DE60132025T2

DE60132025T2 - Polyfunktionales biokompatibles hydrogel und herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE60132025T2
Application number: DE60132025T
Authority: DE
Inventors: Vladislav Victorovich Moscow LOPATIN
Original assignee: Biopharma Development Ltd
Current assignee: Biopharma Development Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: EP1438976A1; ATE381356T1; EP1438976B1; CA2461821A1; DK1438976T3; BR0117137B1; CA2461821C; CN1549732A; US7294348B2; MXPA04002967A; WO2003026711A1; CN1257752C; ES2298195T3; BR0117137A; US20040241241A1; EP1438976A4; RU2205034C1; DE60132025D1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung ist mit der Formel und der Methode der Produktion des biovereinbaren Hydrogels verbunden, das auf dem quergebundenen Acrylamidkopolymere mit den quergebundenen Agenzien (Substanzen) begründet. Das Gel kann man zum medizinischen Zweck ausnutzen, zum Beispiel:

– beim Ersatz der Endoprothese durch die spezielle Gelinjektion, bei den plastischen Operationen der Gesichtsweichteile, bei der Mammaplastik, der Phalloplastik, bei den plastischen Operationen des Zwillingswadenmuskels, der Stimmlippen und anderer Gewebe, deren Densität der Densität des Hydrogels entspricht;
– als Füllstoff bei die Endoprothesenproduktion, einschließlich die Endoprothesen der Milchdrüse;
– als Depot für die Heilmittel bei der dauernden medikamentösen Behandlung, zum Beispiel, bei der Behandlung der Tumoren und Abszesse;
– als Behälter für die Zellen der Menschen und Tiere mit nachfolgender Implantation des Hydrogels, die oben erwähnten Zellen enthaltend, im Organismus der Säugetiere.

