-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formung eines bioabsorbierbaren
Materials, umfassend ein Polymer, hergestellt durch das Wiederformen
bzw. Wiederbilden von kontinuierlichen Seidenfilamenten. Das resultierende
Material, das als kontinuierliche Filamente aus natürlicher
Seide oder Seidenabfall oder aus anderen seidenähnlichen Materialien wiedergeformt
bzw. wiedergebildet wird, kann in der Entwicklung von Ligamenten
für die
Gewebezüchtung
(„tissue
engineering ligaments")
und Sehnen zur klinischen Verwendung verwendet werden. Das resultierende
Material kann somit als Gerüst
für Gewebezüchtungsprodukte und
für bioabsorbierbare
Implantate vom gewebten oder Faserfliestyp, wie Hernia-Patches,
Nahtmaterialien, Ligament-zurückhaltende
Vorrichtungen und Gefäßtransplantate,
verwendet werden. Das wiedergeformte Seidenpolymer findet auch wegen
der langsamen Degradation der Materialmatrix Verwendung als Vehikel
zur kontrollierten Freisetzung von Wirkstoffen.
-
„Seide" ist eine umfängliche
Beschreibung für
die extrudierten kontinuierlichen Doppelfilamente, die von einer
Vielzahl von Tieren produziert werden. Diese Filamente sind proteinbasiert.
Das letztere spiegelt die Masse der natürlichen Seiden wieder, wobei
einige (von der gelben Stachelbeerblattwespe, Nemetus ribesii) aus
Kollagen sind, die Masse jedoch aus Fibroin besteht.
-
Seiden
sind seit der Huang-Dynastie durch die Seidenraupenzucht bzw. Serikultur
der Seidenraupe, Bombyx mori, als Textilrohstoff verwendet worden.
Das filamentöse
Produkt aus den Schutzkokons, die durch die Seidenraupe während ihrer
Metamorphose zum Seidenspinner erzeugt werden, ist als kommerzielle
bzw. gehandelte Seide bekannt. Das kontinuierliche „Speichel"-Doppelfilament („"baue" continuous double
filament"), überzogen
mit circa 30% gummiartigem Sericinprotein, wird durch die Raupe „versponnen", wodurch ein Filament-verstärkter Kokon
um diese herum als Schutz während
ihrer Metamorphose zum adulten Spinner bzw. Falter erhalten wird.
Für die
textile Endverwendung wird diese Metamorphose durch Ersticken des
Falters vor seinem möglichen
Schlüpfen
aus diesem Kokon aufgehalten, was die Kontinuität des Filaments erhält. Nach
Erweichen der äußeren Schichten
des Kokons in warmem Wasser werden zwei Sätze der Fibroindoppelfilamente
aus mehreren (ca. 7) Kokons gleichzeitig beim Abhaspeln verzwirnt/aufgewunden.
Die schlussendlichen „kontinuierlichen" Filamentgarne sind
näherungsweise
2 km lang, bei Durchmessern von 15-25 Mikrometer (und 7 Filamenten).
-
Der
Rest (die Seide, die von den äußeren Oberflächen des
Kokons abgebürstet
wird, um das grundlegende kontinuierliche regelmäßige Doppelfilament zu erzeugen/bilden,
die unbrauchbaren letzten inneren Elemente und zerbrochene/beschädigte Kokonteile)
ist zur Verwendung in Filamentgarnen ungeeignet und als „Abfallseide" bekannt. Dieses
Material war bis vor Kurzem, wenn es auf kurze Längen geschnitten wurde, die Grundlage
für die
Produktion von Textilgarnen mit wollenem Charakter aus „versponnener" Seide.
-
Wegen
ihrer besonderen mechanischen Eigenschaften und Biokompatibilität sind Seidenfilamentfasern
seit vielen Jahren für
medizinische Nähte
verwendet worden. Die Seidenfaser besteht aus Fibroinprotein, in
dem die Moleküle
in signifikanter Weise orientiert sind. Natürliche Seide verliert als Nahtmaterial
im Körper über die
Zeit jedoch aufgrund enzymatischen Angriffs an anfälligen und
zugänglichen
Stellen innerhalb der amorphen Komponente der Faserstruktur an Festigkeit.
-
Die
US-A-1990588 offenbart
Seidenfasern, erzeugt aus filtrierter Seidenfibroinlösung.
-
Das
US-Patent Nr. 4818291 beschreibt
einen neuen Klebstoff, der ein Gemisch aus Seidenfibroin und humanem
Fibrinogen enthält,
der zur Verwendung bei operativen Eingriffen geeignet ist. Diese
Erfindung beschreibt Gemische, die zwischen 5 und 90 Gew.-% Seidenfibroin
enthalten, sowie deren Verwendung als Klebstoff, der eine gute Adhäsion an
Oberflächen
für medizinische
Anwendungen ergibt. Seidenfibroin wird in einer gesättigten
wässrigen
Salzlösung
gelöst,
welche dann mittels Dialyse entfernt wird. Die verbleibende Fibroinlösung wird
dann mit Fibrinogen gemischt, um den Klebstoff zu erzeugen. Der
Nachteil dieses Verfahrens ist, dass eine Proteindegradation während der
Bildung der Suspensionen auftritt. Die resultierenden Klebstoffe weisen
häufig
einige physikalische Eigenschaften auf, die schlechter sind als
die, die benötigt
werden.
-
Das
US-Patent Nr. 5252285 beschreibt
ein Verfahren zum Spinnen von Seidenfasern, das auch das Lösen von
Seidenfibroin in einer wässrigen
Salzlösung
umfasst. Das Salz wird aus der Lösung
entfernt, gefolgt von Entfernung des Wassers durch (Ab)Gießen („casting") oder Verdampfung
unter Bildung eines im Wesentlichen amorphen Seidenfilms. Dieses
Material wird dann in Hexafluorisopropanol gelöst, um eine „Lösung" zu bilden, die dann
versponnen und verstreckt wird, um wiedergeformte bzw. wiedergebildete
Seidenfasern zu produzieren. Dieses Lösungsmittel, wenn es wie beschrieben
verwendet wird, verringert die Probleme der Fibroindegradation.
Umweltbedenken bedeuten zunehmend, dass es einen Trend weg von organischen
Lösungsmitteln,
wie Hexafluorisopropanol, gibt, und zwar aufgrund der Kosten und
der Umweltfolgen, die mit ihrer Verwendung zusammenhängen.
