Das koagulierte zylinderförmige Kollagen wurde längs zu Folien geschnitten und mit 1 - 5 % Glutaraldehyd in gesättigtem NaCl, das 0,05 M Na₃HPO₄ enthielt, 0,5 bis 3,0 Stunden gegerbt. Die gegerbte Kollagenfolie wurde wiederholt mit Wasser gewaschen, dann auf einer Methylmetharylatplatte gefriergetrocknet. Zwecks Herstellung eines semiporösen, filmi artigen Blattes, in welchem die obere Oberfläche des Blattes konzentrierteij an Kollagen ist (was zu einer oberen filmartigen Oberfläche führt) und die unter Oberfläche des Blattes weniger konzentriert an Kollagen (d.h. poröser) ist, wird das Blatt vor dem Gefriertrocknen einer teilweisen Lufttrocknung unterworfen. DasKollagenblatt wurde durch Äthylenoxidgas sterilii siert und in einer typischen Grundlösung getränkt, die ein oder mehrere bakterizide Mittel, wie Silbernitrat (0,5 g/100 ml) oder Silberlactat (0,5 g/100 ml) oder lactierte Ringer-Lösung enthielt, die 25 mg/ml Gentamicin, 25 mg/ml Lincomycin, 25 mg/ml Colistimethat, 25 mg/ml

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Kanamycin und 5 mg/ml Amphotericin B aufwies, oder lactierte Ringer- -Dösung enthielt, die 25 ml/ml Linomycin, 5 mg/ml Amphotericin B und 25 mg/ml Gentamicin aufwies.

Ein wirksames Hautverbandanaterial sollte die folgenden Eigenschaften aufweisen:

1) Gute Haftung an verwundeten Oberflachen

2) Vermeidung von Protein-, Flüssigkeits- und Elektrolytverlusten

3) Vermeidung von Infektionen

4) SchmerzStillung

5) keine Stimulation von lokalen Gewebereizungen und dgl.

Die hier beschriebenen Kollagenhautverbandsstoffe befriedigen die obigen Eigenschaften, sind einfach anzuwenden und weniger teuer. Das Gelhautverbandsmaterial ist besonders geeignet zur Aufbringung auf irreguläre Oberflächen, z.B. Gelenkflächen. Viskose gelartige Pasten und Gele von Petrolatum(salben)konsistenz zeigen eine ausgezeichnete Haftung an verwundeten Oberflächen. Poröse Blatt- und halbporöse Filmtyp-Verbandsmaterialien haften ebenfalls fest an der Wunde. Es wurde ein ausgiebiges Zellwachstum in das poröse Kollagenblatt hinein beobachtet. Alle Hautvejrbandsmaterialien zeigten wirksamen Schutz gegen Infektion und gute Abheilung der Wunden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele erläutert.

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Beispiel 1

Frisches Kalbsfell (etwa 5 kg) wurde enthaart, durch Scheren gereinigt und in kleine Stücke geschnitten. Das Fell wurde wiederholt mit 10 % NaCl, die 0,2 % Natriumazid-Bakterizid enthielt, gewaschen und mit Wasser sterilisiert. Das Fell wurde in 10 Litern Wasser (pH 2,5, HCl), das 30 mg/ml Gentamicin enthielt, durch Zugabe von 1 g Pepsin (ungefähres Verhältnis von Enzym zu Kollagen betrug 1/400) bei 20°C 4 Tage unter zwischenzeitlichem Rühren solubilisiert. Das erhaltene viskose solubilisierte Kollagen wurde durch ein Seihtuch filtriert, das pH auf 10 durch NaOH angehoben und 24 Stunden bei 20°C stehengelassen, um das Pepsin zu inaktivieren. Das pH des Kollagens wurde dann auf 7-8 (HCl) eingestellt, das Kollagenpräzipitat durch Zentrifugieren gesartmelt und mit sterilisiertem Wasser gewaschen. Das gewaschene Präzipitat wurde erneut in saurer Lösung gelöst und wieder bei pH 7 - 8 zur weiteren Reinigung gefällt.