Stand der Technik
Ärztliche Praxis hat auf der Aufgabe der Erschaffung der synthetischen Materialien für den Ersatz der muskulären und subkutanen Weichteile gestoßen. Ihre Anfertigung soll genug billig und einfach sein, sie sollen eine Reihe der notwendigen physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften besitzen: bestimmte Densität und Chemieträgheit, Fähigkeit sich zu komprimieren und erweitern, falls solches Material im Organismus zu setzen, und besonders biologische Trägheit, Abwesenheit der Abstoßung und jeder anderen Gewebereaktion bei der Transplantation. Außerdem soll solche Substanz eine bestimmte Form haben, die im Muskelgewebe leicht injiziert und für den Organismus des Patienten am wenigsten traumatisch ist.
Zu solchen Zwecken kann das Hydrogel auf der Grundlage des Polyacrylamids verwendet werden.
Es gibt Angaben in Hydrogel, das auf das Acrylamidkopolymere begründet, in dessen Methylen-bis-Acrylamid das vernetzende Agens ist (die Substanz, die Querbindungen zwischen den Makromolekülen bildend). Das Hydrogel ist im Patent des Grossbritannien No. 2114578 beschrieben. Es ist für die Linsenproduktion bestimmt und enthält 11,0 Massenprozenten des Acrylamidkopolymers und des Methylen-bis-Acrylamid, im Massenverhätnis 100:2,26 und im Massenprozent 89% von der physiologische Lösung genommen.
Die Produktionsmethode solches Hydrogels, die in demselben Patent ( Grossbritannien No. 2114578 ) beschrieben ist, besteht im Prozess der Kopolymerisation des Acrylamids und des Methylen-bis-Acrylamids, die in der physiologische Lösung in Anwesenheit von dem Initiator der Polymerisation aufgelöst sind, und einer von denen der Tetramethyläthylendiamin mit der nachfolgenden Spülung des erhaltenen Gels von den unreagierten Monomeren ist. Die Reaktion der Kopolymerisation ist einstufig bei Raumtemperatur durchgeführt.
Aber das nach solchem Verfahren hergestellte Hydrogel passt nicht zu der Anwendung bei den plastischen Operationen der Gesichtsweichteile wegen seiner hohen Densität. Außerdem infolge der einstufigen Kopolymerisation enthält solches Gel eine Vielzahl der freien Radikale und der Monomer, die auf die Gewebereaktion des Organismus negativ einwirken.
Es gibt auch die Angaben zu dem biovereinbaren Hydrogels, das in der Anmeldung des europäischen Patentamts No. 742022 beschrieben ist. Es enthält von 3,5 bis 9,0 Massenprozente des Kopolymers des quergebundenen Acrylamids und der vernetzenden Agenzien – das Methylen-bis-Acrylamid und 96,5–99,0 Massenprozente des Wassers.
Dieses Hydrogel ist nach der Methode produziert, die in derselben Anmeldung ( EP No. 742022 ) beschrieben ist. Die Methode besteht in der Reaktion der Kopolymerisation des Acrylamids und des Methylen-bis-Acrylamids in der Wassermischung in Anwesenheit von den Peroxidinitiatoren der Polymerisation. Die Reaktionsmischung soll man zwanzig Minuten bei Raumtemperatur für die Kopolymerbindung halten. Nichtsdestotrotz ist der Prozess der Kopolymerisation einstufig. Die Mischung des Ammoniumperoxidisulfats und des Tetramethyläthylendiamins ist als der Peroxidinitiator der Polymerisation verwendet. Das apyrogene Wasser oder die Natriumchloridlösung ist als wässriges Medium verwendet.
Das nach solchem Verfahren hergestellte Hydrogel hat ungenügenden Bindungsgrad, der von den Tieftemperaturverhältnisse des Prozesses der Kopolymerisation und der Einstufigkeit der Reaktion ausgelöst ist. Das führt zum schnellen Auswuchs des Bindegewebes im implantierten Gel, seinem Zusammenpressen und seiner Resorption (A. B. Shekter et al. „Hydrophiles Polyacrylamideinspritzgel Formacryl und Gewebsreaktion auf seine Implantation". In der Zeitschrift „Berichte über die plastische, rekonstruktive und ästhetische Chirurgie", 1997, No. 2, s. 19).
Noch mehr erhält das nach solchem Verfahren hergestellte Hydrogel die nichtbindigen Moleküle des Tetramethyläthylendiamins, die freien Radikale NH2 und die Acrylamidmonomer in Menge von 1,0–1,2 Mikrogramm für einen Gramm des Polymers (1,0–1,2 ppm), und das kann die aseptische entzündliche Reaktion auf dem Vorstadium der Anwendung der Hydrogelsinjektionen auslösen. (A. B. Shekter et al. „Hydrophiles Polyacrylamid-Einspritzgel Formakril und Gewebsreaktion auf seine Implantation". In der Zeitschrift „Berichte über die plastische, rekonstruktive und ästhetische Chirurgie", 1997, No. 2, s. 19).
Es gibt auch die Angaben zu dem biovereinbaren Hydrogels, das vom Patent der RF ( RU No. 2127129 ) registriert ist. Es enthält von 1,0 bis 8,0 Massenprozente des Kopolymers des quergebundenen Acrylamids und der vernetzenden Agenzien – das Methylen-bis-Acrylamid und 92,0–99,0 Massenprozente des Wassers. Seine Produktionsmethode ist auch im Patent RU No. 2127129 beschrieben. Die Methode besteht in der Kopolymerisation des Acrylamids und des Methylen-bis-Acrylamids im wässrigen Dispersionsmedium in Anwesenheit von den Peroxidinitiatoren der Polymerisation. Außerdem ist das elektrolysierte Waaser mit pH 9,0–9,5 als wässriges Medium verwendet. Die Kopolymerbindung ist zweistufig durchgeführt, die Reaktionsmischung im Thermostat gehaltet: bei Temperatur 20–90°C während 2–24 Stunden, und dann bei Temperatur 100–105°C während 2–4 Stunden.
Das nach solchem Verfahren hergestellte Hydrogel enthält keinen Tetramethyläthylendiamin, ein bißchen mehr als 1% der freien Radikale NH2 und der Acrylamidmonomer in Menge von 0,6–0,8 Mikrogramm für einen Gramm des Polymers (0,6–0,8 ppm). Aber nach der Implantation ins Patientenorganismus wird das Zusammenpressen (die Schwindver formung) bis 12–20% von der Erstmasse, je nach dem Wassergehalt im Gel, beobachtet. Das führt zur Verringerung der kosmetischen Wirkung der plastischen Operation und manchmal entsteht es die Notwendigkeit die Substanz wieder zu injizieren. Außerdem können die Polyacrylamidhydrogele wie Agar-Agar die Bakterienüberträger auch aus den Organismus des Rezipienten werden, die den Entzündungsprozess auslösen, falls die Mikroflora ins Implantat gerät.
Offenbarung der Erfindung
Die vorgelegte Erfindung ist darauf ausgerichtet: erstens auf die Verringerung der Resorption und des Schwindverformungsstands des biovereinbaren Hydrogels, das auf dem quergebundenen Acrylamidkopolymere begründet, nach der Implantation des Gels in den Patientenkörper;
zweitens auf die Verringerung der Möglichkeit des Eindringens der pathogenen Mikroorganismen ins Hydrogels;
drittens auf die Verringerung der möglichen Gewebereaktion des Organismus auf das Implantat durch die Verminderung der Anzahl der freien Radikale und der Monomer im Hydrogel.
Diese Aufgaben waren mit der Hilfe von dem multifunktionalen biovereinbaren Hydrogel entschieden, das Kopolymer des quergebundenen Acrylamids mit dem vernetzenden Agens und Wasser enthaltend. Laut der Erfindung enthält das oben erwähnte Kopolymer, das vernetzende Agens seiend, die Mischung des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids, N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids und Poviargol mit folgendem Verhältnis der Komponenten (in Massenprozenten):
Acrylamid – 65,0–99,5,
N,N'-Methylen-bis-Acrylamid – 0,2–6,5,
N,N'-Äthylen-bis-Acrylamid – 0,2–34,0,
Poviargol – 0,1–3,0.
Als das vernetzende Agens kann das oben erwähnte Kopolymer das Vinylpyrrolidone oder die Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure oder ihre Mischung mit folgendem Verhältnis der Komponenten in Massenprozenten enthalten:
Acrylamid – 65,0–99,4,
N,N'-Methylen-bis-Acrylamid – 0,2–6,5,
N,N'-Äthylen-bis-Acrylamid – 0,2–34,0,
Poviargol – 0,1–3,0,
Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure oder
ihre Komponenten – 0,1–2,5.
Das oben erwähnte biovereinbare Hydrogel enthält das apyrogene Wasser.
Dieses Hydrogel hat pH 3,5–7,5.
Das oben erwähnte quergebundene Kopolymer macht von 2,0 bis 15,0% der Gesamtmasse des Hydrogels aus.