-
Gegenwärtig verfügbare bioabsorbierbare
Materialien sind nicht geeignet für Vorrichtungen, die eine Zugfestigkeit
und Steifigkeit benötigen,
die mit der von nichtabsorbierbaren Polymeren, wie Polyester, vergleichbar
sind. Nach Implantation in den menschlichen Körper behalten diese Materialien
ihre mechanische Zweckdienlichkeit für mehr als 3-6 Monate bei.
-
Diese
eingeschränkte
Lebensdauer ist ein schwerer Nachteil bei Gerüsten für lasttragende Strukturen, wie
Ligamente und Sehnen, die einen bedeutenden Teil ihrer Festigkeit
für 1-2
Jahre beibehalten müssen,
solange das Hineinwachsen von natürlichen oder Gewebezüchtungszellen
während
des Heilungsvorgangs auftritt, um zu einer vollständig reparierten
Struktur zu führen.
-
Es
besteht daher ein Bedarf an Materialien, die eine kontrollierte
Bioabsorbierbarkeit über
einen ausgedehnten Zeitraum bereitstellen, die aber auch einen hinreichenden
Grad der Festigkeit und mechanischen Integrität für wenigstens ein Jahr beibehalten.
Zur gleichen Zeit muss das Material mit physiologischen Medien kompatibel
sein und vom Körper
toleriert werden. Um die Notwendigkeit einer chirurgischen Entfernung
nach der Verwendung zu vermeiden, sollte sich das Material schließlich abbauen.
-
Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kombination aus langsamer
Absorption durch den Körper
bei Aufrechterhaltung einer hinreichenden mechanischen Festigkeit
zu erzielen, um dem Material zu ermöglichen, als lasttragende bioabsorbierbare
Faser zu wirken. Dieses Material würde somit Verwendung in medizinischen
Anwendungen, wie Gewebezüchtungs-Ligamente
und -Sehnen, bioabsorbierbaren Fixierungssystemen und absorbierbaren
lasttragenden Nähten,
finden.
-
Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Abfallseidenmaterial
in nützliche
bzw. verwendbare medizinische Materialien umzuwandeln. Es ist eine
weitere Aufgabe der Erfindung, Fasern, abgeleitet von Seide oder
Seidenabfällen,
herzustellen, die ein Spektrum an sowohl mechanischen Eigenschaften
als auch Lebensdauern innerhalb einer physiologischen Umgebung aufweisen.
Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Materialien bei
relativ geringen Kosten herzustellen.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Spinnen seidenähnlicher
Proteine, hergestellt durch andere Quellen als die natürliche Seidenraupe,
bereitzustellen. Zum Beispiel kann das erfindungsgemäße Verfahren
auf Seide angewendet werden, die von genetisch modifizierten Organismen,
wie genetisch modifizierten Seidenraupen, erhalten wird. Das Verfahren
ist auch auf synthetisierte Fibroine, wie jene, die durch gentechnische
Standardtechniken hergestellt werden, anwendbar. Quellen für Seidenprotein
können
genetisch modifizierte Pflanzen, wie Tomaten- oder Tabakpflanzen,
Tiere, wie genetisch modifizierte laktierende Schafe, Ziegen oder
Rinder, oder Mikroorganismen, wie genetisch modifizierte Hefen oder
Bakterien, umfassen.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine amorphe Trägermatrix
zur Bereitstellung einer kontrollierten Freisetzung von Pharmazeutika
bereitzustellen. Die wiedergeformte bzw. wiedergebildete Seide kann
als Träger
in unterschiedlichen physikalischen Formen eingesetzt werden, die
die Produkte aus Spinnen/Extrusion umfassen.
-
Die
vorliegende Erfindung erreicht die oben genannten Ziele und vermeidet
viele der Probleme, die mit Verfahren des Standes der Technik zusammenhängen. Insbesondere
ist die vorliegende Erfindung dazu in der Lage, in physiologischen
Medien durch vorsichtiges Kontrollieren der Prozessparameter bei
der Herstellung der Faser die mechanischen Eigenschaften der Faser
zu variieren und deren Lebensdauer zu erhöhen.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Formung
einer Seidenfaser aus dem Produkt von einer oder mehreren Arthropodenart(en)
bereitgestellt, umfassend die Stufen:
- (1) Bereitstellen
eines Lösungsmittels,
das ein Gemisch aus Dichloressigsäure und Chloroform und/oder Dichlormethan
ist,
- (2) Filtrieren der Seidenfibroinlösung,
- (3) Spinnen der filtrierten Lösung in ein Koagulationsbad,
um eine extrudierte Faser zu erzeugen und
- (4) Verstrecken der extrudierten Faser.
-
Vorzugsweise
enthält
das Koagulationsbad Alkohol.
-
Die
Arthropodenarten umfassen wilde oder kultivierte bzw. gezüchtete Seidenraupen
(wie Bombyx, Tussah- oder Anapheseide) und Spinnen, genetisch modifiziert
oder nicht; und das Produkt kann auf herkömmliche Weise erzeugt, direkt
von den Seidendrüsen
des Arthropoden geerntet oder auf eine andere Weise erhalten sein.
-
In
einer Ausführungsform
stammt die Seide von Insekten, zum Beispiel von einer Spinne oder
einem Falter bzw. Spinner. Bevorzugter stammt die Seide von einem
Spinner bzw. Falter, einschließlich
Bombyx, Tussah- oder Anapheseide. Seiden aus unterschiedlichen geographischen
Orten und aus unterschiedlichen Seidenspinner- und Spinnenarten
können
unterschiedliche chemische Zusammensetzungen und Molekulargewichte
aufweisen; sie können
alle im erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet werden, wobei Produkte mit alternativen Merkmalen erhalten
werden.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
stammt die Seide von einem genetische modifizierten Organismus.
