DE4020625A1 - Biologisch vertraegliches polymeres material und dessen herstellungsverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Medizin, insbesondere auf ein neues biologisch verträg­ liches polymeres Material, das in der Ophthalmologie als Kontaktlinsen, Allodrainage, Bioplomben für intrastromale Linsen und andere Erzeugnisse Anwendung findet, und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Bekannt sind verschiedene biologisch verträgliche Ma­ terialien, die in der Ophthalmologie angewendet werden und auf der Grundlage eines Kollagens - eines fibrilären Eiweißstof­ fes - hergestellt sind. Das Kollagen dient als eigenarti­ ges Gerüst, das die Stützfunktion für andere Eiweiße sowie Zellen erfüllt. Es ist in allen Geweben des Körpers, in der Haut, den Sehnen, Knochen anwesend.

Breit bekannt sind verschiedene Methoden zur Abtren­ nung von Kollagen aus einem Rohstoff durch seine Auflösung in Säuren, Alkalien und Salzen oder durch Fermente oder zur Abtrennung von Kollagen in fester, ungelöster, fibrilärer Form unter der Einwirkung von Salzen auf einen zerkleinerten Rohstoff. Das abgetrennte Kollagen wird von Pigmenten, Glykoproteinen und Proteoglykanen durch be­ kannte Methoden gereinigt.

Bekannt ist ein biologisch verträgliches Material aus Kollagen, das zur Herstellung von Kontaktlinsen angewendet wird (US, A, 42 68 131). Das genannte Material stellt ein Gel auf der Grundlage von fibrilärem Kollagen oder eines Gemisches aus fibrilärem Kollagen und einem Kollagen in gelöstem Zustand dar.

Zur Herstellung dieses Materials werden verschiedene Methoden für die Abtrennung des Kollagens aus einem Roh­ stoff (Fell, Sehnen, Haut usw.) angewandt, so zum Beispiel die Auflösung in Säuren (Essig- oder Zitronen­ säure) oder in Alkalien mit anschließender Zentrifugierung, Wasserwäsche, Entwässerung, Trocknung, nochmaliger Auf­ lösung, Filterung, Ausfällung und Zentrifugierung. Zur Herstellung einer Linse bereitet man ein 4-10%iges Gel auf der Grundlage von Kollagen in wäßrigem Säuremedium mit dem pH-Wert 2-4. Man verwendet auch eine fermentative Extrak­ tion in Anwesenheit von proteolytischen Fermenten (Persin, Trypsin, Proktase usw.).

Das erwähnte Material kann nicht zur Erzeugung von dauerhaften Transplantaten und Transplantaten mit einer vor­ gegebenen Porigkeit und Gasdurchlässigkeit verwendet wer­ den, weil zur Erzeugung dieses Materials ein Eiweiß benutzt wird, das eine mittlere statistische Masse von 120 bis 130 Tsd · D aufweist (die Porigkeit des Materials wird durch die geometrischen Maße der Moleküle und physikalisch-chemische Eigenschaften des Kollagens, aus welchem das Material be­ steht, bestimmt).

Darüber hinaus ist das erwähnte Material unbeständig gegen die Einwirkung von Fermenten, weil es völlig aus Ei­ weißmolekülen besteht, die lysiert werden können. Die niedri­ ge Porigkeit des Materials und geringe Beständigkeit gegen die Einwirkung von Fermenten führen zur Verminderung der biologischen Verträglichkeit mit den Geweben des Auges.

Bekannt ist auch ein biologisches Material auf der Grundlage des Kollagens mit äthylenungesättigten Verbin­ dung, das zur Herstellung von Kontaktlinsen benutzt wird (US, A, 43 88 428).

Dieses Material stellt eine polymerisierte, hydro­ phile Mischung dar, die befähigt ist, in Wasser aufzuquel­ len, und aus löslichem Kollagen und äthylenungesättigtem Polymer besteht, das sich durch das Vorhandensein einer zur Polymerisation fähigen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbin­ dung auszeichnet.