Dieses biovereinbare Hydrogel enthält die Komponenten (in Massenprozenten) in folgendem Verhältnis:
Acrylamid – 1,3–15,
N,N'-Methylen-bis-Acrylamid 0,004–0,975,
N,N'-Äthylen-bis-Acrylamid 0,004–5,1,
Poviargol – 0,002–0,45,
Wasser – bis 100.
Dieses biovereinbare Hydrogel kann auch die Massenprozenten der Komponenten in folgendem Verhältnis enthalten:
Acrylamid – 1,3–15,
N,N'-Methylen-bis-Acrylamid 0,004–0,975,
N,N'-Äthylen-bis-Acrylamid 0,004–5,1,
Poviargol – 0,002–0,45,
Vinylpyrrolidone und/oder Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure – 0,002–0,375,
Wasser – bis 100.
Diese Aufgaben werden auch mit der Hilfe von der vorgelegten Produktionsmethode des multifunktionalen biovereinbaren Hydrogels durch die Kopolymerisation des Acrylamids mit dem vernetzenden Agens im wässrigen Medium in Anwesenheit von den Peroxidinitiatoren der Polymerisation entschieden, die Reaktionsmischung im Thermostat zweistufig gehalten. Die erste Stufe ist bei Temperatur 20–90°C während 2–24 Stunden durchgeführt. Laut dieser Erfindung soll die Mischung des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids, N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids und Poviargol mit folgendem Verhältnis der Komponenten (in Massenprozenten) das vernetzende Agens sein:
Acrylamid – 1,3–15,
N,N'-Methylen-bis-Acrylamid 0,004–0,975,
N,N'-Äthylen-bis-Acrylamid 0,004–5,1,
Poviargol – 0,002–0,45,
Wasser – bis 100,
Auf der zweiten Stufe ist die Reaktionsmischung im Thermostat bei Temperatur 107–130°C nicht mehr als 2 Stunden gehalten.
Die Methode kann man anwenden, wenn das vernetzende Agens die Mischung des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids, N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids, Poviargol, Vinylpyrrolidone oder der Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure in folgendem Verhältnis der Komponenten (in Massenprozenten) bildet:
Acrylamid – 1,3–15,
N,N'-Methylen-bis-Acrylamid 0,004–0,975,
N,N'-Äthylen-bis-Acrylamid 0,004–5,1,
Poviargol – 0,002–0,45,
Vinylpyrrolidone und/oder Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure – 0,002–0,375,
Wasser – bis 100.
Nach der ersten Stufe der Lagerung der Reaktionsmischung, wird das erhaltene Hydrogel im Heißwasser (70–110°C) nicht weniger als 3 Stunden ausgewaschen. Das Massenverhältnis des Hydrogels und des Wassers soll 1:8–10 sein.
Den Initiator der Polymerisation soll das Wasserstoffperoxid und/oder das Ammoniumperoxidisulfat in Mengen von nicht mehr als 0,33 Massenprozenten von dem Totalgewicht der ursprünglichen Komponenten sein.
Das wässrige Medium soll von dem bidestillierten Wasser vertreten werden.
Es ist bekannt, dass die Substanz in der Form des Hydrogels auf der Grundlage des Acrylamidkopolymers und des vernetzenden Agens das dreidimensionale Gitter aus dem quergebundenen Acrylamidkopolymere mit den vernetzenden Agenzien bilden soll. Das Wasser vom wässrigen Medium bleibt in den Zellen des Hydrogels nach, und es enthält eine nichtbestimmte Anzahl nichtbindi ge Initiatoren der Polymerisation, weil einiger Initiator gerade in die Struktur des Kopolymers eingebaut wird (s. Savitskaya M. N., Holodova Y. D. „PolyAcrylamid", der Verlag „Technik", 1969, s. 103) oder sich aus das Hydrogel bei seiner Auswaschung ausgewaschen wird.
Außerdem hängen die biologisch aktive Eigenschaften solches Hydrogels meistenteils von der Struktur des zellulären (zellenartigen) Polymers ab, die seinerseits von den Präparationsbedingungen des Polymers abhängt. Zu solchen Bedingungen gehören: das Mengen- und Qualitätsverhältnis der ursprünglichen Reagenzien (einschließlich die vernetzenden Agenzien und die Initiatoren der Polymerisation, in die Struktur des Kopolymers mit der Hilfe von den chemischen Bindungen und den Wasserstoffbindungen (durch Gruppen NH, CH, COOH, NH2, CH2) einbauend), und auch die Temperaturbedingungen der Polymerisation.
Der Hauptsinn der Erfindung besteht darin dass die Ergänzung des N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids und Poviargol als die vernetzenden Agenzien ins Hydrogel, auf dem Acrylamid und N,N'-Methylen-bis-Acrylamid begründet, und die Wahl der Bindungen für die Polymerisation die Anzahl der nichtbindigen Amide, freien Radikale NH2 und unbegrenzten Doppelbindungen zu verringern ermöglichen. Und auch wird es möglich die Vernetzungsstufe auf Rechnung der Bildung der Baugruppen (HC-NH-CH),(-CO-NH-CR-O-R), (-CO-NH-NH-CO-), (H-COR-NH-CR-O-R), (-CONH-R-NH-CO), wo R-CH₃, CH₂, NH₂, C₂H₅, und der Vermehrung der Anzahl der NN-Querbindungen zu steigern.
Die Erfindung ermöglicht die Gewebereaktion des Organismus auf die Implantation des vorliegenden Hydrogels zu mildern, sieht die hohe Stabilität seiner Form während der Implantation auf Rechnung der Verringerung seiner Resorption und der Größe der Schwindung im Patientenorganismus vor, und verringert die Möglichkeit der Verschleppung der Mikroorganismen ins Gel, einschließlich die Mikroorganismen aus den Patientenkörper, und reduziert die Reproduktion dieser Mikroben.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Um diese Erfindung besser zu verstehen, gibt es unten die Beispiele der speziellen Produktion des vorliegenden biovereinbaren Hydrogels mit Hinweis auf die beiliegenden Illustrationen, wo:
1a das Spektrum der infraroten Absorption für das vorliegende Hydrogel zeigt;
1b das Spektrum der infraroten Absorption für den Prototyp des Hydrogels, das in Russland laut des Patents RU No. 2127129 unter dem Warenzeichen „Formakril" produziert ist zeigt;
Die beide Infrarotspektren sind im Gebiet 4000–500 cm–1 (Achse «x» zeigt die Lände der Lichtwelle (cm–1); Achse «y» – der Grad der Lichtabsorption T (in Prozenten) ausgeführt;
2a zeigt das Chromatogramm des Auszugs aus das vorliegende Hydrogel;
2b zeigt das Chromatogramm des Auszugs aus das Hydrogel „Formakril";
Die beiden Chromatogramme sind mit der Hilfe von der Hochleistungsflüssigchromatographie mit dem ultravioletten Detektor mit der Wellenlänge 240 nm aufgenommen und auf dem chromatographischen Papier verfertigt, wo die linke Kolonne der Zahlen die Höhe der Spitzen ist. Die Spitze 1 entspricht der Zeit der Lagerung des Lösungsmittels (Acetonitril) in der chromatographischen Kolonne, Spitze 2 die quantitative Abbildung der Zahl der Monomere im Auszug des Hydrogels ist, das mit der Hilfe von dem oben erwähnten Lösungsmittel aufgenommen ist. Die Einheit der Spitzehöhe 2 auf dem Chromatogramm entspricht 0,057 mcg der Monomer, in 1 g des Polymers (0,057 ppm) enthaltend.
3a zeigt die Fotografie des zeitweiligen Schnitts der Biopsie der Gewebe der Ratte, die nach Verlauf von 30 Tage nach der subkutanen Injektion des vorliegenden Hydrogels aufgenommen sind (Haematoxylin-Eosineinfärbung, 200-fach Vergrösserung);
3b zeigt die Fotografie des zeitweiligen Schnitts der Biopsie der Gewebe der Ratte, die nach Verlauf von 30 Tage nach der subkutanen Injektion des Hydrogels „Formakril" aufgenommen sind (Haematoxylin-Eosineinfärbung, 200-fach Vergrösserung);
4a zeigt die Fotografie des zeitweiligen Schnitts der Biopsie der Gewebe des Hunds, die nach Verlauf von 9 Monate nach der subkutanen Injektion des vorliegenden Hydrogels aufgenommen sind (Haematoxylin-Eosineinfärbung, 200-fach Vergrösserung);
4b zeigt die Fotografie des zeitweiligen Schnitts der Biopsie der Gewebe des Hunds, die nach Verlauf von 9 Monate nach der subkutanen Injektion des Hydrogels „Formakril" aufgenommen sind (Haematoxylin-Eosineinfärbung, 400-fach Vergrösserung);
5 zeigt die Fotografie des zeitweiligen Schnitts der Biopsie der menschlichen Gewebe, die nach Verlauf von 12 Monate nach der retromammären Implantation des vorliegenden Hydrogels für die Mammaplastik verfertigt ist (Haematoxylin-Eosineinfärbung, 400-fach Vergrösserung), wo:

A: – Verbindungskapsel,
B: – Zone hinter der Kapsel,
C: – Fragment des Hydrogels,
D: – Makrophage auf der Oberfläche der Kapsel A von der Seite des Implantats,
E: – Die Zone der Zerstörung des Hydrogels,
F: – Die Fäden der Bindegewebe.

Die Varianten der Durchführung der Erfindung.
Um das vorliegende Hydrogel zu erhalten, braucht man:

– Acrylamid: C₃H₅NO, das Molekulargewicht – 71.08, das weiße Kristallpulver ohne Geruch; die Schmelztemperatur 84,5°C; anfertigt von Sigma (Katalog «Reagents for Biochemistry and Research in the Area of Natural Sciences» SIGMA („Reagenzien für die Biochemie und Forschungen im Gebiet der Naturwissenschaften", 1999, s. 47, Katalog No. A8887);
– N,N'-Methylen-bis-acrylamid: C₇H₁₀N₂O₂, das Molekulargewicht – 154,16, das weiße Kristallpulver ohne Geruch; die Schmelztemperatur 185°C, anfertigt von Sigma (Katalog «Reagents for Biochemistry and Research in the Area of Natural Sciences» SIGMA („Reagenzien für die Biochemie und Forschungen im Gebiet der Naturwissenschaften", 1999, s. 696, Katalog No. M7256);
– N,N'-Äthylen-bis-acrylamid: C₈H₁₂N₂O2, das Molekulargewicht – 168,2, anfertigt von Sigma (Katalog «Reagents for Biochemistry and Research in the Area of Natural Sciences» SIGMA („Reagenzien für die Biochemie und Forschungen im Gebiet der Naturwissenschaften", 1999, s. 428, Katalog No. E2763);
– Das Detergenz Poviargol-silberhaltig, das Pulver, No. 97/167/7 vom Institut der makromolekularen Verbindungen RAW (die Russische Föderation), F. G.: 11.2 (Das Register der in Russland ausgenutzten Heilmittel – Apotheker, 2001, s. 1067), das hochreines metallisches mit Vinylpyrrolidone-2 stabilisierte Silber ist (s. WWW:http://home.comset.net/poviarg/; RU 2088234 , veröffentlicht an 27.08.97);
– Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure: [-CH₂OCH₂CH₂N(CH₂CO₂H₂)₂]₂, das Molekulargewicht 380,35, die Schmelztemperatur 249°C, anfertigt von Aldrich (Katalog-Handbuch der chemischen Produkten der organischen Feinsynthese Aldrich (Catalogue handbook of Fine Chemicals Aldrich), 1994–1995, s. 664, Katalog No. 23,453-2);
– 1-Vinyl-bis-Pyrrolidone: C₆H₉NO, das Molekulargewicht 111,4; die Schmelztemperatur 93°C; das weiße Pulver; anfertigt von Fluka (Catalogue Fluka Chemika-Bio-chemika (Katalog in Chemie-Biochemie Fluck), Schweiz, sFr, 1993/94, s. 1384, Katalog No. 95060); Ammoniumperoxidisulfat: (NH₄)₂S₂O₈ – das Molekulargewicht – 228.19; die farblosen flachen Kristalle; die Zersetzungstemperatur 120°C; anfertigt von Sigma (Katalog «Reagents for Biochemistry and Research in the Area of Natural Sciences» SIGMA, („Reagenzien für die Biochemie und Forschungen im Gebiet der Naturwissenschaften", 1999, s. 117);
– Wasserstoffperoxid: H₂O₂ – das Molekulargewicht – 34,0; die farblose Flüssigkeit, Dichte bei 0°C–1,465; die Schmelztemperatur –0,89°C; anfertigt von Sigma (Katalog «Reagents for Biochemistry and Research in the Area of Natural Sciences» SIGMA („Reagenzien für die Biochemie und Forschungen im Gebiet der Naturwissenschaften", 1999, s. 556, Katalog No. H6520);