-
In
einer Ausführungsform
umfasst das Verfahren die folgenden Stufen:
- (1)
gegebenenfalls Entleimen bzw. Entbasten des Seidenmaterials und
Reinigung,
- (2) Schneiden der Seide auf Submillimeterlängen,
- (3) Lösen
der geschnittenen Seide in einem geeigneten Lösungsmittel und Fällen des
Fibroins in amorpher Form,
- (4) Wiederauflösen
der geschnittenen Seide in einem geeigneten Lösungsmittel und Fällen des
Fibroins in amorpher Form,
- (5) Filtrieren und Entlüften
bzw. Entgasen der Seidenfibroinlösung,
- (6) Dry-Jet-Wet-Spinnen oder Nassspinnen der filtrierten Lösung in
ein Alkoholkoagulationsbad, um eine zusammenhängende extrudierte Faser zu
erzeugen,
- (7) Entfernung von chlorierten Lösungsmitteln und
- (8) Verstrecken der extrudierten Faser.
-
Die
verstreckte Faser wird dann gewaschen und getrocknet. Amorphes Fibroin
könnte
in dem oben stehenden Verfahren als Ausgangsmaterial eingesetzt
werden und würde
die Notwendigkeit der Anwendung der obigen Stufen 1-3 vermeiden.
-
Die
Seide, die als Ausgangsmaterial zur Auflösung verwendet wird, kann ein
beliebiger Typ von Seide sein, einschließlich:
Natürliche Seide,
Abfallseide oder eine Seide, die als amorpher Film vorpräpariert
ist. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Geschwindigkeit der
Auflösung
von Seide, die als amorpher Film präpariert ist, schneller ist als
die von Seidenfibroinfasern, was die Zeit verringert, während der
eine Degradation auftreten kann. Diese Technik minimiert die Degradation
und führt
somit zu Produkten mit einer höheren
Leistung.
-
Die
in der vorliegenden Erfindung verwendete Seide wird unter Verwendung
einer Schneidmühle
oder dergleichen geschnitten und dies stellt einen wichtigen Aspekt
der vorliegenden Erfindung dar. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden
Erfindung stellt somit das Schneiden von Rohseide auf Submillimeterlängen unter
Verwendung einer Schneidmühle
oder dergleichen bereit. Die Erfinder haben festgestellt, dass die
Verwendung einer Hammermühle,
wie sie herkömmlicherweise
verwendet wird, schädlich
für die
endgültige
Seidenfaser ist, da sie die molekulare Integrität des Fibroins schädigt.
-
Übersicht über das
Verfahren In einer Ausführungsform
umfasst das Verfahren somit die Stufen:
- (1)
gegebenenfalls Entleimen der Seide, um Sericin zu entfernen;
- (2) eine optionale Reinigungsstufe;
- (3) Umwandlung des Fibroins in eine geeignete physikalische
und/oder morphologische Form;
- (4) Auswählen
eines Lösungsmittelsystems
und Lösen
der Seide, vorzugsweise bei minimaler Degradation, um eine homogene
Seidenfibroinlösung
zu bilden;
- (5) Filtrieren der Seidenfibroinlösung;
- (6) Entlüftung
bzw. Entgasung;
- (7) Dry-Jet-Wet-Spinnen oder Nassspinnen der filtrierten Lösung in
ein ausgewähltes
flüssiges
Koagulationsbad, um eine zusammenhängende extrudierte Faser zu
erzeugen;
- (8) gegebenenfalls Alterung;
- (9) Verstrecken der extrudierten Faser;
- (10) abschließendes
zweistufiges Waschen;
- (11) Trocknen.
-
Eine
gewisse Degradation der Seide findet während der vorbereitenden Verarbeitung
der Seide aus ihrem natürlichen
Rohzustand durch die Viskoseflüssigkeit
zur Extrusion/zum Spinnen statt. Eine Oxidation ist die Hauptursache
der Seidenschädigung
und die Verwendung einer inerten Atmosphäre, z.B. Stickstoff, während der
Produktionsstufen verringert das Ausmaß dieses Effekts.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
umfasst die Bildung einer Seidenfibroinlösung, indem zuerst das Rohmaterial
gereinigt wird, Sericin entfernt wird, auf ultrakurze (d.h. Submillimeter-)
Längen
geschnitten wird und dann ein Lösen
in einem geeigneten Lösungsmittelsystem
erfolgt, um die histologische Polymermasse in (ihre) molekularen
Bestandteile aufzutrennen. Die Lösung
wird filtriert und entgast, bevor sie versponnen und verstreckt
wird. Schließlich
wird die Faser gereinigt und getrocknet. Das erfindungsgemäße wiedergebildete Seidenpolymer
wird somit hergestellt, indem die natürliche Seidenmorphologie in
ihre Molekülkomponenten zerlegt
wird und diese über
Spinn/Verstreckvorgänge
wieder zu Filamenten zusammengesetzt werden, die durch den Körper langsam
absorbiert werden können.
Die Rate bzw. Geschwindigkeit der Degradation der Faser und somit
die Rate bzw. Geschwindigkeit des Verlusts der Zugfestigkeit kann
niedriger sein als die von natürlicher
Seide.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
wird das Seidenmaterial gegebenenfalls einer Modifikation durch Einführung von
intermolekularen Vernetzungen, Pfropfung auf Fibroin oder chemische
Modifikation von Aminosäureresten
innerhalb zugänglicher
Volumina an oder nahe bei jenen Stellen, an denen eine Degradation vermutlich
in der Verwendung auftritt, unterworfen. Diese Modifikationen können vor
dem Lösen
des Ausgangsseidenmaterials oder an der wiedergebildeten Faser,
d.h. vor oder nach Bewerkstelligung des Verfahrens, durchgeführt werden.
-
Eine
chemische Modifikation (vor oder nach dem Verspinnen) des wiedergebildeten
Seidenmaterials, hergestellt durch das erfindungsgemäße Verfahren,
kann bewerkstelligt werden, um die mechanischen und biologischen
Eigenschaften der Faser an bestimmte medizinische oder andere Zwecke
anzupassen. Zum Beispiel kann somit die Festigkeit oder die Rate
der Biodegradation verändert
werden. Diese Modifikation kann bewerkstelligt werden, indem eines
oder mehrere der Folgenden verwendet werden:
- (1)
Vernetzung mit Epoxiden, Säureanhydridacylierung,
Aldehyden oder Ethylenglycoldiglycidylether;
- (2) Pfropfung auf das Protein unter Verwendung von Polyhydroxyethylmethacrylat;
- (3) Gasplasmabehandlung mit verschiedenen Gasen mit nachfolgender
Umsetzung mit Modifizierungsmitteln und
- (4) vor dem Spinnen oder Verstrecken der Faser Erhöhen des
amorphen Volumens durch Modifizieren der Seidenaminosäurereste.
