DE60104703T2

DE60104703T2 - Neue vernetzte derivate der hyaluronsäure.

Info

Publication number: DE60104703T2
Application number: DE60104703T
Authority: DE
Inventors: Davide Renier; Vittorio Crescenzi; Andrea Francescangeli
Original assignee: Fidia Farmaceutici SpA
Current assignee: Fidia Farmaceutici SpA
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2021-09-01
Also published as: EP1313772B1; EP1313772A1; AU1387002A; ITPD20000207A0; US7125860B1; DE60104703D1; JP2004507588A; WO2002018450A1; CA2423384C; ATE272654T1; AU2002213870B2; ITPD20000207A1; ES2227297T3; CA2423384A1; IT1317358B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Klasse von vernetzten Derivaten von Hyaluronsäure, dem Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung in der Chirurgie und in den Gebieten der biomedizinischen Gesundheitspflege.
Stand der Technik
Hyaluronsäure ist ein natürliches Mucopolysaccharid bestehend aus repetitiven Monomereinheiten von N-Acetylglucosamin und D-Glucuronsäure. Es ist ein Polymer mit einer linearen Kette, dessen Molekulargewicht von 50,000 bis 13,000,000 Da, abhängig von seinem Ursprung variieren kann. Es ist in der Natur in perizellularen Gelen, in der Grundsubstanz des Bindegewebes von Vertebraten, in der es eine der Hauptkomponenten darstellt, in der Gelenkflüssigkeit der Hüften, in dem Humor vitreus, in dem Gewebe der menschlichen Nabelschnur und im Hahnenkamm vorhanden. Der Ausdruck HA, wie nachfolgend verwendet, steht sowohl für Hyaluronsäure in der sauren Form als auch für das Salz davon, wie beispielsweise für Natrium-, Kalium-, Magnesium- und Calciumhyaluronat.
Einer der chemischen Ansätze betreffend die Veränderung von HA besteht in dem Vernetzen der Kette des Polysaccharids, um ein molekulares Netzwerk zu bilden ( EP 0341745 B1 ), dessen Dichte von dem Vernetzungsgrad abhängig ist, der erhalten wird. Es ist auch bekannt, dass ein geringerer Vernetzungsgrad die chemisch-physikalischen Eigenschaften des Polysaccharides verändert, wobei die Bildung von viskoelastischen Gelen oder transparenten mukoadhäsiven Membranen begünstigt wird.
Chemische Änderungen der HA ermöglichen daher, das Polysaccharid für verschiedene biomedizinische Anwendungen zu verwenden, beispielsweise bei der Vorbeugung von chirurgischen Adhäsionen, in dem Gele oder Membranen verwendet werden, die der Gewebeadhäsion vorbeugen.
De Belder et al. (WO 86/00912) beschreiben langsam degradierende Gele zur Vorbeugung chirurgischer Adhäsion, die durch Vernetzung der Carboxygruppen von HA durch Verwendung von bi- und polyfunktionellen Epoxiden hergestellt werden.
Andere reaktive Agenzien, die zur Vernetzung vorgeschlagen wurden, schliessen 1,2,3,4-Diepoxybutan in einer basischen Lösung (T. C. Laurent et al., 1964, Acta. Chem. Sca. Band 18, Seite 274), Divinylsulfon in einer basischen Lösung (E. A. Balazs et al., US-Patent Nr. 4,582,865) und eine Vielzahl von anderen Reagenzien, wie beispielsweise Formaldehyd, Dimethylharnstoff, Ethylenoxid und Polyisocyanat, ein (E. A. Balazs et al. UK-Patent Nr. 8420560). Malson et al. beschreiben die Herstellung vernetzter Gele zur Verwendung als Substitut für den Humor vitreus (PCT-Publikation Nr. WO 86/00079).
Schliesslich beschreiben Della Valle et al. die Herstellung von Biomaterialien, wie beispielsweise Gelen, Schwämmen und Membranen zur Verwendung in der Chirurgie und in dem Feld der biomedizinischen Gesundheitspflege, erhältlich durch Reaktion einer Autovernetzung zwischen der Carboxy- und Hydroxygruppe von HA (ACP^TM) durch Verwendung eines Kondensierungsmittel, wie beispielsweise Chloromethylpyridiniodid ( EP 0345745 B1 ).
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Klasse von vernetzten Derivaten von teilweise N-deacylierter Hyaluronsäure oder Derivaten davon, enthaltend mindestens eine repetivite Einheit der Formel (I), die nachfolgend dargestellt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung dieser vernetzten Derivate zur Verfügung, enthaltend eine Multikomponentkondensationsreaktion, die Carboxylgruppen und die Aminogruppen, die von der teilweise N-deacylierten Hyaluronsäure oder Derivaten davon abstammt, zusammen mit einem Aldehyd und einem Isocyanid involvieren.
Die so erhaltenen Derivate weisen unterschiedliche chemisch-physikalische Eigenschaften auf, abhängig vom Grad zu dem sie vernetzt worden sind und können alleine oder in Verbindung mit biologisch und/oder pharmakologisch aktiven Substanzen zu der Herstellung von pharmazeutischen Zusammensetzungen, Biomaterialien, chirurgischen und Gesundheitspflegeartikeln, langsam freilassende Systeme und für die Beschichtung von biomedizinischen Objekten verwendet werden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf vernetzte Derivate von teilweise N-deacylierter Hyaluronsäure oder Derivaten davon gerichtet, enthaltend mindestens eine repetitive Einheit der Formel (I):
in der R₁ ein H oder ein substituierter oder nicht substituierter C1–C20 Rest ist, der von einem Aldehyd einer aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen, heterocyclischen Serie abstammt, sofern dieser Aldehyd bei Raumtemperatur flüssig ist;
R₂ eine aliphatische, aromatische, arylaliphatische, cycloaliphatische oder heterocyclische Gruppe ist, die substituiert oder unsubstituiert ist;
R OH, O^–, eine alkoholische Gruppe der aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen, heterocyclischen Serie oder eine Aminogruppe der aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen oder heterocyclischen Serie ist;
die Gruppen R₃, die gleich oder verschieden voneinander sein können, H, SO₃ ^– oder ein Rest eines Halbesters von Bernsteinsäure oder eines Schwermetallsalzes eines Halbesters von Bernsteinsäure sind;
und in der die Gruppen R₄, die gleich oder verschieden von einander sein können, eine Gruppe COR oder eine Gruppe CH₂OR₃ sind, in denen R und R₃ wie oben definiert sind.