Man erhält das Material durch die Extraktion des fibri­ lären Kollagens aus der Haut durch fermentative Ausziehung unter der Einwirkung von Pepsin. Das extrahierte und gerei­ nigte Kollagen mischt man mit wäßriger Lösung eines äthylen­ ungesättigten Monomeres. Das Kollagen wird in der gewonnenen Mischung durch die Ansäuerung mit 1 m-HCl bis auf den pH-Wert 3 aufgelöst. Die erhaltene Lösung wid filtriert, in eine Spritze eingegossen, entgast, zentrifugiert und mit der Spritze in die Linsenformen gegossen.

Das genannte Material in der Art von Hydrogel kenn­ zeichnet sich durch eine ungenügende Gasdurchlässigkeit und Porigkeit, die durch die geometrischen Maße der Moleküle des Kollagens und des benutzten Monomers, den niedrigen Ei­ weißgehalt, die Unbeständigkeit bei Lagerung und Anwen­ dung verursacht sind.

Das erfindungsgemäße biologisch verträgliche polyme­ re Material ist neu und in der Literatur nicht beschrie­ ben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues biologisch verträgliches polymeres Material zu entwickeln, das eine hohe Gasdurchlässigkeit und Porigkeit, Bioverträg­ lichkeit, mechanische Festigkeit, einen hohen optischen Brechungsindex aufweist, und auch ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß, erfindungsge­ mäß, ein biologisch verträgliches polymeres Material vor­ geschlagen wird, das ein hochporöses Produkt der Graftkopo­ lymerisation eines wasserlöslichen Vinyl- und/oder Akryl­ atmonomeres mit einem Sorptionskomplex von Polykieselsäure und Kollagen, das von den Pigmenten, Glykoproteinen und Proteoglykanen gereinigt ist, oder ein Produkt, herge­ stellt durch chemische Destruktion des genannten Produktes der Graftkopolymerisation durch Fluorwasserstoff, mit einem Polykieselsäuregehalt von bis 25 Ma.-%, umgerechnet auf Siliziumdioxid, einem Eiweißgehalt von bis 12 Ma.-% und einem Gehalt an Fluorkiesel- und Fluorwasserstoffsäure von höchstens 1 · 10^-6 mol/g darstellt.

Das erfindungsgemäße Material hat eine hohe Gasdurch­ lässigkeit und Porigkeit, seine Gasdurchlässigkeit übersteigt die Gasdurchlässigkeit des bekannten Ma­ terials um das 3-6fache.

Die hohe Porigkeit des Materials verursacht die Ver­ größerung der Elastizität, wodurch die Bioverträglichkeit auch gesteigert wird. Die Bioverträglichkeit der Erzeug­ nisse aus dem erfindungsgemäßen Material wächst auf das 3fache im Vergleich zum bekannten Material (US, A, 42 68 131) auch durch eine schwache Adhäsion der Zellen vom Makrophag­ typ. So beträgt zum Beispiel die Adhäsion der Zellen im erfindungsgemäßen Material 10² je 1 cm², während im bekann­ ten Material sie 10⁶ je 1 cm² (US, A, 42 68 131) beträgt.

Das erfindungsgemäße Material weist auch einen hohen optischen Brechungsindex und eine hohe mechanische Festig­ keit, sowie eine hohe Beständigkeit gegen die Einwirkung von proteolytischen Fermenten auf.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials besteht erfindungsgemäß darin, daß man die Säure­ lösung von Kollagen, das aus der Sklera von landwirtschaft­ lichen Tieren ausgeschieden und von Pigmenten, Glyko­ proteinen und Proteoglykanen gereinigt ist, mit wäßriger Alkalimetallsalzlösung von Polykieselsäure oder mit dem Gel von Polykieselsäure bis auf den pH-Wert 4,5-6,0 unter Bildung eines Sorptionspolymeres von Polykieselsäure ver­ mischt, das erhaltene Sorptionspolymer von den Kationen reinigt und seine Graftkopolymerisation mit wasserlöslichem Vinyl- und/oder Akrylatmonomer unter der Einwirkung einer Strahlung in Dosen von 5-15 kGy mit anschließender Abson­ derung des Endproduktes durchführt.