Alle oben erwähnten Monomere sollen den biologischen Zielen passen und brauchen die zusätzliche Reinigung.
Das Wasser soll doppeldestilliert und apyrogen sein (pH = 5,6).
Die Erhaltung des Hydrogels soll man auf folgende Weise ausführen: für die Anfertigung der Reaktionsmischung nehmen wir das apzrogene doppeldestillierte Wasser mit pH 5,6.
Fertigen wir die Wasserlösung des Acrylamis und den vernetzenden Agenzien, zum Beispiel, die Mischung des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids, N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids und Poviargol (im eingestellten Verhältnis in folgenden Grenzen 65,0–99,5:0,2–6,5:0,2–34,0:0,1–3,0 genommen), oder die Mischung des N,N'-Methylen- bis-Acrylamids, N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids, Paviargal, Vinylpyrrolidone oder die Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure, oder die Gesamtheit der zwei letzten an (im eingestellten Massenverhältnis in folgenden Grenzen 65,0–99,4:0,2–6,5:0,2–34,0:0,1–3,0:0,1–2,5 genommen), dabei macht die Gesamtmasse der ursprünglichen Monomer in der Lösung bis 2.–15,0% aus. (Die Zahl der ursprünglichen Monomer in der Lösung ändernd, erhalten wir das Hydrogel der verschiedenen Densität und Flexibilität).
In die erhaltene Lösung injizieren wir der Initiator der Polymerisation – das Wasserstoffperoxid in Menge von 0,1–0,3 Massenprozente oder das Ammoniumperoxidisulfat in Menge von 0,0006–0,03 Massenprozente, oder ihre Mischung in jedem Verhältnis und jeder Menge, die die Summe ihrer Spitzenwerte nicht übergestiegen haben. Die Anzahl des Wasserstoffperoxids und Ammoniumperoxidisulfats abändernd, erhalten wir die Substanz mit erforderlicher pH innerhalb 3,5–7,5.
Die endliche Reaktions-Zusammensetzung ist durch Entkeimungspolymerfilter filtriert, zum Beispiel, F8273 mit der Öffnungsweite 0,45 mm CA/CN, von Sigma (USA) anfertigt, und wird für die Lagerung in den Thermostat bei Temperatur 20–90°C während 2–24 Stunden gesetzt... Nach der Lagerung im Thermostat wird das Hydrogel, dem Anschein nach Gel mit Heißwasser ausgewaschen. Dazu wird das enthaltene Gel in den Behälter mit Wasser 90–100°C (Verhältnis des Gels und des Wassers – 1:8–10) für 4– 6 Stunden gesetzt. Dann wird die zweite Stufe durchgeführt – das Gel im Thermostat bei Temperatur 107–130°C während 1,0–1,5 Stunden gehalten ist.
Das erhaltene Gel ist in der notwendigen Menge in Flakons oder Spritzen gepackt und durch das Autoklavieren während 20 Minuten sterilisiert (bei Temperatur 120°C, bei Druck = 1,2 atm).
Wir haben die physikalischen, medizinischen und toxikologischen Analysen der Proben des vorliegenden Hydrogels gemacht, einschließlich der Proben, in den oben erwähnten Beispielen 1–5 laut ISO 10993 „Auswertung der biologischen Wirkung der medizinischen Erzeugnisse", „Die methodischen Empfehlungen in der sanitären und hygienischen Bewertung der Sanitätsgummiartikel und Latexerzeugnisse der medizinischen Zweckbestimmung" (Gesundheitsministerium der UdSSR, Moskau, 1988) und die methodischen Empfehlungen „Die zulässige Menge der migratorischen und chemischen Substanzen, von dem Polymer, und anderen Materialien beim Kontakt mit dem Nahrungshydrogel fällend, und die Methoden ihrer Bestimmung" die sanitären Regeln und Normen 42-122-42-40-86 erhalten.
Die Gehaltsbestimmung des Monomers für das Acrylamid, N,N'-Methylen-bis-Acrylamid, N,N'-Äthylen-bis-Acrylamid und die Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure war entsprechend den Methoden durchgeführt, die im Werk (V. V. Kuznetsow und and. „Nachweis des Acrylamids in der PolyAcrylamidgele". Die 52-te Konferenz in Pitsburg in der analytischen Chemie und der angewandten Spektroskopie – Neu Orlean, Louisianna, USA, 2001, Zitate, No. 1648) beschrieben sind.
Diese Untersuchungen haben entdeckt, dass das vorliegende Hydrogel die folgenden physikalischen und chemischen Eigenschaften hat:

– Form-Gel;
– Farbe – von farblos bis halbdurchsichtig dunkelbraun, schillernd;
– Brechungsindex – 1,328–1,360;
- Dichte – 1,0–1,2 g/cm³;
– pH – 3,5–7,5;
– Monomergehalt – bis 0,4 ppm;
– Bromierungsgrad- nicht mehr als 1,0 (mg Brom auf 1 l).

Die sanitären und chemischen Analysen zeigen das Folgendes:

– Innerhalb der Empfindlichkeit der Methode (0,02; 0,05; 0,05; 0,02; 0,005; 0,04 mg/l beziehungsweise), das viel niedriger der zulässigen Normen für das Trinkwasser ist, gibt es keine Migration der Metalle Cu, Fe, Ni, Zn, Al, Ti, Ag (Kupfer, Eisen, Nickel, Zink, Aluminium, Titan) aus Hydrogel zum Wasserauszug, die mit der Hilfe von der Atomabsorptionsmethode bestimmt ist;
– Die Migration des Natriums macht nicht mehr als 0,12 mg/l bei der zulässigen Stufe 200 mg/l für das Trinkwasser aus;
– Die toxikologische Analyse zeigt, dass die Wasserauszüge aus Hydrogel die Hämolyse in den Untersuchungen „in vitro" der markierten Erythrozyten des Kaninchens auslösen nicht. Die Hämolyse macht 0,04% bei dem zulässigen Betrag 2% aus.

Die Zone der Hemmung des Wachstums des Staphylococcus aureus (des goldenen Staphylokokkus) um die von der Probe abgeschnitten Scheiben war bestimmt, wie im methodischen Handbuch „Die Methode der Bestimmung der Empfänglichkeit der Mikroorganismen zum Antibiotikum durch die Scheibendiffusion" (Moskau, Gesundheitsministerium, 1984) beschrieben ist, und machte 1,5–3 mm je nach der Dichte der Probe aus (Polyakrylamidsgehalt).
Während des speziellen Versuchs auf den weißen Mäusen gab es keine Verluste an Tieren und keine klinischen Symptome der Intoxikation bei der parenteralen Injektion der Proben des Hydrogels in die Menge von 50,0 ml auf 1 kg des Gewichts: die Allgemeinbefinden der Mäuse im Versuch, ihres Verhalten, ihre Nahrung, Haarstand schieden von den Werten der Vergleichsgruppe der Tiere unter nicht.
Der Aufschnitt der Leichen der Versuchsmäuse zeigte, dass die Gewebe in der Stelle der Hydrogelsinjektion, die lokalen Lymphoknoten, die inneren Organe (Leber, Niere, Milz) in den Grenzen der physiologischen Normen und Kontrolle geblieben sind.
Wir haben keine statistisch signifikanten Unterschiede in der Dynamik des Körpergewichts, der klinischen und biologischen Kennwerte des Bluts, in den Kennwerten der inneren Organe der Versuchstiere im Vergleich zu der Vergleichsgruppe bei der subkutanen Implantation des Hydrogels für 2,5 Monate aufgefunden. Wir haben keine Sensibilisierungswirkung des Hydrogels bei der Ausführung der immunologischen Diagnostik der Reaktion der Zellendegranulation aufgefunden.
Die mikroatomare Analyse des Knochenmarks zeigte keine mutagene Wirkung des Hydrogels. Die feingewebliche Untersuchung der Gegend, in die das Hydrogel implantiert war, und der inneren Organe (Leber, Niere, Milz, Hoden) zeigte unbedeutende Gewebereaktion auf dieses Hydrogel nur in den ersten Tagen nach der Implantation. Dystrophische und nekrotische Abwandlungen waren nicht aufgefunden.
Unten gibt es die besonderen Beispiele der Produktion und Anwendung des vorliegenden biovereinbaren Hydrogels für die plastischen Operationen der Weichteile.
Beispiel 1.
Um das Hydrogel zu erhalten, nehmen wir 384 ml des doppeldestillierten und apyrogenen Wassers mit pH 5,6 und lösen darin 13 g des Acrylamids, 5,5 g des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids, 2,3 g des N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids und 0,2 g des Poviargol auf, geeignet für biologische Zwecke. Dann verbinden wir die Anfangslösung mit 0,04 g des Ammoniumperoxidisulfats und 2 ml des 30% Wasserstoffperoxids. Die erhaltene Lösung filtrieren wir durch den Entkeimungspolymerfilter F8273 mit der Öffnungsweite 0,45 mm CA/CN, von Sigma (USA) anfertigt, und setzen in den Behälter, und dann in den Thermostat auf Wasserbad bei Temperatur 30°C für 22 Stunden. Nachher wird das Hydrogel in der Form des Gels im Heißwasser bei Temperatur 90°C für 4 Stunden ausgewaschen, wo das Verhältnis des Wassers und des erhaltenen Gels 10:1 ist, und dann wird wieder in den Thermostat für 1 Stunde bei Temperatur 125°C gesetzt.
Das erhaltene Hydrogel wird durch das Autoklavieren während 20 Minuten sterilisiert (bei Temperatur 120°C und Druck 1.2 atm.).
Das erhaltene Gel enthält 96 Massenprozenten der Wasserphase und 4 Massenprozenten des Kopolymers, in dem das Acrylamid bis 81,25 Massenprozenten ausmacht, das N,N'-Methylen-bis-Acrylamid – 3,125 Massenprozenten, das N,N'-Äthylen-bis-Acrylamid – 14,375 Massenprozenten und Poviargol – 1,25 Massenprozenten. Das Gel hat pH = 5,4.
Wir haben die folgenden Eigenschaften des erhaltenen Hydrogels untersucht:
Der Brechungsindex (mit der Hilfe von Methoden, im «Praktikum in der physikalischen Chemie» (Moskau, 1974, s. 86–97) beschrieben); – pH (mit der Hilfe von Methoden, im Buch «Methodische Empfehlungen in der sanitären und hygienischen Bewertung der Sanitätsgummiartikel und Latexerzeugnisse der medizinischen Zweckbestimmung» (Moskau, 1988, s. 18–19) beschrieben); – der Bromierungsgrad (mit der Hilfe von Methoden, im „Katalog der Leitmaterilalien in der toxikologischen Untersuchung der polymeren Materialien und der Kunststofferzeugnisse der medizinischen Zweckbestimmung auf deren Grundlage" (Moskau, MZ UdSSR, 1987, s. 27–29) beschrieben); – den Monomergehalt – durch die von uns entwickelten Methoden für die Bestimmung des Monomergehalts in den Wasserstoffpolymere: V. V. Kuznetsow und and. „Nachweis des Acrylamids in der Poly-Acrylamidgele"// Die 52-te Konferenz in Pittsburg in der analytischen Chemie und der angewandten Spektroskopie.-New Orleans Louisianna, USA, 2001, Thesen, N° 1648.
Die erhaltene Probe des Gels hat die folgenden physikalischen und chemischen Eigenschaften:

– Form – farbloses, halbdurchsichtiges, opaleszentes Gel;
– Brechungsindex – 1,348;
– pH – 5,4;
– Dichte – 1,0 g/cm3;
– Monomergehalt – 0,1 ppm;
– Bromierungsgrad – 0,1 (mg des Broms auf 1 l).