Von den Hyaluronsäurederivaten, die zur Herstellung der vernetzten Derivate der Erfindung verwendet werden können, sind die folgenden bevorzugt:

– Teilester von Hyaluronsäure, die mindestens eine freie Carboxygruppe enthalten, und bei denen die verbleibenden Carboxygruppen mit Alkoholen der aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen und heterocyclischen Serie verestert worden sind, hergestellt wie in EP 0216453 B1 beschrieben, die hiermit als Referenz eingefügt wird;
– Halbester von Bernsteinsäure oder Schwermetallsalzen von Halbestern von Bernsteinsäure mit Hyaluronsäure oder mit Halbestern von Hyaluronsäure, hergestellt wie beschrieben in. WO 96/357207, die hiermit als Referenz eingefügt wird;
– O-sulphatierte Hyaluronsäure und Derivate davon, hergestellt wie in US 6,051,701 beschrieben, die hiermit als Referenz eingefügt wird;
– Amide von Hyaluronsäure oder einem Derivat davon mit einem Amin der aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen, heterocyclischen Serie, hergestellt wie in WO 00/01733 beschrieben, die hiermit als Referenz eingefügt wird;
– percarboxylierte Hyaluronsäure und Derivate davon, hergestellt wie in der co-anhängigen Patentanmeldung im Namen des gleichen Anmelders beschrieben;
– Hyaluronsalze mit biologisch oder pharmakologisch aktiven Substanzen;
– Hyaluronsäuresalze mit Schwermetallen.

Gemäss der Erfindung sind diese Schwermetalle ausgewählt aus der Gruppe der Metalle der 4., 5. und 6. Periode des Periodensystems der Elemente und vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Cobalt, Eisen, Kupfer, Zink, Arsen, Strontium, Zirkon, Antimon, Gold, Caesium, Wolfram, Selen, Platin, Gallium, Ruthenium, Bismuth, Zinn, Titan und Quecksilber.
Von den pharmakologisch aktiven Substanzen sind die folgenden bevorzugt: Antibiotika, Anti-Infektionsmittel, antimikrobielle Mittel, antivirale Mittel, Antimyotica, Cytostatika, Anti-Krebsmittel, entzündungshemmende Mittel, wundheilende Agenzien, Anaesthetica, cholinerge oder adrenerge Agonisten und Antagonisten, antithrombotische Mittel, Antikoagulanzien, Haemostatica, Fibrinolytica und Thrombolytika.
Als biologisch aktive Substanzen sollten beispielsweise Proteine und deren Fragmente, Peptide und Polynucleotide, Wachstumsfaktoren, Enzyme, Impfstoffe und Substanzen verwendet werden, die bei der Behandlung von Erkrankungen, die mit genetischen Defekten zusammenhängen, verwendet werden, wie solche, die von der enzymatischen Hypo- oder Hyperaktivität auf Grund von Defekten der Gene, die für ein bestimmtes Enzym kodieren, abhängen, von Deformationserkrankungen und von Erbkrankheiten.
Unter den vernetzten Derivaten der Erfindung sind von besonderem Interesse diejenigen, in denen R₁ ausgewählt ist aus H, CH₃ und CH(OH)CH₂OH und bevorzugter R₁ H ist.
Überdies, nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist R₂ ausgewählt aus C1–C20 aliphatischen Gruppen, linearen oder verzweigten aromatischen Gruppen mit einem oder mehreren ungesättigten Ringen mit 5 bis 6 Gliedern, die mindestens ein Heteroatom enthalten oder nicht, cycloaliphatischen Gruppen mit 5 bis 6 Gliedern und arylaliphatischen Gruppen mit einer aliphatischen Hälfte C1–C20 und einer Arylhälfte mit einem oder mehreren ungesättigten Ringen mit 5 bis 6 Gliedern. Bevorzugter ist R₂ ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cyclohexyl und tert-Butyl.
Wenn nicht anders angegeben, sollten die Ausdrücke aliphatisch, aromatisch, arylaliphatisch, cycloaliphatisch und heterocyclisch, wie hier verwendet, wie folgt interpretiert werden:
"aliphatisch" steht für acyclisch oder betrifft offene Ketten oder verzweigte Kohlenstoffverbindungen, wie Alkane, Alkene oder Alkine. Beispiele von aliphatischen Hälften schliessen C1–C20 nicht-zyklische Kohlenwasserstoffe und deren Isomere, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Isopentyl, Neopentyl, tert-Pentyl, 2-Methylbutyl, 1,2-Dimethylpropyl, Hexyl, Isohexyl, 1-Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 1,1-Dimethylbutyl, 1,2 Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 1,3-Dimethybutyl, 2,3-Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1,2-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1,1,2-Trimethylpropyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Cetyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Stearyl etc. ein, aber sind nicht darauf limitiert.
"aromatisch" steht für eine Arylhälfte mit einem oder mehreren ungesättigten Ringen, wobei jeder Ring üblicherweise 5 bis 8 Glieder und vorzugsweise 5 bis 6 Glieder hat. Beispiele solcher aromatischen Hälften schliessen Benzyl, Toluyl, Naphthalyl, Anthracenyl, Phenantryl, Fluorenyl, Coroneyl, Triphenylenyl, Fluoranthenyl, Benzofluoranthenyl, Benzopyrenyl und Pyrenyl ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
"cycloaliphatisch" beschreibt eine Kohlenstoffringstruktur, üblicherweise mit 3 bis 8 Gliedern und vorzugsweise 5 bis 6 Gliedern, die keine Resonanzstruktur enthalten. Beispiele von cycloaliphatischen Gruppen schliessen Cycloalkane und Cycloolefine wie Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl, Cyclohexenyl (Tetrahydrobenzenyl), Cyclohexylidenyl und Cyclooctadienyl ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
"heterocyclisch" betrifft andersartige Atome in einem Ring. Eine heterocyclische Gruppe ist eine Heteroarylgruppe, üblicherweise mit einem 3–8 gliedrigen, vorzugsweise 5 bis 6 gliedrigen Ring oder fusionierten Ring, enthaltend mindestens ein Heteroatom (wie O, S, N etc.) und schliesst Thienyl, Furanyl, Pyranyl, 2H-Pyrrolyl, Imidazolyl, Pyrazolyl, Pyridyl, Pyrazinyl, Pyrimidyl, Pyridazinyl, Isothiazolyl, Isoxazolyl, Furazanyl, Benzothienyl, Isobenzofuranyl, Chromenyl, Indolindinyl, Isoindolyl, Indolyl, Purinyl, Chinolidinyl, Isochinolyl, Chinolyl, Phtalazinyl, Chinazolyl, Carbazolyl, Acridinyl und Phenanthridinyl ein, sind aber nicht darauf limitiert.
"arylaliphatisch" steht für eine Gruppe, die sowohl aromatische als auch aliphatische Substituenten wie oben definiert aufweist. Beispiele von Arylalkylgruppen schliessen Ethylbenzenyl, Isobutylbenzolyl, Benzyl, Ethylbenzyl, Propylbenzyl, Isopropylbenzyl, Butylbenzyl Isobutylbenzyl, Cyclohexylbenzyl, Styrenyl und Biphenyl ein, sind aber nicht darauf limitiert.
Die vorliegenden vernetzten Derivate können durch eine Multikomponentkondensationsreaktion erhalten werden, die in der organischen Chemie als "Ugi's Reaktion" bekannt ist. Diese Reaktion wurde durch den gleichen Autor bei der Herstellung eines Netzwerkes basierend auf Alginat für die Immobilisierung eines Enzyms beschrieben (Ugi et al., "Chemistry and Biochemistry of Amino Acids, Peptides and Proteins", Weinstein Ed., New York 1982, Band 6, Seite 245) und wurde bei der Herstellung von Hydrogelen durch De Nooy angewendet (Biomacromolecules, 2000, Band 1, Nr. 2, Seite 259).