Vor der Abtrennung des Endproduktes kann das erhalte­ ne Produkt der Graftkopolymerisation mit Fluorwasserstoff­ säure behandelt und von Kationen und Anionen elektrochemisch gereinigt werden. Als wasserlösliches Vinyl- und/oder Akryl­ atmonomer benutzt man vorzugsweise 2-Hydroxyäthylmetakry­ lat oder Akrylamid oder N-Vinylpyrrolidon oder deren Ge­ mische.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ein neu­ es biologisch verträgliches polymeres Material zu gewinnen, das eine hohe Gasdurchlässigkeit, Bioverträglichkeit, me­ chanische Festigkeit und einen hohen optischen Brechungsindex aufweist.

Das erfindungsgemäße polymere Material wurde einer Prüfung auf Bioverträglichkeit nach der Adhäsion der Zellkultur vom Fibroplast- und Makrophagtyp (auf der Kul­ tur von Keratoziten und Peritonealmakrophagen) unterzogen.

Zu diesem Zweck wurden Materialstücke von 20 × 20 mm in einen Nährboden eingebracht, wonach darin eine Zell­ suspension eingeführt wurde. Im Ergebnis der Versuche wur­ de festgestellt, daß die Fibroplaste der Hornhaut gut (80-90% der Gesamtmenge) adhäsieren und sich auf dem erfindungs­ gemäßen Material abplatten; die Zellen der Keratoreihe befestigen sich praktisch nicht an der Materialoberfläche. Es wurde ein Reihe von Experimenten durchgeführt, in de­ nen Kontaktlinsen aus dem erfindungsgemäßen Material auf einer Hornhaut angebracht wurden. Insgesamt wurden bei den Experimenten 30 Kaninchen ausgenutzt. Der Grad der Bio­ verträglichkeit wurde nach dem Vorhandensein eines Ödems der Bindehaut des Auges eingeschätzt. In allen Fällen öde­ matisierte es vom Moment der Anbringung der Kontaktlinse am Auge des Kaninchens nicht. Die Klinik-Untersu­ chungen des erfindungsgemäßen Materials zeigten eine gute Durchlässigkeit für Sauerstoff und eine gute Bioverträg­ lichkeit.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines biologisch verträglichen polymeren Materials wird wie folgt verwirklicht.

Man führt die Ausscheidung von Kollagen aus dem Roh­ stoff und seine Reinigung von Pigmenten, Glykoproteinen und Proteoglykanen nach beliebiger bekannter Methodik durch.

Man kann es beispielsweise auf folgende Weise ver­ wirklichen. Die Sklera wirtschaftlicher Tiere wird sorg­ fältig von den inneren Häuten und Resten der Bindehaut und Muskel gereinigt, das Stroma wird ausgeschnitten. Das Pig­ ment wird restlos entfernt. Die Entfernung des Pigments kann man durch vereinigte mechanische und fermentative Be­ handlung ausführen. Eine fermentative Bearbeitung der Sklera ermöglicht es, die Pigmentschicht völlig zu beseitigen. Die Bearbeitung verläuft wie folgt: Stückchen der nicht be­ handelten Sklera werden in eine leicht angesäuerte iso­ tonische Natriumchloridlösung oder Essigsäurelösung einge­ bracht (der pH-Wert der Lösung 4,5-6,0); man gibt der Lö­ sung Trypsin zu, 0,01 g pro 1 g trockene Skleren gerechnet; die Behandlung erfolgt bei 37°C während zwei Stunden un­ ter ständigem Rühren. Danach wird die Sklera aus der Lö­ sung entfernt, mit destilliertem Wasser im Verhältnis 1 g trockene Sklera zu 10-15 l Wasser gewaschen. Die Wäsche ist bei ständigem Rühren auszuführen. Reste des Pigmentes werden mechanisch entfernt. Das Stroma wird in kleine Stücke geschnitten. Die Masse wird gründlich in destilliertem Wasser bis zur restlosen Beseitigung von mechanischen Bei­ mengungen und Blut gewaschen, in einen Kolben einge­ bracht und mit einer 10%igen Ätznatronlösung (500 ml Lö­ sung pro 10 kg Gewebe) für 48 Stunden bei 18-36°C begos­ sen. Die Lösung wird abgegossen und das Gewebe wird bis auf den pH-Wert 6,8-7,0 neutralisiert, wobei man es in einer 2%igen Borsäurelösung rührt und diese Lösung mehr­ malig wechselt. Das Gewebe wird dann mit destilliertem Wasser gewaschen, bis Ionensulfat in der Spül­ flüssigkeit fehlt, und mit einer 1 m-Essigsäurelösung über­ gossen, damit die Endkonzentration des Kollagens in der Lösung mehr als 1% beträgt. Die Masse wird durchgemischt und in einem Kühler für 1-2 Tage bei einer Temperatur von 4°C stehengelassen. Dann wird es homogenisiert, inner­ halb von 30 min bei 3000 U/min zentrifugiert und für einen Tag bei einer Temperatur von 4°C stehengelassen; man filtriert die erhaltene Lösung durch ein Glasfilter, wo­ nach man eine Nachbearbeitung des Kollagens mit Tryp­ sin in einer Lösung - einer 1 m-Essigsäurelösung - durch­ führt, wobei man Trypsin in einer Menge wie im Beispiel 1 (0,01 g Trypsin pro 1 g trockene Sklera) nimmt, die Be­ handlungsdauer beträgt 1 Stunde bei einer Temperatur von 37°C. Die gewonnene Lösung wird einer Diafiltrierung (Diaphragma- bzw. Membranfiltration) unterzogen, damit das ganze Trypsin verbraucht wird und das Kollagen in der Lösung bleibt, die Abwaschung vom Trypsin führt man mit einer Essigsäurelösung aus. Die Kollagenlösung wird durch Diafiltrierung bis auf einen Bereich von 1-10 Ma.-% konzentriert. Für die Aufbereitung der Kollagenlö­ sung ist die Anwendung anderer Lösungen von verdünnten Säuren möglich, es können zum Beispiel Ameisensäure und Salzsäure sein.