Wir erhielten das Infrarotspektrum und das Chromatogramm des Hydrogelsauszugs, die auf die 1a und 2a dementsprechend gezeigt sind.
Zum Vergleich stellen die Abb., 1b und die 2b das Infrarotspektrum und das Chromatogramm des Auszugs des bestimmten Hydrogel-Prototyps dar, der in Russland laut des Patents RU No. 2127129 unter dem Warenzeichen „Formakril" produziert. Der enthält 96 Massenprozenten der Wasserphase und 4 Massenprozenten des Kopolymers, das aus 96 Massenprozenten des Acrylamids und 4 Massenprozenten des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids besteht. „Formakril" hat pH = 5,4, den Bromierungsgrad 0,27 (mg des Broms auf 1 l), und ist bei der Lagerung der Anfangsmischung im Thermostat in Anwesenheit von dem Wasserstoffperoxid und dem Ammoniumperoxidisulfat in Gesamtmenge von 0,3 Massenprozenten bei Temperatur 60°C während 12 Stunden und dann bei Temperatur 100°C während mehr als 2 Stunden erhalten.
Wie es klar von dem auf der 1a dargestellten Spektrum ist, gibt es keine Zonen 1620 cm^–1, die für die Deformationsabweichungen der Radikale NH2 verantworten, und keine Zonen 3200 cm^–1 und 3600 cm^–1, die für die Wertigkeitsänderungen dieser Radikale verantworten. Es ist vorbildlich, dass die freien Radikale nicht mehr als 1% der Gesamtzahl der funktionellen Gruppen in der Struktur dieses Polymers ausmachen
Nach Ausweis des Spektrums auf der 1b gibt es eine unbedeutende Zone 1620 cm^–1, die der Index des mehr als 1% Gehalts der freien Radikale NH2 ist.
Wie die Chromatogramme auf der 2a, Spitze 2 zeigen, die der Gesamtzahl der Monomer des Acrylamids, des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids und des N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids entsprechen, steigt diese Anzahl 5,1 cm nicht über, und das entspricht dem Monomergehalt in Menge von 0,29 ppm.
Nach Ausweis des Chromatogramms auf der 2b, macht das Gehalt der Monomer des Acrylamids und des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids in „Formakril" 0,6 ppm aus, die Spitzehöhe – 10,7 cm.
Wir haben auch die bakterienhemmenden Angaben der erhaltenen Probe des Hydrogels untersucht. Die Methode der Scheibediffusion war mit der Anwendung des Stamms Staphylococcus aureus genutzt.
Es war festgestellt, dass die freie vom Wachstum der Kocken Zone um die Probe 1,5 ± 0,1 mm ausgemacht hat, während um die Gleichprobe, die von dem Hydrogel „Formakril" mit dieselben Densität vertreten ist, es keine bakterienfreie Zone gab. Noch mehr war das Bakterienwachstum gerade unter der Scheibe „Formakril" beobachtet. Um der Deformationsgrad des vorliegenden Hydrogels im Vergleich zu ähnlichen Eigenschaften des Hydrogels „Formakril" zu untersuchen, haben wir die subkutane Implantation von 30 ml der Proben des vorliegenden Hydrogels und des Hydrogels „Formakril", unter anderem den Hunden, mit nachfolgender Extraktion der Proben und Testierung des Trockenrückstands und der Wasserphase nach ein, drei und sechs Monaten nach der Implantation gemacht. Es war festgestellt, dass sogar als das vorliegende Implantat im Organismus des Tieres für 6 Monate blieb, der Wasserphasenverlust nicht mehr als 5% von dem Anfangsgehalt des Implantats ausmachte, während der Wasserphasenverlust in den implantierten Proben des Hydrogels „Formakril" unter dieselben Bedingungen 10% ausmachte. Die Menge des Trockenrückstands war in beiden Fallen fast unveränderlich.
Wir haben die Gewebereaktion auf die Implantation der erhaltenen Proben des Hydrogels in den erfahrungsmorphologischen und klinisch-morphologischen Untersuchungen untersucht.
Die Untersuchung wurde mit 160 männlichen Einzelwesen der Ratten von August Wurf, 200 g schwer, und 10 Hunde durchgeführt.
Den Ratten wurden 1 ml des Hydrogels subkutan injiziert.
Die Termine der morphologischen Untersuchungen sind 3, 7, 14, 30, 60 und 90 Tage.
Die langfristige Implantation (6–12 Monate) war an den Hunden untersucht, denen man 15 ml des Hydrogels subkutan injiziert hat.
In der Klinik wurden die morphologischen Untersuchungen der Gewebe nach der Implantation dasselbe Hydrogels den 5 Patienten durchgeführt: 1 Monat nach der subkutanen Implantation in die Gesichtsgegend, 1,5 und 3,5 Monate nach der intramuskulären Implantation in den Unterschenkel, und 6 und 12 Monate nach der für die erweiterte Mammaplastik bestimmte Implantation durch die Auffüllung der Höhle der Faserkapsel mit dem Gel nach der Extraktion der Silikonprothese.
Um die feingeweblichen Untersuchungen durchzuführen, wurden die Gewebeblöcke sich in 96° Äthylalkohol und Neutralformalin festgesetzt und mit Paraffin aufgetragen. Die Aufschnitte wurden mit Haematoxylin-Eosin und mit van Giesons Pikrofuxin eingefärbt, und nach Gomorri versilbert um die fibrösen Komponenten zu messen, mit Toluidinbleu für Glykosaminoglykan eingefärbt, die Schiff-Reaktion wurde für Glykogen und Glykoprotein untersucht, wie die Brachet-Reaktion für die Ribonukleinsäure.
Einige Resultaten der feingeweblichen Untersuchungen sind auf der 3a, 4a, 5 dargestellt.
Die morphologische Analyse der Gewebereaktion des Organismus auf die Implantation der erhaltenen Probe des vorliegenden Hydrogels bei Ratten zeigt die minimale Reaktion. Auf den Anfangsstufen (3–7 Tage nach der Implantation) hat die Reaktion sich auf kleine Infiltration der Lymphomakrophage mit einzelnen Neutrophilien und leichtes Ödem der Gewebe beschränkt. Das dient als Zeichen der geringen Entzündungsreaktion. Am dritten Tage beobachteten wir die Penetration der Fibroblasten in der schmalen Gegend um das Implantat, und am siebenten Tage war die sehr dünne Verbindungskapsel gebildet, die von Fibroblasten und den dünnen Kollagenfasern bestand. Die Kapsel ist mit der Schicht der Makrophage von innen bedeckt, das Implantat begrenzend. Nach 14 Tagen ist die Kapsel mehr deutlich bestimmt, aber sie ist noch dünn und brüchig. Innerhalb der Kapsel wie auch zwischen ihr und dem Zellgewebe (hinter er Kapsel) kann man die kleinen Fragmente des von Makrophage umgebenen Hydrogels und die selbständigen mehrkernigen Riesenzellen sehen. Nach 30 Tage nach der Implantation ist die Kapsel A (3a) noch sehr dünn. Sie besteht aus dem reifen Verbindungsgewebe, in dem die Menge von Fibroblasten verringert, und in den Restzellen verringert das Gehalt der Ribonukleinsäure. Hinter der Kapsel in der Gegend B blieben die Fragmente des Hydrogels C, die von den Makrophagen resorbiert. Die innere Fläche der Kapsel ist teilweise mit den Makrophagen bedeckt. In den folgenden Termine (60 und 90 Tage) ändert die Struktur der Kapsel nicht, einige Fäden der Fibroblasten aus die Kapsel innerhalb des Gels entstehen.
Zum Vergleich, stellt die 3b die Fotografie des Schnittpräparats der Biopsie der Gewebe der Ratte dar, die nach Verlauf von 30 Tage nach der subkutanen Injektion des Hydrogel-Prototyps („Formakril") aufgenommen sind, das aus 96 Massenprozenten der Wasserphase und 4 Massenprozenten des Kopolymers besteht, dessen 96 Massenprozenten das Acrylamid ist und 4 Massenprozenten das N,N'-Methylen-bis-Acrylamid ist. Das Gel hat pH = 5,4, den Bromierungsgrad 0,27 (mg des Broms auf 1 l), und ist bei der Lagerung der Anfangsmischung im Thermostat in Anwesenheit von dem Wasserstoffperoxid und dem Ammoniumperoxidisulfat in Gesamtmenge von 0,3 Massenprozenten bei Temperatur 60°C während 12 Stunden und dann bei Temperatur 100°C während mehr als 2 Stunden erhalten. Nach Ausweis der Fotografie (3b) ist die Verbindungskapsel um das Implantat viel dicker als bei der Implantation der vorliegenden Substanz. Auf der inneren Fläche der Kapsel und von innen der in der Kapsel geschlossenen Gegend gibt es die vermehrte Zahl der Makrophagen D, der mehrkernigen Riesenzellen und Neutrophil, und das verweist auf den kleinen Entzündungsprozess.
Die Gewebereaktion der späteren Termine (6, 9 und 12 Monate) wird bei der subkutanen Implantation des Hydrogels den Hunden untersucht. Nach Ausweis der 4a erhält das injizierende Hydrogel C seine homogene Struktur auf seinem größten Teil nach 9 Monate nach der Implantation. Neben der sehr dünnen und festen Verbindungskapsel A gibt es eine schmale Gegend E der Reinigung des Hydrogels (Zerstörung), das von den Makrophagen resorbiert ist und mit Faden den Fibroblasten F gekeimt ist. Die tiefe Infiltration der Zellen in das Hydrogel fehlt. Das ist die Ursache der langfristigen Stabilität des Gels. In der Kapsel und im Gel gibt es keine Kalkablagerung. In der Gewebe um das Implantat gibt es einigen dystrophischen Änderungen, die das Zeichen der toxikologischen Wirkung des Hydrogels können sein.
Zum Vergleich, stellt die 4b die Fotografie des Schnittpräparats der Biopsie der Gewebe des Hundes dar, die nach Verlauf von 9 Monate nach der subkutanen Injektion der Probe (wie für die 3b) des Hydrogel-Prototyps („Formakril") aufgenommen sind (Haematoxylin-Eosineinfärbung, 400-fach Vergrösserung).
Nach Ausweis der Fotografie ist das Gel C mit Faden F der Verbindungsgewebe gekeimt, die die Fibroblaste, Makropha ge, Leukozyten und neutrophile Einzelleukozyten enthält. Es gibt teilweise Zerstörung des Gels (E) und seine Resorption.
Die klinischen und morphologischen Untersuchungen, die nach 1 Monat nach der Injektion der 90 ml der Probe des vorliegenden Hydrogels für die Streckung der Haut und der Gesichtsfetthaut mit der Absicht der nachfolgenden Plastik der Narben durchgeführt sind, haben gezeigt, dass auf der Grenze zwischen den Hydrogelen und Geweben eine sehr dünne und brüchige Verbindungsgewebe gebildet ist, die aus nur einige Schichte der Kollagenfasern und Fibroblasten besteht. Die Zelleninfiltration der Lymphomakrophagen ist minimal. In einigen Gegenden außer der Kapsel kann man die Gewebehöhlen sehen, die auf der Stelle des resorbierten Gels geblieben sind. Es gibt kleine Reaktion der Makrophagen und Riesenzellen.
Dieselben Resultate wurden in zwei Fällen bei der Untersuchung der Konturplastik der Unterschenkelweichteile durch die Injektion dieses mit der vorgeschlagenen Methode erhaltene Hydrogels bekommt. Nach 1,5 und 3,5 Monate nach der Implantation blieb das Gel meistenteils homogen und ist nur um die Kapsel mit der Verbindungsgewebe gekeimt. Die 5 zeigt die Resultate der morphologischen Untersuchungen der Biopsie, die nach Verlauf von 12 Monate nach der Injektion der Probe des vorliegenden Hydrogels in Menge von 200 ml in der Stelle der Extraktion der Silikonprothese in der Höhle der Restfaserkapsel aufgenommen sind.
Die 5 stellt eine schwache Gewebereaktion auf dieses Gel dar. Die „alte" Faserkapsel wird der Rückbildung fast überall unterworfen. Das Implantat C ist von die dünnen Verbindungskapsel A ohne innere myofibroblastischen Schicht umgeben, die in den Kapseln um Silikonprothesen ist. Irgendwo in der „neuen" Kapsel gibt es nicht zahlreiche Makrophagen D und Lymphozyten ohne neutrophile Entzündungsreaktion. Es gibt einige Kapselzellen, keine dystrophischen Änderungen und Kalkablagerungen.
Nahe der Kapsel A gibt es nicht tiefe Keimung der dünnen Faden der Verbindungsgewebe (Fibroblasten, Makrophagen und dünne unausgereifte Kollagenfasern) im Hydrogel. Einige Mikrophagen haben das große schaumige Zytoplasma (aktive Phagozytose). Die Fasern der Verbindungsgewebe teilen das Gel neben der Kapsel in Fragmente.
Die Resultate der feingeweblichen Analysen, die während der langfristigen Beobachtung der Dynamik auf den Tieren und auch auf dem klinischen Biopsiematerial erhalten sind, zeigen somit die hohe Bioverträglichkeit des vorliegenden Hydrogels.
Auf den frühesten Terminen nach der Injektion ins Organismus der Proben des vorliegenden Hydrogels war eine sehr schwache Entzündungsreaktion beobachtet, die bald vorbei war; die Fibroblastreaktion war verlangsamt und schwach; die Kapsel war spät gebildet und blieb dünn während der ganzen Periode der Beobachtung.
Bezeichnenderweise, dass es keine tiefe Penetration der Makrophagen und Mikrophagen ins Hydrogel gab. Das bestätigt die Widerstandsfähigkeit des Hydrogels gegen die Resorption im Organismus. Außerdem verringert das Hydrogel die funktionelle Aktivität der Zellen nicht und löst ihre Paratrophie nicht auf, das zeigt auf den Mangel der Migration der toxischen Substanzen aus das Gel in die Gewebe des Organismus. Die Kalzifikation des Hydrogels und der umliegenden Gewebe fehlte auch.
Das erhaltene Hydrogel war der 55-jährigen Patientin L. statt des Hydrogels injiziert, das vor 5 Jahre für die Anfangsmammaplastik ausgenutzt und den Entzündungsprozess der beiden Milchdrüsen ausgelöst war. In der postoperativen Periode war die Patientin monatlich im Lauf von 8 Monaten beobachtet. Es gab keine Rezidive des Entzündungsprozess. Wir haben das positive Resultat bekommt: die Milchdrüsen haben die Form und die Größe, die der Körperbeschaffenheit der Patientin entsprechen, und die für die Gewebe der gesunden Milchdrüse bezeichnete Elastizität, wiederhergestellt.
Beispiel 2.
Um das Hydrogel zu erhalten, nehmen wir 870 ml des doppeltdestillierten und apyrogenen Wassers mit pH 5,6 und lösen darin 81,0 g des Acrylamids, 11,5 g des N,N'- Methylen-bis-Acrylamids, 32,9 g des N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids und 4,6 g des Poviargol auf. Dann verbinden wir die Anfangslösung mit 8 g des Wasserstoffperoxids um die Polymerisation anzufangen. Die erhaltene Lösung war filtriert wie im Beispiel 1 beschrieben ist, und für die Lagerung in den Thermostat bei Temperatur 80°C für 2 Stunden gesetzt. Nachher wird das Gel in 10 Liter des Heißwassers bei Temperatur 80°C während 5,5 Stunden ausgewaschen, und dann wird wieder in den Thermostat für 1,5 Stunde bei Temperatur 125°C gesetzt.
Das erhaltene Hydrogel wurde sterilisiert, wie im Beispiel 1 beschrieben ist.
Das Hydrogel hatte die folgenden physikalischen und chemischen Eigenschaften, die nach den im Beispiel 1 detailliert dargelegten Methoden bestimmt waren:

– Form – halbdurchsichtiges, gelbliches Gel;
– Brechungsindex – 1,336;
– pH – 4,0;
– Dichte – 1,0 g/cm³;
– Gehalt der Acrylamidmonomere und der Bisacrylamidsmonomere – bis 0,4 ppm;
– Bromierungsgrad – 0,9 (mg des Broms auf 1 l).
– Die bakterienhemmenden Angaben: Die Zone der Inhibition des Bakterienwachstums – 2,5 mm

Das erhaltene Hydrogel war für die Plastik des Zwillingswadenmuskels angewendet. Das Hydrogel in Menge von 50 ml wurde in den Zwillingswadenmuskel der 42-jährigen Patientin I. mit der Absicht der Behebung vom Defekt nach der Verletzung injiziert.
In der postoperativen Periode war der Patient im Lauf von 6 Monaten beobachtet. Es gab keine Entzündungsreaktion oder Ödem. Die Migration des Hydrogels fehlte. Der kosmetische Effekt war erreicht.
Beispiel 3.
Um das Hydrogel zu erhalten, nehmen wir 972 ml des doppeltdestillierten und apyrogenen Wassers mit pH 5,6 und lösen darin 22,5 g des Acrylamids, 0,375 g des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids, 5 g des N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids, 0,06 g des Poviargol und 0,065 g der Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure auf. Dann verbinden wir die Anfangslösung mit 2,5 g des Ammoniumperoxidisulfats. Die erhaltene Lösung wurde filtriert wie im Beispiel 1 beschrieben ist, und für die Lagerung in den Thermostat bei Temperatur 80°C für 2 Stunden gesetzt. Nachher wird das Gel in 8 Liter des Heißwassers bei Temperatur 100°C während 5,5 Stunden ausgewaschen, und dann wird wieder in den Thermostat für 1,5 Stunde bei Temperatur 125°C gesetzt.
Das erhaltene Hydrogel wurde sterilisiert, wie im Beispiel 1 beschrieben ist.
Das Hydrogel hatte die folgenden physikalischen und chemischen Eigenschaften, die nach den im Beispiel 1 detailliert dargelegten Methoden bestimmt waren:

– Form – farbloses Gel;
– Brechungsindex – 1,334;
– pH – 6,8;
– Dichte – 1,0 g/cm³;
– Gehalt der Acrylamidmonomere – fehlt
– Gehalt der anderen Monomere – bis 0,02 ppm;
– Bromierungsgrad – 0,15 (mg des Broms auf 1 l).
– Die bakterienhemmenden Angaben:
Die Zone der Inhibition des Bakterienwachstums – 1,5 mm

Wir haben die Vergleichsuntersuchung der Größe der Schwindungsinformation der Proben des vorliegenden Hydrogels und seines Prototyp „Formakril" durchgeführt, der die gleiche Menge des Polyakrymids 2,8 Massenprozenten enthält.
Dazu wurde dieselbe Menge (30 ml) der Proben des Hydrogels den Hunden subkutan injiziert und nach 3 oder 6 Monaten entfernt.
Bei der Vermessung des Trockenrückstands und der Wasserphase in den Extraktivimplantanten ist gezeigt, dass

– nach 4 Monaten nach der Implantation „Formakril" 20% des Wassers verliert, und nach 6 Monaten nach der Implantation es 30% des Wassers verliert;
– nach 4 Monaten nach der Implantation das vorliegende Hydrogel, die Mischung des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids, des N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids und Poviargol als das vernetzende Agens enthaltend, verliert 10% des Wassers, und nach 6 Monaten nach der Implantation – 15%;
– nach 4 Monaten nach der Implantation des vorliegenden Hydrogels, die Mischung des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids, des N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids, des Poviargol und der Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure als das vernetzende Agens enthaltend, verliert das Gel 5% des Wassers, und nach 6 Monaten nach der Implantation – 9%.

Einmischen der Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure (oder des Vinylpyrrolidone, oder der Mischung dieser zwei Komponenten) führt somit zu der Verringerung der Größe der Schwindungsdeformation des Implantats, die mehr bezeichnend für die Hydrogele mit wenigem Gehalt des Trockenrückstands ist.
Das Hydrogel mit geringem Gehalt des Trockenrückstands (bis 3%) kann man leicht durch die dünnen Nadeln injizieren und für die Plastik der Gesichtsweichteile ausnutzen. Aber wenn die Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure im Polymer nicht eingemischt ist, kann das Hydrogel sich für 30% verringern. Das Einmischen der Äthylen-bis-(Oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure ermöglicht das Gel zu erhalten, das einerseits leicht durch die dünnen Nadeln zu injizieren und anderseits die Größe der Schwindungsdeformation bis 10% hat, das eigen dem Hydrogel mit großem Gehalt des Trockenrückstands ist.
Das erhaltene Hydrogel war für die Plastik der Subkutangewebe bei der Behebung der Gesichtsrunzeln angewendet. Das Hydrogel in Menge von 1 ml wurde der 47-jährigen Patientin S. injiziert. In der postoperativen Periode war die Patientin im Lauf von 12 Monaten beobachtet, die Untersuchung wurde jede drei Monate durchgeführt. Es gab keine Entzündungsreaktion oder allergische Reaktionen. Der erwünschte kosmetische Effekt war erreicht.
Beispiel 4
Um das Hydrogel zu erhalten, nehmen wir 965 ml des doppeltdestillierten und apyrogenen Wassers mit pH 5,6 und lösen darin 28,7 g des Acrylamids, 2,08 g des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids, 3,5 g des N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids, 0,1 g des Poviargol und 0,82 g des Vinyl pyrrolidone auf. Die erhaltene Lösung wurde filtriert wie im Beispiel 1 beschrieben ist, und für die Lagerung in den Thermostat bei Temperatur 60°C für 12 Stunden gesetzt. Nachher wird das Gel in 10 Liter des Heißwassers bei Temperatur 100°C während 4,5 Stunden ausgewaschen, und dann wird wieder in den Thermostat für 1,5 Stunde bei Temperatur 120°C gesetzt.
Das erhaltene Hydrogel wurde sterilisiert, wie im Beispiel 1 beschrieben ist
Die Substanz hatte die folgenden physikalischen und chemischen Eigenschaften:

– Form – farbloses, halbdurchsichtiges, opaleszentes. Gel;
– Brechungsindex – 1,352;
– pH – 5,2;
– Dichte – 1,0 g/cm3;
– Monomergehalt – 0,04 ppm;
– Bromierungsgrad – 0,05 (mg des Broms auf 1 l).
– Die bakterienhemmenden Angaben: Die Zone der Inhibition des Bakterienwachstums – 2,0 mm

Das erhaltene Hydrogel wurde für die Abgleichung der Nasenlippenfalten angewendet. Das Hydrogel in Menge von 2 ml wurde dem 27-jährigen Patienten K. injiziert. In der postoperativen Periode war der Patient im Lauf von 12 Monaten beobachtet, die Untersuchung wurde jede drei Monate durchgeführt. Es gab keine Entzündungsreaktion oder Ödem. Der erwünschte kosmetische Effekt war erreicht.
Das Einmischen des Vinylpyrrolidone in der Mischung der vernetzenden Agenzien ermöglicht das Hydrogel zu erhal ten, das leicht durch die dünnen Nadeln zu injizieren wie das Gel mit Polyakrylamidgehalt bis 4 Massenprozenten, und die Größe seiner Schwindungsdeformation ist 10%, das eigen dem Gel mit hohem Gehalt des Trockenrückstands ist.
Beispiel 5.
Um das Hydrogel zu erhalten, nehmen wir 375 ml des doppeltdestillierten und apyrogenen Wassers mit pH 5,6 und lösen darin 23,75 g des Acrylamids, 1,075 g des N,N'-Methylen-bis-Acrylamids, 0,145 g des N,N'-Äthylen-bis-Acrylamids und 0,03 g des Poviargol. Dann verbinden wir die Anfangslösung mit 0,02 g des Ammoniumperoxidisulfats und 1 ml des 30% Wasserstoffperoxids. Die erhaltene Lösung war filtriert wie im Beispiel 1 beschrieben ist, und für die Lagerung in den Thermostat bei Temperatur 50°C für 16 Stunden gesetzt. Nachher wird das Gel in 3,5 Liter des Heißwassers bei Temperatur 100°C während 4,0 Stunden ausgewaschen, und dann wird wieder in den Thermostat für 1 Stunde bei Temperatur 130°C gesetzt.
Das erhaltene Hydrogel wurde sterilisiert, wie im Beispiel 1 beschrieben ist.
Die Substanz hatte die folgenden physikalischen und chemischen Eigenschaften:

– Form – farbloses Gel;
– Brechungsindex – 1,348;
– pH – 4,8;
– Dichte – 1,0 g/cm3;
– Monomergehalt – 0,03 ppm;
– Bromierungsgrad – 0,12 (mg des Broms auf 1 l).
– Die bakterienhemmenden Angaben: Die Zone der Inhibition des Bakterienwachstums – 2,0 mm

Das erhaltene Hydrogel war der 36-jährigen Patientin L. statt der Silikonprothese injiziert, das vor 3 Jahre für die Anfangsmammaplastik ausgenutzt und die Fibrose der beiden Milchdrüsen nach 7 Monate nach der Operation ausgelöst war. Wir haben die Operation des Ausziehen der Silikonprothese mit der offenen Kapsulotomie und verlangsamten Injektion von 180 g des erhaltenen Hydrogels in jeder Drüse durchgeführt. Nach 3 Monate injizierten wir noch 100 g desselben Gels. In der postoperativen Periode war der Patient im Lauf von 7 Monaten beobachtet, die Untersuchung wurde jede zwei Monate durchgeführt. Es gab keines Rezidiv der Fibrose. Im Ergebnis der Operation nahmen die Milchdrüsen die Form und die Größe, die der Körperbeschaffenheit der Patientin entsprechen, und die für die Gewebe der gesunden Milchdrüse bezeichnete Elastizität an. Der erwünschte kosmetische Effekt war erreicht.
Die industrielle Anwendbarkeit
Die oben erwähnten Beispiele bestätigen somit, dass man das vorliegende biovereinbare Hydrogel mit Hilfe der vorgeschlagenen Methoden erhalten kann.
Außerdem löst das vorliegende Hydrogel fast keine Gewebereaktion, Sensibilisierung des Organismus, dystrophischen und nekrotischen Änderungen aus. Man kann das für den Ersatz der Endoprothesen und die Konturplastik der Weichteile, und auch für den Ersatz der Gelenkendoprothesen und als die Synovialflüssigkeit in den Gelenken und Gelenkprothesen verwenden.
Im Vergleich zu dem bekannten Hydrogel-Prototyp (Hydrogel „Formakril") löst das vorliegende Hydrogel die reduzierte Gewebereaktion des Organismus auf die Implantation, seine Form ist stabiler während der Implantation und die Möglichkeit der Verschleppung und des Wachstums der pathogenen Mikroflora darin ist niedrig.
Das vorliegende Hydrogel kann man als der Füllstoff der Endoprothesen in der Form der Füllstoff enthaltenen Kapsel, und auch als Depot für die Heilmittel bei der langfristigen Arzneimittelbehandlung, zum Beispiel, bei der Behandlung von Tumoren und Abszessen als Behälter der Kulturen der menschlichen und tierischen Zellen mit der nachfolgenden Implantation des die oben erwähnten Zellen enthaltenen Hydrogels in den Organismus der Säugetiere verwenden.
Das Einmischen der ergänzenden vernetzenden Agenzien wie 1-Vinyl-bis-pyrrolidone und/oder die Äthylen-bis-(oxyäthylennitrilo)-tetraessigsäure zu dem vorliegenden Hydrogel verringert das Schrumpfen und ändert die anderen physikalischen und medizinischen Eigenschaften nicht.

Claims

Polyfunktionales biokompatibles Hydrogel, enthaltend ein vernetztes Kopolymer von Acrylamid mit einem Vernetzungsmittel und Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopolymer eine Verbindung von N,N'-Methylen-bis-acrylamid, N,N'-Ethylen-bis-acrylamid und Poviargol als Vernetzungsmittel enthält.
Polyfunktionales biokompatibles Hydrogel, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oben genannte vernetzte Kopolymer von Acrylamid mit einem Vernetzungsmittel das folgende Verhältnis von Bestandteilen, in Massen-%, enthält: Acrylamid – 65,0–99,5, N,N'-Methylen-bis-acrylamid – 0,2–6,5, N,N'-Ethylen-bis-acrylamid – 0,2–34,0 Poviargol – 0,1–3,0.
Polyfunktionales biokompatibles Hydrogel, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es das folgende Verhältnis von Bestandteilen, in Massen-%, enthält. Acrylamid – 1,3–15, N,N'-Methylen-bis-acrylamid – 0,004–0,975, N,N'-Ethylen-bis-acrylamid – 0,004–5,1 Poviargol – 0,002–0,45, Wasser – auf 100.
Polyfunktionales biokompatibles Hydrogel, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oben genannte vernetzte Kopolymer Vinylpyrrolidon und/oder Ethylen-bis-(oxyethylennitrilo)-tetraessigsäure als Vernetzungsmittel enthält.
Polyfunktionales biokompatibles Hydrogel, gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das oben genannte vernetzte Kopolymer von Acrylamid mit einem Vernetzungsmittel das folgende Verhältnis von Bestandteilen, in Massen-%, enthält: Acrylamid – 65,0–99,4, N,N'-Methylen-bis-acrylamid – 0,2–6,5, N,N'-Ethylen-bis-acrylamid – 0,2–34,0 Poviargol – 0,1–3,0, Vinylpyrrolidon und/oder Ethylen-bis-(oxyethylennitrilo)-tetraessigsäure – 0,1–2,5.
Polyfunktionales biokompatibles Hydrogel, gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es das folgende Verhältnis von Bestandteilen, in Massen-%, enthält: Acrylamid – 1,3–15, N,N'-Methylen-bis-acrylamid – 0,004–0,975, N,N'-Ethylen-bis-acrylamid – 0,004–5,1 Poviargol – 0,002–0,45, Vinylpyrrolidon und/oder Ethylen-bis-(oxyethylennitrilo)-tetraessigsäure – 0,002–0,375, Wasser – auf 100.
Polyfunktionales biokompatibles Hydrogel, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des oben genannten vernetzten Polymers von 2,0 bis 15 Massen-% der Gesamtmasse des oben genannten biokompatiblen Polymers beträgt.
Polyfunktionales biokompatibles Hydrogel, gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass es bi-destilliertes, pyrogenfreies Wasser enthält.
Polyfunktionales biokompatibles Hydrogel, gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass es einen pH-Wert von 3,5–7,5 hat.
Verfahren zur Herstellung des polyfunktionalen biokompatiblen Hydrogels mittels Kopolymerisation von Acrylamid mit einem Vernetzungsmittel im wässrigen Medium in Gegenwart eines Peroxid-Initiators der Polymerisation, durch Inkubation der Reaktionsverbindung in zwei Stufen, wobei die erste Stufe 2–24 Stunden lang bei der Temperatur von 20–90°C ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzungsmittel durch eine Verbindung von N,N'-Methylen-bis-acrylamid, N,N'-Ethylen-bis-acrylamid und Poviargol dargestellt ist, mit dem folgenden Verhältnis der Komponenten, in Massen-%: Acrylamid – 1,3–15, N,N'-Methylen-bis-acrylamid – 0,004–0,975, N,N'-Ethylen-bis-acrylamid – 0,004–5,1 Poviargol – 0,002–0,45, Wasser – auf 100, die zweite Stufe der Inkubation der Reaktionsverbindung bei einer Temperatur von 107–130°C für nicht länger als 2 Stunden durchgeführt wird.
Verfahren, gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzungsmittel zusätzlich durch Vinylpyrrolidon und/oder Ethylen-bis-(oxyethylennitrilo)-tetraessigsäure dargestellt ist, mit dem folgenden Verhältnis der Komponenten, in Massen-%: Acrylamid – 1,3–15, N,N'-Methylen-bis-acrylamid – 0,004–0,975, N,N'-Ethylen-bis-acrylamid – 0,004–5,1 Poviargol – 0,002–0,45, Vinylpyrrolidon und/oder Ethylen-bis-(oxyethylennitrilo)-tetraessigsäure – 0,002–0,375, Wasser – auf 100.
Verfahren, gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach der ersten Stufe der Inkubation das oben genannte Hydrogel in heißem Wasser gewaschen wird.
Verfahren, gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrogel wenigstens drei Stunden lang in Wasser von 70–110°C gewaschen wird.
Verfahren, gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschen des Hydrogels in einem Massenverhältnis von 1:8–10 von Hydrogel zu Wasser durchgeführt wird.
Verfahren, gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Initiator der Polymerisation durch Wasserstoffperoxid und/oder Ammoniumpersulfat in einer Menge von nicht mehr als 0,3 Massen-% des Gesamtgewichts der Ausgangskomponenten dargestellt ist.
Verfahren, gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige Medium durch bi-destilliertes, pyrogenfreies Wasser dargestellt ist.