DE60028415T2

DE60028415T2 - Methode und zusammensetzungen für verbesserte abgabevorrichtungen

Info

Publication number: DE60028415T2
Application number: DE60028415T
Authority: DE
Inventors: L. Bruce Lake Oswego GIBBINS; D. Lance Aloha HOPMAN
Original assignee: Acrymed Inc
Current assignee: Acrymed Inc
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2020-12-30
Also published as: ATE327779T1; EP1244476B1; US20010041188A1; EP1244476A2; US9687503B2; WO2001049258A3; DE60028415D1; US8679523B2; US20030224054A1; WO2001049258A2; US20170258826A1; AU2742401A; US20140120153A1; US7160553B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft generell das Gebiet der Materialien für die Zuführung von Sauerstoff und gegebenenfalls anderen Mitteln bei der Behandlung geschädigter Gewebe. Im Einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung die Behandlung geschädigter Gewebe mittels Vorrichtungen, die neuartige Matrixmaterialien umfassen, die entweder synthetische oder natürliche Materialien umfassen, wobei diese neuartigen Materialien imstande sind, Sauerstoffblasen zu verkapseln und eine Vorrichtung zu bilden, die den Sauerstoff in ein Empfängersubstrat überträgt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Schädigung oder Zerstörung der Blutzufuhr in einen Bereich eines lebenden Gewebes führt schnell zu geschädigtem Gewebe. Eine der kritischen Funktionen einer adäquaten Blutversorgung ist die Bereitstellung gelöster Gase, zum Beispiel Sauerstoff, für die betreffende Stelle. Zum Beispiel sind Wunden der Körpergewebe mit einer Schädigung oder Zerstörung der natürlichen Blutversorgung verbunden, die Sauerstoff und Nährstoffe transportiert, die für die Unterstützung des Heilungsprozesses erforderlich sind. Messungen haben gezeigt, dass die Sauerstoffspannung des Gewebes in der Wunde und in den umgebenden geschädigten Geweben beträchtlich niedriger ist als die normale Sauerstoffspannung der Blutgefäße. Während ein Sauerstoffspiegel der Blutgefäße von 10664 bis 13330 Pa (80 bis 100 mm Hg) als normal angesehen wird, kann die Umgebung der Wunde lediglich 399,9 bis 3999 Pa (3 bis 30 mm Hg) Sauerstoff aufweisen. Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass ein Spiegel von 3999 Pa (30 mm Hg) oder darunter nicht zur Unterstützung der Prozesse der Wundreparatur ausreicht.
Zahlreiche Ansätze sind in dem Bemühen eingesetzt worden, die Menge an Sauerstoff, der geschädigten Geweben zugeführt wird, zu erhöhen. Zu den anfänglichen Entwicklungen zur Erhöhung der Sauerstoffspannung im geschädigten Gewebe gehörten einerseits die topische Zufuhr von Sauerstoff zu den Geweben und andererseits Kammern, in denen die Sauerstoffspannung der Blutgefäße beträchtlich erhöht wird, um so auch die Sauerstoffspiegel im Gewebe über eine Diffusion zu erhöhen. Das US-Patent Nr. 4 328 799 beschreibt eine Kammer mit hyperbarem Sauerstoff, die so konstruiert war, dass sie eng einem Teil des Körpers angepasst war. Die Kammer wurde dann mit Sauerstoffgas mit einem Druck, der über dem Atmosphärendruck lag, gefüllt, um das Lösen von Sauerstoff für die Zufuhr zu zellulären Prozessen zu erhöhen. Die US-Patente Nr. 4 474 571, 4 624 656 und 4 801 291 beschreiben ferner verschiedene Verbesserungen zur Erhöhung der atmosphärischen Sauerstoffkonzentration über der Umgebung des geschädigten Gewebes. Diese Vorrichtungen sind zwar imstande, den Sauerstoffspiegel über der Stelle einer Wunde funktionell zu erhöhen, aber sie leiden unter dem Einsatz lästiger Apparaturen, einer intermittierenden Sauerstoffzuführung und einem schlechten Transfer des Sauerstoffs aus der sauerstoffreichen Atmosphäre in die hypoxischen Gewebe.
Eine weitere Vorrichtung, offenbart im US-Patent Nr. 4 608 041, kombinierte die Zufuhr von Sauerstoff in Gewebe mit der Bereitstellung eines Austrittsweges für verbrauchtes Gas und flüchtige Stoffe, die aus der Wunde stammten. Das US-Patent Nr. 4 969 881 dehnte diese Entwicklung auf die Verwendung weniger großräumiger Konstruktionen über den Einsatz eines sauerstoffpermeablen Membransandwichs aus, bei dem der innere Teil mit Sauerstoff gespült wurde, der durch die mit der Wunde in Kontakt stehende Membran, aber nicht durch die obere Membran, diffundierte, um die Gewebe zu oxygenieren. Das Ganze wurde in US-Patent Nr. 6 000 403 weiter verbessert. Diese Vorrichtungen stellen Verbesserungen dar, die einen großen Teil der mit der Größe der Vorrichtungen der bisherigen Erfindungen assoziierten Nachteile überwanden, aber sie stellen nur einen geringen oder keinen Fortschritt bezüglich des Transfers von Sauerstoff in hypoxische Gewebe dar, und sie stellen auch keine Verbesserungen der mit der Wunde in Kontakt stehenden Matrices dar, die üblicherweise für die Wundversorgung benötigt werden.
Ein anderer Ansatz, der eingesetzt wurde, um die Wirksamkeit des Sauerstofftransfers zu erhöhen und die großen Apparaturen zu eliminieren, bestand darin, die Erzeugung von naszierendem Sauerstoff in der Nähe der Vorrichtung einzusetzen. Das US-Patent Nr. 5 407 685 stellt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Sauerstoff, wenn die Vorrichtung auf eine Wunde aufgebracht wurde, bereit. Die offenbarte Vorrichtung ist eine Vorrichtung aus zwei Schichten, wobei jede Schicht einen Reaktionspartner enthält, die sich mischen und Sauerstoff generieren, sobald Exsudat oder ein anderes, aus dem Körper stammendes Material die Reaktion aktiviert. Das US-Patent Nr. 5 736 582 beschreibt die Erzeugung von Sauerstoff aus Wasserstoffperoxid zur Freisetzung an der Hautoberfläche oder in ihrer Nähe. Das US-Patent Nr. 5 855 570 setzt auf ähnliche Weise eine elektrochemische Reaktion zur Überführung von Luftsauerstoff in eine Peroxid- oder eine andere reaktive Sauerstoffspezies für die Zufuhr zur Wundumgebung ein. Das US-Patent Nr. 5 792 090 verwendete ein Reservoir, das Wasserstoffperoxid und einen Katalysator in einer Vorrichtung, die sich in Kontakt mit der Wunde befindet, wie einem Hydrogel oder einem polymeren Schaum, enthielt. Ein weiterer Ansatz wurde im US-Patent Nr. 5 086 620 offenbart, bei dem reiner, gasförmiger Sauerstoff durch Schallenergie in einer flüssigen Matrix dispergiert wurde, die dann durch Abkühlen verfestigt wurde, um den Sauerstoff in kleinen Bläschen zu verkapseln.
Diese Vorrichtungen stellen gegenüber der hyperbaren Kammer Verbesserungen bezüglich der Zufuhr von topischem Sauerstoff in die Umgebung der Wunde dar. Jede von ihnen leidet jedoch unter beträchtlichen Einschränkungen, die eine breite Adaptation der Technik der topischen Oxygenierung zur Behandlung geschädigter Gewebe eingeschränkt haben. Die bisher beschriebenen Vorrichtungen weisen keine bekannte Sauerstoffkonzentration auf, und sie können zur Erzielung einer effektiven Sauerstoffverteilung nicht unabhängig von atmosphärischen Drucken oder der Temperatur fungieren. Außerdem ist die Abhängigkeit von der Aktivierung durch aus dem Körper stammende Agenzien unvorhersehbar, so dass solche Vorrichtungen unpraktisch sind. Andere Vorrichtungen sind teuer bezüglich ihrer Herstellung, und sie erfordern eine spezielle Ausrüstung. Derartige Vorrichtungen können nicht bei der Produktion kaltgehärteter Polymere eingesetzt werden, die oft zur Konstruktion medizinischer Vorrichtungen, die für die Behandlung von geschädigtem Gewebe verwendet werden, eingesetzt werden.
Zu geschädigten Geweben gehören diejenigen Gewebe, die eine unterbrochene Blutzufuhr haben oder unter dem Mangel eines notwendigen Elements, wie Sauerstoff, oder dem Aufbau von Nebenprodukten, wie Kohlendioxid, leiden. Zu einem Typ geschädigter Gewebe gehören Wunden. Wunden werden generell als eine Unterbrechung der Integrität der Haut angesehen. Die äußere Hautschicht, die den Körper umgibt, hat eine wichtige Funktion als Barriere gegen Infektionen, und sie dient als ein Mittel zur Regulierung des Austausches von Wärme, Flüssigkeit und Gas zwischen dem Körper und der äußeren Umgebung. Wenn Haut entfernt oder geschädigt wird, indem sie abgeschürft, verbrannt oder aufgerissen wird, wird diese Schutzfunktion verringert. Bereiche geschädigter Haut werden herkömmlicherweise durch die Anlegung eines Wundverbands geschützt, der die Wundheilung erleichtert, indem er als Hautersatz dient.
Geschädigte Gewebe können aus einer beliebigen Unterbrechung der normalen biologischen Aktivität eines Bereichs resultieren. Geschädigte Gewebe resultieren aus äußeren Verletzungen, wie durch eine Reibung, Abschürfung, ein Aufreißen, eine Verbrennung oder chemische Reizung. Eine Schädigung solcher Gewebe kann auch aus inneren metabolischen oder physikalischen Fehlfunktionen resultieren, zu denen, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, das Herausragen von Knochen, ein Diabetes, eine Kreislaufschwäche oder entzündliche Prozesse gehören. Normalerweise löst ein Gewebeschaden physiologische Prozesse einer Regeneration und Reparatur aus. Generell verläuft der Reparaturprozess ohne Zwischenfälle, und er kann unabhängig von irgendeinem Eingreifen ablaufen. Es wurde jedoch gefunden, dass ein Eingreifen und eine Bereitstellung benötigter Elemente die Reparatur geschädigter Gewebesteilen unterstützt. Ein weiterer Aspekt der Reparatur der geschädigten Stelle kann die Steuerung von Exsudaten und die Aufrechterhaltung eines optimalen Feuchtigkeitsspiegels über der geschädigten Stelle beinhalten, insbesondere während der Entwässerung von Wunden mit starker Exsudatbildung.
Die Heilung geschädigter Gewebe verläuft normalerweise über einzelne Stufen ab, die zur letztlichen Wiederherstellung der natürlichen Funktion führen. Zum Beispiel initiiert eine Verletzung der Haut eine sofortige Gefäßreaktion, die durch eine vorübergehende Periode einer Gefäßverengung charakterisiert ist, gefolgt von einer längeren Periode einer Gefäßerweiterung. Blutbestandteile infiltrieren die Stelle der Wunde, Endothelzellen werden freigesetzt, wodurch fibrilläres Collagen exponiert wird, und Blutplättchen heften sich an den exponierten Stellen an. Bei der Aktivierung der Blutplättchen werden Komponenten freigesetzt, die Ereignisse des inneren Blutgerinnungsweges initiieren. Gleichzeitig löst eine komplexe Reihe von Ereignissen die entzündlichen Wege aus, die lösliche Mediatoren erzeugen, die die nachfolgenden Stadien des Heilungsprozesses steuern. Diese Ereignisse führen zu einer vorübergehenden bis anhaltenden Periode eines Sauerstoffmangels, der als Hypoxie in den Geweben bekannt ist.
Normalerweise verläuft der Heilungsprozess geschädigter Gewebe ohne Zwischenfälle und kann unabhängig von irgendeinem Eingreifen ablaufen. Wenn jedoch eine zugrundeliegende Stoffwechselerkrankung oder eine andauernde Reizung, wie durch Druck, als Faktor beiträgt, kann der natürliche Heilungsprozess verzögert oder vollständig angehalten werden, was zu einer chronischen Wunde führt. Die Trends der modernen medizinischen Versorgung haben gezeigt, dass die Wundheilung sowohl akuter als auch chronischer Wunden durch klinische Interventionen unter Einsatz von Verfahren und Materialien, die die Bedingungen in den geschädigten Geweben verbessern, so dass die physiologischen Prozesse der aufeinanderfolgenden Schritte der Wundreparatur unterstützt werden, beträchtlich verbessert werden kann. Bei Hautwunden sind Schlüsselfaktoren bei der Bereitstellung der optimalen Bedingungen die Verhinderung einer Krustenbildung und die Aufrechterhaltung eines optimalen Feuchtigkeits- und Sauerstoffspiegels im Wundbett. Alle diese Faktoren können über das Management der Wundexsudatflüssigkeit gesteuert werden.
Ein übliches Problem beim Management sowohl akuter als auch chronischer Wunden ist die Aufrechterhaltung eines optimalen Feuchtigkeitsgehalts über dem Wundbett während der Drainage von Wunden mit starker Exsudatbildung. Dazu kommt es häufig, aber nicht immer, während des frühen Heilungsstadiums. Die meisten Technologien zur Versorgung feuchter Wunden, wie unter Einsatz von dünnen Folien, Hydrokolloidverbänden und Hydrogelen, werden typischerweise durch die Exsudatflüssigkeit während dieser Phase der intensiven Drainage unwirksam gemacht. Das Management der Feuchtigkeit während der Drainage von Wunden mit starker Exsudatbildung erfordert häufig die Verwendung von Gaze- oder Schwammpackungen, die überschüssige Feuchtigkeit aus dem Wundbett saugen, von Abdeckungen aus dünnen Folien, die Exsudatflüssigkeit über dem Wundbett abfangen, von Calciumalginatverbänden, die Exsudatflüssigkeit aufgrund der hygroskopischen Eigenschaften des Meeresalgenextraktes chemisch binden, oder anderer Materialien, die generell die Exposition der Wundstelle gegen atmosphärischen Sauerstoff beschränken.
Verbände nach dem Stande der Technik
Lösliches Collagen wird als subkutanes Implantat zur Reparatur dermatologischer Defekte, wie von Aknenarben, Stirnfalten, Operationsnarben und anderer Defekte des weichen Gewebes eingesetzt. Collagen wird auch in vielen Formen als Wundverband verwendet, zum Beispiel in Form von Collagenschwämmen, wie es von Artandi, US-Patent Nr. 3 157 524, und von Berg et al., US-Patent Nr. 4 320 201, beschrieben wurde. Allerdings sind die meisten dieser Verbände für die verschiedenen Typen geschädigter Gewebe unbefriedigend. Collagenfolien und -schwämme passen sich nicht ohne weiteres den verschiedenen Formen von Wunden an. Außerdem haben einige Collagenwundverbände schlechte Eigenschaften bezüglich der Flüssigkeitsabsorption und verstärken Flüssigkeitsansammlungen auf unerwünschte Weise.
Ein weiteres Beispiel für Verbände, die entwickelt wurden, sind Hydrokolloidverbände. Das GB-Patent Nr. 1 471 013 und Catania et al., US-Patent Nr. 3 969 498, beschreiben Hydrokolloidverbände, die plasmalöslich sind, eine künstliche Wundkruste, mit den feuchten Elementen auf der Seite der Wunde, bilden und sich allmählich unter Freisetzung von Medikamenten auflösen. Die Hydrokolloidverbände im Allgemeinen, und insbesondere die Verbände von Catania et al., haben verschiedene Nachteile. Zu den Hauptnachteilen dieser Verbände gehören die Möglichkeit, dass sie sich in Gegenwart überschüssiger Flüssigkeit an der betreffenden Stelle auflösen, und dass sie den Verlust von Wasser und/oder Sauerstoff aus der Wunde nur minimal, praktisch vernachlässigbar, steuern. Dieser letztere Nachteil ist besonders wichtig, da ein zu großer Wasserverlust aus einer Wunde eine Erhöhung des Wärmeverlustes des gesamten Körpers verursacht, was potenziell zu einem Hypermetabolismus führt. Außerdem müssen Hydrokolloidverbände häufig gewechselt werden. Einige Behandlungen geschädigter Gewebe können Probleme an diesen Stellen verursachen. Zum Beispiel führen dünne Folienverbände, wie diejenigen, die im US-Patent Nr. 3 645 835 beschrieben wurden, zur Aufrechterhaltung von exzessiver Feuchtigkeit über einem Wundbett, was zu einer Überhydratation oder einem Aufquellen der umgebenden Haut führt. Schwämme und Gaze stützen zwar das Gewebe, aber sie müssen häufig gewechselt werden, und sie führen während einer Bewegung des Körpers und während der Entfernung des Verbands zu einer Reizung der geschädigten Gewebe. Calciumalginate werden bei der Wechselwirkung mit Feuchtigkeit zu einer gelatineartigen Masse, es ist schwierig, sie vollständig zu entfernen, und sie dehydratisieren aufgrund der hygroskopischen Natur der Matrix häufig ein Wundbett. Außerdem trägt keine dieser Vorrichtungen oder keines der Materialien zur Aufrechterhaltung eines angemessenen Sauerstoffspiegels an der geschädigten Gewebestelle bei. Und keine der derzeit verfügbaren Vorrichtungen trägt nennenswert zur Phase des autolytischen Debridement der Wundheilung bei oder unterstützt sie.
Zuführung aktiver Mittel
Ein weiterer erwünschter Aspekt der Behandlung geschädigter Gewebe ist die Zuführung aktiver Mittel zur Stelle der Verletzung. Aktive Mittel für den Einsatz bei der Behandlung von geschädigtem Gewebe können einem Individuum auf verschiedenen Wegen zugeführt werden. Zum Beispiel können aktive Mittel über Methoden, die Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt sind, zugeführt werden, wie topisch, sublingual, oral oder über eine Injektion (subkutan, intramuskulär oder intravenös). Trotzdem sind mit vielen dieser Verfahren Nachteile verbunden, und ein kostengünstiges, zuverlässiges, örtlich begrenztes und relativ schmerzfreies Verfahren zur Verabreichung aktiver Mittel ist nach dem Stande der Technik bisher nicht bereitgestellt worden.
Ein übliches Verfahren, das bei der Behandlung von geschädigten Geweben eingesetzt wird, ist die topische Verabreichung einer Salbe oder einer Creme. Die topische Verabreichung auf eine Wunde kann schmerzhaft sein. Außerdem kann im Fall einer tief eingeschnittenen Wunde ein Überschuss an aktiven Mitteln benötigt werden, da das Mittel durch Schichten von nekrotischem Gewebe und sich neu bildenden epidermalen Geweben diffundieren muss. Außerdem ist die Verabreichung topischer Agenzien für Orte im Inneren des Körpers insofern höchst unpraktisch, als die topischen Agenzien abgewaschen werden oder zu anderen Stellen des Körpers wandern. Diese Schwierigkeit bei der Zuführung des Mittels kann die Anwendung einer exzessiven Menge des Mittels erfordern und eine genaue Bestimmung der wirksamen Menge des aktiven Mittels, die zugeführt wird, ausschließen.
Die orale und sublinguale Verabreichung aktiver Mittel, die in der Wundbehandlung eingesetzt werden, hat ebenfalls ihre Nachteile. Die orale Aufnahme eines aktiven Mittels kann dazu führen, dass das Mittel negative systemische Wirkungen hat und möglicherweise die normale Flora oder die normale Umgebung der Mikroorganismen, deren Gegenwart für ein Individuum nützlich ist, beeinträchtigt. Die erfolgreiche Resorption des Mittels in den Blutstrom hängt auch von verschiedenen Faktoren ab, wie der Stabilität des Mittels in Gastrointestinalflüssigkeiten, dem pH des Gastrointestinaltrakts, der Löslichkeit fester Stoffe, der Darmbeweglichkeit und der Leerung des Magens.
Die Injektion eines aktiven Mittels, ein normalerweise schmerzhaftes Verabreichungsverfahren, kann die gleichen negativen systemischen Effekte haben wie eine orale oder sublinguale Verabreichung. Noch wichtiger ist jedoch, dass die Injektion eines aktiven Mittels von Haus aus mit der Gefahr verbunden ist, dass eine schnelle Entfernung des Mittels unmöglich ist, nachdem des verabreicht worden ist. Es besteht auch ein Risiko der Übertragung von Infektionen und die Möglichkeit einer Gefäßverletzung aufgrund der Verwendung von Nadeln.
Somit sind topische, orale, sublinguale und intravenöse Verabreichungsverfahren bei der Zuführung aktiver Mittel zur Behandlung geschädigter Gewebe mit mehreren Problemen verbunden. Was benötigt wird ist ein Verfahren zur Verabreichung eines aktiven Mittels zur Behandlung von geschädigtem Gewebe auf wirksame, sichere und relativ schmerzfreie Weise.
Was somit benötigt wird sind Verfahren und Zusammensetzung zur Verbesserung der Behandlung von geschädigten Gewebe, die Materialien umfassen, die bessere Eigenschaften hinsichtlich des Managements von Exsudaten aufweisen, zusammen mit der Fähigkeit, aktive therapeutische Mittel zuzuführen, und die am Management der Sauerstoffspannung um derartige Stellen herum teilnehmen. Es werden Methoden und Zusammensetzungen benötigt, die eine Sauerstoffzuführung zu einer beliebig großen Stelle geschädigten Gewebes bereitstellen können, und die vorzugsweise auch möglicherweise eine Kontrolle der Feuchtigkeit und der Zufuhr anderer aktiver Mittel gewährleisten können.
Außerdem besteht nach wie vor ein Bedarf an einer Vorrichtung, wie einem Wundverband, die eine hohe Fähigkeit zur Absorption von Feuchtigkeit hat, eine hohe Resorptionsgeschwindigkeit sowie die Fähigkeit, die Feuchtigkeit an der Grenzfläche zwischen dem Wundbett und dem Verband zu regulieren. Es ist erwünscht, dass eine derartige Wundverbandvorrichtung den Prozess des autolytischen Debridement stimuliert, insbesondere während der Wundversorgungsphase mit starker Exsudatbildung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Zuführung von Sauerstoff und gegebenenfalls anderen aktiven Mitteln bereit, wie es im Anspruch 1 definiert wird. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung der Vorrichtung bei der Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von geschädigtem Gewebe. Im Einzelnen stellt die vorliegende Erfindung einer Stelle eines geschädigten Gewebes oder einer beliebigen Stelle, wo die Zuführung des Gases gewünscht wird, Sauerstoff bereit. Zu solchen Stellen gehören, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, geschädigtes Gewebe, wie ischämisches und hypoxisches Gewebe oder Wunden. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst die Zuführung von Sauerstoff, die in Verfahren für das Am-Leben-Erhalten von Zellen, Geweben, Organen oder Tieren, wie bei der Verpackung von lebenden Fischen, oder für Gewebekulturgefäße wichtig ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zielen auf Vorrichtungen zur Behandlung von geschädigtem Gewebe, wie von ischämischem oder hypoxischem Gewebe oder Wunden, ab. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Material für den Kontakt mit dem Gewebe bereitgestellt, das der Stelle der Wunde lokal Sauerstoff zuführt, und das auch die örtlich begrenzte Zuführung anderer aktiver Mittel und die Steuerung der Feuchtigkeit und des Debridement ermöglichen könnte. Ein derartiges Material für den Kontakt mit dem Gewebe kann als Wundverband zur Behandlung für Wunden eingesetzt werden.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Verwendungen und Vorrichtungen bereitgestellt, die ein Material umfassen, das ein eingeschlossenes Gas, bei dem es sich um gasförmigen Sauerstoff handelt, enthält. Das Material kann ein natürliches oder ein synthetisches Polymer umfassen, das die Struktur eines Schaums mit geschlossenen Zellen bildet. Vorzugsweise sind die Zellen des Schaums stark mit gasförmigem Sauerstoff angereichert, und die Wände der Zellen des Schaums sind mit gelöstem Sauerstoff angereichert. Dieses Material ist als eine Matrix für den primären Gewebekontakt, wo es gewünscht ist, zur Erhöhung der Sauerstoffspannung Sauerstoff in die Umgebung des Gewebes zu transferieren, nützlich. Eine bevorzugte Ausführungsform ist eine Matrix aus Polyacrylat, die auch flexibel, elastisch, anpassungsfähig und stark absorbierend ist und eine optimale Matrix für einen Wundverband ausmacht.