Die Succinylierung des solubilisierten Kollagens wurde wie folgt durchgeführt: 10 g (Trockenbasis) solubilisiertes Kollagenpräzipitat wurden in 4 Litern Wasser resuspendiert und das pH auf 9,0 durch NaOH eingestellt. Acetonlösung (100 ml), die 2,0 g Bernsteinsäureanhydrid enthielt, wurde allmählich zur Kollagensuspension gegeben. Während der Zugabe des Bernsteinsäureanhydrids wurde das pH der Kollagensuspension bei etwa 9,0 durch NaOH-Lösung gehalten. Succinyliertes Kollagen wurde durch Ansäuern auf etwa pH 4,2 gefällt, mit Wasser gewaschen und gefriergetrocknet Dieses gefriergetrocknete Kollagen (von schwamtiartiger Form)

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wurde zwecks Entfernung von Mikroorganismen sterilisiert. 5 g des sterilisierten Kollagenschwanims wurden in angesäuertem Wasser gelöst. Nach Zugabe von NaOH bis zu einem pH von etwa 7,4 entwickelte sich das Kollagen in hochviskoser Form. Es wurde durch Zugabe von Silbernitrat (0,5 %ige Lösung) konserviert. Das Gelhautverbandsmaterial war ausgezeichnet hinsichtlich der Haftung an der Wunde, des Ausheilens der Wunde und des Schutzes gegen Infektion.

Beispiel 2

Succinyliertes solubilisiertes Kollagen wurde nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode hergestellt. Sterilisiertes succinyliertes Kollagen (10 g) wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 behandelt, jedoch durch Silberlactat (0,5 % Lösung) konserviert. Dieses Gelhautverbandsmaterial zeigte wie oben ausgezeichnete Eigenschaften.

Beispiel 3

Sterilisiertes succinyliertes Kollagen wurde nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode hergestellt und in gleicher Weise wie in Beispiel 1 behandelt, jedoch in steriler lactierter Ringer-Lösung (0,6 % NaCl, 0,31 % Natriumlactat, 0,03 % Kaliumchlorid, 0,02 % Calciumchlorid, pH auf 7,4 eingestellt) konserviert, die folgende Antibiotika enthielt: 25 mg/ml Lincomycin, 5 mg/ml Amphotericin B und 25 mg/ml Gentamicin. Dieses Gelhautverbandsmaterial zeigte wiederum ausgezeichnete Eigenschaften.

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Beispiel 4

Solubilisiertes Kollagen (nicht succinyliert) wurde nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode hergestellt. Das Kollagen wurde in verdünnter HCl-Lösung (End-pH 2,5, Kollagenkonzentration 3 %) gelöst und unter Vakuum entgast. Saures Kollagengel wurde in ein Koagulierbad (gesättigtes NaCl) durch eine geeignete Düse extrudiert. Das koagulierte "Rohr"material wurde isoliert und der Länge nach zu Blättern aufgeschnitten und mit 3 % Glutaraldehyd in gesättigtem NaCl, die 0,05 M Na HPO. enthielt, 1 Stunde gegerbt. Nach wiederholtem Waschen mit Wasser wurde das Kollagenblatt auf einer Platte aus Methylmethacrylat gefriergetrocknet. Die gefriergetrockneten Blätter (10 cm χ 10 cm) wurden durch Behandeln mit Äthylenoxidgas sterilisiert und durch Tränken in 0,5 % Silbernitratlösung konserviert. Die Endstärke des Blattes betrug 3 mn. Dieses Hautverbandsmaterial war ausgezeichnet hinsichtlich der Haftung an der Wunde, des Schutzes gegen Flüssigkeitsverlust und Infektion und bei der Wundheilung.