Im Kontext der vorliegenden Erfindung steht "Ugi's Kondensation" für die chemische Reaktion, die vier molekularen Spezies, die zu den Klassen der Carbonsäuren, primären Aminen, Aldehyden und Isocyaniden gehören, involviert.
In dem nachfolgenden Schema 1 ist die Ugi's Vierkomponenten-Kondensation schematisch dargestellt, in der die primären Amine R₄-NH₂ mit der Carbonylgruppe des Aldehydes R₁CHO kondensiert werden, um ein Imin zu geben (Formel 1a). Das protonierte Imin reagiert zuerst mit dem Isocyanid R₂-NC, was zu der Verbindung der Formel 1b führt und schliesslich mit der Carboxyfunktion R₃-COO^–, was zu der Verbindung der Formel 1c und anschliessend zu dem α-(Acylamin)amid der Formel 1d führt.
Schema 1
Obgleich die Ugi's-Kondensation als synthetisches Verfahren für die Vernetzung von Polymeren und carboxylierten Polysacchariden bekannt ist, besteht der erfinderische Schritt, der das vorliegende Verfahren charakterisiert, in der Verwendung der vorgängig N-deacetylierten HA oder Derivaten davon mit einem Prozentanteil der N-Deacetytelierung, der sich zwischen 1% und 50% erstreckt, bezogen auf alle anwesenden N-acetylierten Gruppen, vorzugsweise zwischen 5 und 30%.
Nach der vorliegenden Erfindung steht der Ausdruck "N-deacetylierte HA" für das Produkt, das durch die N-Deacetylierungsreaktion erhalten wird, in der N-acetylenischen Gruppen von N-Acetylglucosaminsäurereste partiell mit einem Wasserstoff substituiert sind, was zu einer primären Amingruppe führt.
Der Ausdruck "Prozentsatz der N-Deacetylierung" wie hier verwendet, steht für die Menge der N-acetylenischen Gruppen des N-Acetylglucosaminrests, die während der Deacetylierungsreaktion eliminiert worden sind. Dieser Wert ist äquivalent zu dem Prozentsatz der freien Aminogruppen, die für die Vernetzungsreaktion verfügbar sind.
"Vernetzungsreaktion" steht für die Reaktion, die zu einer kovalentartigen chemischen Bindung zwischen den Hyaluronsäureketten führt, was das erwartete Resultat der Ugi's Kondensation ist. Grad der Vernetzung" steht für die Anzahl der Kondensationen, die in der Vernetzungsreaktion involviert sind. Der Grad der Vernetzung hat sich überraschenderweise als äquivalent zu dem Grad der N-Deacetylierung erwiesen und unterstützt demnach weiter die Evidenz, die durch die hohe Spezifität und chemische Ausbeute der Ugi's Kondensationsreaktion gegeben wird.
Das Verfahren zur Herstellung der vorliegenden vernetzten Derivate umfasst daher die folgenden zwei Schritte:

a) Kontrollierte N-Deacetylierung von Hyaluronsäure oder einem Derivat davon, um eine korrespondierende teilweise N-deacetylierte Hyaluronsäure oder ein Derivat davon zu erhalten;
b) Ugi's Kondensation der teilweise N-deacetylierten Hyaluronsäure oder des Derivates davon, das von Schritt a) kommt mit einem Aldehyd oder einem Isocyanid.

Die Besonderheit der Ugi's Kondensation in dem vorliegenden Verfahren liegt in der Tatsache, dass für die vier in dieser Reaktion involvierten Komponenten (einem primären Amin, einer Carbonsäure, einem Aldehyd und einem Isocyanid) zwei funktionelle Gruppen, das primäre Amin und die Carboxygruppe zu der Hyaluronsäure oder dem Derivat davon gehören; von denen die Carboxyfunktion natürlich in dem D-Glucoronsäurerest anwesend ist, während die Aminogruppe von der teilweisen N-Deacetylierung des N-Acetylglucosaminrests abstammt. Im Gegensatz dazu benötigt die Ugi's Reaktion, wie sie durch andere Autoren bisher beschrieben worden ist, die Anwesenheit eines Polyamins (beispielsweise 1,5-Diaminopentan), das fähig ist, als Vernetzungsagens zu wirken.
Die Anwesenheit der primären Aminogruppe an der HA-Kette führt zu zwei wichtigen Vorteilen: Die erste ist die Eliminierung einer weiteren Verbindung von der Kondensationsreaktion, und dies spielt zweifelsfrei eine wichtige Rolle in dem Verlauf der Degradierung des vernetzten Produktes und reduziert das Risiko, das bei der Freisetzung von organischen Aminen involviert ist; der zweite Vorteil ist, dass bei gleichem Vernetzungsgrad ein Derivat erhalten wird, das durch eine höhere Zahl von freien Carboxyfunktionen gekennzeichnet ist, da 2 HA- Gruppen in die Reaktion involviert sind, wobei die freien Carboxyfunktionen wiederum in andere chemische Modifikationen involviert sein können, wie beispielsweise Veresterungen, Amidierungen, Salzbildung mit pharmakologisch aktiven Molekülen oder mit Schwermetallen, die antibakterielle, antivirale oder anti-Krebs-Eigenschaften etc. haben. Überdies findet die Vernetzungsreaktion der Erfindung in wässriger Phase bei Raumtemperatur statt. Ein weiterer Vorteil ist die Tatsache, dass durch die hohe chemische Ausbeute der Ugi's Kondensation der Grad der Vernetzung durch den Prozentsatz der verwendeten N-Deacetylierung einfach angepasst werden kann (äquivalent zu der Zahl der freien Aminogruppen, die fähig sind, bei der Reaktion einzugreifen).
Die so erhaltenen Derivate weisen die Besonderheit auf, dass sie Wasser absorbieren und Hydrogele mit viskoelastischen Eigenschaften bilden, abhängig vom Grad der Vernetzung, der erreicht wird. Es ist fähig, zu Hydrogelen mit viscoelastischen Eigenschaften zu führen, abhängig von den verschieden Graden der Vernetzung, die bei Gesundheitspflege- und chirurgischen Artikeln verwendet werden können und zur Herstellung von pharmazeutischen Zusammensetzungen, um Medikamente zu transportieren.
Durch die chemisch-physikalischen Eigenschaften in Kombination mit den biologischen Eigenschaften, die für natürliche Polysaccharide typisch sind, sind diese vernetzten Produkte insbesondere im Feld der Biomedizin und der Gesundheitspflege und als chirurgische Apparate zur Vorbeugung von Adhäsionen, als Füllmittel und als Substitute für den Humor vitreus in der Ophthalmologie oder als Transportsystem für die kontrollierte Abgabe von Arzneimitteln geeignet.