Bei der vorliegenden Erfindung stellt man sich weitere Träger, die Schäume mit geschlossenen Zellen umfassen, zur Zuführung von Sauerstoff zu Geweben vor. Zum Beispiel besitzen die natürlichen Polymere Dextrose, Collagen, Agar und Agarose die für den Einschluss von Sauerstoff in geschlossenen Zellen unter Bildung einer schaumartigen Struktur erforderliche molekulare Architektur. Diese natürlichen Polymere haben insofern einen weiteren Vorteil, als sie von den Geweben mit der Zeit absorbiert werden, wodurch es überflüssig wird, sie zu entfernen, sobald das aktive Mittel erschöpft ist. Deshalb können diese Materialien in tiefliegendes Gewebe implantiert werden.
Ähnlich können andere wasserquellbare vernetzte Polymere, wie Polyacrylat, Polymethacrylamid, Polyester, Polyether und Polyurethan, Gase wie Sauerstoff in Reservoiren in Form geschlossener Zellen in der Matrix für die Zuführung zu geschädigten Geweben einschließen. Weiterhin können bestimmte, nicht wasserquellbare Polymere, wie Silastic und Siliconelastomerpolymere, Sauerstoff in Strukturen aus geschlossenen Zellen einschließen.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können dazu eingesetzt werden, einer Stelle gleichzeitig Sauerstoff und wenigstens ein aktives Mittel zuzuführen. Mittel wie antimikrobielle Mittel, Mittel gegen Pilze, Mittel gegen Viren, Wachstumsfaktoren, angiogene Faktoren, Anästhetika, Mucopolysaccharide und andere Proteine können in die Zusammensetzungen und Vorrichtungen für eine Freisetzung in die Umgebung inkorporiert werden. Besonders bevorzugte Vorrichtungen umfassen eine Matrix, die sowohl Sauerstoff als auch ein weiteres aktives Mittel zuführt, das aufgrund der Gegenwart des Sauerstoffs eine erhöhte Aktivität aufweist. Zum Beispiel sind bestimmte therapeutische Mittel unter reduzierenden Bedingungen relativ inaktiv, aber sie werden deutlich aktiver, wenn die Bedingungen sauerstoffhaltiger sind. Adjuvanzien und andere Mittel, wie diejenigen, die das Immunsystem boostern, können ebenfalls in die erfindungsgemäßen Vorrichtungen inkorporiert werden. Ein überraschender und neuartiger Aspekt von Ausführungsformen, bei denen Mittel direkt in Mikrohohlräume der Matrix inkorporiert werden, besteht darin, dass die Aktivitäten der Mittel durch die Inkorporation in die Vorrichtungen nicht verändert werden und die Mittel nach ihrer Freisetzung aktiv sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform haben die erfindungsgemäßen Vorrichtungen die Konfiguration von Strängen, wobei die Stränge von wenigstens einem gemeinsamen Bereich ausgehen und die Stränge selbst eine Polyacrylatmatrix umfassen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die erfindungsgemäßen Wundverbandvorrichtungen neuartige strangförmige Strukturen, die aus einer Matrix hergestellt wurden, die für die Auftragung auf zerstörte Haut und darunterliegende Gewebe geeignet ist. Die einzelnen Stränge der bevorzugten Ausführungsform können frei bewegliche Enden haben, müssen es aber nicht, aber die einzigartige Anordnung der Vorrichtung ermöglicht ihr, eine optimale Sauerstoffspannung um die Stelle einer Wunde herum aufrechtzuerhalten, überschüssiges Wundexsudat zu absorbieren und sich gleichzeitig eng an die Wände des Wundbettes anzupassen, um die gesamte Wundheilung zu beschleunigen. Zusätzlich zum Management der Sauerstoffspannung, zur erhöhten Absorption von Feuchtigkeit und zur Fähigkeit der Zuführung aktiver Mittel können die einzelnen Stränge der Vorrichtungen an einem mechanischen Debridement teilnehmen, wodurch sie den Prozess der Wundheilung beschleunigen. Außerdem können bevorzugte Vorrichtungen über längere Zeiträume zwischen den Wechseln an Ort und Stelle belassen werden.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Zusammensetzungen und Verfahren für die Zuführung von Sauerstoff bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen für die Behandlung von geschädigtem Gewebe bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die Materialien umfassen, die das Management der Sauerstoffspannung in einer örtlich begrenzten Umgebung ermöglichen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Vorrichtungen bereitzustellen, die Sauerstoff Geweben, die mit ihnen in Kontakt stehen, zuzuführen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die an einer Stelle überschüssige Feuchtigkeit absorbieren.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die aktive Mittel inkorporiert enthalten.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die das autolytische Debridement geschädigter Gewebe, wie von Wunden, fördern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen für äußere und innere geschädigte Gewebe bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Infektion über das Bereitstellen von Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen, die Wunden säubern, indem sie Debris und kontaminierendes Material entfernen, zu verhindern.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Infektion über das Bereitstellen von Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen, die Sauerstoff anaeroben Stellen zuführen, zu verhindern.
Als noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung werden Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitgestellt, die aktive Mittel unter gleichzeitiger Zuführung von Sauerstoff den Stellen geschädigten Gewebes zur Verhinderung einer Infektion und zur Unterstützung der Heilung zuführen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die Sauerstoff zur Verstärkung der Aktivität aktiver oder therapeutischer Mittel zuführen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die Sauerstoff zuführen, so dass lebende Organismen am Leben erhalten werden.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die Sauerstoff Geweben und Organen zuführen, die aus ihrer ursprünglichen Umgebung entfernt wurden, beispielsweise Geweben und Organen, die als Transplantate verwendet werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die Sauerstoff für Verpackungs- und Versandzwecke zuführen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die sich leicht der Form der Stelle eines geschädigten Gewebes anpassen.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Zusammensetzungen und Vorrichtungen bereitzustellen, die leicht hergestellt werden können.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die leicht aus geschädigten Geweben entfernt und ersetzt werden können.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die mit geschädigtem Gewebe kompatibel sind und keine Reizung oder Entzündung verursachen.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die sowohl Wundexsudat absorbieren als auch ein autolytisches Debridement fördern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung von Vorrichtungen, die aus einer Einheit konstruiert sind und mehrere Stränge aufweisen, bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Zusammensetzungen für die Behandlung geschädigter Gewebe unter Einsatz von Vorrichtungen bereitzustellen, die Feuchtigkeit absorbieren, Sauerstoff zuführen und aktive Mittel zuführen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Zusammensetzungen für die Behandlung von Wunden mittels Wundverbandvorrichtungen bereitzustellen, in die aktive Mittel inkorporiert sind.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Zusammensetzungen für die Zuführung aktiver Mittel zu Stellen von Wunden und in geschädigtes Gewebe bereitzustellen.
In weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Material für den Gewebekontakt bereitzustellen, das gasförmigen Sauerstoff unter Bildung eines Schaums mit geschlossenen Zellen einschließt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Material für den Gewebekontakt, das Sauerstoff zuführt und das vom Gewebe resorbiert werden kann, bereitzustellen.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach einer Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen und der beigefügten Ansprüche offensichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine graphische Darstellung, die die Ergebnisse eines Experiments demonstriert, das zur Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung des in einem Wundverband mit geschäumten Sauerstoff vorhandenen Gesamtsauerstoffs durchgeführt wurde. Die graphische Darstellung zeigt, dass, wenn ein größeres Volumen an destilliertem Wasser für die Extraktion des Sauerstoffs eingesetzt wird, die berechnete Gesamtkonzentration des Sauerstoffs ein Plateau von angenähert 6268,6 ppm erreicht.
2 ist eine graphische Darstellung, die die Geschwindigkeit der Freisetzung von Sauerstoff in verschiedene Träger (Wasser, Saline und ARS) in Abhängigkeit von der Zeit zeigt.
3 ist eine graphische Darstellung, die die Ergebnisse eines Experiments zeigt, das durchgeführt wurde um zu bestimmen, ob eine oxygenierte Matrix biologisch relevante Sauerstoffmengen abgeben kann. Im Einzelnen zeigt die graphische Darstellung die Überlebenszeit von Goldfischen in verschiedenen verschlossenen Behältern mit oder ohne Sauerstoffverbände.
4 ist eine graphische Darstellung, die die Feuchtigkeitsaufnahme unterschiedlicher Formulierungen oxygenierter Verbände zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Zuführung von Sauerstoff bereit, wie sie im Anspruch 1 definiert wird. Weitere Ausführungsformen werden in den Ansprüchen 2 bis 10 definiert. Die Verwendung der Vorrichtung in der Medizin wird im Anspruch 15 definiert. Die Verwendung der Vorrichtung bei der Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von geschädigtem Gewebe wird im Anspruch 16 definiert.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen Vorrichtungen, die Matrices umfassen, die bestimmte Sauerstoffmengen zuführen können. Die bevorzugten Ausführungsformen sind für den Einsatz in Verfahren zur Behandlung von geschädigten Geweben und in Verfahren zum Am-Leben-Erhalten und zur Aufrechterhaltung des Zustandes von isolierten Geweben oder Organen gedacht.
Die vorliegende Erfindung umfasst Vorrichtungen zur Behandlung geschädigter Gewebe. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Vorrichtungen, zur Behandlung eines geschädigten Gewebes, die Materialien für den Kontakt mit Gewebe umfassen, die Sauerstoff in einem schaumartigen Material mit geschlossenen Zellen einschließen, das imstande ist, eine optimale Sauerstoffspannung am Ort eines geschädigten Gewebes bereitzustellen oder aufrechtzuerhalten, wobei überschüssige Flüssigkeit absorbiert wird und die Mikroumgebung zur Erleichterung der Gewebereparatur und -regeneration, wenn sie erforderlich sind, optimiert wird. Außerdem haben die bevorzugten Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Fähigkeiten bezüglich der Absorption von Wundexsudat und -feuchtigkeit. Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen die Vorrichtungen ferner aktive Mittel, die in sie inkorporiert sind und die an dem Ort freigesetzt werden sollen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Matrixzusammensetzung ein Polymernetzwerk mit einem nicht-gelierbaren Polysaccharid, das gleichmäßig im gesamten Netzwerk dispergiert ist. Die Matrices dieser bevorzugten Ausführungsform stellen ein zuverlässiges und wirksames Mittel zur Aufrechterhaltung der Sauerstoffstoffspannung und zur Zuführung aktiver Mittel an den Ort der Wunde bereit, wobei sie gleichzeitig eine gute Fähigkeit bezüglich der Regulation der Feuchtigkeit bereitstellen. Bei noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Polymer ein biologisch resorbierbares Polymer, das für topische Anwendungen und für Implantationen geeignet ist.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen aus einem Material für einen Kontakt mit dem Gewebe der erfindungsgemäßen Erfindung unterliegen bezüglich ihrer Gestalt oder Form keinen Einschränkungen. Die Vorrichtungen können in Form von Bögen mit unterschiedlichen Abmessungen konstruiert werden. Ähnlich können die Materialien geformt werden, so dass sie sich unterschiedlichen Formen und Konturen anpassen, wie es für die vorgesehene Verwendung erforderlich ist. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere solche, die als Vorrichtungen für einen Wundverband verwendet werden, können auch eine bestimmte Konformation haben. Zum Beispiel umfasst eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine strangförmige Konfiguration, wobei die einzelnen Stränge von wenigstens einem gemeinsamen Bereich ausgehen und frei bewegliche Enden haben können. Diese spezielle Konformation ist besonders für den Einsatz in tiefen Wunden geeignet, da die multiplen Stränge der Matrix es dem Verband ermöglichen, sich einzelnen und ungewöhnlich geformten Wundbereichen anzupassen. Weiterhin beschleunigen die Vorrichtungen die Wundheilung, indem sie überschüssiges zelluläres Exsudat und Debris verdrängen und deren Entfernung ermöglichen, wodurch sie die Geschwindigkeit der Gewebereparatur und Regeneration verbessern.
Definitionen
Die Begriffe „ein", „eine" und „der", „die", „das" sind, wie sie hier verwendet werden, so definiert, dass sie eines oder mehrere bedeuten und dass der Plural eingeschlossen ist, es sei denn, dass das im betreffenden Zusammenhang keinen Sinn ergibt.
Der Begriff „geschädigtes Gewebe" kann, so wie er hier verwendet wird, ein oder mehrere Gewebe betreffen, und er schließt einen beliebigen Organismus, ein beliebiges Organsystem, Organgewebe, beliebige Zellen oder zelluläre Komponenten ein, die sich nicht in ihrem normalen metabolischen Zustand befinden. Zum Beispiel bedeutet er jedes beliebige Gewebe, das eine anomale Blutversorgung aufweist, wie sie durch ischämische Bedingungen, hypoxische Bedingungen, einen Infarkt, Verschlüsse, Blockaden oder Traumata verursacht wird. Er schließt auch Wunden und Schäden an Strukturelementen ein.
Die vorliegende Erfindung zielt auf Vorrichtungen zur Zuführung von Sauerstoff und aktiven Mitteln, einschließlich von Gasen, ab. Insbesondere zielen bevorzugte Ausführungsformen auf die Zuführung von Sauerstoff in geschädigtes Gewebe ab. Ein Beispiel bevorzugter Ausführungsformen zur Behandlung von geschädigten Geweben ist die Behandlung von Wunden. Dieses Beispiel dient der Veranschaulichung und sollte nicht in einem einschränkenden Sinn verwandt werden, und solche bevorzugten Ausführungsformen können zur Behandlung anderer Typen von geschädigtem Gewebe eingesetzt werden.
Zusätzlich zum Management von überschüssiger Feuchtigkeit und einer Infektion um den Ort einer Wunde herum ist es auch wichtig, die geeignete Sauerstoffspannung um die Wunde herum aufrechtzuerhalten, um eine wirksame Heilung zu erleichtern. Mehrere Studien haben gezeigt, dass, während die Sauerstoffspannung in normalem, nicht verletztem Gewebe bei angenähert 10664 bis 13330 Pa (80 bis 100 mm Hg) liegt, die Spannung in geschädigtem oder verletztem Gewebe bei nur 399,9 bis 3999 Pa (3 bis 30 mm Hg) liegt. Es wurde auch gezeigt, dass Sauerstoffspiegel von unter 3999 Pa (30 mm Hg) nicht ausreichen, den Prozess der Reparatur von Wunden zu unterstützen. Die neuartigen erfindungsgemäßen Verfahren und Zusammensetzungen stellen einzigartige Materialien für einen Kontakt mit dem Gewebe bereit, die nicht nur die Absorption und das Management des Wundexsudats und von Feuchtigkeit ermöglichen, sondern die, was besonders wichtig ist, auch die Steuerung der Sauerstoffspannung um eine Wunde herum ermöglichen, wodurch eine wirksame und bessere Gewebereparatur und -regeneration ermöglicht wird. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung umfasst die Wundverbandvorrichtung auch aktive therapeutische Mittel, die freigesetzt werden und auf kontrollierte Weise zugeführt werden können. Die Freisetzung kann über eine flüssige Phase mobilisiert werden, die gebildet wird, wenn die Matrix Feuchtigkeit aus der Umgebung oder dem mit ihr in Kontakt stehenden Substrat aufnimmt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Suspension von Komponenten zur Bildung eines Polymers wie Acrylamid, zusammen mit verschiedenen Lösemitteln, wie Lipiden, Wasser und Alkohol. Genauer gesagt umfasst eine bevorzugte Zusammensetzung eine wässrige Suspension, die Acrylamid, Bisacrylamid, Glycerol, Guargummi und Isopropylalkohol enthält. Die Suspension wird gemischt, um den Guargummi vollständig zu hydratisieren und die anderen Inhaltsstoffe aufzulösen. Anschließend wird eine Lösung wie TEMED zusammen mit Ammoniumpersulfat und Natriumcarbonat nacheinander zugegeben. Das Material wird dann gemischt und in Formen gegossen, und dann lässt man es gelieren. Die gelierten Bögen werden zur Dehydrierung in einen Trockenofen verbracht, und dann werden sie mit einer Lösung von Wasserstoffperoxid rehydratisiert. Nach einer „Ruhepause" von mehreren Stunden kann das geschäumte, sauerstoffhaltige Material dann zugeschnitten und sterilisiert werden, zum Beispiel durch Elektronenstrahlbestrahlung.
Eine spezifische bevorzugte Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird nach dem folgenden Verfahren hergestellt: Gib zu 45,2 g H₂O 2,47 g Acrylamid, 0,03 g Bisacrylamid, 2,5 g Glycerol und 0,275 g Guargummi, suspendiert in 0,275 g Isopropylalkohol. Mische die Suspension 3 Stunden, um den Guargummi vollständig zu hydratisieren und die anderen Inhaltsstoffe aufzulösen. Gib nacheinander zur Mischung 0,026133 mL TEMED, 0,368 g Ammoniumpersulfat und 0,0888 g Natriumcarbonat. Nach 5 Minuten Mischen wird die Mischung in Plattengelformen gegossen, und man lässt sie gelieren. Die gelierten Platten werden dann in einen Trockenofen mit einer Temperatur von 45–50°C gebracht, um sie auf einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 10% (Gew./Gew.) zu dehydrieren. Die Platten werden dann mit einer 10%igen Lösung von Wasserstoffperoxid im Verhältnis von 0,6 g Platte zu 0,25 mL Lösung rehydratisiert. Man lässt das Material 12 Stunden stehen. Das geschäumte, sauerstoffhaltige Material kann dann zugeschnitten und mittels Elektronenstrahlbestrahlung sterilisiert werden.
Die chemische Reaktion zwischen dem Wasserstoffperoxid (zweiter Reaktionspartner) und dem Carbonatkatalysator (Reaktionspartner) führt zur Bildung von Wasser und gasförmigem Sauerstoff, der wiederum zur Bildung geschlossener Zellen oder von Blasen in der Matrix führt. Die Zellen enthalten eine erhöhte Konzentration von gasförmigem Sauerstoff. Die Feuchtigkeit in den Wänden der Matrix enthält gelösten Sauerstoff.
Wie Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt ist, können die oben in der bevorzugten Zusammensetzung aufgeführten Komponenten durch ähnliche oder äquivalente Materialien ersetzt werden. Zum Beispiel kann der Prozess durchgeführt werden, indem der Carbonat-Reaktionspartner durch andere Katalysatortypen ersetzt wird. Zu den Katalysatoren gehören auch, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, organische und anorganische Chemikalien, wie Kupfer(II)chlorid, Eisen(III)chlorid, Manganoxid, Natriumiodid und ihre Äquivalente. Zu weiteren Katalysatoren gehören, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, Enzyme wie die Lactoperoxidase und die Katalase. Ganz ähnlich kann der zweite Reaktionspartner Wasserstoffperoxid durch andere Peroxide ersetzt werden, zu denen, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, Ammoniumperoxid und Natriumperoxid gehören. Man stellt sich für die vorliegende Erfindung die Verwendung von Komponenten vor, die Sauerstoff in der Matrix erzeugen können und bezüglich der Anwendung sicher und wirksam sind.
Weitere Details bezüglich der vorliegenden Erfindung finden sich in den folgenden Beispielen.
Aktive Mittel
Die aktiven Mittel, die in die vorliegende Erfindung inkorporiert werden, werden auf der Basis der Verwendung der Vorrichtung ausgewählt. Aktive Mittel und ihre Wirkungen sind Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt, und Verfahren für die Einführung dieser Mittel in die erfindungsgemäßen Matrices werden hier gelehrt. Man stellt sich für die vorliegende Erfindung den Einschluss von Sauerstoff und gegebenenfalls eines aktiven Mittels oder mehrerer aktiver Mittel vor, in Abhängigkeit von der vorgesehenen Verwendung. Die Zusammensetzungen und Vorrichtungen können ein Mittel einschließen oder sie können mehrere Mittel einschließen. Zum Beispiel gehören, wenn die Vorrichtung eine Platte aus einem Matrixgel ist, die in eine Gewebekulturschale gegeben und zur Bereitstellung von Sauerstoff für die wachsenden Zellen verwendet wird, zu den aktiven Mitteln Sauerstoff und beliebige andere Mittel, die für die Zellen nützlich sind, wie antimikrobielle Mittel zur Aufrechterhaltung der Sterilität oder Wachstumsfaktoren zur Unterstützung des Zellwachstums.