-
Die
Seidenfaser kann in der Medizin verwendet werden. Eine wiedergebildete
bzw. wiedergeformte Seidenfaser gemäß der Erfindung mit verbesserten
physikalischen und biologischen Eigenschaften ist für eine Anzahl
von Anwendungen, in denen ein festes Textilmaterial benötigt wird,
geeignet, und ist insbesondere geeignet für beliebige der folgenden Anwendungen:
- (1) als bioabsorbierbares, chirurgisch implantierbares
Material mit einer maßgeschneiderten Überlebensdauer
im menschlichen Körper
oder
- (2) als ein bioabsorbierbares, chirurgisch implantierbares Material
mit maßgeschneiderter
Festigkeit oder maßgeschneidertem
Modul oder
- (3) als ein bioabsorbierbares, chirurgisch implantierbares Material,
das für
Wirkstofffreisetzungsanwendungen geeignet ist oder
- (4) als ein Textilmaterial, das einen Grad der Bioabbaubarkeit
bzw. Biodegradierbarkeit einschließt.
-
Verfahrensstufen
-
Die
Herstellung der wiedergebildeten bzw. wiedergeformten Filamente
kann entweder stufenweise in diskreten Stufen oder als ein kontinuierlicher
Vorgang durchgeführt
werden.
-
Extrusion
-
Die
Konzentration der gelösten
Seide in dem Lösungsmittelsystem
und die Zusammensetzung dieses Lösungsmittels
beeinflussen das Faserprodukt ebenfalls und es können beide variiert werden,
um die Festigkeit und/oder Lebensdauer der Faser in physiologischen
Medien für
spezifische Endanwendungen zu optimieren.
-
Die
Seidenfibroinlösung
für die
grundlegende anfängliche
Extrusionsstufe der Faserproduktion sollte vorzugsweise bei einer
Maximaltemperatur von nicht mehr als 40°C und stärker bevorzugt nicht mehr als
Umgebungstemperatur hergestellt und vorzugsweise bei einer so niedrigen
Temperatur wie möglich
gelagert/verwendet werden. Die Raten der Degradation sind bei Temperaturen
nahe und über
50°C beschleunigt.
-
Entlüftung bzw.
Entgasung und Filtration sind vor dem Spinnen essentiell. Erstere
wird mittels Zentrifugation erreicht.
-
Die
Aufrechterhaltung der Zeiten im Koagulationsbad für das entstehende
Filament und die Temperatur dieses Bades sind wichtig. Die Erfinder
haben festgestellt, dass Umgebungstemperatur und niedrigere Temperaturen
zu festeren Fasern führen,
aber längere
Verweilzeiten erfordern. Vorzugsweise beträgt die Badtemperatur nicht
mehr als 50°C.
-
Der
Luftspalt, der im „Dry
Jet"-Wet-Spinnsystem
verwendet wurde, war entweder 1,0 cm oder 2,0 cm. Andere Spaltbreiten
sind untersucht worden und die Verwendung eines größeren Luftspalts
würde den
Einsatz einer größeren Strahlstreckumgebung
(„larger
jet stretch environment")
ermöglichen.
-
Die
Extrusionsgeschwindigkeit kann innerhalb herkömmlicher Parameter variieren
und die Erfinder haben festgestellt, dass eine Geschwindigkeit von
14,5 Meter pro Min. besonders geeignet ist.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
können
die Temperatur und Zusammensetzung des Koagulationsbads unabhängig variiert
werden, um die Eigenschaften der endgültigen Faser zu beeinflussen.
Die Eintauchzeit im Koagulationsbad kann die Eigenschaften der endgültigen Faser
beeinflussen.
-
Verstrecken
-
In
einer weiteren Ausführungsform
kann das Streckverhältnis
gewählt
werden, um die Festigkeit und andere Eigenschaften der resultierenden
wiedergeformten bzw. wiedergebildeten Faser zu beeinflussen. Ein höheres Streckverhältnis führt zu einer
festeren Faser. Die Temperatur des Streckbades für die beim Spinnen koagulierten
Filamente („the
asspun coagulated filaments")
ist wichtig. Falls die Strecktemperatur auf oder über 170°C erhöht wird,
wird ein stärker
orientiertes Filament erzeugt, das fester und gegenüber einer
Degradation weniger anfällig
ist. Jedoch minimiert eine niedrigere Temperatur die Degradation
während
des Streckvorgangs selbst. Die Optimaltemperatur wird jedoch von
der Natur des Rohmaterials und der Natur des Streckbades abhängen. Die
Länge des
Bades kann zusätzlich
zu oder anstelle der Streckgeschwindigkeit variiert werden, um die
Eigenschaften der Faser maßzuschneidern.
-
Chemische Modifikationen
-
Modifikationen
zur Bereitstellung von wiedergeformten bzw. wiedergebildeten Seiden
mit verschiedenen Stabilitäten
umfassen entweder die Verwendung von Dicarbonsäureanhydriden zur Erzielung
einer Vernetzung oder die Modifikation der Fibroinaminosäurereste
durch Polymerpfropfen. Diese Behandlungen können entweder vor dem Lösen der
gereinigten Seide oder auf die endgültigen verstreckten wiedergeformten bzw.
wiedergebildeten Seidenfilamente angewendet werden.
-
Abschließende Plasmaentladungsbehandlungen
unter Verwendung geeigneter Atmosphären stellen ein nützliches
Werkzeug zur Schaffung spezieller chemischer funktioneller Gruppen
bereit. Dies erleichtert eine spezifische chemische Modifikation
der Seidenfilamentoberfläche,
so dass eine längere
Lebensdauer innerhalb des Körpers
ohne Verlust der mechanischen Leistung erreicht werden kann.
-
Es
ist auch möglich,
spezifische synthetisierte Polyaminosäuren, entweder als Homopolymere
oder als Copolymere, als synthetische Seidenanaloga zu erzeugen.
Auf diese Weise können
kristallinere und damit festere und stabilere Produkte erzeugt werden.
Derartige chemische Zusammensetzungen vermeiden auch das Vorhandensein
jener Aminosäurereste
an Stellen, an denen Enzyme und eine Biodegradation am wahrscheinlichsten
auftreten, und genießen
somit eine erhöhte
Stabilität
in vivo.