Die erhaltenen Gele am Schluss der Reaktion haben viskoelastische Eigenschaften wie vorgängig hervorgehoben, sie schwellen im Wasser abhängig von ihrem Vernetzungsgrad an, und sie sind farblos und vollständig transparent. Da Carboxy- und Aminogruppen in die Kondensationsreaktion involviert sind, führen sie zu kovalenten Bindungen des Amid-Typs, die erhaltenen Gele zeigen einen hohen Grad der Resistenz gegenüber Hydrolyse (wiederum in Abhängigkeit zu deren Grad der Vernetzung) und dies ermöglicht es, sie für therapeutische Applikationen zu verwenden, in denen die Aufenthaltszeit eine kritische Rolle spielen kann.
Die vernetzten Derivate nach der vorliegenden Erfindung können in Verbindung mit radioaktiven und nicht-radioaktiven Substanzen verwendet werden, um in Kontrastsystemen für die Herstellung von Markern in der in vivo Diagnostik zur Identifikation und Behandlung von tumoralem oder beschädigtem Gewebe verwendet zu werden.
Die vorliegenden vernetzten Derivate können auch in den Verfahren zur Beschichtung von Objekten verwendet werden, die sowohl in medizinischen als auch in industriellen Gebieten verwendet werden, wodurch die Oberflächen des Materials, das als Träger verwendet wird, neue biologische Eigenschaften ergeben.
Beispiele von Artikel, die beschichtet werden können, sind ein Bypass, ein Venenkatheter, ein Shunt, ein Katheter, ein Führungskanal, eine Sonde, eine Herzklappe, künstliche Sehnen, Knochen und kardiovaskuläre Ersatzmittel, Kontaktlinsen, Weichgewebeersatzmittel, Ersatzmittel tierischen Ursprungs, Blutoxygenatoren, künstliche Nieren, Herze, Bauchspeicheldrüsen und Lebern, Blutbeutel, Spritzen, chirurgische Instrumente, Filtersysteme, Laborinstrumente, Container für Zellen- und Gewebekulturen und für die Regeneration von Zellen und Geweben, Träger für Peptide, Proteine und Antikörper.
Das Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche von solchen Objekten kann zum Beispiel mit der Plasmabeschichtungstechnik durchgeführt werden, die in der Patentanmeldung im Namen des Anmelders unter der Nr. WO 96/24392 beschrieben worden ist.
Wie oben gesagt können die vorliegenden vernetzten Derivate auch in verschiedenen Formen von Biomaterialien hergestellt werden, wie als Mikrosphären, Nanosphären, Membranen, Schwämmen, Fäden, Filmen, Gazen, Führungskanälen, Hydrogelen, nicht gewebte Geweben, Filzen und Ähnlichen davon. Solche Biomaterialien können ein oder mehrere vernetzte Derivate der Erfindung enthalten, wahlweise in Verbindung mit einem natürlichen, halbsynthetischen oder einem synthetischen Polymer und wahlweise weiter in Verbindung mit biologisch und pharmakologisch aktiven Substanzen sein.
Beispiele von natürlichen Polymeren, die verwendet werden können, sind Collagen, Copräzipitate von Collagen, Glycosaminglycane, Cellulose, Polysaccharide in der Form von Gelen wie Chitin, Chitosan, Pectin oder Pectinsäure, Agar, Agarose, Xanthan, Gellan, Algininsäure oder Alginate, Polymannane oder Polyglykane, Stärke und natürliche Gummis.
Beispiele von halbsynthetischen Polymeren sind Collagen vernetzt mit Agenzien wie Aldehyden oder Vorläufer davon, dicarboxylierte Säuren oder deren Halogenide, Diamine, Derivate von Cellulose, Hyaluronsäure, Chitin oder Chitosan, Xanthane, Pectin oder Pectinsäure, Polyglykane, Polymannan, Agar, Agarose, natürliche Gummis und Glycosamineglykane.
Synthetische Polymere beispielsweise können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Polymilchsäure, polyglycolische Säure oder Copolymere derselben oder deren Derivate, Polydioxane, Polyphosphazene, polysulphonische Harze, Polyuretane und PTFE.
Solche Biomaterialien können in der Hämodialyse, Kardiologie, Angiologie, Dermatologie, Ophthalmologie, Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Zahnmedizin, Orthopädie, Gynäkologie, Urologie, in der ausserkörperlichen Blutzirkulation und Oxygenierung, in der Kosmetik und in verschiedenen Feldern der Chirurgie, wie Becken-, Abdominal-, Spinal-, Kardial-, Vasculär-, Ophthalmal-, orthodädischen, Hals-Nasen-Ohren- und plastisch ästhetischen Chirurgie verwendet werden.
Überdies können diese Biomaterialien in Verbindung mit Fibrin und wahlweise mit anderen biologischen aktiven Substanzen zur Herstellung von chirurgischen Klebern verwendet werden.
Die vorliegenden Biomaterialien können erfolgreich auch als Gerüst für Zellkulturen, wie mesenchimale Zellen oder reife Zellen verwendet werden, um Binde-, Drüsen- und Nervengewebe zu erhalten.
Herstellung von teilweise N-deacetylierter HA oder Derivaten davon
Fraktionen von HA, die von tierischem oder Fermationsursprung erhalten wurden mit einem Molekulargewicht zwischen 5,000 und 5,000,000 Da, vorzugsweise zwischen 50,000 und 300,000 Da oder Derivate davon mit einer Reinheit von nicht weniger als 95% werden in Hydrazin oder Hydrazinmonohydrat in einer Konzentration von zwischen 1 und 50 mg/ml, vorzugsweise zwischen 5 und 25 mg/ml solubilisiert. Die so erhaltene Lösung wird mit einer Menge von Hydrazinsulfat zwischen 0,1 und 3% w/v, vorzugsweise 1% ergänzt.
Die Reaktion wird bei einer Temperatur von 40 bis 90°C, vorzugsweise bei 60°C, durchgeführt, wobei ständig gerührt wird. Die Reaktionszeit hängt von dem Prozentsatz der N-Deacetylierung, die erhalten werden soll, ab und ist vorzugsweise zwischen 8 und 48 Stunden enthalten. Tabelle 1 zeigt als ein Beispiel den Prozentsatz der N-Deacetylierung für 4 HA-Derivate (HADe), die vom Anmelder hergestellt wurden, der sich als relativ zu der Reaktionszeit ausgedrückt in Stunden erwies.
Tabelle 1
Die Reaktion wird dann durch Fällung mit einem polaren Lösungsmittel, vorzugsweise mit Ethanol unterbrochen. Wenn es einmal teilweise Vakuum-getrocknet ist, wird die Ausfällung mit Jodsäure mit einer molekularen Konzentration zwischen 0,1 und 1 M, vorzugsweise 0,5 M und nachfolgend mit 57% Wasserstoffjodid (w/v) behandelt. Der pH der erhaltenen Lösung ist zwischen 5–7, in dem eine 10%ige Lösung (w/v) von Natriumacetat zugegeben wird.
Die wässrige Phase enthaltend die modifizierten Polysaccharide wird durch wiederholte Behandlung mit Ethylether extrahiert, bis die wässrige Phase vollständig entfärbt worden ist (es beginnt als intensive gelb-braune Farbtönung). Schliesslich wird es mit einem polaren Lösungsmittel, vorzugsweise Ethanol, ausgefällt.