Wenn die Vorrichtungen für topische Behandlungen verwendet werden, wie für Behandlungen geschädigter Gewebe, umfassen die Vorrichtungen aktive Mittel, die die Behandlung geschädigter Gewebe unterstützen. Zum Beispiel werden die Vorrichtungen zur Behandlung von Wunden, bei der Heilung von Haut und für kosmetische Anwendungen eingesetzt. Die aktiven Mittel unterstützen und verbessern den Prozess der Wundheilung, und sie können Gase, antimikrobielle Mittel, einschließlich von, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein, antibakteriellen Mitteln, Mitteln gegen Viren und Mittel gegen Parasiten, Behandlungen gegen Mycoplasmen, Wachstumsfaktoren, Proteine, Nukleinsäuren, angiogene Faktoren, Anästhetika, Mucopolysaccharide, Metalle oder andere Mittel für die Wundheilung einschließen.
Zu den aktiven Mitteln gehören, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, Gase, wie Stickstoff, Kohlendioxid und Edelgase, Pharmaka, chemotherapeutische Mittel, Herbizide, Wachstumshemmer, Mittel gegen Pilze, Mittel gegen Bakterien, Mittel gegen Viren und Mittel gegen Parasiten, Mykoplasmenbehandlungen, Wachstumsfaktoren, Proteine, Nukleinsäuren, angiogene Faktoren, Anästhetika, Mucopolysaccharide, Metalle, Mittel zur Wundheilung, Wachstumsförderer, Indikatoren einer Veränderung der Umgebung, Enzyme, Nährstoffe, Vitamine, Mineralien, Kohlenhydrate, Fette, Fettsäuren, Nukleoside, Nukleotide, Aminosäuren, Seren, Antikörper und Fragmente von diesen, Lectine, Immunstimulanzien, Immunsuppressoren, Gerinnungsfaktoren, Neurochemikalien, zelluläre Rezeptoren, Antigene, Adjuvanzien, radioaktive Materialien und andere Mittel, die Zellen oder zelluläre Prozesse beeinflussen.
Beispiele für antimikrobielle Mittel, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, Isoniazid, Ethambutol, Pyrazinamid, Streptomycin, Clofazimin, Refabutin, Fluorchinolone, Ofloxacin, Sparfloxacin, Rifampin, Azithromycin, Clarithromycin, Dapson, Tetracyclin, Erythromycin, Ciprofloxacin, Doxycyclin, Ampicillin, Amphotericin B, Ketoconazol, Fluconazol, Pyrimethamin, Sulfadiazin, Clindamycin, Lincomycin, Pentamidin, Atovaquon, Paromomycin, Diclazaril, Acyclovir, Trifluoruridin, Foscarnet, Penicillin, Gentamicin, Ganciclovir, Iatroconazol, Miconazol, Zn-Pyrithion und Silbersalze wie Chlorid, Bromid, Iodid und Periodat.
Zu Wachstumsfaktoren, die in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Vorrichtungen eingearbeitet werden können, gehören, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, der basic fibroblast growth factor (bFGF), der acidic fibroblast growth factor (aFGF), der nerve growth factor (NGF), der epidermal growth factor (EGF), die insulin-like growth factors 1 und 2 (IGF-1 und IGF-2), der platelet derived growth factor (PDGF), der tumor angiogenesis factor (TAF), der vascular endothelial growth factor (VEGF), der corticotropin releasing factor (CRF), die transforming growth factors α und β (TGF-α und TGF-β), Interleukin-8 (IL-8), der granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), die Interleukine und die Interferone.
Andere Mittel, die in die erfindungsgemäßen Vorrichtungen inkorporiert werden können, sind saure Mucopolysaccharide, zu denen, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, Heparin, Heparinsulfat, Heparinoide, Dermatitinsulfat, Pentosanpolysulfat, Chondroitinsulfat, Hyaluronsäure, Cellulose, Agarose, Chitin, Dextran, Carrageenan, Linolsäure und Allantoin gehören.
Zu Proteinen, die besonders für die Behandlung geschädigter Gewebe, wie von Wunden, nützlich sein können, gehören, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, Collagen, vernetztes Collagen, Fibronectin, Laminin, Elastin und vernetztes Elastin oder Kombinationen und Fragmente davon. Adjuvanzien oder Zusammensetzungen, die eine Immunantwort boostern, können ebenfalls zusammen mit den erfindungsgemäßen Wundverbandvorrichtungen verwendet werden.
Zu weiteren Mitteln für die Wundheilung, die man sich für die vorliegende Erfindung vorstellt, gehören, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, Metalle. Für Metalle wie Zink und Silber ist schon lange bekannt, dass sie eine ausgezeichnete Behandlung von Wunden ermöglichen. Die Zuführung derartiger Mittel über die Verfahren und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung stellen eine neue Dimension der Wundversorgung bereit.
Es sollte klar sein, dass bei den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die aktiven Mittel so in Zusammensetzungen und Vorrichtungen inkorporiert sind, dass die Mittel in die Umgebung freigesetzt werden. Bei topischen Behandlungen werden die Mittel dann über transdermale oder transmukosale Wege zugeführt. Die inkorporierten Mittel können innerhalb eines gewissen Zeitraums freigesetzt werden, und die Geschwindigkeit der Freisetzung kann über das Ausmaß der Vernetzung der Polymere der Matrices gesteuert werden. Auf diese Weise behält die vorliegende Erfindung ihre Fähigkeit bei, die lokale Umgebung zu beeinflussen, Mikroorganismen zu töten oder zu hemmen, die Immunreaktion zu boostern, zu anderen Veränderungen der physiologischen Funktion zu führen und aktive Mittel über einen längeren Zeitraum bereitzustellen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden aktive Mittel direkt in die Mikrohohlräume der Matrix der Wundverbandvorrichtung inkorporiert. Die Agenzien können über die Absorption von Mitteln durch die Matrix inkorporiert werden, und vorzugsweise über eine Inkorporation während der Polymerisation der Matrix. Es wird theoretisch für möglich erachtet, dass die Freisetzung der aktiven Mittel über eine Manipulation von Konzentrationsparametern, der Bewegung von Wasser durch die Matrix und des Ausmaßes der Vernetzung der Matrix gesteuert werden könnte.
Die Verabreichung aktiver Mittel für die Behandlung von geschädigtem Gewebe mittels der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Verfahren überwindet verschiedene Probleme des Standes der Technik. Erstens vermeidet die vorliegende Erfindung die schmerzhafte wiederholte Aufbringung von Cremes und Salben auf geschädigte Gewebe. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es auch aktiven Mitteln, direkt der betreffenden Stelle zugeführt zu werden, um dadurch die negativen Auswirkungen einer systemischen Zufuhr der Mittel zu verhindern. Im Falle tiefer Wunden können, im Gegensatz zur topischen Verabreichung aktiver Mittel, die Wundverbandzusammensetzungen und -vorrichtungen mit darin enthaltenen aktiven Mitteln direkt in die Wunde eingebracht werden, was eine wirksamere Zuführung der Mittel bereitstellt. Schließlich stellt die vorliegende Erfindung, im Gegensatz zu einer Injektion aktiver Mittel, Verfahren zur Verabreichung aktiver Mittel bereit, bei denen die Mittel sofort aus dem geschädigten Gewebe entfernt werden können und die Verabreichung beendet werden kann.
Matrices
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Matrixmaterial wie Polyacrylamid und ein nicht-gelierbares Mucopolysaccharid, und am bevorzugtesten umfasst sie ferner einen Katalysator (Reaktionspartner), der bei der Umsetzung mit einer weiteren Komponente (zweiter Reaktionspartner) Sauerstoff generiert, und sie umfasst ferner ein aktives Mittel oder mehrere aktive Mittel, das bzw. die in sie inkorporiert ist bzw. sind. Ein einzigartiges Merkmal der erfindungsgemäßen Matrices ist die Bildung des Schaums oder einer Anordnung von Blasen, die den Sauerstoff einschließen. Der Schaum oder die Blasen werden durch die Permeation des zweiten Reaktionspartners gebildet, der der gebildeten Matrix, die einen Reaktionspartner enthält, zugesetzt wird. Wenn die beiden Reaktionspartner in Wechselwirkung treten, kommt es zu einer Reaktion, die Sauerstoff freisetzt, der in der Matrix eingeschlossen wird. Zum Beispiel enthält eine Matrix einen inkorporierten Carbonat-Katalysator (einen Reaktionspartner). Die gebildete Matrix wird dann mit dem zweiten Reaktionspartner Wasserstoffperoxid zusammengebracht. Es kommt zu einer katalytischen Zersetzung des Wasserstoffperoxids, die zur Freisetzung von Sauerstoffgas führt, das in Form von in situ gebildeten Blasen eingeschlossen wird. Der Wasserstoffperoxid-Reaktionspartner ist nicht Teil des Kompoundierens der Matrix, sondern er ist in der Behandlung nach der Bildung des Matrixausgangsmaterials enthalten.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Matrix flexibel und elastisch, und sie ist ein halbfestes Gerüst, das für Substanzen wie wässrige Fluide, anorganische Salze, wässrige Fluide und gelöste gasförmige Mittel, einschließlich von Sauerstoff, permeabel ist. Ohne uns auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen nehmen wir an, dass die Substanzen die Matrix über eine Bewegung durch intermolekulare Räume im vernetzten Polymer durchdringen.
Vorzugsweise ist das Matrixmaterial aus natürlichen oder synthetischen Polymeren konstruiert. Die Matrix kann gegebenenfalls auch ein nicht-gelierbares Polysaccharid einschließen. Zu natürlichen Polymeren, die verwendet werden können, gehören, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, Collagen, Gelatine, Chondroitin, Calmodulin, Cellulose, Agar, Agarose, Tierhaut, Hyaluronsäure, Dextran und Alginat. Zu synthetischen Polymeren, die verwendet werden können, gehören, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, Polylysin und andere resorbierbare Polymere, Polyacrylamid, Polymethacrylat, Polyacrylat, Polybutyrat, Polyurethanschaum, Polyether, Silastic, Siliconelastomer, Gummi, Nylon, Vinyl oder vernetztes Dextran. Wenn vernetztes Dextran verwendet wird, wird es bevorzugt, dass das Molekulargewicht des Dextranpolymers zwischen 50000 und 500000 liegt. Außerdem kann das Matrixmaterial aus Kombinationen natürlicher und synthetischer Polymere oder Mischungen von synthetischen Polymeren oder Mischungen von natürlichen Polymeren hergestellt werden.
Das am stärksten bevorzugte nicht-gelierbare Polysaccharid ist ein nicht-gelierbares Galactomannan-Makromolekül wie Guargummi. Im Allgemeinen reicht ein Konzentrationsbereich des Guargummis zwischen ungefähr 0,005 und 53 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,05 und 5 Gew.-% und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 0,25 und 1 Gew.-% aus. Zu weiteren nicht-gelierbaren Polysacchariden können Luzerne, Bockshornklee, Gleditschienkernmehl, Weißkleekernmehl und Johannisbrotkernmehl gehören.
Zur Verringerung der Permeabilität der Matrix können Mittel für die Steuerung des Wasserverlustes auf die Oberfläche der Vorrichtung aufgebracht werden. Die Aufbringung von Mitteln zur Steuerung des Wasserverlustes wird bevorzugt, da eine Erniedrigung der Permeabilität der Vorrichtung den Verlust von Fluiden steuert. Ein bevorzugtes Mittel zur Steuerung des Wasserverlustes ist Rohvaseline, aber es können auch andere Mittel zur Steuerung des Wasserverlustes, wie Glycolipide, Ceramide, freie Fettsäuren, Cholesterol, Triglyceride, Sterylester, Cholesterinsulfat, Linolensäureethylester und Siliconöl eingesetzt werden. Außerdem können die Zusammensetzungen und Vorrichtungen eine undurchlässige Schicht aufweisen, die eine oder mehrere Oberflächen bedeckt, um die Kontrolle der Feuchtigkeit zu unterstützen.
Wenn es gewünscht wird kann auch ein Weichmacher dem Matrixmaterial zugesetzt werden. Zu bevorzugten Weichmachern gehören Glycerol und Wasser, aber Propylenglykol und Butanol können ebenfalls eingesetzt werden. Wenn Glycerol verwendet wird, ist im Allgemeinen ein Bereich zwischen ungefähr 0,25 und 25 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 12 Gew.-% und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 2,5 und 8 Gew.-% ausreichend. Der Weichmacher kann der Ausgangsmischung aus dem Polymer und dem Vernetzungsmittel zugesetzt werden.
Wenn es gewünscht wird, kann ein Mittel zur Hydratisierungssteuerung in die Matrix eingearbeitet werden. Das bevorzugte Mittel zur Steuerung der Hydratisierung ist ein Isopropylalkohol, aber Ethanol, Glycerol, Butanol und Propylenglykol können ebenfalls eingesetzt werden. Ein Bereich des Isopropylalkohols zwischen ungefähr 0,05 und 5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,1 und 2,5 Gew.-% und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 0,25 und 1 Gew.-% ist im Allgemeinen ausreichend.
Die Matrix einer bevorzugten Ausführungsform umfasst vorzugsweise polymerisierte Polyacrylamidketten, wobei die Acrylamidmonomere mit einem Vernetzungsmittel vernetzt sind und ein nicht-gelierbares Polysaccharid und ein aktives Mittel oder ein Pharmakon direkt in darin enthaltene Mikrohohlräume eingekapselt werden kann. Ein Bereich des Acrylamids zwischen ungefähr 0,5 und 50 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ungefähr 1 und 25 Gew.-% und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 2,5 und 10 Gew.-% ist im Allgemeinen ausreichend.
Das am stärksten bevorzugte Vernetzungsmittel ist N,N'-Methylenbisacrylamid, aber andere geeignete Vernetzungsmittel, wie Bisacrylylcystamin und Diallylweinsäurediamid können ebenfalls eingesetzt werden. Wenn N,N'-Methylenbisacrylamid verwendet wird ist ein Bereich zwischen ungefähr 0,005 und 0,5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,01 und 0,25 Gew.-% und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 0,025 und 0,15 Gew.-% im Allgemeinen ausreichend.
Ammoniumpersulfat und TEMED können ebenfalls der Matrix zugesetzt werden. Ein Bereich des Ammoniumpersulfats zwischen ungefähr 0,005 und 0,5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,25 Gew.-% und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 0,025 und 0,1 Gew.-% ist im Allgemeinen ausreichend. Außerdem ist ein Bereich des TEMED zwischen ungefähr 0,001 und 0,5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,01 und 0,25 Gew.-% und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 0,025 und 0,15 Gew.-% im Allgemeinen ausreichend.
Eine am stärksten bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Reaktionspartner, die eingesetzt werden, um Blasen oder Schaum zu erzeugen, die Sauerstoff einschließen. Diese Reaktionspartner können Katalysatoren sein, die mit dem zweiten Reaktionspartner unter Bildung der Blasen reagieren und den Sauerstoff einschließen. Ein am stärksten bevorzugter Reaktionspartner oder Katalysator ist Natriumcarbonat. Ein Konzentrationsbereich des Reaktionspartners oder Katalysators zwischen ungefähr 0,005 und 10,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,01 und 5,0 Gew.-% und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 0,1 und 5,0 Gew.-% ist im Allgemeinen ausreichend. Die am stärksten bevorzugte Konzentration des Natriumcarbonats liegt bei ungefähr 1,0 Gew.-%.
Inkorporation aktiver Mittel
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Matrices findet sich im US-Patent Nr. 5 196 190 an Nangia et al. Nangia et al. lehren eine Matrix, die aus einem natürlichen oder synthetischen Polymer, einem nicht-gelierbaren Polysaccharid und einem auf einem Phospholipid basierenden System für die Arzneimittelzufuhr zusammengesetzt ist. Im Einzelnen lehren Nangia et al. eine Matrix, die zur Zufuhr von Arzneimitteln fähig ist, wobei Liposomen aus Lipidvesikeln, die ein gewünschtes Arzneimittel enthalten, in die Matrix inkorporiert sind.
Ein Problem mit einer derartigen Matrix liegt jedoch in der Schwierigkeit, aktive Mittel in die Liposomen zu inkorporieren, da bestimmte Mittel mit der Liposomenchemie inkompatibel sein können. Die Inkorporation unter Verwendung von Liposomen ist zeitraubend, teuer und manchmal unzuverlässig, da eine Dispersion der Liposomen in der Matrix schwer zu erzielen ist, und, wenn sie erreicht worden ist, die Liposomen aufgrund der inhärenten Instabilität der Liposomen teure Mittel vorzeitig freisetzen können. Ein weiteres Problem besteht darin, dass kein Verfahren nach dem Stande der Technik zur Inkorporation aktiver Mittel in eine Vorrichtung bekannt ist, bei der die Freisetzung des Mittels mit der Zeit über die Manipulation von Konzentrationsparametern, der Bewegung von Wasser durch die Matrix und des Ausmaßes der Vernetzung der Matrix gesteuert werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zielen jedoch auf den Bedarf an einem weniger teuren, schnelleren und zuverlässigeren Verfahren zur Inkorporation einer größeren Auswahl gewünschter Agenzien in Wundverbandvorrichtungen ab. Bevorzugte Ausführungsformen stellen auch einen Weg zur Steuerung der Freisetzung der gewünschten Mittel mit der Zeit über eine Manipulation von Konzentrationsparametern, der Bewegung von Wasser durch die Matrix und des Ausmaßes der Vernetzung der Matrix bereit. Bei einer bevorzugten Ausführungsform können die gewünschten Mittel direkt in die Matrix inkorporiert werden, indem die Mittel vor der Vernetzung in die Ausgangsformulierung der Matrix eingebracht werden. Das Inkorporationsverfahren ist kostengünstig, schnell und zuverlässig, und, was sehr überraschend ist, die inkorporierten Mittel werden durch den Prozess der Polymerisation nicht beeinflusst und behalten ihre biologischen Aktivitäten. Außerdem können aktive Mittel in eine vorgeformte Matrix adsorbiert oder absorbiert werden. Einige Ausführungsformen enthalten den zweiten Reaktionspartner und das aktive Mittel als Zusatz zur vorgeformten Matrix, die entweder gleichzeitig oder nacheinander für eine Perfusion innerhalb der Matrix zugegeben werden. Man stellt sich für die vorliegende Erfindung auch andere Verfahren zur Inkorporation aktiver Mittel vor, wie zum Beispiel als Einschluss in Liposomen oder andere Vesikel, und andere Verfahren sind Fachleuten auf dem Gebiet der Formulierungen zur Zuführung aktiver Mittel bekannt.
Beim Einsatz bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Zuführung der gewünschten Mittel über den Einsatz einer Bewegung von Flüssigkeit durch die Matrix gesteuert werden. Ohne uns auf irgendeine Theorie festlegen zu wollen könnten wir uns theoretisch vorstellen, dass die Flüssigkeit in einer Matrix aus einem Polymer und einem nicht-gelierbaren Polysaccharid entweder an das nicht-gelierbare Polysaccharid gebunden ist oder dass sie nicht gebunden in der Polymermasse vorliegt. Somit stellen wir uns theoretisch vor, dass die vorliegende Erfindung den freien flüssigen Anteil der Matrix als generelles Lösemittel einsetzt sowie als ein Mittel zur Zuführung gewünschter Agenzien. Lösliche Arzneimittel lassen sich leicht im freien flüssigen Teil lösen, aber nur schwach lösliche Arzneimittel werden zu einem feinen Pulver gemahlen und können den Einsatz eines Benetzungsmittels, wie Glycerol oder Isopropylalkohol, oder eines Tensids, wie Polysorbat, Triton-X oder Natriumlaurylsulfat, erfordern.
Es wird angenommen, dass, sobald das gewünschte Mittel oder die gewünschten Mittel in der gesamten Matrix dispergiert worden ist bzw. sind, ein Teil des Mittels im nicht-gelierbaren Polysaccharid verbleibt, während ein anderer Teil des Mittels in der freien flüssigen Phase aufgelöst wird und sich frei durch die Matrix bewegt. Die Fähigkeit des Mittels, sich frei durch die Matrix in der freien flüssigen Phase zu bewegen, ist für das erfindungsgemäße Zuführungssystem für das Mittel nützlich. Da das Mittel in der freien flüssigen Phase gelöst ist, wird ein Konzentrationsgradient des aktiven Mittels zwischen der Matrix und der Feuchtigkeit der Umgebung aufgebaut. Deshalb wird sich, wenn die Matrix auf eine feuchte Oberfläche gesetzt wird, das lösliche Mittel durch die freie flüssige Phase in Richtung der Feuchtigkeit, die das Mittel nicht enthält, bewegen, was zur Zuführung des Mittels führt. Diese Bewegung des löslichen Mittels stört das Gleichgewicht zwischen löslichen und unlöslichen Mitteln zusätzlich und führt dazu, dass sich mehr von dem Mittel in der freien flüssigen Phase löst, wodurch mehr des Mittels zugeführt wird. Da die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das gewünschte Mittel direkt in die Matrix inkorporieren, statt das Arzneimittel in andere Träger für die Zuführung, wie Liposomen, zu inkorporieren, kann das Mittel in der freien flüssigen Phase gelöst und zuverlässig durch den oben beschriebenen Prozess zugeführt werden. Wir stellen uns theoretisch vor, dass gasförmige Agenzien, wie Sauerstoff, in der Flüssigkeit der Matrix gelöst werden und aus der Matrix freigesetzt werden. Außerdem können die Gase direkt in die Luft der Umgebung freigesetzt werden, wodurch die Umgebung angereichert wird.
Die Zuführung der gewünschten Mittel kann auch über das Ausmaß der Vernetzung der Matrix gesteuert werden. Wie oben beschrieben wurde können die gewünschten Mittel zu den anderen Komponenten, die die Matrix bilden, vor dem Zusatz des Vernetzungsmittels zugegeben werden. Die nachfolgende Zugabe des Vernetzungsmittels und die gleichzeitige Polymerisierung führen sowohl zu einer Kettenverlängerung der monomeren Chemikalien als auch zu einer Vernetzung zwischen den Ketten der Monomere. Die Kombination vernetzter Ketten führt zu Mikrohohlräumen, in denen die gewünschten Mittel verkapselt sind. Über das Steuern der Menge des Vernetzungsmittels und der Länge der Ketten der Polymere ist es möglich, die Größe der Mikrohohlräume im Polymer zu regulieren. Größere Mikrohohlräume, die über ein geringeres Ausmaß der Vernetzung erzeugt werden, ermöglichen eine freiere Wanderung und eine schnellere Zuführung des gewünschten Mittels, während kleinere Mikrohohlräume die Zuführungszeit erhöhen. Zwar kann das Zuführungssystem auf Liposomenbasis ebenfalls das Ausmaß der Vernetzung ausnützen, aber das Liposom selbst wirkt als zusätzliche Barriere für die Zufuhr, was die Zufuhr weniger kontrollierbar und weniger zuverlässig macht als die Zufuhr ohne Liposomen.