Man vermischt die Kollagensäurelösung unter ständigem Rühren mit wäßriger Alkalimetallsalzlösung. Das Vermischen wird unterbrochen bei einem pH-Wert von 4,5-6,0, bei der Bildung eines Sorptionspolymeres von Polykieselsäure. Die Kollagen­ säurelösung kann auch mit einem vorher bereiteten Gel von Polykieselsäure vermischt werden. Das Gemisch wird auch bis auf den pH-Wert 4,5-6,0 (bis zur Bildung eines Sorp­ tionspolymeres von Polykieselsäure) gerührt.

Man hält das gewonnene Sorptionspolymer bei einer Temperatur von +4°C während eines Tages. Es wird durch Zentrifugierung konzentriert und von Kationen gereinigt.

Das erhaltene Sorptionspolymer wird mit wasserlöslich­ en Monomeren, zum Beispiel mit Akrylamid, Vinylpyrrolidon usw. oder deren Gemischen gesättigt. Die Sättigung wird wie folgt durchgeführt. Das Sorptionspolymer wird im Mo­ nomer zerkleinert und in diesem während eines Tages ge­ halten, wonach das überschüssige Monomer abfiltriert wird. Die hergestellte Mischung wird auf 0°C abgekühlt und mit einer Dosis von 5 bis 15 kGy bestrahlt. Die Strahlen­ graftkopolymerisation verwirklicht man bei Dosen von 5 bis 15 kGy, denn bei Dosen von unter 5 kGy erhält man ein Material mit niedriger Festigkeit. Die Dosis von 15 kGy ist eine obere Grenze, da mit einer Dosis über 15 kGy keine Ver­ größerung der Festigkeit erfolgt. Gegebenenfalls wird das Produkt getrocknet und für die Herstellung von optischen Erzeugnissen, beispielsweise Kontaktlinsen mechanisch be­ arbeitet. Nach der Einwirkung einer Radiation kann das Pro­ dukt der Graftkopolymerisation mit Fluorwasserstoff be­ handelt werden. Dazu wird das erhaltene Produkt der Graftkopoly­ merisation in eine chemisch reine Fluorwasserstofflösung für einen Tag eingebracht, wonach man das erhaltene Pro­ dukt von Kationen und Anionen elektrochemisch reinigt.

Die elektrochemische Reinigung verwirklicht man bis zur restlosen Entfernung der überschüssigen Ionen F^- und SiF₆ ^-2 aus dem erhaltenen Produkt, weil die letzteren bei be­ stimmten Konzentrationen in den ersten Tagen nach der An­ wendung des erfindungsgemäßen Materials eine Entzündung hervorrufen können.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden folgende Beispiele angeführt, die die Varianten des erfindungsgemäßen Materials und eines Verfahrens zu dessen Herstellung und Prüfung illustrieren.