Das als weisse Ausfällung geerntete Produkt wird für mindestens 48 bis 72 Stunden bei 30°C Vakuum-getrocknet. In dem folgenden Schema 2 wird der N-Deacetylierungsschritt illustriert: Schema 2
Hydrazin oder Hydrazinmonohydrat,
Hydrazinsulfat
T = 40–90°C
Jodsäure,
Hydrojodsäure
in der R H oder COCH₃ ist.
Herstellung des vorliegenden vernetzten HA oder Derivaten davon
Das teilweise N-deacetylierte Produkt, das wie oben beschrieben erhalten worden ist, wird in Wasser bei einer w/v-Konzentration von 1 bis 10% solubilisiert, vorzugsweise im Bereich von 8–12%. Der pH der erhaltenen Lösung durch Zugabe von 6 M HCl wird so angepasst, dass er zwischen 4,5 und 5 liegt.
Ein Überschuss (ungefähr 20–25 mal die Anzahl der Mole von N-deacetylierter HA oder von einem Derivat davon) eines Aldehyds ausgewählt aus substituierten oder unsubstituierten C1–C20 Aldehyden der aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen, heterocyclischen Serie, sofern dieser Aldehyd bei Raumtemperatur flüssig ist; und ein Überschuss (ca. 80–100 mal die Anzahl der Mole von N-deacetylierter HA oder einem Derivat davon) eines Isocyanids ausgewählt aus der Gruppe eines substituierten oder unsubstituierten Isocyanids der aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen oder heterocyclischen Serie werden dann zugegeben.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird der Aldehyd ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formaldehyd, Acetaldehyd und Glyceraldehyd, und am meisten bevorzugt ist Formaldehyd.
Das Isocyanid ist vorzugsweise ausgewählt aus Cyclohexylisocyanid und Butylisocyanid, die kommerziell erhältlich sind. Für die Zwecke der Erfindung ist es jedoch auch möglich eine Serie von Isocyaniden zu verwenden, die nicht kommerziell erhältlich sind, die aber in dem Labor synthetisiert werden können (wie beispielsweise beschrieben durch T. Lindhorst et al. 1999, Tetrahedron, 55, 7411–7420).
Die Reaktion läuft bei Raumtemperatur unter konstantem Rühren für einen Zeitraum im Bereich von 20 Sekunden und wenigen Minuten statt, was abhängig von dem Ausgangsprozentsatz der N-Deacetylierung ist.
Die Reaktion endet mit der Bildung eines transparenten Gels, das dazu neigt, den Rührmechanismus durch Verursachung von Reibung zu behindern.
Tabelle 2 beschreibt unter den gleichen Bedingungen die Vernetzungsreaktionszeit ausgedrückt in Sekunden bezüglich des Prozentsatzes der N-Deacetylierung von HA Derivaten, die als Intermediat verwendet werden.
Tabelle 2
Nachdem das Gel über Nacht stehen gelassen wurde, wird es in eine 0,1 M Lösung Sodacarbonat transferiert und unter diesen Bedingungen für mindestens 16 bis 24 Stunden gelassen. Schliesslich wird es gegen Wasser für mindestens 1 Woche destilliert. Das Gel kann dann lyophylisiert werden und anschliessend in Wasser in der gewünschten Konzentration rehydratisiert werden.
Überdies kann das lyophilisierte und pulverisierte Produkt in Membranen und Fäden durch ein trockenes Extrusionsverfahren, das die Verwendung von wässrigen Lösungen involviert, überführt werden.
Das gleiche lyophilisierte und pulverisierte Produkt kann in geeigneten Lösungsmitteln hydratisiert werden, vorzugsweise bestehend aus wässerigen gepufferten Lösungen, zusammen mit pharmakologisch aktiven Molekülen (beispielsweise Anti-Entzündungsmittel, antivirale Mittel etc.) Polypeptide, Proteine und Enzyme (Calcitonin, RGD etc.) Wachstumsfaktoren (BMP, NGF, OP1 etc.) und Impfstoffe.
Überdies kann das vorliegende Verfahren auf das native Polysaccharid selbst als auch auf Derivate davon angewendet werden, sodass alle die oben genannten vernetzten Derivate erhalten werden. Beispielsweise ist es möglich, das molekulare Netzwerk ausgehend von Hyaluronsäure zu erhalten, indem ein Teil oder sämtliche Hydroxygruppen sulfatiert worden sind, wie dies in US 6,051,701 beschrieben worden ist, um eine neue Familie von Derivaten zur Verwendung in dem vaskulären und kardiovaskulären Gebiet zu erhalten.
Überdies kann Hyaluronsäure, bevor sie vernetzt wird, wie dies in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, teilweise verestert werden mit einem Alkohol der aliphatischen, aromatischen, heterocyclischen Serie oder mit einem aus einem pharmakologischen Wirkstoff gebildeten Alkohol, der während der Hydrolysespaltung der Esterbindung freigesetzt wird.
Eine weitere wichtige Anwendung besteht in der Verwendung von Schwermetallsalzen, die zu der 4., 5. oder 6. Periode des Periodensystems gehören, mit anti-Krebs, antimikrobiellen und antiviralen Eigenschaften. Die verschiedenen HA-Fraktionen, die vorgängig durch Salzbildung mit diesen Metallen gebildet worden sind, können gemäss der vorliegenden Erfindung vernetzt werden.
Die Biomaterialien, die die vorliegenden vernetzten Derivate enthalten, können verwendet werden in Verbindung mit biologisch und/oder pharmakologisch aktiven Substanzen, wie Tansportagenzien für die Herstellung von langsam abgebenden pharmazeutischen Zusammensetzungen; überdies können die vorliegenden vernetzten Derivate als aktive Inhaltsstoffe in Verbindung mit pharmazeutisch annehmbaren Arzneiträgern und/oder Verdünnungsmittel zur Herstellung von pharmazeutischen Zusammensetzungen verwendet werden. Dank der Anwesenheit der freien Carbonsäuregruppen in den vorliegenden vernetzten Derivaten können die gleichen HA-Derivate, wie oben beschrieben, durch chemische Reaktionen, wie Veresterungen, Amidierungen, Salzbildung etc. nach der Vernetzung erhalten werden.
Die nachfolgenden Beispiele sind gegeben um eine nicht-limitierende Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu geben.
Beispiel 1
Herstellung eines HA-Hydrogels mit einem Grad der Vernetzung von 14% unter der Verwendung von Formaldehyd und Cyclohexylisocyanid
0,5 g HA mit extraktiver Herkunft mit einem Molekulargewicht von 195,000 Da werden in 25 ml Monohydrathydrazin zusammen mit 0,25 g Hydrazinsulfat solubilisiert. Die Lösung wird für 24 Stunden bei 60°C gerührt, anschliessend wird die Reaktion durch Zugabe von 50 ml Ethanol gestoppt. Die Ausfällung in Form eines Hydrogels wird gewaschen und bei Raumtemperatur über Nacht getrocknet.