Strangförmige Struktur
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Vorrichtungen können in Abhängigkeit von der Verwendung der Zusammensetzungen und Vorrichtungen viele physikalische Formen haben. Eine bevorzugte Form ist eine Platte aus einem Gel, die zu jeder beliebigen zweidimensionalen Form geformt oder zugeschnitten werden kann. Andere bevorzugte Ausführungsformen sind in erster Linie aus dünnen Matrixsträngen konstruiert, die dafür geeignet sind, in das Wundbett oder den Wundhohlraum gegeben zu werden. Die bevorzugten Vorrichtungen können aus einem Strang oder aus mehreren Strängen Matrix konstruiert sein. Wenn mehrere Stränge in der Konstruktion eingesetzt werden, werden die Stränge durch Umwickeln, Zusammenbinden, Zusammenleimen oder, alternativ, über eine Brücke aus zusammenhängender Matrix zwischen aneinandergrenzenden Strängen aneinander befestigt. Es werden mehrere Stränge aneinander befestigt, um einen zufälligen Verlust während der Entfernung des Verbandes vom Wundbett zu minimieren. Im typischen Fall sind die Stränge bei bestimmten Ausführungsformen im mittleren Bereich zusammengebunden oder aneinander befestigt, so dass sich die Enden der Vorrichtungen frei bewegen können. Der Vorteil frei beweglicher Enden besteht darin, dass es den einzelnen Strängen ermöglicht ist, ein möglichst großes Volumen der Wunde zu erreichen und dadurch überschüssige Flüssigkeit, überschüssiges Exsudat und Debris zu absorbieren. Die mechanische Wirkung der sich frei bewegenden Stränge trägt zum Abfangen und zur Entfernung von Zell- und Wunddebris bei. Gleichzeitig passen sich die frei beweglichen Stränge optimal der Form der Wundoberfläche an, so dass der Kontakt zwischen der Vorrichtung und dem Wundbett maximiert wird; siehe US-Patent Nr. 5 928 174.
Die einzigartige strangförmige Ausführungsform ist besonders erwünscht, da sie es der Vorrichtung ermöglicht, ihren Zusammenhalt zu bewahren und auch das Verhältnis von Matrixoberfläche zu Matrixvolumen zu maximieren. Das ist wichtig, da die Matrix ein absorbierendes Material sein kann, bei dem ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen die Geschwindigkeit der Absorption erhöht, ohne die gesamte Absorptionskapazität der Vorrichtung zu erhöhen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wundverband prinzipiell als eine „strangförmige" Matrix konstruiert, was einen optimalen Kontakt zwischen den Strängen und dem Bereich der Wunde ermöglicht. Außerdem maximiert die strangförmige Konstruktion der Matrix die Gesamtflexibilität und die Anpassungsfähigkeit des Verbandes. Bei Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen mehrere Stränge eingesetzt werden, werden die Gesamtflexibilität und die Anpassungseigenschaften der Vorrichtung dadurch aufrechterhalten, dass die Stränge nur in bestimmten und eingeschränkten Gebieten miteinander verbunden sind. Eine minimale Verbindung der Stränge verhindert die Bildung starrer Bereiche und ermöglicht die effektive und optimale Ausnützung zahlreicher Stränge in einer einzigen Vorrichtung, ohne dass der Kontakt mit der Oberfläche des Wundbettes auf negative Weise verringert wird.
Ein weiterer Vorteil der strangförmigen Konstruktion der Matrix ist die „semiporöse" Qualität des Wundverbandes, die die Entfernung von externem zellulärem Material, das beim Prozess der Wundheilung gebildet wird, ermöglicht. Die Luft im Bereich der Vorrichtung zwischen den Strängen dient als ein Platzhalter, der verschoben werden kann, was die Entfernung überschüssiger Materialien, wie von Exsudatflüssigkeit, Debridement und von zellulären Exsudat, aus dem Wundbett ermöglicht. Wenn dieser Bereich ausgefüllt wird, kann die Vorrichtung quellen, wodurch sie dem Wundbett und den umgebenden Geweben als „Stütze" dient. Eine Wunde stellt geschädigtes oder „fehlendes" Gewebe dar, und wenn Gewebe fehlt, kann das umgebende Gewebe „kollabieren" oder in den Hohlraum absinken. „Stütze" bedeutet in diesem Zusammenhang deshalb das zeitweise Ausfüllen des Hohlraums, um das umgebende Gewebe an dem Ort, wo es sich befinden sollte, zu halten.
Die Entfernung von Debridement und zellulärem Exsudat wird weiter durch nicht-gebundene lockere Stränge der Wundverbandvorrichtungen erleichtert. Wenn sie auf eine Wunde aufgebracht werden, ordnen sich die lockeren Stränge der Vorrichtung auf zufällige Weise im Wundbett an, wo die dünnen, fadenförmigen Stränge und die frei beweglichen Enden zu einem mechanischen Debridement des nekrotischen Sumpfes beitragen. Da die Stränge in zumindest einem Bereich aneinander befestigt und miteinander verbunden sind, wird eine mechanische Einheit gebildet, was sicherstellt, dass alle Stränge und das nekrotische Gewebe, das sich in den Räumen zwischen den Strängen akkumuliert hat, aus der Wunde entfernt werden, wenn die Vorrichtung gewechselt wird. Dadurch, dass der Wundverband zur Entfernung von äußeren Produkten der Wunde und zellulärer Debris beiträgt, ermöglicht er das Säubern der Wunde, was wiederum die Möglichkeit einer Infektion und Kontamination verhindert und erniedrigt.
Eine bevorzugte strangförmige Konfiguration der vorliegenden Erfindung ist besonders erwünscht, da die neuartige Konstruktion ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bereitstellt und so die Wechselwirkung zwischen der Matrix und der Wundflüssigkeit und der Wunddebris maximiert. Die vielen Stränge der bevorzugten Konfiguration stellen einen maximalen Raum zwischen den Strängen bereit, der als ein Platzhalter für Feuchtigkeit nekrotisches Material oder Mittel, die dem Wundbett zugeführt werden sollen, dient. Die überlegene Feuchtigkeitsabsorption der bevorzugten Ausführungsform und ihre Fähigkeit zur Regulierung machen die Wundverbandvorrichtungen für eine Verwendung mit schwer oder mäßig nässenden Wunden geeignet.
Bei einer Ausführungsform ist die Wundverbandvorrichtung aus einer Matrix konstruiert, die aus einem absorbierenden, synthetischen Polyacrylatmaterial besteht. Die Absorptionsgeschwindigkeit des Polyacrylats wird durch das Zerschneiden des Materials zu Strängen, wodurch das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen erhöht wird, signifikant erhöht. Es stellt auch eine größere Oberfläche für die Freisetzung von gelöstem Sauerstoff und anderer aktiver Mittel aus der Vorrichtung bereit. Ein Polyacrylatmaterial ist besonders für die erfindungsgemäßen Wundverbände geeignet, da es seine Integrität während der Wechselwirkung mit der Feuchtigkeit des Wundexsudats sowie mit nekrotischem Gewebe und Wunddebris beibehält. Die erfindungsgemäße Wundverbandvorrichtung löst sich bei der Aufbringung auf die Wunde nicht auf, geliert nicht oder zersetzt sich auch nicht auf andere Weise. Die bevorzugte Matrix quillt bei der Absorption von Flüssigkeit leicht auf, was dazu führt, dass sich die Vorrichtung den Wänden des Wundbettes eng anpasst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Polyacrylatmatrix zu frei beweglichen Strängen zerschnitten, die im mittleren Bereich über eine Matrixbrücke miteinander verbunden sind. Dieses Konstruktionsmuster bewirkt ein besonders großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen für eine schnelle Bewegung der Feuchtigkeit in der absorbierenden Matrix.
Die erfindungsgemäßen Wundverbandvorrichtungen können durch das Schneiden eines gewünschten Musters aus Platten des Matrixmaterials hergestellt werden. Zum Beispiel kann das Material mit Hilfe von Formen aus Platten eines absorbierenden Wundverbandmaterials aus Polyacrylat gestanzt werden. Die strangförmige ausgestanzte Form kann dann zur Verhinderung einer Aggregation und eines Verwirrens der frei beweglichen Stränge mit einem Mittel beschichtet werden. Zu Beschichtungsmitteln, die eingesetzt werden können, gehören, ohne jedoch auf sie beschränkt zu sein, Rohvaseline, Talkum, Polyglykole, Glycerol, Propylenglykol, Pflanzenöl und tierisches Öl. Nach den Schritten des Ausschneidens und Beschichtens kann das Material mittels Sterilisationstechniken, die in diesem Gebiet bekannt sind, wie einer Gammabestrahlung, einer Dampf- und einer Wärmesterilisation, einer Elektronenstrahlsterilisation oder einer chemischen Sterilisierung (zum Beispiel unter Einsatz von Ethylenoxid) sterilisiert werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Matrix, die ein Polymer, ein nicht-gelierbares Polysaccharid und ein aktives Mittel oder mehrere aktive Mittel, das in ihr enthalten ist bzw. die in ihr enthalten sind, umfasst. Eine bevorzugtere Matrix umfasst ein Acrylamidpolymer, Guargummi und ein aktives Mittel oder mehrere aktive Mittel, das in sie inkorporiert ist bzw. die in sie inkorporiert sind. Eine am stärksten bevorzugte Matrix umfasst ein Acrylamidpolymer, Guargummi und einen Katalysator, der die Zersetzung von Wasserstoffperoxid unter Bildung geschlossener, sauerstoffhaltiger Zellen in der Matrix fördert. Außerdem kann die bevorzugte Ausführungsform ein aktives Mittel oder mehrere aktive Mittel eingearbeitet enthalten, und sie ist zu einer strangförmigen Struktur ausgebildet, wobei die Stränge über wenigstens einen gemeinsamen Bereich miteinander verbunden sind.
Die erfindungsgemäßen Wundverbandvorrichtungen können auf geschädigtem Gewebe eingesetzt werden und zur Drainage von Körperflüssigkeiten, wenn eine Kontrolle und ein Management der Flüssigkeit und der Sekretion zusammen mit der Zuführung von Sauerstoff zu den Geweben erwünscht ist. Der Begriff „Körperflüssigkeit", wie er hier verwendet wird, schließt, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein, Speichel, Zahnfleischsekrete, Zerebrospinalflüssigkeit, Gastrointestinalflüssigkeit, Schleim, Urogenitalsekrete, Synovialflüssigkeit, Blut, Serum, Plasma, Urin, Zystenflüssigkeit, Lymphflüssigkeit, Aszites, Pleuraeffusion, Interstitialflüssigkeit, Intrazellulärflüssigkeit, Okularflüssigkeit, Samenflüssigkeit, Brustsekrete, Glaskörperflüssigkeit und Nasensekrete ein.
Im Einzelnen sind die Wundverbandvorrichtungen der bevorzugten Ausführungsformen besonders für die Verwendung mit stark exsudierenden akuten und chronischen Wunden zur Steuerung der Akkumulation von Exsudatflüssigkeit, zur Stützung des Wundbettes und der umliegenden Gewebe und zur Zuführung von Sauerstoff geeignet. Es ist wichtig, dass die Wundverbände besonders bezüglich der Stimulierung und der Unterstützung eines autolytischen Debridement, einer Hemmung des Wachstums anaerober Bakterien und somit der Beschleunigung des Wundheilungsprozesses wirksam sind.
Bei der Anwendung sind die erfindungsgemäßen Wundverbandvorrichtungen der primäre Verband, der in direkten Kontakt mit dem Wundbett oder, so nahe wie es machbar ist, in die Nähe des Wundbetts gebracht wird. Die Vorrichtungen können als ein Füllkörper dienen, und sie können, wenn es erforderlich ist, mit jedem geeigneten sekundären Wundverband, wie einem Wickel, einem Klebeband, einer Gaze oder einer Pelotte an Ort und Stelle gehalten werden. Die Verbände sind jedoch nur temporär und nicht für eine dauerhafte Inkorporation in die geheilten Gewebe vorgesehen. Wenn es erforderlich ist, werden die Wundverbandvorrichtungen gewechselt, indem zunächst ein möglicherweise über dem Verband vorhandenes Material entfernt wird und dann die Vorrichtung entfernt wird, wobei möglicherweise vorhandenes akkumuliertes nekrotisches Gewebe und Exsudat mit abgehoben werden. Die erfindungsgemäßen Wundverbandvorrichtungen können durch eine frische Vorrichtung oder eine andere geeignete Wundabdeckung ersetzt werden.
Außerdem können die erfindungsgemäßen Wundverbandvorrichtungen oder Vorrichtungen aus einem Material für den Gewebekontakt aus resorbierbaren Materialien wie Polylysin oder natürlichen Polymeren hergestellt werden. Diese Vorrichtungen können an Ort und Stelle belassen werden, und sie werden dann vom Körper resorbiert statt entfernt zu werden. Derartige Vorrichtungen umfassen Sauerstoff, und sie können aktive Mittel wie Gase, wie sie oben definiert wurden, umfassen, oder andere Mittel, wie Pharmazeutika oder Anästhetika.
Die Vorrichtungen können komplett in eine Wunde gegeben werden, sie können zusammen mit weiteren, gleich konstruierten Bündeln in die Wunde gegeben werden, oder sie können an der Brücke zwischen den Strängen zerschnitten werden, um die Größe oder die Zahl der Stränge, die in der Wunde vorliegen, zu reduzieren.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können zerschnitten, geformt und modifiziert werden, um sie an zahlreiche Verwendungen und Anwendungen anzupassen. Zum Beispiel können die Vorrichtungen als eine wieder entfernbare Vorrichtung für den Magen eingesetzt werden, wobei ein Faden für die Zurückholung an der Vorrichtung, die dann geschluckt wird, befestigt ist. Nachdem die Absorption erfolgt ist, können die Vorrichtungen wiedergewonnen und auf ihren Inhalt untersucht werden.
Die Vorrichtungen können beim Absorbieren von Exsudatflüssigkeit aufquellen, aber sie lösen sich nicht auf oder zerfallen nicht. Das Aufquellen verdrängt nekrotisches Material von der Wundoberfläche und zwingt das Material in die Bereiche zwischen den Strängen der Vorrichtung. Der Flüssigkeitsgehalt der Beladung und die Zurückhaltung der Feuchtigkeit in der Umgebung des Wundbettes durch die Erfindung trägt zur Stimulierung des autolytischen Debridementprozesses bei, durch den die körpereigenen Enzyme nekrotisches Gewebe und Zelldebris zersetzen. Eine vollständige Entfernung der Vorrichtung ist aufgrund der zusammenhängenden Natur der Vorrichtung möglich.
Zu anderen Verwendungen der vorliegenden Erfindung gehören Behandlungen geschädigter Gewebe. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die ein Material für den Gewebekontakt umfassen, umfassen Sauerstoff in einer Form, die zugeführt werden kann, um einen Teil des Sauerstoffs oder den gesamten Sauerstoff, der dem geschädigten Gewebe verloren gegangen ist, zu ersetzen. Vorrichtungen, die Sauerstoff und andere aktive Mittel umfassen, werden eingesetzt, um Sauerstoff und andere erforderliche Mittel, wie Wachstumsfaktoren und Nährstoffe bereitzustellen oder um Infektionen oder destruktive Immunreaktionen in den geschädigten Geweben zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung wird zur Zuführung von Sauerstoff in jede gewünschte Umgebung eingesetzt. Eine derartige Umgebung kann ein Zellkulturgefäß sein. Zum Beispiel kann eine Platte der erfindungsgemäßen Matrix, die Sauerstoff umfasst, in das Gewebekulturgefäß gegeben werden, und die Matrix wird Sauerstoff freisetzen, was ein Wachstum der Gewebekultur ermöglicht. Matrices für eine Sauerstoffzuführung können dazu eingesetzt werden, Sauerstoff aquatischen Organismen zuzuführen, die in einer geschlossenen Umgebung gehalten werden. Der Zusatz einer sauerstoffhaltigen Matrix stellt eine ständige Sauerstoffquelle für die Organismen bereit und verhindert ihren Tod durch Ersticken. Außerdem können Matrices für eine Sauerstoffzuführung dazu eingesetzt werden, die Sauerstoffspiegel in Organen oder Geweben für eine Transplantation aufrechtzuerhalten und ihre Zerstörung zu verhindern. Zum Beispiel wird, sobald das Organ, wie eine Niere oder ein Herz, entfernt worden ist, das Organ in einen Bogen einer Matrix für die Sauerstoffzuführung eingewickelt, in eine kalte Umgebung gebracht und zu dem Ort transportiert, wo die Transplantation erfolgt.
Die erfindungsgemäßen Matrices können Sauerstoff Organismen zuführen, die dieses Gas benötigen. Zum Beispiel können Hydrokulturpflanzen über Matrices, die in ihre Umgebung gebracht werden, mit Sauerstoff versorgt werden. Die Matrices können in Umgebungen aus Luft oder Wasser gebracht werden. Die Bereitstellung von Sauerstoff mittels der erfindungsgemäßen Matrices kann im Weltraum eingesetzt werden. Die Matrices können dort angeordnet werden, wo eine Zuführung erwünscht ist, und sie können in normalen Situationen oder in Notfallsituationen eingesetzt werden.
Matrices für eine Sauerstoffzuführung können eingesetzt werden, um Sauerstoff anaeroben Umgebungen zuzuführen. In Gegenwart der Matrix werden anaerobe Organismen abgetötet, wodurch Behandlungen von Infektionen mit anaeroben Organismen bereitgestellt werden. Eine Verwendung sauerstoffzuführender Matrices, wie der der vorliegenden Erfindung, besteht aus der Kontrolle und der Eliminierung strikt anaerober Bakterien. Anaerobe Bakterien haben eine geringe oder keine Toleranz gegenüber elementarem Sauerstoff, und sie sterben schnell ab, wenn sie gegen Luft oder eine beliebige andere Quelle des Gases exponiert werden. Pathogene Stämme dieser Organismen neigen dazu, örtlich begrenzte anaerobe Bereiche in Geweben zu bilden. Die Einführung der vorliegenden Erfindung in derartige Umgebungen würde dazu dienen, die umgebenden Bereiche mit Sauerstoff zu versorgen und dadurch den Tod der Pathogene zu bewirken. Somit kann eine derartige Vorrichtung zur Behandlung des infektiösen Gangrens eingesetzt werden.
Außerdem kann der zugeführte Sauerstoff dazu verwendet werden, aktive Mittel zu aktivieren, die ohne Sauerstoff nicht besonders aktiv sind, und somit können diese Mittel in anaeroben Umgebungen eingesetzt werden. Es kann eine Matrix eingesetzt werden, oder es können mehre Matrices eingesetzt werden, um sowohl den Sauerstoff als auch das Mittel, das durch den Sauerstoff aktiviert wird, bereitzustellen, um Behandlungen von Geweben zu ermöglichen, die normalerweise nicht auf diese Weise behandelt werden. Eine Verwendung des Materials für den Gewebekontakt zur Zuführung von Sauerstoff zu geschädigten Geweben liegt in begleitenden Therapien, die durch eine Erhöhung der lokalen Sauerstoffspannung intensiviert werden könnten. Zum Beispiel sind bestimmte therapeutische Mittel unter reduzierenden Bedingungen relativ inaktiv, aber sie werden bedeutend aktiver, wenn sauerstoffhaltigere Bedingungen vorliegen. Die vorliegende Erfindung könnte deshalb dazu eingesetzt werden, der lokalen Umgebung, wie dem Darm, der Vagina oder der Mundhöhle einen Sauerstoffbolus zuzuführen, um die Aktivität des therapeutischen Mittels zu erhöhen.
Wir stellen uns weitere Verwendungen der vorliegenden Erfindung zur Bereitstellung von Sauerstoff vor. Die hier gebrachten Beschreibungen von Verwendungen sollen nicht einschränkend sein, sondern sie veranschaulichen die vielen Anwendungen der vorliegenden Erfindung. Zu weiteren Verwendungen der vorliegenden Erfindung gehören die Bereitstellung von Sauerstoff für einen Zahn oder an einem Ort eines chirurgischen Eingriffs oder dem Ort eines Infarktes. Der Transport lebender Organismen oder biologischer Proben erfordert die Bereitstellung von Sauerstoff, und die vorliegende Erfindung wird für einen derartigen Zweck eingesetzt. Zum Beispiel können Fische in einer geschlossenen Umgebung in einer erfindungsgemäßen Matrix, die Sauerstoff inkorporiert enthält, gehalten werden. Andere Erfordernisse bei Transporten, wie von Organtransplantaten oder Chemikalien, die in einer sauerstoffreichen Umgebung sicher transportiert werden können, in Gegenwart anderer Gase, die über das Vorliegen der Matrix bereitgestellt werden können, stellen wir uns für die vorliegende Erfindung vor.
Es werden das US-Patent Nr. 5 928 174, erteilt am 27. Juli 1999, zusammen mit dem US-Patent Nr. 6 355 858, eingereicht am 13. November 1998, zitiert.
Die vorangehende Beschreibung beinhaltet die beste Ausführungsform der Erfindung, wie wir sie uns derzeit vorstellen. Diese Beschreibung dient der Veranschaulichung der allgemeinen Prinzipien der Erfindung und sollte nicht im einschränkenden Sinn verstanden werden. Die Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, die nicht so ausgelegt werden sollten, dass sie den Bereich der Erfindung auf irgendeine Weise einschränken.
BEISPIELE
BEISPIEL 1
Herstellung einer Vorrichtung aus einem Schaum mit sauerstoffhaltigen geschlossenen Zellen
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um eine Vorrichtung aus einem Schaum mit sauerstoffhaltigen geschlossenen Zellen aus einer Polyacrylamidmatrix herzustellen. Im Einzelnen beinhaltete das Experiment die Verwendung von Wasserstoffperoxid, katalysiert durch Iodid in einer Polyacrylamidmatrix, zur Bildung eines Sauerstoffschaums.
Das Matrixmaterial ACRYDERM^® ist eine einzigartige Matrix, die Wasser absorbiert, elastisch und sauerstoffdurchlässig ist (siehe US-Patent Nr. 5 928 174). Zur Erhöhung der Sauerstoffspiegel in der Matrix für eine Verwendung als Sauerstoffdonor muss sie nach der Polymerisation behandelt werden, da Sauerstoff die Polymerisation von Polyacrylamid stört. Wie weiter unten demonstriert wird wurde das dadurch erreicht, dass man die Matrix Wasserstoffperoxid absorbieren ließ, das in der Matrix mit einem Zersetzungskatalysator in Kontakt kam und Sauerstoffhohlräume bildete.
Experimentelles Design:

1) Es wurde ein Batch eines ACRYDERM^®-Matrixmaterials, das vor der Polymerisation 1% Natriumiodid enthielt, hergestellt. Gib zu 42,5 g H₂O 2,47 g Acrylamid, 0,03 g Bisacrylamid, 2,5 g Glycerol und 0,275 g Guargummi, suspendiert in 0,275 g Isopropylalkohol. Mische die Suspension 3 Stunden, um den Guargummi vollständig zu hydratisieren und die anderen Inhaltsstoffe aufzulösen. Gib nacheinander zu der Mischung 0,026133 mL TEMED, 0,368 g Ammoniumpersulfat und Natriumiodid in einer Menge von 1 Gew.-%. Nach 5-minütigem Mischen wird die Mischung in Plattenformen gegossen, und man lässt sie gelieren. Die gelierten Platten werden dann in einen Trockenofen von 45–50°C gebracht, um sie auf 10% bis 20% des Ausgangsgewichts zu dehydratisieren. Die Platten werden dann mit einer Lösung von Wasserstoffperoxid rehydratisiert, was zur Bildung des Gases führt, das in der Matrix eingeschlossen wird.
2) Nach der Polymerisation und dem Trocknen der Matrix wurde ein Überschuss von 3% Wasserstoffperoxid zu einem Stück (Matrix A) gegeben, und ein paar Tropfen Wasserstoffperoxid wurden zu einem weiteren Stück (Matrix B) gegeben.
3) Die Matrices wurden bezüglich einer Schaumbildung beobachtet.