-
Die
biologische und chemische Aktivität ist effektiv auf die 30%
weniger geordneten Volumina der Faser beschränkt, wo raumgreifendere polare
und nichtpolare Reste inhärent
lokalisiert sind. Es ist beabsichtigt, dass die Verwendung anderer
chemischer „Behandlungen" entweder jene Fibroinstellen,
die für
eine chemische/enzymatische Degradation am empfänglichsten sind, „blockieren” und/oder
die Erreichung einer Vernetzung der Ketten ermöglichen könnte. Eine Vernetzung nach
der Herstellung würde
den Zugang behindern. Letzteres würde die Biostabilität der Produkte
sicherlich erhöhen.
Die Rate der Biodegradation kann auch verringert werden, indem der
Faserdurchmesser erhöht wird
(Senkung der spezifischen Oberfläche).
Umgekehrt resultiert eine Erhöhung
der spezifischen Oberfläche
(feinere Einzelfilamente) in einer rascheren Degradation. Eine Anwendung
davon ist das Maßschneidern
der Rate bzw. Geschwindigkeit der Abgabe eines eingearbeiteten Wirkstoffs.
-
Fertigstellung
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine wiedergeformte
bzw. wiedergebildete Seidenfaser erhalten werden, die eine längere Lebensdauer
im Körper
aufweist, als eine natürliche
Seidenfaser unter den gleichen physiologischen Bedingungen.
-
Als
abschließende
bzw. Fertigstellungsbehandlung kann die Seide mit einem sehr dünnen (nur
ein oder zwei Moleküle
dicken) Polymerfilm überzogen
werden, der in situ unter Verwendung einer Photopolymerisation erzeugt
wird. Dies stellt eine Barriere gegen die Basisseidendegradation
bereit und kann gleichzeitig aus solchen Polymeren erstellt werden,
dass mögliche
Stellen zum Binden von Wundheilungs-„Beschleunigern” gebildet
werden, oder direkt als ein gebundenes Polymer mit diesen Beschleunigermerkmalen
oder -eigenschaften. Derartige Stellen können auch durch eine Plasmabehandlung
erzeugt/gebildet werden.
-
Mehrere
Bereiche des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind innovativ. Insbesondere:
- 1. Das Schneiden
der Seidenfaser auf ultrakurze Längen
ermöglicht
das Lösen
bei verringerter Degradation. Alternativ das Lösen eines amorphen Seidenfilms,
erzeugt durch die Anwendung von Rotationsverdampfung.
- 2. Die Wahl des Lösungsmittels
zum Lösen
des Seidenausgangsmaterials ist für den Erfolg des Verfahrens wesentlich.
Insbesondere stellt die Wahl eines organischen Lösungsmittelsystems die Qualität des Faserprodukts
sicher und schränkt
die Degradation ein, verglichen mit der, die bei wässrigen
Salzlösungen
beobachtet wird.
- 3. Die Wahl der Verfahrensparameter bzw. Bearbeitungsparameter,
wie der Spinnparameter, kann die Eigenschaften der Faser beeinflussen.
- 4. Durch Variieren des Durchmessers der wiedergeformten bzw.
wiedergebildeten Faser können
die Rate bzw. Geschwindigkeit der Degradation in vivo sowie die
mechanischen Eigenschaften der Faser verändert werden, um spezifischen
Anwendungen zu entsprechen.
- 5. Die Anwendung einer chemischen Modifikation von Seidenfibroin
in Form einer Vernetzung (zum Verringern der Rate bzw. Geschwindigkeit
der Bioabsorption) ergibt innovative Vorteile hinsichtlich der Faserleistung,
welche eine erhöhte
Zugfestigkeit und eine verlängerte
Lebensdauer in physiologischen Medien umfassen.
- 6. Alternativ resultiert die Verwendung von Fibroin nach einer
beschränkten
aber kontrollierten Degradation oder einer Erhöhung des amorphen Volumens
(indem entweder raumgreifende Aminosäurereste eingeführt werden
oder durch die Anwendung spezieller Spinnbedingungen) verglichen
mit Standardseide, in Materialien für andere Anwendungen, die schneller
abgebaut und absorbiert werden.
- 7. Seidenmaterialien mit einem Spektrum an in vivo-Degradationsraten
bzw. -Geschwindigkeiten ermöglichen
deren Verwendung als Matrixträger
für eine
kontrollierte Wirkstofffreisetzung.
- 8. Ferner kann das erfindungsgemäße Polymer in nichtmedizinischen
Anwendungen, in denen ein bioabbaubares Polymer erforderlich ist,
eingesetzt werden.
-
Beispiele
-
Beispiel 1
-
Seidenfibroin
wurde in einem organischen Lösungsmittel
unter Erhalt einer Seidenfibroinlösung gelöst. Als Lösungsmittel wurde Dichloressigsäure mit
entweder Methylenchlorid oder Chloroform in Verhältnissen von 65:35 V:V verwendet.
Das erstere System wurde für „Dry-Jet-Wet-Spinnen" verwendet, während das
letztere System für
100% Nassspinnen verwendet wurde. Im Vergleich ergab das erstere
das festere und biostabilere Endprodukt bei beiden Spinnsystemen.
Eine Seidenlösung
von 12% G/Vol wurde verwendet.
-
Das
Koagulationsbad mit Raumtemperatur war entweder Methanol oder Ethanol.
Ethanol ist gegenüber
Methanol bevorzugt, da es zu einem verringerten Zusammenkleben der
einzelnen extrudierten und sich verfestigenden Filamente führt.
-
Die
Streckverhältnislevel
wurden ebenfalls untersucht und es wurde gefunden, dass ein Streckverhältnis von
4,5 zu 1 für
die mittels Dry-Jet-Wet-Spinnen erhaltenen koagulierten Filamente
geeignet ist.
-
Das „Jet"- bzw. Strahlverhältnis (das
Verhältnis
der anfänglichen
Filamentsammlungsgeschwindigkeit zur tatsächlichen Extrusionsgeschwindigkeit)
ist ein weiterer Parameter, der die Natur des Produkts beeinflusst.