Das Zwischenprodukt wird anschliessend in 25 ml destilliertem Wasser und 10 ml einer 10%igen Natriumacetatlösung w/v wieder aufgelöst und anschliessend 15 ml einer 0,5 M Lösung einer Jodsäure zugegeben. 30 Minuten später werden 2,5 ml 57%iges Wasserstoffjodid zugegeben. Während diesem letzten Arbeitsgang wird die Temperatur bei 0°C mit einem Eisbad gehalten. Die wässrige Lösung, die eine starke braune Farbe aufweist, wird durch flüssig-flüssig Extraktion mindestens fünf Mal mit 25 ml Ethylether behandelt. Schliesslich wird der pH der entfärbten Lösung enthaltend das modifizierte Polysaccharid mit NaOH 1 N auf 6,5–7 eingestellt und anschliessend mit 100 ml Ethanol präzipitiert. Die weiss gefärbte Ausfällung wird mit Ethanol gewaschen und für mindestens 48 Stunden vakuum-getrocknet.
Der Grad der Deacetylierung ist 14%.
0,4 g des teilweise N-deacetylierten Derivates wird in 4 ml destilliertem Wasser gelöst und der pH Wert zwischen 4,5 und 5 durch Zugabe von wenigen Tropfen 6 M HCl angepasst. Schliesslich wird es mit 100 μl Formaldehyd und 100 μl Cyclohexylisocyanid vervollständigt.
Dies wird für ungefähr eine Minute gerührt, wonach die Bildung eines leicht opaken dreidimensionalen Hydrogels gesehen werden kann. Die Lösung wird dann für mindestens 12 Stunden stehen gelassen.
Das Hydrogel wird anschliessend in eine 0,1 N Lösung Natriumcarbonat transferiert und anschliessend für mindestens 6 Stunden stehen gelassen, um die Ester, die als Nebenprodukt der Ugi's Reaktion gebildet worden sind, zu hydrolisieren. Schliesslich wird das Hydrogel gegen mindestens 200 Volumen destilliertes Wasser dialysiert.
Das transparente Hydrogel weist einen Schwellungsgrad innerhalb des Bereiches von 10–20 auf (ausgedrückt als Verhältnis Nassgewicht/Trockengewicht).
Beispiel 2
Herstellung eines HA-Hydrogels mit einem Vernetzungsgrad von 9% unter Verwendung von Formaldehyd und Cyclohexyl-Isocyanide
0,5 g HA mit extraktiver Herkunft mit einem Molekulargewicht von 210'000 DA werden in 25 ml Hydrazin Monohydrat zusammen mit 0,25 g Hydrazinsulfat solubilisiert. Die Lösung wird für 16 Stunden bei 60°C gerührt, anschliessend wird die Reaktion durch Zugabe von 50 ml Ethanol unterbrochen. Die Ausfällung in Form eines Hydrogels wird gewaschen und bei Raumtemperatur über Nacht getrocknet.
Das Zwischenprodukt wird anschliessend in 25 ml destilliertem Wasser und 10 ml einer 10%igen Natriumacetatlösung w/v wieder aufgelöst und anschliessend 15 ml einer 0.5 M Lösung einer Jodsäure zugegeben. 30 Minuten später werden 2,5 ml 57% Wasserstoffjodid zugegeben. Während diesem letzten Arbeitsgang wird die Temperatur mit einem Eisbad bei 0°C gehalten. Die wässerige Lösung, die eine starke braune Färbung aufweist, wird durch flüssig/flüssig Extraktion mindestens fünf Mal mit 25 ml Ethylether behandelt. Schliesslich wird der pH der entfärbten Lösung enthaltend das modifizierte Polysaccharid mit NAOH 1 N auf 6,5–7 eingestellt und anschliessend mit 100 ml Ethanol gefällt. Die weiss gefärbte Ausfällung wird mit Ethanol gewaschen und für mindestens 48 Stunden vakuumgetrocknet.
Der Grad der Deacetylierung ist 9%.
0,45 g des teilweise N-deacetylierten Derivates wird in 4,5 ml destillierten Wasser gelöst und der pH zwischen 4,5 und 5 durch die Zugabe weniger Tropfen HCl 6 M eingestellt. 70 μl Formaldehyd und 70 μl Cyclohexylisocyanide werden anschliessend zugegeben.
Dies wird für ungefähr 3 Minuten gerührt (auch wenn die Bildung eines Hydrogels bereits nach einer Minute gesehen werden kann) und anschliessend wird es für mindestens 12 Stunden stehen gelassen.
Das Hydrogel wird anschliessend in eine 0.1 N Lösung Natriumcarbonat transferiert und anschliessend für mindestens 6 Stunden stehen gelassen, um alle Ester, die als Nebenprodukt der Ugi's Reaktion gebildet worden sind, zu hydrolisieren. Schliesslich wird das Hydrogel gegen mindestens 200 Volumen destilliertes Wasser dialysiert.
Das transparente Hydrogel weist einen Schwellgrad von 20–50 auf (Verhältnis Nassgewicht/Trockengewicht).
Beispiel 3
Zubereitung von einem HA Hydrogel mit einem Grad der Vernetzung von 23% unter Verwendung von Acetaldehyd und Butylisocyanid
1 g HA extraktiver Herkunft mit einem Molekulargewicht von 210'000 Da werden in 100 ml Hydrazin Monohydrat zusammen mit 1.0 g Hydrazinsulfat solubilisiert. Die Lösung wird für 48 Stunden bei 60°C gerührt, anschliessend wird die Reaktion durch Zugabe von 150 ml Ethanol unterbrochen. Die Ausfällung in Form eines Hydrogels wird gewaschen und bei Raumtemperatur über Nacht getrocknet.
Das Zwischenprodukt wird anschliessend in 100 ml destilliertem Wasser und 20 ml einer 10%igen Natriumacetatlösung w/v wieder gelöst und anschliessend 30 ml einer 0.5 M Lösung Jodsäure zugegeben. 30 Minuten später werden 5 ml 57% Wasserstoffjodid zugegeben. Während diesem letzten Arbeitsschritt wird die Temperatur bei 0° mit einem Eisbad gehalten.
Die wässerige Lösung, die eine stark braune Färbung hat wird durch flüssig/flüssig Extraktion mindestens fünf Mal mit 50 ml Ethylether behandelt. Schliesslich wird der pH der entfärbten Lösung enthaltend das modifizierte Polysaccharid zwischen 6.5 und 7 mit NaOH 1 N angepasst, und dann wird die Lösung mit 200 ml Ethanol ausgefüllt. Die weiss gefärbte Ausfällung wird mit Ethanol gewaschen und für mindestens 48 Stunden vakuumgetrocknet.
Der Grad der De-Acetylierung ist 23%.
0.9 g des teilweise de-N-acetylierten Derivates werden in 4.5 ml destilliertem Wasser gelöst und der pH wird zwischen 4.5 und 5 durch Zugabe weniger Tropfen HCl 6 M eingestellt. 300 μl Acetaldehyd und 250 μl Butylisocyanid werden dann zugegeben.
Dies wird für ungefähr 30 Sekunden gerührt (auch wenn eine Hydrogelbildung bereits nach einer Minute gesehen werden kann) und dann wird es stehen gelassen für mindestens 12 Stunden.