Beispiel 1

40 g gereinigtes und gewaschenes Sklerenstroma wird in 1 l 0,1molarer-Essigsäure eingebracht, man gibt der Lö­ sung 0,1 g Trypsin zu, läßt während einer Stunde bei 37°C stehen, dann wäscht man die Sklera in 10 l destilliertem Was­ ser. Die Pigmentreste werden auf mechanischem Wege entfernt. Das Stroma wird geschnitten und mit 2 l 10%iger Ätznatronlösung begossen und während 48 Stunden bei 18-20°C gehalten, die Lösung wird dann abgegossen. Das Gewebe wird mit einer kleinen Menge destilliertem Wasser durchgewaschen, mit 2 l 2%iger wäßriger Borsäurelösung begossen und auf einem Magnetrührwerk während 2 Stunden vermischt, wobei die Borsäurelösung zweimal gewechselt wird. Unter ständigem Rühren wird das Gewebe sorgfältig mit destilliertem Wasser (in einer Menge von 5 l) bis zur restlosen Beseitigung des Ionensulfates aus dem Waschgewe­ be gewaschen, man gibt 700 ml 0,5molare-Essigsäure zu, die Lösung wird 24 Stunden bei 4°C gehalten. Dann homo­ genisiert man die Masse mit Hilfe von mechanischen Zerkleine­ rungswerken für das Gewebe, zentrifugiert 30 min bei 3000 U/min und läßt sie drei Tage bei einer Temperatur von 4°C stehen. Man filtriert die erhaltene Lösung durch ein Glas­ filter. Der erhaltenen Kollagenlösung gibt man 0,1 g Tryp­ sin je 1200 ml Lösung zu und inkubiert bei einer Temperatur von 37°C während 1 Stunde. Danach wird die erhaltene Lö­ sung mit 10 l 0,1molarer Essigsäure bis auf eine Konzen­ tration der Kollagenlösung von 4 Ma.-% diafiltriert. Man tröpfelt die erhaltene Kollagensäurelösung unter ständi­ gem Rühren in eine 20%ige Natriumsilikatlösung (Na₂SiO₃) ein, die durch ein Filter von 0,22 µm filtriert ist. Die Lösung wird bis auf den pH-Wert 6,0 bis zur Bildung eines gelförmigen Sorptionspolymeres von Polykieselsäure ver­ mischt. Man läßt das erhaltene Polymer bei einer Tempera­ tur von 4°C für einen Tag stehen, dann separiert man es vom Wasserüberschuß und zentrifugiert bei 3000 U/min innerhalb von 30 min. Man zerkleinert das erhaltene Polymer in 1 l deionisiertem Wasser, zentrifugiert bei 3000 U/min und wie­ derholt die Operation 6mal. Man gibt 100 g erhaltenem Sorptionspolymer 700 g 2-Hydroxyäthylmethakrylat zu, zer­ kleinert das Sorptionspolymer in der Monomerlösung und zen­ trifugiert bei 3000 U/min innerhalb von 30 min. Man bringt das erhaltene Gemisch in eine Form, kühlt auf eine Tem­ peratur von 4°C, bestrahlt es mit einer Strahlendosis von 15 kGy und trocknet es ab. Man gewinnt ein Material, das ein Graftkopolymer von 2-Hydroxyäthylmethakrylat und einen Sorptionskomplexes von Polykieselsäure und Kollagen darstellt; der Polykieselsäuregehalt ist 15,6 Ma.-%, auf Silizi­ umdioxid umgerechnet, der Eiweißgehalt 11,4 Ma.-%.

Eine aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellte Kontaktlinse wurde auf der Oberfläche der Hornhaut eines Patienten fixiert, das Ödem in 2-3 Tagen betrug 0,1%, was von einer guten Durchlässigkeit des erfindungsgemäßen Materials für Sauerstoff und von seiner Bioverträglichkeit zeugt.

