DE4333561A1 - Gel body - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Gelkörper, bestehend aus einem Hydrogel und weiteren Stoffen.The invention relates to a gel body consisting of a Hydrogel and other substances.
Derartige Gelkörper lassen sich regelmäßig durch eine kontrol lierte Vernetzung des Gels in vielfältigen Formen herstellen und sind aufgrund der besonderen Eigenschaften der Hydrogele für viele Anwendungsfälle geeignet. Es ist daher beispiels weise bekannt, derartige Gelkörper mit eingeschlossenen biolo gisch aktiven Substanzen, wie Hefezellen, Bakterien usw. her zustellen und so einen Biokatalysator zu bilden, in dem die biologisch aktiven Substanzen immobilisiert sind.Such gel bodies can be checked regularly by a control Establish cross-linked gel in various forms and are due to the special properties of the hydrogels suitable for many applications. It is therefore exemplary known, such gel body with enclosed biolo genically active substances such as yeast cells, bacteria, etc. deliver and so to form a biocatalyst in which the biologically active substances are immobilized.
Es ist ferner bekannt, derartige Gelkörper in Membran- bzw. Folienform herzustellen und die Feuchtigkeit regulierenden Eigenschaften der Hydrogele auszunutzen, beispielsweise für eine Wundabdeckung oder für Implantate im medizinischen Be reich. Derartige Wundabdeckungen werden möglichst gasdurchläs sig ausgebildet, um dem Wundbereich möglichst viel Luftsauer stoff zuzuführen und den durch die Abdeckung hervorgerufenen Sauerstoffmangel nicht zu groß werden zu lassen. It is also known to gel bodies of this type in membrane or Manufacture film form and moisture regulating Exploit properties of the hydrogels, for example for a wound cover or for implants in medical applications rich. Such wound coverings are gas-permeable if possible sig trained to get as much air acid as possible around the wound area feed fabric and the one caused by the cover Not to let oxygen deficiency get too big.
Ein Biokatalysator der erwähnten Art ist beispielsweise durch wo 86/03 773 bekannt. Dieser weist in Alginat immobilisierte Zellen auf. In der Erkenntnis, daß die Zellen für das Zellen wachstum im immobilisierten Katalysator eine verstärkte Sauer stoffzufuhr benötigen, wird der Nährlösung für die immobili sierten Zellen eine wäßrige Emulsion eines Copolymers eines Silicons mit einer hydrophilen, ggfs. ebenfalls Silicon ent haltenden Komponente zugefügt. Dabei wird ausgenutzt, daß Si licon eine hohe Sauerstofflöslichkeit hat und so mit der Nähr lösung die Sauerstoffzufuhr zu den immobilisierten Zellen ver bessert wird.A biocatalyst of the type mentioned is, for example, by where known 86/03 773. This exhibits immobilized in alginate Cells on. Realizing that the cells are for the cells growth in the immobilized catalyst increased acidity the nutrient solution for the immobili cells an aqueous emulsion of a copolymer Silicons with a hydrophilic, possibly also silicone ent holding component added. It takes advantage of the fact that Si licon has a high oxygen solubility and so with the nutrients solution the oxygen supply to the immobilized cells is improved.
Eine derartige Verbesserung der Sauerstoffzufuhr ist nur in speziellen Anwendungsfällen möglich.Such an improvement in the oxygen supply is only in special applications possible.
Die der Erfindung zu grundeliegende Problemstellung besteht somit darin, auch für andere Anwendungsfälle für eine verbesserte Sauerstoffzufuhr bzw. für einen verbesserten Sauerstofftransport zu sorgen.The invention too basic problem is therefore also for other use cases for improved oxygen supply or to ensure an improved oxygen transport.
Zur Lösung dieses Problems besteht der erfindungsgemäße Gel körper aus einem Hydrogel und einem Anteil eines bezüglich des Hydrogels in dem Volumen des Gelkörpers verteilten Zusatzstof fes mit einer hohen Gaslöslichkeit, insbesondere Sauerstoff löslichkeit.The gel according to the invention exists to solve this problem body of a hydrogel and a proportion of one with respect to the Hydrogels additive distributed in the volume of the gel body fes with a high gas solubility, especially oxygen solubility.
Der erfindungsgemäße Gelkörper ist somit mit einem Zusatzstoff versehen, der für eine verbesserte Gaslöslichkeit, insbesonde re Sauerstofflöslichkeit, in dem Gelkörper selbst sorgt. Da durch wird die Sauerstoffaufnahme und der Sauerstofftransport in dem Gelkörper selbst verbessert, ohne daß hierfür besondere Umgebungsbedingungen geschaffen werden müßten.The gel body according to the invention is thus with an additive provided for an improved gas solubility, in particular re oxygen solubility in the gel body itself. There through is the oxygen uptake and the oxygen transport improved in the gel body itself, without special Environmental conditions would have to be created.