Ergebnisse
Das Wasserstoffperoxid wurde schnell von den Matrices absorbiert und begann zu schäumen.
Matrix A: heftige Blasenbildung → große Blasen in der Matrix, weißer Schaum aus geschlossenen Zellen als Endprodukt gebildet
Matrix B: gleichmäßige, kleine, geschlossene Zellen in der Matrix gebildet
Bei Matrix B war die Blasenbildung gleichmäßiger als bei Matrix A. Es kam jedoch zur Bildung eines NaI-Rückstands sowie zu einer Gelbfärbung (das Gelb verblasst sehr langsam), vermutlich aufgrund des verwendeten Katalysators.
Das Wasserstoffperoxid wurde durch Iodid zu Wasser und Sauerstoff zersetzt, und es wurde gasförmiges Iod freigesetzt.
Schlussfolgerung
Es können Blasen, die stark mit Sauerstoff angereichert sind, in der elastischen Polyacrylamidmatrix gebildet werden, indem die Matrix mit einem Katalysator für die Zersetzung von Wasserstoffperoxid formuliert wird und man dann die polymerisierte Matrix Wasserstoffperoxid absorbieren lässt. Durch die resultierende Reaktion wird Sauerstoff in der Matrix eingeschlossen. Es wird gewünscht, dass keine Rückstände dieses Prozesses in der Vorrichtung übrig bleiben, und deshalb ist die Zersetzung von Iodid in gasförmiges Iod ideal, da das Iodgas aus der Vorrichtung austritt. Die Eigenschaften der oxygenierten Vorrichtung können über die Menge des eingesetzten Peroxids verändert werden.
BEISPIEL 2
Vergleich von Matrices, die mit alternativen Peroxyd-Katalysatoren formuliert wurden
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um Vorrichtungen aus einem Schaum aus geschlossenen Zellen unter Verwendung von Wasserstoffperoxid und anderen Katalysatoren als Natriumiodid herzustellen.
Es ist gezeigt worden, dass ein Schaum aus geschlossenen Zellen, der Sauerstoffblasen enthält, unter Verwendung von Iodid als Katalysator zur Zersetzung von Wasserstoffperoxid hergestellt werden kann. Die katalytische Reaktion führt jedoch zur Bildung von Iodgas, das sich nicht schnell verteilt und einen Geruch zurücklässt. Außerdem ist kein restliches Natriumiodid in der Vorrichtung erwünscht. Deshalb war ein Zersetzungskatalysator, der entweder harmlose Rückstände oder keine Rückstände zurücklässt, gewünscht.
Experimentelles Design