In einer Abwandlung werden die anfänglichen Filamente als koagulierte
Filamente entnommen bzw. genommen und in einem separaten Vorgang
gewaschen, und zwar in fließendem
Wasser für
24 Stunden, bevor die abschließende
Verstreckungsphase zur Bildung der endgültigen Fasern bewerkstelligt
wird. In einem weiteren Fall wurden die Fasern in einer einzigen
Stufe extrudiert und verstreckt. Es ist vorteilhaft, einen einzigen integralen
kontinuierlichen Vorgang, der alle der obigen Komponenten umfasst,
zu verwenden.
-
Beispiel 2
-
Bombyx
mori-„Seidenabfall” wurde
von kommerziellen chinesischen Seidengewebeherstellern als Filamentelemente
oder als Garnabfall erhalten. Es war nötig, nicht nur die vorhandenen
20% oder mehr Sericingummi, sondern auch jegliche Färbungen
und andere hinzukommende Verunreinigungen/Fremdsubstanzen zu entfernen.
Das Entbasten bzw. Entleimen wurde in den meisten Teilen dieser
Arbeit durch Behandlung mit einem 0,4%igen Seifenbad bei 100°C für 2 Stunden,
gefolgt von sequentiellem Waschen mit einer Natriumcarbonatlösung, kochendem
Wasser und schließlich
mit destilliertem Wasser bei 20°C
erreicht.
-
Alternativ
wurde eine Behandlung mit einem proteolytischen Enzym zum Erreichen
des gleichen Ziels eingesetzt (Tabelle 1). Tabelle 1: Enzymbasierte Entleimungsverfahrensweise,
eingesetzt bei seidenleimhaltiger Seide ("in-gum silk")
| Stufe | Vorgang | Bedingungen |
| 1 | 0,8%
Papain in Natriumbisulfit (0,8 g/l) und Hydrogenphosphat (0,4 g/l) | Faser/Flüssigkeitsverhältnis = 1:20,
60 Min. bei 70°C |
| 2 | Waschen
mit 1 g/l Natriumcarbonat | 100°C, 30 Mm. |
| 3 | reichliches
Waschen mit Wasser | Umgebungstemperatur,
24 h |
| 4 | wiederholtes
Waschen mit destilliertem Wasser | 70°C |
| 5 | dreimaliges
Waschen mit destilliertem Wasser | Umgebungstemperatur |
-
Die
Wiederformung bzw. Wiederbildung eines kontinuierlichen Fibroinfilaments
aus „Abfallseiden" ist im Stand der
Technik beschrieben worden. Ein möglicher Unterschied in der
Verfahrensweise gemäß der vorliegenden
Erfindung liegt in der potentiellen Fähigkeit, auf die Notwendigkeit
einer vorangehenden Dialyse der Fibroinlösung vor dem Spinnen zu verzichten.
-
Dichloressigsäure (DCA)
ist ein Lösungsmittel
für Poly-N-carbonsäureanhydride.
Versuche mit auf DCA basierenden Lösungsmitteln (65% DCA + 35%
Dichlormethan und 65% DCA + 35% Chloroform) resultierten nicht nur
in einer einfachen Lösung
des Fibroins, sondern auch deren jeweiliger Verwendung für Dry-Jet-Wet-
oder Nassspinnen in Ethanol und der Bildung von vielversprechenden
Filamenten ohne den Bedarf, eine Vor-Dialyse einzuschließen. DCA-basierte
Systeme waren somit die Systeme der Wahl für alle nachfolgenden Arbeiten.
Die Details der Lösungsmittelspinnverfahrensweisen
sind in Tabelle 2 dargestellt.
-
Näherungsweise
10% (G/V) Fibroin wurden in dem gewählten Lösungsmittel gelöst und für mehrere Stunden
auf 15°C
gehalten, wobei bei 200 bis 500 UpM gerührt wurde, um eine vollständige Lösung und
Homogenität
sicherzustellen.
-
Jede
Lösung
wurde durch eine Anordnung von drei feinen Edelstahlfiltern unter
Verwendung von positivem Stickstoffdruck geleitet, gefolgt von einer
10-minütigen
Zentrifugation zum Entgasen. Dies vermeidet eine Unterbrechung während des Spinnverfahrens.
Eine weitere Filtration wurde in der Spinndüse durchgeführt. Eine Spinndüse mit 5
Löchern
mit einem Durchmesser von 150 Mikrometern wurde eingesetzt. Es erfolgte
entweder Nassspinnen oder Dry-Jet-Wet-Spinnen in ein 1,2 Meter langes
Ethanolkoagulationsbad. Tabelle 2: Fibroin-Spinnsysteme und -verfahrensweisen
| A
Nassspinnen (S1) | B
Dry-Jet-Wet-Spinnen (S2) |
| 65%
Dichloressigsäure | 65%
Dichloressigsäure |
| 35%
Chloroform | 35%
Dichlormethan |
| Fibroinkonzentration
12% G/V | Fibroinkonzentration
11% G/V |
| 17,91
m/min Extrusionsgeschwindigkeit | 13,875
m/min ExtrusionsgeschwindigkeitLuftspalt 1 cm |
| Streckverhältnis 3,45:1 | Streckverhältnis 4,5:1 |
| 6,0
Tex-Produkt | 3,85
Tex-Produkt |
-
In
diesen Beispielen wurde ein „in
line"-Spinnen/Strecken
nicht durchgeführt.
Der Strang nasser Filamente aus dem Ethanolkoagulationsbad wurde
für eine
Zeitdauer, zum Beispiel 24 Stunden, lose gehalten, bevor er auf
einer separaten Verstreckeinheit (durch ein 80 cm langes Ethanolbad)
verstreckt wurde. Schließlich wurden
die verstreckten Fasern auf einem Edelstahlgarnträger aufgewunden.
Streckverhältnisse
von 3:1 bis 4:5 wurden eingesetzt.
-
Eine
abschließende
Reinigung wurde bewerkstelligt, indem die endgültigen Garnträger bzw.
Wickelkörper
aus verstrecktem Fibroin für
10-12 Stunden eingetaucht wurden. Dann wurden die Fasern, um die
vollständige
Entfernung aller Lösungs-
und Koagulationsmittel sicherzustellen, einem Waschschritt in fließendem Leitungswasser
unterzogen. Ein abschließender
Waschschritt in destilliertem Wasser wurde gefolgt von einem kraftfreien
(„unforced") Trocknen bei Umgebungstemperatur.