Das Hydrogel wird anschliessend in eine 0.1 N Lösung Natriumcarbonat transferiert und anschliessend für mindestens 6 Stunden stehen gelassen um alle Ester die als Nebenprodukt der UGI's Reaktion gebildet worden sind zu hydrolisieren. Schliesslich wird das Hydrogel gegen mindestens 200 Volumen destilliertes Wasser dialysiert.
Das transparente Hydrogel weist einen Grad der Schwellung zwischen 4–8 auf (Verhältnis Nassgewicht/Trockengewicht).
Beispiel 4
Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, die durch den Knochenwachstumsfaktor BMP gebildet ist, der in einem Hydrogel mit einem Vernetzungsgrad von 14% enthalten ist
Das Hydrogel erhalten nach Beispiel 1 wird lyophilisiert und pulverisiert.
50 μg BMP werden zu dem Pulver zugegeben, anschliessend werden 5 ml 20 mM Phosphatpuffer Lösung mit pH 6.8 dazugegeben, der vorgängig durch 0.22 μ gefiltert worden ist. Das Hydrogel wird für mindestens 12 Stunden zum Hydratisieren stehen gelassen und anschliessend wird es in ein Fläschchen geschüttet, bereit zur Verwendung im orthopädischen Gebiet.

Claims

Ein vernetztes Derivat von teilweise N-deacylierter Hyaluronsäure oder Derivaten davon, enthaltend mindestens eine repetitive Einheit der Formel I:
in der R₁ ein H oder ein substituierter oder nicht substituierter C1 bis C20 Rest ist, der von einem Aldehyd einer aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen, heterocyclischen Serie abstammt, sofern dieser Aldehyd bei Raumtemperatur flüssig ist; R₂ eine aliphatische, aromatische, arylaliphatische, cycloaliphatische oder heterocyclische Gruppe ist, die substituiert oder unsubstituiert ist; R OH, O-, eine alkoholische Gruppe einer aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen, heterozyklischen Serie oder eine Aminogruppe einer aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen oder heterozyklischen Serie ist; die Gruppen R₃, die gleich oder verschieden voneinander sein können, sind H, SO₃ ^– oder ein Rest eines Halbesters von Bernsteinsäure oder eines Schwermetallsalzes eines Halbesters von Bersteinsäure; und in der die Gruppen R₄, die gleich oder verschieden voneinander sein können, eine Gruppe COR oder eine Gruppe CH₂OR₃ sind, in denen R und R₃ wie oben definiert sind.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 1, in denen R₁ ausgewählt ist aus H, CH₃ und CH(OH)CH₂OH.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 1, in denen R₁ H ist.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 1, in denen R₂ ausgewählt ist aus C1 bis C20 linearen oder verzweigten aliphatischen Gruppen, aromatischen Gruppen mit einem oder mehreren ungesättigten Ringen mit 5 bis 6 Gliedern, die mindestens ein Heteroatom enthalten oder nicht, cycloaliphatischen Gruppen mit 5 bis 6 Gliedern und arylaliphatischen Gruppen mit einer aliphatischen Hälfte C1 bis C20 und eine Arylhälfte mit mindestens einem oder mehreren ungesättigten Ringen mit 5 bis 6 Gliedern.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 1, in denen R₂ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cyclohexyl und t-Butyl.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 1, in denen diese partiell N-deacylierten Hyaluronsäure oder partiell N-deacylierten Hyaluronsäurederivate mindestens einen N-Deacylierungsprozentsatz zwischen 1 und 50% haben.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 6, in denen dieser N-deacylierte Prozentsatz zwischen 5 und 30% ist.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 1 mit einem Vernetzungsgrad zwischen 1 und 50%.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 8, in denen dieser Vernetzungsgrad zwischen 5 und 30% ist.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 1, in denen die Hyaluronsäurederivate ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus – partiellen Estern von Hyaluronsäure, verestert mit Alkoholen der aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen und heterozyklischen Serien; – Halbestern von Bernsteinsäure oder Schwermetallsalzen der Halbester von Bernsteinsäure mit Hyaluronsäure oder mit partiellen Ester von Hyaluronsäure; – O-sulphonierter Hyaluronsäure und Derivaten davon; – Amiden von Hyaluronsäure oder deren Derivat mit einem Amin der aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen, heterozyklischen Serie; – percarboxylierter Hyaluronsäure und Derivaten davon; – Hyaluronsäure-Salzen mit biologisch oder pharmakologisch aktiven Substanzen; – Hyaluronsäure-Salzen mit Schwermetallen.
Vernetzte Derivate nach einem der Ansprüche 1 bis 10, allein oder in Verbindung mit biologisch oder pharmakologisch aktiven Substanzen.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 11, in denen die pharmakologisch aktiven Substanzen ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Antibiotika, Antiinfektionsmittel, antimikrobiellen Mittel, antiviralen Mittel, Antimykotika, Zytostatika, Anti-Krebsmittel, entzündungshemmende Mittel, wundheilende Agenzien, Anaesthetika, cholinerge oder adrenerge Agonisten und Antagonisten, antithrombotische Mittel, Antikoaqulanzien, Haemostatika, Fibrinolytica und Thrombolytika.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 11, in denen die biologisch aktiven Substanzen ausgewählt sind aus der Gruppe der Proteine und deren Fragmente, Peptiden und Polynukleotiden, Wachstumsfaktoren, Enzymen, Vakzinen und Substanzen, die bei der Behandlung von Erkrankungen, die mit genetischen Defekten, Deformations- und angeborenen Erkrankungen zusammenhängen, verwendet werden.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 10, in denen die Schwermetalle ausgewählt sind aus den Metallen der 4., 5. und 6. Periode des Periodensystems der Elemente.
Vernetzte Derivate nach Anspruch 14, in denen die Schwermetalle ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Silber, Kobalt, Eisen, Kupfer, Zink, Arsen, Strontium, Zirkonium, Antimon, Gold, Caesium, Wolfram, Selen, Platin, Gallium, Ruthenium, Bismuth, Zinn, Titan und Quecksilber.
Ein Biomaterial, enthaltend mindestens ein vernetztes Derivat, wie in den Ansprüchen 1 bis 15 beschrieben, allein oder in Verbindung mit einem natürlichen, einem halbsynthetischen oder einem synthetischen Polymer, und wahlweise weiter in Verbindung mit biologisch oder pharmakologisch aktiven Substanzen.
Biomaterial nach Anspruch 16, in der das natürliche Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kollagen, Co-Präzipitaten von Kollagen, Glykosaminglykan, Zellulose, Polysacchariden in der Form von Gelen, wie Chitin, Chitosan, Pectin oder Pektinsäure, Agar, Agarose, Xanthan, Gellan, Alginsäure oder Alginaten, Polymananen oder Polyglykanen, Stärke und natürlichen Gummis.
Biomaterial nach Anspruch 16, in dem das halbsynthetische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kollagen vernetzt mit Agenzien wie Aldehyden oder Vorläufer dieser, Dicarbonsäuren oder deren Halogenide, Diamine, Derivate von Cellulose, Hyaluronsäure, Chitin oder Chitosan, Xanthan, Pektin oder Pektinsäure, Polyglykan, Polymanan, Agar, Agarose, natürliche Gummis und Glykosaminglykane.