1) Es wurden drei ACRYDERM^®-Matrices als Kontrollen verwendet.
2) Jede wurde wie folgt behandelt: Weiche eine in einer Lösung von Kupfer(II)chlorid ein, so dass die Endkonzentration 2% beträgt. Weiche eine in einer Lösung von Eisen(III)sulfat ein, so dass die Endkonzentration 2% beträgt. Weiche eine in einer Lösung von Natriumcarbonat ein.
3) Weiche jede Matrix in einem Überschuss von 3% Wasserstoffperoxid ein.
4) Beobachte die Matrices hinsichtlich einer Schaumbildung, der Wasserlöslichkeit, der Aufnahme von Feuchtigkeit und der Volumenzunahme.
5) Teste die Matrices 11 Tage später mittels eines Peroxidase-Tests auf restliches Wasserstoffperoxid

Ergebnisse

Behandlung mit 2% Kupfer(II)chlorid → heftige Blasenbildung, zerstörte Matrix, und die Matrix wurde wasserlöslich
Behandlung mit 2% Eisen(III)chlorid → Blasenbildung, Bildung einer harten, dunkelbraunen Kruste, Matrix wurde wasserlöslich
Natriumcarbonat → gut, schnelle Schaumbildung
Volumenveränderung = ungefähr 42-mal größer als Ausgangsgröße
Feuchtigkeitsaufnahme = 8,923-mal das Originalgewicht, wenn sie über Nacht in überschüssiges Wasser gegeben wurde.
Wasserlöslichkeit = nicht wasserlöslich
Test auf Peroxidrückstand = negativ

Schlussfolgerung
Wenn die Zersetzung des Wasserstoffperoxids zu stark war wurde das Polyacrylamid abgebaut. Das kann vermieden werden, indem die Menge des verwendeten Wasserstoffperoxids erniedrigt wird oder indem ein alternativer Zersetzungskatalysator, wie Natriumcarbonat, verwendet wird. Natriumcarbonat als Katalysator bildete einen geeigneten Schaum und zerfiel zu Kohlendioxidgas, das einen annehmbaren Rückstand darstellt.
BEISPIEL 3
Geschwindigkeit der Sauerstofffreisetzung aus Matrices in das Substrat Wasser
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um die Geschwindigkeit der Sauerstofffreisetzung aus geschäumten Vorrichtungen in Wasser mittels einer Membranelektrode für gelösten Sauerstoff und eines Messgeräts zu testen.
Wie oben diskutiert wurde, fördert die topische Anwendung von Sauerstoff auf geschädigtes Gewebe die Heilung. Theoretisch löst sich der Sauerstoff in der geschäumten Matrix in der Membranfeuchtigkeit oder im Exsudat und dringt als gelöster Sauerstoff in das geschädigte Gewebe ein. Dieser Umgebungstyp kann in vitro mittels Wasser, das zur Verhinderung des Austreten oder des Eintretens von Gasen in einer Flasche eingeschlossen ist, simuliert werden.
Experimentelles Design
Es wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

1) Gib 0,7 mL 10%iges Wasserstoffperoxid auf 0,6 g einer zuvor hergestellten Matrix, die 1% Natriumcarbonat enthält.
2) Gib 24 Stunden später etwas von der geschäumten Matrix zu 110 mL destillierten Wassers in einer verschlossenen Glasflasche ohne irgendwelche Luftblasen.
3) Eine Sonde für gelösten Sauerstoff wurde zusammen mit einem Rührstab in die Flasche gegeben und unter Ausschluss von Luft verschlossen.
4) Unter Rühren wurde der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in ppm in Abhängigkeit von der Zeit verfolgt. Nach dem Erreichen des Höchstwertes öffne den Deckel der Flasche und miss weiter, bis der Sauerstoffgehalt wieder einen Gleichgewichtszustand erreicht hat.
5) Als Kontrolle wiederhole das gleiche Verfahren unter Verwendung einer nicht geschäumten Vorrichtung mit 1% Natriumcarbonat oder von 350 μL einer 10%igen Wasserstoffperoxidlösung anstelle der geschäumten Vorrichtung.

Ergebnisse Sauerstoff-Matrix
Wasserstoffperoxid-Kontrolle
Vorrichtung mit 1% Carbonat-Kontrolle
Schlussfolgerung
Der Sauerstoff wurde schnell aus der geschäumten Vorrichtung in das Substrat transferiert. Die Kontrollen zeigten, dass restlicher Katalysator oder restliches Wasserstoffperoxid nicht für diese Zunahme verantwortlich war. Die geschäumte Matrix für die Sauerstoffzuführung führte der lokalen Umgebung Sauerstoff zu und hielt für einen Zeitraum von wenigstens 24 Stunden hohe Sauerstoffspiegel im Substrat aufrecht.
BEISPIEL 4
Bestimmung des Gesamtsauerstoffgehalts in Vorrichtungen für die Sauerstoffzuführung
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um ein Verfahren zur Bestimmung des gesamten in den geschäumten Sauerstoffvorrichtungen vorhandenen Sauerstoffs zu entwickeln.
Um als effektiver Sauerstoffdonor für Gewebe dienen zu können, muss die Sauerstoffvorrichtung nachweisen, dass sie die Freisetzung von Sauerstoff über längere Zeiträume aufrecht erhalten kann. Einen Anhaltspunkt für das Potenzial der Vorrichtung zur anhaltenden Freisetzung lieferte eine Berechnung der Gesamtmenge des in der Vorrichtung vorhandenen Sauerstoffs. Die Sonde für gelösten Sauerstoff, die in der Testung eingesetzt wurde, zeigt maximal 15 ppm gelösten Sauerstoff an. Da die Sauerstoffzufuhr aus der Vorrichtung in vorherigen Experimenten diese Menge deutlich überschritten hatte, sollte eine größere Menge an Substrat (destilliertes Wasser) zur Bestimmung des Gesamtsauerstoffs verwendet werden.
Experimentelles Design
Es wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

1) Gewinne 5 Stücke von 0,3 g der Matrix für die Sauerstoffzuführung, die zuvor durch das Aufbringen von 0,5 mL von 10%igem Wasserstoffperoxid auf Stücke von 0,6 g einer ACRYDERM^®-Matrix mit 1% Natriumcarbonat hergestellt worden war.
2) Gib jede Vorrichtung luftblasenfrei in verschlossene Glasbehälter unterschiedlicher Größe mit destilliertem Wasser (1200 mL, 635 mL, 120 mL, 60 mL).
3) Zum Zeitpunkt t = 24 h bestimme unter Rühren den gelösten Sauerstoff in jeder Flasche mit der Membranelektrode für gelösten Sauerstoff.
4) Berechne den in der Vorrichtung enthaltenen Gesamtsauerstoff in ppm.

Ergebnisse
Die Ergebnisse dieses Experiments sind graphisch in der 1 dargestellt.
Schlussfolgerung
Als sich der Gehalt an gelöstem Sauerstoff 44 ppm (maximale Löslichkeit) näherte, ließ sich die Testkammer schwerer ins Gleichgewicht zu bringen. Als ein größeres Volumen an destilliertem Wasser zur Extraktion des Sauerstoffs eingesetzt wurde, erreichte die berechnete Konzentration des Gesamtsauerstoffs ein Plateau bei Werten, die als genau erachtet wurden. Deshalb war der Gesamtgehalt an Sauerstoff in ppm in der Vorrichtung für die verwendete Formulierung etwas höher als 6268,6 ppm.
BEISPIEL 5
Sauerstoffkonzentration in der Matrix, die durch Variieren der Peroxidkonzentrationen erhalten wurde
Das folgende Experiment wurde durchgeführt um zu zeigen, dass Sauerstoffvorrichtungen mit unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen hergestellt werden können.
Das Variieren der Konzentrationen des Katalysators und des Wasserstoffperoxids führt zu einer Veränderung verschiedener physikalischer Eigenschaften. Zur Optimierung der Eigenschaften der Vorrichtungen für den Einsatz in unterschiedlichen Umgebungen ist es vorteilhaft, die Sauerstoffkonzentration der Matrix für die Sauerstoffzuführung einstellen zu können.
Experimentelles Design
Es wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

1) Stelle 3 Stücke aus einer ACRYDERM^®-Matrix mit 1% Natriumcarbonat her.
2) Gib zu jedem Stück von 0,6 g 0,5 mL 3%iges Wasserstoffperoxid, 10%iges Wasserstoffperoxid oder 30%iges Wasserstoffperoxid, um drei geschäumte Matrices zu erhalten.
3) Gib einen Tag nach der Herstellung Stücke der geschäumten Matrix von 0,28 g luftblasenfrei in eine verschlossene Glasflasche mit 600 mL destilliertem Wasser.
4) Gib auch Matrixstücke von 3,75 cm × 2 cm in 250 mL destilliertes Wasser.
5) Zum Zeitpunkt t = 24 h bestimme unter Rühren die Konzentration des gelösten Sauerstoffs.

Ergebnisse Sauerstoff/g
Sauerstoff/cm²
Schlussfolgerung
Durch das Verändern der Konzentration des Wasserstoffperoxids, das der Vorrichtung zugegeben wurde, wurde ein Bereich von Sauerstoffkonzentrationen erzielt. Ein größerer Unterschied der Konzentrationen wurde in dem Pro-Gramm-Experiment gesehen, und zwar aufgrund der Tatsache, dass eine Erhöhung des Sauerstoffs an eine Erhöhung des Volumens der Vorrichtung gebunden ist. Jedoch wurde auf einer Pro-Fläche-Basis ebenfalls ein Unterschied der Sauerstoffkonzentrationen erreicht.
BEISPIEL 6
Geschwindigkeit der Sauerstofffreisetzung in unterschiedliche Substrate (ARS/Saline/Wasser)
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um die Geschwindigkeit der Sauerstofffreisetzung in verschiedene Substrate zu messen.
Frühere Experimente zeigten, dass Sauerstoff aus einer Vorrichtung für die Sauerstoffzuführung schnell in Wasser abgegeben wird. Im Allgemeinen sind andere Umgebungen jedoch komplexer als destilliertes Wasser und schwerer in vitro nachzuahmen. Zwei Substrate, die getestet wurden, waren Saline und Blutserum von Säugetieren.
Experimentelles Design
Es wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

1) Gewinne drei geschäumte Sauerstoffmatrizes, die wie folgt hergestellt wurden: 0,5 mL 10%iges Wasserstoffperoxid auf 0,6 g einer Vorrichtung mit 1% Natriumcarbonat; Fläche = 6 × 3 cm.
2) Präpariere 3 Glasflaschen von 250 mL mit destilliertem Wasser, Saline = 0,85% NaCl, oder Serum von adulten Rindern.
3) Gib 0,3 g der Sauerstoffvorrichtung in die Flasche und verfolge den Gehalt an gelöstem Sauerstoff; Flasche verschlossen mit Sonde und Rührfisch, keine Luftblasen.