Beispiel 2

Man erhält ähnlich dem Beispiel 1 ein Graftkopolymer von 2-Hydroxyäthylmethakrylat und einen Sorptionskomplex von Polykieselsäure und Kollagen, das mit einer 0,4%igen Fluorwasserstofflösung während eines Tages bei einer Tem­ peratur von 25°C behandelt wird, dann bringt man es in deionisiertes Wasser ein, 10 g pro 1 l Wasser gerechnet, und wiederholt die Operation 6-7mal, wonach man das Ma­ terial in ein elektrochemisches Bad überträgt und eine elektro­ chemische Reinigung des Materials in 10^-3 m-Salzsäurewas­ serlösung von den F^-- und SiF₆ ^-2-Ionen bei 300 V und einer Leistung von 8 W durchführt. Man wäscht das Material in deionisiertem Wasser, 1 g Material pro 10 l Wasser gerech­ net, und mit einem Phosphatpuffer von der Salzsäure ab. Man erhält ein Material, das ein Produkt der chemischen Fluor­ wasserstoffdestruktion des Graftkopolymeres von 2-Hydroxy­ äthylmethakrylat und einen Sorptionskomplex von Polykiesel­ säure und Kollagen mit Porenabmessungen von 0,025 bis 0,35 µm darstellt; Polykieselsäure fehlt, der Eiweiß­ gehalt beträgt 12,0 Ma.-%, der Gehalt an Anionen von Fluor­ kiesel- und Fluorwasserstoffsäure 1 · 10^-6 Mol/g.

Die aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellte Kontaktlinse zeigte bei Versuchen Resultate wie in Beispiel 1.

Beispiel 3

Man führt den Prozeß analog dem Beispiel 1, mit dem Unterschied, daß man die erhaltene Kollagenlösung mit 10 l 0,5molarer-Essigsäure bis auf eine Konzentration von 35 Ma.-% diafiltriert. Die erhaltene Kollagensäure­ lösung gibt man unter ständigem Rühren tropfenweise einer 35%igen Natriumsilikatlösung (Na₂SiO₃) zu, die durch ein Filter von 0,22 µm filtriert ist. Die Lösung mischt man auf den pH-Wert 5,5 bis ein gelförmiges Sorptionspolymer von Polykieselsäure gebildet ist. Man läßt das erhaltene Polymer für 1 Tag bei 0°C stehen, dann separiert man vom Wasserüberschuß und zentrifugiert bei 3000 U/min während 30 min. Man zerkleinert das Sorptionspolymer auf einem Mikrozerkleinerungswerk in 1 l deionisiertem Wasser bei pH = 6,5, die Operation wiederholt man 6-8mal bis zur voll­ ständigen Entfernung der Metallkationen; die Kon­ trolle verwirklicht man auf dem Flammenemissionsanalysa­ tor. Man gibt 100 g erhaltenem Polymer 800 g Mischung zu, die aus 600 g Akrylamid, 0,1 g N-Methylenbisakrylamid, Was­ ser als Rest besteht, das Polymer zerkleinert man in der Monomerlösung auf einem Mikrozerkleinerungswerk, die Pul­ pe wird bei 3000 U/min während 30 min zentrifugiert. Man bringt das erhaltene Gemisch in eine Form, kühlt auf 0°C und bestrahlt mit einer Dosis γ-Strahlung von 5 kGy. Man erhält ein Material, das ein Graftkopolymer von Akryla­ mid und einen Sorptionskomplex von Polykieselsäure und Kollagen darstellt und einen Gehalt an Polykieselsäure von 24,0 Ma.-%, umgerechnet auf Siliziumdioxid, und an Eiweiß gleich 10,2 Ma.-% hat.

Eine aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellte intrastromale Platte wurde in die Schichten der Hornhaut implantiert. Eine Reaktion auf das Material fehlt, die Hornhautschichten sind im 2.-4. Monat nach der Implantation lichtdurchlässig, was von einer guten Durchlässigkeit und Bioverträglichkeit des Materials zeugt. Auf den histolo­ gischen Schnitten der Hornhaut mit dem implantierten Ma­ terial wurde keine fibroblastische Reaktion nachgewiesen.