Der Zusatzstoff kann vorzugsweise in Form von feinen Tröpfchen über das Volumen des Gelkörpers verteilt sein. Insbesondere kann der Zusatzstoff ein Siliconöl oder Fluorkohlenwasserstoff (FKW), insbesondere ein perfluorierter Ether, sein. The additive can preferably be in the form of fine droplets be distributed over the volume of the gel body. Especially the additive can be a silicone oil or fluorocarbon (PFC), in particular a perfluorinated ether.
Die Verteilung des Zusatzstoffes in feinen Tröpfchen über das Volumen ist möglich, ohne den Gelierungsvorgang des Gelkörpers zu stören. Die feinen Tröpfchen werden in die Gelmatrix einge schlossen und stellen dann Inseln mit hoher Sauerstoffkonzen tration dar.The distribution of the additive in fine droplets over the Volume is possible without the gel body gelling process disturb. The fine droplets are absorbed into the gel matrix closed and then put islands with high oxygen concentrations tration.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Zusatzstoff als Feststoff in dem Volumen verteilt sein. Dies gelingt bei spielsweise dadurch, daß der Zusatzstoff durch einen porösen, mit dem Hydrogel gefüllten Feststoff gebildet ist. Beispiels weise kann ein poröser Silicon-Kautschuk verwendet werden, dessen Poren mit dem Hydrogel gefüllt werden. Silicon- Kautschuk weist eine hohe Sauerstofflöslichkeit auf und kann als poröses Material mit dünnen Stegen ausgebildet werden. Diese Stege leiten den beispielsweise aus der Luft gelösten Sauerstoff in das Innere des Gelkörpers.In an alternative embodiment, the additive can be used as Solid be distributed in the volume. This works with for example in that the additive is coated with a porous solid formed with the hydrogel is formed. Example a porous silicone rubber can be used whose pores are filled with the hydrogel. Silicone Rubber has a high oxygen solubility and can be formed as a porous material with thin webs. These webs guide the one released from the air, for example Oxygen inside the gel body.
Als Hydrogel kommen insbesondere Polysaccharide, Polyurethane, insbesondere in Form eines Urethanpräpolymer-Bisulfit-Adduktes und Polyvinylalkohol in Frage. Polyvinylalkohole lassen sich in bekannter Weise durch Einfrieren und Wiederauftauen stabil vernetzen. Eine alternative Herstellungsart, die ohne Einfrie ren auskommt, ist in der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 43 27 923.6 offenbart.In particular, polysaccharides, polyurethanes, especially in the form of a urethane prepolymer-bisulfite adduct and polyvinyl alcohol in question. Polyvinyl alcohols can be stable in a known manner by freezing and thawing network. An alternative method of manufacture that is freeze-free ren is in the older, not pre-published Patent application P 43 27 923.6 disclosed.
Die Herstellung eines dreidimensionalen Gelkörpers mit einem Urethanprapolymer-Bisulfit-Addukt (Polycarbamoylsulfonat) ist in der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 42 17 891.6 beschrieben. Eine Herstellungsmöglichkeit für Folien aus diesem Material durch Aufsprühen auf eine Membran ergibt sich aus JP-205,127.The production of a three-dimensional gel body with a Urethane prepolymer bisulfite adduct (polycarbamoyl sulfonate) in the older, unpublished patent application P 42 17 891.6. A manufacturing possibility for Foils made of this material by spraying on a membrane results from JP-205,127.
Gelkörper aus einem Polysaccharid als Hydrogel sind beispiels weise durch das deutsche Patent P 34 32 923 bekannt. Gel bodies made of a polysaccharide as a hydrogel are examples known by the German patent P 34 32 923.
Der erfindungsgemäße Gelkörper kann beispielsweise als dreidi mensionale Kugel oder als im wesentlichen zweidimensionale Membran ausgebildet sein. Dabei ist es möglich, biologisch aktive Substanzen einzuschließen und somit einen Biokatalysa tor zu bilden. Dieser ist aufgrund des eingeschlossenen Zu satzstoffes besonders geeignet, die Zufuhr von Gas, insbeson dere Sauerstoff, zu den biologisch aktiven Substanzen zu ver bessern, so daß von einem beispielsweise kugelförmigen Bioka talysator das gesamte Volumen biologisch aktiv sein kann, wäh rend bei herkömmlichen Biokatalysatoren die erforderliche Sau erstoffversorgung durch Diffusion nur bis kurz unter die Ober fläche der Kugel erfolgt.The gel body according to the invention can, for example, be a dreidi dimensional sphere or as essentially two-dimensional Membrane be formed. It is possible to be organic Include active substances and thus a biocatalyst gate to form. This is due to the included Zu Substance particularly suitable, the supply of gas, in particular oxygen to the biologically active substances better, so that from a spherical bioka, for example talysator the entire volume can be biologically active rend the required sow with conventional biocatalysts Material supply by diffusion only up to just below the upper surface of the ball takes place.