Ergebnisse
Die Ergebnisse dieses Experiments sind graphisch in der 2 dargestellt, die den Gehalt an gelöstem Sauerstoff in ppm in Abhängigkeit von der Zeit zeigt.
Schlussfolgerung
Zwar bestanden Unterschiede bezüglich der Freisetzungsgeschwindigkeit von Sauerstoff in die unterschiedlichen Substrate, aber die Geschwindigkeit der Abgabe in komplexere Medien war immer noch hoch. Die Gleichgewichtskonzentrationen an gelöstem Sauerstoff waren in Gegenwart von Kochsalzlösung und anderen Ionen niedriger, was die niedrigeren anfänglichen Spiegel an gelöstem Sauerstoff und den langsameren Anstieg des gelösten Sauerstoffs erklärt.
BEISPIEL 7
Verlängerung des Lebens eines Goldfisches in einem verschlossenen Behälter mit einer Vorrichtung für die Sauerstoffzuführung
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um zu bestimmen, um eine oxygenierte Matrix biologisch relevante Sauerstoffmengen abgeben kann.
Vorläufige Arbeiten haben gezeigt, dass die Bildung eines Schaums mit geschlossenen Zellen über die Kombination von Wasserstoffperoxid mit einem Katalysator für den Peroxidabbau erhalten werden konnte. Der Schaum mit den geschlossenen Zellen sollte nahezu reines Sauerstoffgas enthalten. Experimente unter Verwendung einer Sonde für den Sauerstoffnachweis unterstützten diese Schlussfolgerung eindeutig. Weitere Tests waren für die Bestätigung erforderlich, dass die geschäumte Matrix imstande war, biologisch relevante Sauerstoffmengen abzugeben. Ein Ansatz bestand darin, zu zeigen, dass die Matrix das Leben eines Fisches, der in einer verschlossenen Flasche mit Wasser gehalten wird, aufrechterhalten kann.
Experimentelles Design
Es wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

1) Gib drei gewogene Goldfische in 250 mL-Flaschen mit destilliertem Wasser.
2) Zum Zeitpunkt t = 0 gib 1 g einer Vorrichtung zur Sauerstoffzuführung in eine Flasche und verschließe alle Flaschen luftblasenfrei.
3) Wenn einer der Kontrollgoldfische stirbt (keine Matrix zur Sauerstoffzuführung), öffne beide Kontrollflaschen, gib 1 g der Sauerstoffvorrichtung in die Flasche des zweiten Kontrollgoldfischs (Fisch starb), verschließe luftblasenfrei.
4) Beobachte alle Goldfische bezüglich des Todeszeitpunkts und bestimme den Gehalt an gelöstem Sauerstoff.

Ergebnisse

Gib Goldfische in Wasser, 8.30 Uhr vormittags am 9.11.1999
Gib 1 g der Sauerstoffvorrichtung zu Nr. 2 um 15.05 Uhr am 9.11., tot um 10.00 Uhr am 10.11., → 25:30 Stunden bis zum Tod

Ergebnisse
Die Ergebnisse dieses Experiments sind graphisch in der 3 dargestellt, die die Überlebenszeit von Goldfischen in einem verschlossenen Gefäß mit und ohne Sauerstoffvorrichtung zeigt (1 = 7 Stunden).
Schlussfolgerung
Gelöster Sauerstoff, der durch die geschäumte Sauerstoffmatrix bereitgestellt wurde, reichte aus, einen Goldfisch über einen längeren Zeitraum am Leben zu erhalten. Der Goldfisch mit der Matrix für die Sauerstoffzuführung lebte ungefähr 3,5-mal länger als ein Goldfisch ohne Sauerstoffvorrichtung. Das zeigte, dass die Matrix für die Sauerstoffzuführung lebendem Gewebe Sauerstoff in therapeutischen Dosen über einen gewünschten Zeitraum abgeben kann.
BEISPIEL 8
Feuchtigkeitsaufnahme durch unterschiedliche Formulierungen von Matrices für die Sauerstoffzuführung
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um die Eigenschaften von Vorrichtungen für die Sauerstoffzuführung hinsichtlich der Feuchtigkeitsaufnahme zu bestimmen.
Es ist gezeigt worden, dass die geschäumten Sauerstoffvorrichtungen so hergestellt werden können, dass sie unterschiedliche Sauerstoffspiegel enthalten. Ein Anstieg der Sauerstoffkonzentration fiel mit einer Zunahme des Volumens und einer Abnahme der Dichte der Vorrichtung zusammen. Es wurde gewünscht, zu bestimmen, dass der erhöhte Sauerstoffgehalt die Eigenschaften bezüglich der Feuchtigkeitsaufnahme nicht auf ungünstige Weise beeinflusst.
Experimentelles Design
Es wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

1) Präpariere 3 Vorrichtungen aus ACRYDERM^®-Matrixmaterial mit 1% Natriumcarbonat wie im Beispiel 1 beschrieben, außer dass anstelle von Natriumiodid 0,0888 g Natriumcarbonat zugegeben werden, so dass ein Natriumcarbonatgehalt von 1 Gew.-% erhalten wird. Man lässt die Polymermischung gelieren, und dann wird sie auf ungefähr 20% ihres Ausgangsgewichts dehydriert. Die Probe wird dann mit der Wasserstoffperoxidlösung rehydratisiert, um die Bildung des Sauerstoffgases und der Blasen in der Matrix zu ermöglichen.
2) Zu jedem Stück von 0,6 g gibt 0,5 mL 3%iges Wasserstoffperoxid, 10%iges Wasserstoffperoxid oder 30%iges Wasserstoffperoxid, um drei geschäumte Vorrichtungen zu erhalten.
3) Registriere das Gewicht und die Fläche der Sauerstoffvorrichtungen.
4) Tauche Proben von 3,6 × 4 cm jeder Vorrichtung in 100 mL Saline, inkubiere 30 Minuten bei 35°C.
5) Entferne überschüssige Feuchtigkeit mit einem Papierhandtuch, wiege und notiere, gib die Vorrichtung wieder in die Salineinkubation.
6) Wiederhole das Wiegen nach 1,5, 2, 4, 6, 8 und 24 Stunden.

Schlussfolgerung
Die Geschwindigkeit der Feuchtigkeitsaufnahme und die letztendliche Feuchtigkeitsaufnahme pro Gramm Vorrichtung waren bei allen Sauerstoffformulierungen äquivalent. Vorrichtungen mit einem höheren Sauerstoffgehalt wiegen pro Fläche weniger, und somit absorbieren sie insgesamt weniger Gramm Wasser pro Fläche.
BEISPIEL 9
Stabilität der Sauerstoffkonzentration in Vorrichtungen zur Sauerstoffzuführung gegenüber einer Elektronenstrahlbestrahlung
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um die Stabilität geschäumter Sauerstoffvorrichtungen in Abhängigkeit von der Zeit und gegenüber einer Bestrahlung mit Elektronenstrahlen zu testen.
Medizinische Vorrichtungen müssen eine gewisse Sterilität aufweisen. Ein Sterilisationsverfahren, das für Polyacrylamid ideal ist, ist die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen. Eine Elektronenstrahlbestrahlung könnte Substrate potenziell über einen Beschuss mit Elektronen reduzieren, und Produkte müssen auf ihre Beständigkeit gegenüber einer möglichen Schädigung durch Elektronenstrahlen getestet werden. Außerdem muss die Langzeitstabilität der Sauerstoffkonzentration der Vorrichtung für die Sauerstoffzuführung in der Verpackung sichergestellt werden. Eine Folienverpackung wurde aufgrund ihrer Eigenschaften als Sauerstoffbarriere gewählt.
Experimentelles Design
Es wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

1) Präpariere zehn 10%ige geschäumte Sauerstoffmatrizes (1% Carbonat), wie es im Beispiel 8 beschrieben wurde, wobei das Wasserstoffperoxid jedoch eine 10%ige Lösung anstelle der typischen 3%igen Lösung ist.
2) Verpacke in Folie am 17.11.1999.
3) Unterziehe fünf einer Elektronenstrahlbestrahlung am 24.11.1999.
4) Gib 0,3 g bestrahlte Vorrichtungen und Kontroll-Sauerstoffvorrichtungen luftblasenfrei in 600 mL destilliertes Wasser in verschlossenen Glasflaschen am 29.11.1999.
5) Zum Zeitpunkt t = 24 Stunden bestimme den Gehalt an gelöstem Sauerstoff.

Ergebnisse

Sterilisierung Lot Nr. 993043, Dosis 25–33,1 kGy, PO Nr. 624
29.11. Elektronenstrahl → 11,5 ppm
29.11. Kontrollsauerstoff → 11,5 ppm
29.11. Kontrolle ACRYDERM^®-Matrixmaterial → 9,0 ppm

Schlussfolgerung
Die Elektronenstrahlbestrahlung hatte keinen nachweisbaren Effekt auf den Zustand oder die Sauerstoffkonzentration der geschäumten Vorrichtungen für die Sauerstoffzuführung. Weiterhin zeigten in Folie verpackte Vorrichtungen über einen Zeitraum von 12 Tagen keine signifikante Sauerstoffabnahme.
BEISPIEL 10
Neue Formulierungen von Vorrichtungen für die Sauerstoffzuführung
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um alternative Formulierungen für Vorrichtungen für die Sauerstoffzuführung zur Verbesserung der allgemeinen Eigenschaften zu ermitteln.
Zur Verbesserung verschiedener Eigenschaften der ursprünglichen geschäumten Sauerstoffmatrix, wie der Flexibilität, der Stabilität, der Feuchtigkeitsaufnahme oder der Elastizität, wurden verschiedene Variable manipuliert. Zu diesen gehörten Variationen des Katalysators und Veränderungen der Konzentration von Schlüsselkomponenten. Auf diese Weise kann ein großer Bereich an Vorrichtungen hergestellt werden.
Experimentelles Design
Es wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

1) Stelle 8 Vorrichtungen aus ACRYDERM^®-Matrixmaterial her, die enthalten:
A. 1% Natriumcarbonat, nicht getrocknetes Gel
B. 0,5% Natriumcarbonat, 0,5% Natriumbicarbonat
C. 1% Natriumcarbonat, 40% weniger Glycerol als in der Standard-ACRYDERM-Matrix
D. 1% Natriumcarbonat, 30% weniger Glycerol
E. 1% Natriumcarbonat, 50% weniger Glycerol, 50% weniger Guargummi
F. 1% Natriumcarbonat, kein Guargummi
G. 1% Natriumcarbonat, 25% mehr Guargummi
H. 1% Natriumcarbonat, 0,01% Natriumiodid

Die Standardzusammensetzung der Matrix ist im Beispiel 1 beschrieben, und die Carbonatmengen sind im Beispiel 8 angegeben. Hier beschriebene Veränderungen sind Veränderungen ausgehend von der Zusammensetzung der Standardmatrix.

2) Gib 0,25 mL 20%iges Wasserstoffperoxid zu 0,6 g einer jeden Matrix.
3) Die Matrices wurden bezüglich einer Schaumbildung beobachtet.

Ergebnisse
Schlussfolgerung
Die Veränderung von Schlüsselkomponenten des ACRYDERM^®-Matrixmaterialbatches führte zu unterschiedlichen letztendlichen Sauerstoffspiegeln. Einige Komponenten, wie Guargummi, sind möglicherweise keine notwendige Komponente. Tatsächlich kann eine gute Matrix für die Sauerstoffzuführung ein flexibles, lösemittelabsorbierendes Polymer, ein Peroxid und einen Katalysator für die Zersetzung umfassen.
BEISPIEL 11
Sauerstoffeinschluss in Substraten, die nicht aus Polyacrylat bestehen
Polyacrylat ist ein nicht-resorbierbares Substrat, was seine Verwendung auf topische oder nicht-implantierbare Anwendungen, bei denen die Matrix entfernt werden kann, beschränkt. Zahlreiche andere polymerisierte Materialien können Schäume mit geschlossenen Zellen für den Einschluss von Sauerstoffgas bilden, wobei sie gleichzeitig den Vorteil einer biologischen Abbaubarkeit, d.h. Resorbierbarkeit, haben. Der Zweck dieses Experiments bestand darin, die Machbarkeit des Einschließens von Sauerstoffgas in anderen Substraten zu zeigen.
Experimentelles Design
Gelatine, Agar und Agarosekörnchen wurden in Konzentrationen, die von 1 bis 5 Gew.-% reichen, unter Erhitzen in Wasser gelöst. Zu verschiedenen Proben der Lösungen wurde dann Natriumcarbonat zusammen mit Guargummi und Glycerol gegeben, ehe sie zur Gelbildung in Form von Platten in Formen gegossen wurden. Nachdem die Gele fest geworden waren, wurden sie dehydriert und dann mit einer Wasserstoffperoxidlösung rehydratisiert.
Ergebnisse
Alle Proben bildeten Materialien in der Art von Schäumen mit geschlossenen Zellen, solange der Katalysator im Polymer vorhanden war. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst.
Schlussfolgerung
Diese Experimente zeigten, dass ein Katalysator in eine biologisch abbaubare Matrix inkorporiert wurde, um die Zersetzung von Wasserstoffperoxid zu unterstützen, und dass andere Polymere als Polyacrylamidpolymere verwendet werden konnten. In einem derartigen Konstrukt führte der Zusatz von Wasserstoffperoxid zu den polymerisierten Materialien zur Bildung von Sauerstoffgas, das im Polymergerüst unter Bildung eines Schaums aus geschlossenen Zellen eingeschlossen wurde.

Claims

Vorrichtung zur Zuführung von Sauerstoff, die eine biokompatible Matrix umfasst, wobei die biokompatible Matrix ein Polymernetzwerk und Sauerstoff umfasst, wobei die Vorrichtung über eine Reaktion gebildet wird, die Sauerstoff freisetzt, der in der Matrix eingeschlossen wird, wodurch multiple sauerstoffreiche, geschlossene Zellen in der Matrix gebildet werden, und wobei der Sauerstoff im gesamten Polymernetzwerk dispergiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem ein nicht gelierbares Polysaccharid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die außerdem wenigstens ein aktives Mittel umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die biokompatible Matrix Polyacrylamid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das nicht gelierbare Polysaccharid Guargummi ist.
Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sauerstoff, der freigesetzt worden ist, aus der Zersetzung eines Peroxids resultierte.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Zersetzung des Peroxids durch einen Katalysator verursacht worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Katalysator, der verwendet worden ist, ein Carbonatsalz ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Katalysator, der verwendet worden ist, ein Iodidsalz, Mangandioxid oder Kupfer(II)chlorid ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Katalysator, der verwendet worden ist, ein Enzym wie die Katalase oder die Lactoperoxidase ist.
Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, die außerdem einen Katalysator umfasst.
Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei das biokompatible Polymer ein natürliches oder synthetisches Polymer ist.
Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 12, wobei das nicht gelierbare Polysaccharid in der gesamten Polymermatrix dispergiert ist.
Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Polymernetzwerk ein resorbierbares Material ist.
Vorrichtung, wie sie in einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 14 definiert wird, für den Einsatz in der Medizin.
Verwendung der Vorrichtung, wie sie in einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 14 definiert wird, bei der Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von geschädigtem Gewebe.