-
Um
die mechanischen Eigenschaften zu untersuchen, wurden die endgültigen Filamente
unter Verwendung einer 20 mm-Zuglange des Filaments („20 mm
gauge length of the filament")
(konditioniert bei 65% r.F., 20°C)
untersucht. Die Untersuchungen wurden an einem Gerät vom Typ
Instron 1122 mit einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 50 mm/min (250%
Rate der Extension bzw. Dehnung) durchgeführt. Zwei gegensätzliche Beispiele
von Filamenteigenschaften, resultierend aus den alternativen Spinnbedingungen,
sind in Tabelle 3 erläutert. Tabelle 3: Eigenschaften des wiedergeformten
bzw. wiedergebildeten Fibroin-Produkts
[vgl. "Standard"-Fibroin: 38 cN/Tex
Festigkeit, 23,4% Dehnung und "Abfallseide": 26,3 cN/Tex Festigkeit,
9,5% Dehnung]
| A:
nassgesponnen (S1) | B:
Dry-Jet-Wet-gesponnen (S2) |
| 6,0
Tex-Produkt 20,8 cN/Tex Festigkeit 14,8% Dehnung beim Bruch bzw.
Reißen | 3,85
Tex-Produkt 30,6 cN/Tex Festigkeit 18,2% Dehnung beim Bruch bzw.
Reißen
Doppelbrechung (Δn) × 103 = 53,1 |
-
Die
Röntgenbeugungsdaten
sowohl aus der nassgesponnenen (Si) als auch der Dry-Jet-Wet-gesponnenen (S2)
Probe zeigen, das starke Vorhandensein von β-Faltblattanordnung, jedoch
mit einer verringerten Orientierung verglichen mit natürlicher
Seide. Bei Streckverhältnissen
von wenigstens 4:1 war die β-Konformation
signifikant.
-
Vergleichende
Untersuchungen von Fibroinen mittels differentieller Thermogravimetrie
im Vakuum (DTG) spiegeln das Vorhandensein einer oxidativen Degradation
in untersuchten Filamenten wieder. Die DTG-Kurven von wiedergeformten
bzw. wiedergebildeten Fibroinproben aus beiden Spinnverfahrensweisen zeigen
an, dass eine geringe oxidative Degradation aufgetreten ist.
-
Die
Modifikation des Fibroins im wiedergeformten bzw. wiedergebildeten
Filament wurde untersucht. In merklichem Gegensatz zu natürlichen
Seiden zeigen die wiedergeformten bzw. wiedergebildeten Filamente merklich
erhöhte
Raten der Biodegradation, eine Folge der verringerten Grade der
Gesamtordnung und des leichteren Zugangs zu jenen Fibroinkettenstellen,
an denen vermutlich eine Enzymwirkung auftritt.
-
Daher
wurden Modifikationen konzipiert, um auf eine kontrollierte Weise
entweder erhöhte
oder verringerte Grade der Stabilität, verbunden mit der Einhaltung
spezifischer Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften, bereitzustellen.
-
Zwei
Wege der Modifikation wurden bei den wiedergeformten bzw. wiedergebildeten
Seidenfilamenten angewendet:
- (a) Chemische
Modifikation zum Blockieren jener Aminosäurereste, die als besonders
anfällig
für eine
enzymatische Degradation erkannt bzw. wahrgenommen wurden, und um
möglicherweise
auch die mechanische Leistung zu verändern, wobei eine „Pfropf"-Polymerisation an
oder nahe bei den biologisch aktiven Stellen oder als eine dünne Beschichtung
eine rein physikalische Barriere bereitstellt, die den Zugang biologisch
aktiver Agenzien verzögern
kann und
- (b) Vernetzung zwischen Fibroinmolekülketten kann die mechanischen
Eigenschaften direkt verbessern und den Zugang zu Stellen, die für eine potentielle
Degradation anfällig
sind, partiell blockieren.
-
Vernetzung
-
- (i) Epoxide
Veresterungen mit Epoxiden
zielen hauptsächlich
auf eine Wirkung an HIS, LYS, ARG und TYR. Es wurden zwei Epoxide
verwendet: 1,2-Epoxy-3-phenoxypropan und Ethylenglycoldiglycidylether
(EGDGE).
- (ii) Acylierung mit Säureanhydriden
Glutar-
und Bemsteinsäureanhydride
wurden eingesetzt. Bei der Verwendung der zweiwertigen Anhydride ist
eine Bildung von Vernetzungen über
basische Stellen hinweg eine Möglichkeit.
Die Anhydridbehandlung verringert auch ein Vergilben unter Lichteinfluss. Ähnliche
Möglichkeiten
bestehen bei Itakonsäureanhydrid.
- (iii) Aldehyde
Fibroin wurde durch Behandlung mit Glutaraldehyd
modifiziert, und zwar mit dem Potential zur Veränderung sowohl der Biostabilität als auch
der mechanischen Eigenschaften.
- (iv) bifunktionelles Vernetzungsmittel, abgeleitet von Difluorchlorpyrimidin
Derartige
Mittel sind dazu fähig,
mit empfindlichen Stellen innerhalb des Fibroins zu reagieren und
führen Vernetzungen
ein, die die Zugänglichkeit
verringern.
-
Polymer-"Pfropfung"
-
Ein
dünner
Polymerfilm (einige Moleküle
dick) kann auf der Filamentoberfläche erzeugt werden, der mit
der Oberfläche
mit oder ohne eine Plasmabehandlung vernetzt werden kann, oder unter
Verwendung von ultraviolettem Licht, um den Film ohne chemische
Bindung mit der Seide zu vernetzen.