Beispiel 4

Man erhält analog dem Beispiel 3 ein Graftkopolymer von Akrylamid und einen Sorptionskomplex von Polykiesel­ säure und Kollagen, das man mit einer 0,4%igen Fluorwasser­ stofflösung 24 Stunden bei einer Temperatur von 25°C behan­ delt und dann in deionisiertes Wasser, 10 g pro 1 l gerech­ net, bringt; man wiederholt die Operation einige Male, wo­ nach man das Material in ein elektrochemisches Bad einbringt und einer elektrochemischen Reinigung in einer 10^-3 m-Salz­ säurewasserlösung von den F^-- und SiF₆ ^-2-Ionen bei 300 V und einer Leistung von 8 W während 3 Stunden unterzieht. Danach wird das Material von der Salzsäure in deionisier­ tem Wasser und dann mit einem Phosphatpuffer abgewaschen. Man gewinnt ein Material, das ein Produkt ist, das durch chemische, mit Fluorwasserstoff bedingte Destruktion des Graftkopolymeres von Akrylamid und eines Sorptionskomplexes von Polykieselsäure und Kollagen darstellt und Porenmaße von 0,025 bis 2,0 µm aufweist; der Eiweißgehalt beträgt 10,6 Ma.-%, der Gehalt an Anionen von Fluorkieselsäure und Fluorwasserstoff beträgt 5 · 10^-7 Mol/g.

Die aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellte Kontaktlinse zeigte bei Versuchen Resultate, die denen im Beispiel 3 ähnlich sind.

Beispiel 5

Man führt den Prozeß ähnlich wie in Beispiel 1, mit dem Unterschied, daß man die gewonnene Kollagensäure­ lösung mit 10 l 0,5 m-Salzsäure bis auf eine Konzentration von 11 Ma.-% diafiltriert. Die erhaltene Kollagenlösung gibt man unter ständigem Rühren tropfenweise einer 10%igen Natri­ umsilikatlösung (Na₂SiO₃) zu, die durch ein Filter von 0,22 µm filtriert ist. Die Lösung mischt man bis auf den pH-Wert 4,5, bis ein gelförmiges Sorptionspolymer von Poly­ kieselsäure gebildet ist, man läßt das erhaltene Polymer bei 4°C für 24 Stunden stehen. Danach separiert man es vom Wasserüberschuß und zentrifugiert bei 3000 U/min innerhalb von 30 min. Man bringt das erhaltene Gemisch in eine Form, kühlt auf 0°C ab und bestrahlt mit einer Dosis von 10 kGy. Das erhaltene Material wird getrocknet. Man erhält ein Ma­ terial, das ein Graftkopolymer von 2-Hydroxyäthylmetakry­ lat und N-Vinylpirrolidon und einen Sorptionskomplex von Polykieselsäure und Kollagen darstellt und Polykieselsäure in einer Menge von 8,0 Ma.-%, umgerechnet auf Silizium­ dioxid enthält; der Eiweißgehalt beträgt 6,2 Ma.-%.

Ein aus dem erfindungsgemäßen Material hergestelltes Transplantat wurde in der Art einer Scheibe von 6 mm Durch­ messer und 0,2 mm Dicke in Hornhautschichten implantiert. Eine Reaktion auf das Material fehlt, die Hornhautschichten sind im 2.-3. Monat nach der Implantation lichtdurchlässig, was von einer guten Durchlässigkeit für Sauerstoff und Glukose und von der Bioverträglichkeit des Materials zeugt.

Beispiel 6

Analog dem Beispiel 5 erhält man ein Graftkopolymer von 2-Hydroxyäthylmethakrylat und N-Vinylpirrolidon und ei­ nen Sorptionskomplex von Polykieselsäure und Kollagen, das man 24 Stunden bei einer Temperatur von 25-30°C mit einer Fluorwasserstofflösung behandelt und dann in deionisiertes Wasser, 10 g pro 1 l Wasser gerechnet, einbringt; die Opera­ tion wird 6-7mal wiederholt, wonach man das Material in ein elektrochemisches Bad überträgt und eine elektrochemische Reinigung des Materials von den Ionen F^- und SiF₆ ^-2 bei 300 V und einer Leistung von 9 W während 3 Stunden durchführt. Man wäscht das Material von der Salzsäure in deionisiertem Wasser, 1 g Material pro 10 l Wasser gerechnet, und dann mit einem Phosphatpuffer ab, verpackt und sterilisiert es. Man erhält ein Material, das ein Produkt chemischer Fluorwas­ serstoffdestruktion des Graftkopolymeres von 2-Hydroxyäthyl­ methakrylat und eines Sorptionskomplexes von Polykieselsäure und Kollagen ist und Porenmaße von 0,025 bis 0,13 µm aufweist; Polykieselsäure fehlt; der Eiweißgehalt beträgt 6,5 Ma.-%; der Ge­ halt an Anionen von Fluorkieselsäure und Fluorwasserstoff 8 · 10^-7 Mol/g.