Biomaterial nach Anspruch 16, in der das synthetische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polymilchsäure, Polyglykolsäure oder Copolymeren derselben oder deren Derivate, Polydioxane, Polyphosphazene, Polysulfonsäureharze, Polyurethane und PTFE.
Biomaterial nach Anspruch 16 in Verbindung mit Fibrin und wahlweise mit anderen biologischen aktiven Substanzen, wobei das Biomaterial ein chirurgischer Klebstoff ist.
Biomaterial nach Anspruch 16, das ein Gesundheitspflege- oder chirurgischer Artikel ist.
Biomaterial nach Anspruch 21, in dem der Gesundheitspflege oder chirurgische Artikel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend von Mikrosphären, Nanosphären, Membranen, Schwämmen, Fäden, Filmen, Gazen, Führungskanälen, Hydrogelen, nicht-gewobenen Geweben, Filzen und ähnlichen davon.
Biomaterial nach Anspruch 16, das ein Gerüst für Zellkulturen ist.
Biomaterial nach Anspruch 16 zur Verwendung in der Chirurgie, der Haemodialyse, Kardiologie, Angiologie, Dermatologie, Ophthalmologie, Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde, Zahnmedizin, Orthopädie, Gynäkologie, Urologie in der ausserkörperlichen Blutzirkulation und Oxygenierung und in der Kosmetik.
Biomaterial nach Anspruch 24, in dem die Chirurgie ausgewählt ist von der Gruppe bestehend aus Becken-, Abdominal-, Spinal-, Kardial-, Vasculär-, Ophthalmal-, orthopädischen, Hals-, Nasen-, Ohren-, und plastisch ästhetischen Chirurgie.
Biomaterial nach Anspruch 25 zur Verwendung als Füllstoff in der plastisch-ästhetischen Chirurgie.
Biomaterial nach Anspruch 25 zur Verwendung als Substitut für den Humor vitreus in der Ophthalmologie.
Biomaterial nach Anspruch 26 durch Verwendung in der Prävention von chirurgischen Adhäsionen von Geweben und hypertropischen Narben.
Biomaterial nach Anspruch 16 in Verbindung mit Fibrin und wahlweise mit anderen biologischen aktiven Substanzen zur Herstellung von chirurgischen Klebstoffen.
Biomaterial nach Anspruch 16 zur Verwendung in der Herstellung von Gerüsten für Zellkulturen.
Verwendung von Biomaterial nach Anspruch 16 in Verbindung mit biologisch und/oder pharmakologisch aktiven Substanzen als Transportagens zur Herstellung von langsamer Abgabe pharmazeutischer Zusammensetzungen.
Eine pharmazeutische Zusammensetzung enthaltend als das aktive Agens mindestens ein vernetztes Derivat nach den Ansprüchen 1 bis 15, allein oder in Verbindung mit biologisch oder pharmakologisch aktiven Substanzen in Verbindung mit pharmazeutisch annehmbaren Arzneistoffträgern und/oder Verdünnungsmitteln.
Verwendung von vernetzten Derivaten nach den Ansprüchen 1 bis 15 in Verbindung mit radioaktiven und nicht-radioaktiven Substanzen zur Verwendung in Kontrastsystemen zur Herstellung von Markern in der In-Vivo-Diagnostik für die Identifikation und Behandlung von tumoralen oder geschädigten Geweben.
Ein biomedizinisches Objekt bedeckt mit den vernetzten Derivaten nach einem der Ansprüche 1 bis 15, in denen das biomedizinische Objekt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Bypass, einem Venenkatheter, einem Shunt, einem Katheter, einem Führungskanal, einer Sonde, einer Herzklappe, künstlichen Sehnen, Knochen- und kardiovaskulären Ersatzmitteln, Kontaktlinsen, Weichgewebeersatzmitteln, Ersatzmitteln tierischen Ursprungs, Blutoxygenatoren, künstlicher Nieren, Herzen, Bauchspeicheldrüsen und Lebern, Blutbeuteln, Spritzen, chirurgischen Instrumenten, Filtersystemen, Laborinstrumenten, Behälter für Zellen und Gewebekulturen und für die Regeneration von Zellen und Geweben, Trägern für Peptiden, Proteine und Antikörpern.
Gesundheitspflege und chirurgische Artikel enthaltend die vernetzten Derivate nach den Ansprüchen 1 bis 15, in denen die Gesundheitspflege oder die chirurgischen Artikel ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mikrosphären, Nanosphären, Membranen, Schwämmen, Fäden, Filmen, Gazen, Führungskanälen, Hydrogelen, nicht-gewebte Geweben, Filzen und ähnlichen davon.
Verfahren zur Herstellung vernetzten Derivaten, wie beschrieben in den Ansprüchen 1 bis 15 enthaltend folgende Schritte: a) kontrollierte N-Deacylierung von Hyaluronsäure oder einem Derivat davon, zum Erhalten der korrespondierenden partiell N-deacylierten Hyaluronsäure oder deren Derivat, b) b) Ugi's Kondensation der partiell N-deacylierten vom Schritt a) abstammenden Hyaluronsäure oder deren Derivat, mit einem Aldehyd und einem Isocyanid.
Verfahren nach Anspruch 36 in dem die partiell N-Deacylierung in Schritt a) ausgeführt wird durch die Verwendung von Hydrazin oder Hydrazinmonohydrat und anschliessend Hinzufügen von Hydrazinsulphat.
Verfahren nach Anspruch 36, in dem der Schritt a) ausgeführt wird bei einer Temperatur zwischen 40 und 90°C.
Verfahren nach Anspruch 38, in dem der Schritt a) ausgeführt wird bei einer Temperatur von 60°C.
Verfahren nach Anspruch 36 in dem die Reaktionszeit in Schritt a) zwischen 8 und 48 Std. ist.
Verfahren nach Anspruch 36, in dem dieser Schritt b) ausgeführt wird bei Raumtemperatur durch Hinzufügen von einer wässrigen Lösung der partiell N-deacylierten von Schritt a) abstammenden Hyaluronsäure oder deren Derivat, einem Überschuss eines Aldehyds, ausgewählt von C1 bis C20 Aldehyden, die substituiert oder nicht substituiert sein können, einer aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, cycloaliphatischen, heterozyklischen Serie, sofern der Aldehyd bei Raumtemperatur flüssig ist und einem Überschuss an Isocyanid ausgewählt aus Isocyaniden, die substituiert oder nicht substituiert sein können, der aliphatischen, aromatischen arylaliphatischen, cycloaliphatischen oder heterozyklischen Serie.
Verfahren nach Anspruch 41, in dem der Aldehyd ausgewählt ist aus Formaldehyd, Acetaldehyd und Glyceraldehyd, und das Isocyanid ausgewählt ist aus Cyclohexyl-Isocyanid und tert-Butyl-Isocyanid.
Verfahren nach Anspruch 41, in dem der Aldehyd Formaldehyd ist.