Beispiel 5

Ein Kollagenblatt wurde hergestellt durch Extrusion, Gerben und Waschen nach der in Beispiel 4 beschreibenen Methode mit der Ausnahme, daß 5 saures Kollagengel verwendet wurde. Das gewaschene Kollagenblatt wurde dann auf einer Platte aus Methylmethacrylat teilweise (partiell) luftgetrocknet bis die Stärke des Blattes die halbe Originaldicke erreichte. Dieses teilweise Trocknen reduzierte die Porosität (Kollagenkonzentration höher) der oberen Oberfläche des Blattes. Es wurde dann gefrierge-

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trocknet, um die untere Oberfläche porös zu machen (Kollagenkonzentration geringer) und mit Äthylenoxidgas sterilisiert. Das sterilisierte Blatt wurde in steriler 0,5 %iger Silberlactatlösung konserviert (pH 7,4). Die Endstärke des Blattes betrug 2 im. Dieses Hautverbandsmaterial hatte eine feinere Porosität und größere Festigkeit als das Blatt des Beispiels 4. Es war ausgezeichnet hinsichtlich des Schutzes gegen Protein-, Flüssigkeits- und Elektrolytverlust, des Schutzes gegen Infektion und bei Heilung der Wunden.

Beispiel 6

Ein steriles gefriergetrocknetes Köllagenblatt wurde hergestellt nach der in Beispiel 4 beschriebenen Methode mit der Ausnahme, daß die Kollagenkonzentration 5 % betrug. Das Blatt wurde durch Tränken in steriler lactierter Ringer-Iösung (pH auf 7,4 eingestellt), die die folgenden Antibiotika enthielt, konserviert: 25 mg/ml Gentamicin, 25 mg/ml Lincomycin, 25 mg/ml Colistimethat, 25 mg/ml Kanamycin und 5 mg/ml Amphotericin B. Die Endstärke des Blattes betrug 4 um. Dieses Blatt zeigte gleichfalls ausgezeichnete Hautverbandseigenschaften.

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Claims

1BERLIN33 βΜΟΝΟΗΕΝβΟ Γ Dr. RUSCHKE &. PARTNER PATENTANWÄLTE Tel. (030)8 26 38 96/8 26 44 81 BERLIN -MÜNCHEN T. Teleeramm-Adresee: T.legr.mm-Adies.o: Quadratur Berlin Quadratur München TELEX: 183786 TELEX: 522767 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines porösen Kollagen-Hautverbandsmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kollagengel bildet, das Kollagengel extrudiert, aus dem extrudierten Gel ein Kollagenblatt bildet, das extrudierte Kollagen vernetzt und das vernetzte Blatt der Gefriertrocknung unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung durch Gerben mit Glutaraldehyd ausgeführt wird.

3. Kollagen-Hautverbandsmaterial, hergestellt nach dem Verfahren des Anspruchs 1.

4. Kollagen-Hautverbandsmaterial, welches nach dem Verfahren des Anspruchs 1 hergestellt ist und mindestens ein Antibiotikum und/oder Bakterizid enthält.

5. Verfahren zur Herstellung eines Kollagen-Hautverbandsmaterials mit begrenzter Porosität, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kollagengel bildet, das Kollagengel extrudiert, ein Kollagenblatt aus dem extrudierten Gel bildet, das extrudierte Kollagen vernetzt, das vernetzte

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Blatt teilweise lufttrocknet und das teilweise luftgetrocknete Blatt der Gefriertrocknung unterwirft.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung durch Gerben mit Glutaraldehyd ausgeführt wird.

7. Kollagen-Hautverbandsmaterial, hergestellt nach dem Verfahren des Anspruchs 5.

8. Kollagen-Hautverbandsmaterial,welches nach dem Verfahren des Anspruchs 5 hergestellt ist und mindestens ein Antibiotikum und/oder Bakterizid enthält.

9. Kollagen-Hautverbandsmaterial von Petrolatumkonsistenz aus solubilisiertem succinylierten Kollagengel und mindestens einem Material aus der Gruppe der bakteriziden Mittel und Antibiotika.

10. Kollagen-Hautverbandsmaterial in Blattform, hergestellt aus extrudiertem Kollagengel, bei welchem die obere Oberflache des Blattes weniger porös ist als die unter Oberfläche des Blattes.

11. Poröses blattartiges Hautverbandsmaterial, bestehend aus solubilisiertem sterilen Kollagen, das in einer mindestens ein Antibiotikum und/oder bakterizides Mittel enthaltenden Lösung konserviert ist.

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