Ein wesentlicher Anwendungsfall für den erfindungsgemäßen Gel körper ergibt sich, wenn dieser in Form einer Schutzmembran zur Verwendung als Abdeckung ausgebildet ist und ein gasrei ches Medium auf einer Seite und ein gasarmes Medium auf der anderen Seite aufweist, wobei der Zusatzstoff in einer solchen Konzentration in das Gelb eingeschlossen ist, daß an der Grenzschicht der Membran zum gasreichen Medium eine deutlich erhöhte Gaskonzentration und unter Berücksichtigung der relativ langsamen Diffusionsvorgänge in der Membran an der Grenz schicht zum gasarmen Medium eine annähernd gleiche oder höhere Gaskonzentration als in dem gasreichen Medium besteht.An essential application for the gel according to the invention body arises when it is in the form of a protective membrane is designed for use as a cover and a gas free ch medium on one side and a low gas medium on the has other side, the additive in such Concentration is included in the yellow that at the Boundary layer of the membrane to the gas-rich medium one clearly increased gas concentration and taking into account the relative slow diffusion processes in the membrane at the border layer to the gas-poor medium is approximately the same or higher Gas concentration than in the gas-rich medium.
In dieser Form des Gelkörpers ist es möglich, beispielsweise eine Wundabdeckung zu erstellen, die eine Sauerstoffversorgung der Wunde gewährleistet, die ohne eine Abdeckung gegeben wäre. Der Schutz der Wunde ist somit ohne Beeinträchtigung der Sau erstoffversorgung möglich.In this form of the gel body it is possible, for example to create a wound cover that provides an oxygen supply ensures the wound that would be given without a cover. Protection of the wound is therefore without impairing the sow fuel supply possible.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann in den Gelkörper, insbesondere auch in eine Wundauflage, ein medizi nischer Wirkstoff eingeschlossen sein. Dieser wird dann lang sam an die Wunde bzw. den Körper abgegeben, wodurch eine gleichmäßig dosierte Abgabe über einen langen Zeitraum möglich ist. In a particular embodiment of the invention can in the Gel body, especially in a wound dressing, a medic African active ingredient included. This then becomes long sam to the wound or body, causing a evenly dosed delivery possible over a long period of time is.
Selbstverständlich kann ein derartiges wirkstoff-Dosiersystem auch in anderer Form als in Form einer Schutzmembran Anwendung finden, wenn eine gute Sauerstoffversorgung sichergestellt werden soll.Of course, such an active ingredient dosing system also in another form than in the form of a protective membrane find if a good oxygen supply is ensured shall be.
Die vorteilhafte Wirkung einer erfindungsgemäßen Schutzmembran ist der beigefügten Zeichnung zu entnehmen. Diese zeigt in Fig. 1 die Sauerstoffkonzentration für eine herkömmliche Hy drogel-Membrane, die beispielsweise aus PCS besteht. Die Sau erstoffkonzentration in der Membran fällt gegenüber der Sauer stoffkonzentration der Luft merklich ab und wird zu der zum Körpergewebe hinzeigenden Seite der Membran noch geringer. Das Körpergewebe weist daher nur eine ganz geringe Sauerstoffkon zentration auf.The advantageous effect of a protective membrane according to the invention can be seen in the accompanying drawing. This shows in Fig. 1, the oxygen concentration for a conventional Hy drogel membrane, which consists for example of PCS. The oxygen concentration in the membrane drops noticeably compared to the oxygen concentration in the air and becomes even lower on the side of the membrane pointing towards the body tissue. The body tissue therefore has only a very low concentration of oxygen.