Eine aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellte intrastromale Linse wude einem Kaninchen ins Auge, in die Schichten der Hornhaut, implantiert. Die Reaktion auf das Material ist gleich Null, die Schichten der Hornhaut sind im 2.-3. Monat nach der Implantierung lichtdurchlässig, was von einer guten Durchlässigkeit und Bioverträglichkeit des Materials zeugt.

Beispiel 7

Man führt den Prozeß analog dem Beispiel 5, mit dem Unterschied, daß man die erhaltene Kollagensäurelösung mit 10 l 0,5 m-Salzsäure bis auf eine Konzentration des Kolla­ gen von 11 Ma.-% diafiltriert. Man gibt die erhaltene Kol­ lagenlösung unter ständigem Rühren tropfenweise dem Gel von Polykieselsäure zu, die durch die Abscheidung einer 20%igen Natriumsilikatwasserlösung durch Salzsäure gewonnen ist. Man erhält ein dem Beispiel 5 ähnliches Material.

Das erfindungsgemäße biologisch verträgliche polyme­ re Material weist eine hohe Gasdurchlässigkeit auf (sie übersteigt die Gasdurchlässigkeit des bekannten Materials um das 3-6fache). Die hohe Porosität des erfindungsgemäßen Materials führt zur Vergrößerung der Elastizität, wodurch die Bioverträglichkeit auch vergrößert wird. Die Biover­ träglichkeit von Erzeugnissen aus dem erfindungsgemäßen Ma­ terial wächst auf das 3fache im Vergleich mit dem bekann­ ten Material an. Das erfindungsgemäße Material hat auch einen hohen optischen Brechungsindex und eine hohe mechani­ sche Festigkeit.

Claims (4)

1. Biologisch verträgliches Material, das ein hoch­ poröses Material ist - ein Produkt der Graftkopolymerisation was­ serlöslichen Vinyl- und/oder Acrylatmonomers mit einem Sorp­ tionskomplex von Polykieselsäure und Kollagen, das von Pigmenten, Glykoproteinen und Proteoglykanen gereinigt ist, oder ein Produkt, das durch die chemische Fluorwasserstoff­ destruktion des genannten Produktes der Graftkopolymerisa­ tion erhalten ist, das Polykieselsäure in einer Menge von bis 25 Ma.-%, umgerechnet auf Siliziumdioxid, Eiweiß in einer Menge von bis 12 Ma.-% und Anionen von Fluorkieselsäure und Fluor­ wasserstoff in einer Menge von höchstens 1 · 10^-6 Mol/g ent­ hält.

2. Verfahren zur Herstellung eines biologisch verträg­ lichen polymeren Materials nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Säurelösung von Kolla­ gen, das aus der Sklera von Augen landwirtschaftlicher Tiere ausgeschieden und von Pigmenten, Glykoproteinen und Proteoglykanen gereinigt ist, mit wäßriger Alkalimetall­ salzlösung von Polykieselsäure oder mit Polykieselsäuregel bis auf den pH-Wert 4,5-6,0 unter Bildung eines Sorptions­ polymeres von Polykieselsäure vermischt, das erhaltene Sorp­ tionspolymer von Kationen reinigt und eine Graftkopoly­ merisation desselben mit wasserlöslichem Vinyl- und/oder Akrylatmonomer unter der Einwirkung von Strahlung in einer Dosis von 5-15 kGy mit anschließender Absonderung des End­ produktes verwirklicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man vor der Abtrennung des Endproduktes das Produkt der Graftkopolymerisation mit Fluorwasserstoff behandelt und auf elektrochemischem Wege von den Kationen und Anionen reinigt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß man als wasserlös­ liches Monomer 2-Hydroxyäthylmethakrylat oder Akrylamid oder N-Vinylpyrrolidon oder deren Gemische benutzt.