Bei der erfindungsgemäßen Hydrogel-Membran gemäß Fig. 2 führt der Zusatzstoffin der Membran zu einer Anreicherung der Mem bran mit Sauerstoff, so daß die Sauerstoffkonzentration in der Membran höher ist als in der angrenzenden Luft. Zu der zum Körpergewebe hin zeigenden Grenzfläche hin nimmt der Sauer stoffgehalt in der Membran aufgrund der langsameren Diffu sionsvorgänge als in der Luft ab, so daß an der Grenzschicht zum Körpergewebe eine etwa gleiche Sauerstoffkonzentration herrscht wie in der Luft. Das Körpergewebe wird somit mit Sau erstoff versorgt, als wenn eine schützende Membran gar nicht vorhanden wäre.In the hydrogel membrane according to the invention according to Fig. 2, the additive in the membrane leads to an enrichment of the membrane with oxygen, so that the oxygen concentration in the membrane is higher than in the adjacent air. Towards the interface towards the body tissue, the oxygen content in the membrane decreases due to the slower diffusion processes than in the air, so that there is approximately the same oxygen concentration at the interface with the body tissue as in the air. The body tissue is thus supplied with oxygen as if a protective membrane were not present at all.
Eine poröse Siliconmembran (Dicke: 1 mm) wird mit einer PCS- Lösung (15 Gew%), eingestellt auf einen pH-Wert von 4, ge tränkt. Da PCS bei diesem pH-Wert nicht vernetzt, bleibt die Lösung in flüssiger Form erhalten.A porous silicone membrane (thickness: 1 mm) is Solution (15 wt%), adjusted to a pH of 4, ge soaks. Since PCS does not cross-link at this pH, it remains Obtain solution in liquid form.
Anschließend wird die Membran in eine Pufferlösung (pH = 8,5) überführt. Nach einem Tag ist die Gelbildung vollständig abge schlossen und die Membran kann eingesetzt werden. The membrane is then placed in a buffer solution (pH = 8.5) transferred. After one day the gel formation is completely gone closed and the membrane can be used.
Eine PCS-Lösung wird mit einem perfluorierten Polyether derart vermischt, daß der PCS-Anteil 10 Gew% und der Anteil an per fluoriertem Polyether 45 Gew% beträgt. Diese Suspension wird durch Natronlauge auf einen pH-Wert von 7 gebracht und auf eine Teflonplatte gegossen. Nach einem Tag kann die Membran abgezogen werden. Daraufhin wird die Membran in eine Puffer lösung (pH = 8,5) überführt. Eine vollständige Gelbildung ist nach einem Tag abgeschlossen, so daß dann die Membran einge setzt werden kann.A PCS solution is made with a perfluorinated polyether mixed that the PCS portion 10 wt% and the portion of per fluorinated polyether is 45% by weight. This suspension will brought to a pH of 7 by sodium hydroxide solution and on poured a Teflon plate. After a day the membrane can subtracted from. The membrane is then placed in a buffer solution (pH = 8.5) transferred. Complete gel formation is completed after a day, so that the membrane is then turned on can be set.
Eine Polyvinylalkohol-Lösung (PVAL) wird mit einem Siliconöl (100 mm²/s) und einer Nitrifikanten-Mischkultur derart vermischt, daß der PVAL-Anteil 10 Gew%, der Anteil Nitrifikanen 5 Gew% und das Siliconöl 45 Gew% beträgt. Diese Suspension wird in einen Dewar-Gefäß mit flüssigen Stickstoff getropft. Durch langsames Auftauen erhält man Biokatalysatorperlen.A polyvinyl alcohol solution (PVAL) is mixed with a silicone oil (100 mm² / s) and a mixed culture of nitrifiers such that the PVAL content is 10% by weight, the nitrification content is 5 % by weight and the silicone oil is 45% by weight. This suspension is dropped into a Dewar flask with liquid nitrogen. Slow thawing gives biocatalyst beads.
Die mit den Membranen bzw. dem Biokatalysator erzielte verbes serte Sauerstofflöslichkeit ergibt sich daraus, daß in jeweils einem Liter Flüssigkeit bei 200 C in Wasser 33 ml 02, in Sili conöl (100 mm²/s) 240 ml und in perfluoriertem Polyether (Hosti nert 216) 520 ml Sauerstoff löslich sind.The verbes achieved with the membranes or the biocatalyst Serte oxygen solubility results from the fact that in each one liter of liquid at 200 C in water 33 ml 02, in sili conöl (100 mm² / s) 240 ml and in perfluorinated polyether (Hosti nert 216) 520 ml of oxygen are soluble.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE4333561A DE4333561A1 (en) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Gel body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4333561A DE4333561A1 (en) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Gel body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4333561A1 true DE4333561A1 (en) | 1995-04-06 |
Family
ID=6499214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4333561A Withdrawn DE4333561A1 (en) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Gel body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4333561A1 (en) |
Cited By (2)
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-
1993
- 1993-10-01 DE DE4333561A patent/DE4333561A1/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| jp 60-171 140-A Derwent-Kurzreferat 86-030952/05 * |
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