-
„Pfropfungen" mit Polyhydroxyethylmethacrylat
(HEMA) wurden bewerkstelligt. Die Versuchsdetails sind in Tabelle
4 angegeben. Tabelle 4: Fibrohimodifikationen bei wiedergeformten
bzw. wiedergebildeten Seidenfilamenten
| Probe | Behandlungsmittel | Initiator/
Katalysator | Bedingungen | Funktion |
| E1 | HEMA | Ammoniumper-sulfat | Seide:Flüssigkeit
= 1:50 (g:ml) 25°C, 4,5
h | Pfropfung
Modifikation |
| E4 | EGDGE
(Ethylenglycoldigly-cidylether) | 0,1
M NaOH | S:F
= 1:100 (g:ml) (wässriges
Isopropanol, 360 ml/l), 25°C,
24 h | Modifikation/Vernetzung |
| E6 | Bernsteinsäureanhydrid | | S:F
= 1:100 (dmf*) (g:ml), 65°C,
3,5 h (Verwendung oder mit 10% G/V Anhydrid). Auch Zeiten von 45
m bis 3 h bei 65°C. | Modifikation/Vernetzung |
| E7 | Glutarsäureanhydrid | | S:F
= 1:100 (dmf*) (g:ml), 65°C,
3,5 h (Verwendung oder mit 10% G/V Anhydrid). Auch Zeiten von 45
m bis 2 h bei 65°C. | Modifikation/Vernetzung |
| E8 | Glutaraldehyd | | S:F
= 1:20 (g:ml) mit pH 7,1-Puffer (10% G/V Aldehyd); 50°C | Modifikation/Vernetzung |
- *dmf – Dimethylformamid
(„form
dimethyl amide")
-
Die
mechanischen Eigenschaften der wiedergeformten bzw. wiedergebildeten
Fibroinfilamente wurden an Längen
von 2 cm mit einer 250% Kreuzkopfgeschwindigkeit gemessen. Nur einige
Vergleichsdaten sind in Tabelle 5 gezeigt, um die relativen Veränderungen
der Festigkeit und Reißdehnung,
die infolge jeder einzelnen Behandlung entstehen, zu identifizieren.
Die unterschiedlichen Ausmaße
der „Behandlungen" oder erreichten
Modifikation wurden nicht berücksichtigt.
-
Änderungen
infolge einer Modifikation sind komplex, wobei chemische, morphologische
und histologische Elemente involviert sind. Tabelle 5: Fibroinfilamente: Veränderungen
der mechanischen Eigenschaften infolge versuchter Modifikationen
| Probe | %
Festigkeitsänderung | % Änderung
der Dehnung |
| Unbehandelte
wiedergeformte bzw. wiedergebildete Seide | 0,0 | 0,0 |
| Behandlung
E1 | –6,9 | +31,1 |
| Behandlung
E4 | –16,8 | +14,0 |
| Behandlung
E6 | +5,5 | +34,7 |
| Behandlung
E7 | –0,5 | +19,2 |
-
Biodegradation bzw. biologischer Abbau
-
Realistische
Studien in einer simulierten physiologischen Umgebung bei 37°C (Körpertemperatur)
sind erforderlich, um die Erreichung der Ziele der Erfindung zu
untersuchen. Es wurde als nicht wünschenswert angesehen, beschleunigte
bzw. forcierte Testbedingungen, z.B. >37°C,
zu verwenden. Falls, was wahrscheinlich ist, mehr als ein Degradationsvorgang
auftritt, werden Temperaturen neben dem Optimum von 37°C verzerrte Beiträge zu dem
Verhalten ergeben.
-
Die
Wahl eines spezifischen Enzyms/von spezifischen Enzymen ist abhängig von
der Notwendigkeit, jene speziellen Umgebungen zu replizieren, die
an dem Ort vorherrschen, an dem die Leistung des konstruierten Substrats
für eine
Verwendung targetiert ist – z.B.
-
Leucinaminopeptidase
und Esterase in Bindegewebe, α-Amylase
in dentalen Umgebungen und jene, die an Stellen, die für eine Wirkstoffabgabe
anwendbar sind, zu finden sind.
-
Jedoch
wurden in vitro-Biodegradationsversuche einfacher Form mit den individuellen
proteolytischen Enzymen Papain und α-Chymotrypsin durchgeführt, um
den Einfluss der Modifikation auf die Raten der Biodegradation zu
identifizieren.
-
Diese
Beobachtungen, gemacht, um Biodegradationen in in vitro-Tests zu überwachen,
sind Veränderungen
in den mechanischen Eigenschaften, im Masseverlust und der molekularen
Zusammensetzung. Die mechanischen Eigenschaften und der Masseverlust
wurden hier als Überwachungsgrößen für die Biodegradation
verwendet.
-
Proteolytische
Enzyme wurden hier bei ihrem optimalen pH und bei 37°C verwendet,
aber in Konzentrationen, die Größenordnungen über jenen
waren, die in maßgeblicheren
Versuchen vorherrschen würden. Um
die Enzymaktivität
aufrechtzuerhalten und gleichzeitig jegliche Sekundärfolgereaktion über die
Biodegradationsprodukte zu vermeiden, wurden derartige Umgebungen
alle 24 Stunden über
einen Versuchszeitraum hinweg, der auf 10 Tage beschränkt war,
ausgetauscht.
-
α-Chymotrypsin
(pH 7,8) zerstört
aktiv Peptidbindungen, die PHE, TYR, LEU und TRP benachbart sind.
Im Vergleich dazu zerstört
Papain (pH 5-7,5) Peptidbindungen, die HIS und LYS benachbart sind.
Die Degradationsbedingungen und typischen Beobachtungen der Masseverluste
und Verringerungen der Festigkeit bei dieser Enzymumgebung sind
in Tabelle 6 gezeigt. Die Enzymaktivitäten an der modifizierten Seide
sind mit jenen nach Exposition gegenüber Puffer alleine verglichen.
Nach der 10-tägigen
Inkubation wurden die Substrate gründlich gewaschen, getrocknet
und dann gewogen, um den Masseverlust festzustellen.
-
Konditionierte
Proben wurden mechanisch bei Zug(streifen)längen von 20 mm untersucht,
wobei das Gerät
mit der Bezeichnung Instron 1122 wie vorher beschrieben verwendet
wurde. Tabelle 6: Biodegradation von modifizierten
Fibroinfilamenten [Bedingungen: 37°C. Papain/α-Chymotrypsin in 20 ml, 10-tägiger Versuch;
50 mg Probe mit Enzymbad, das alle 24 Stunden regeneriert bzw. ergänzt wurde]
| Probenfilamente | Enzymbad | Masseverlust
(%) | Festigkeitsverlust
(%) |
| unmodifizierte "wiedergebildete" Seide | Papain | 7,25 | 14,3 |
| α-Chymotrypsin | 6,17 | 18,2 |
| Bernsteinsäureanhydridbehandelte wiedergebildete
Seide (E6) | Papain | 3,81 | 9,76 |
| α-Chymotrypsin | 1,05 | 5,99 |
| Glutarsäureanhydridbehandelte
wiedergebildete Seide (E7) | Papain | 6,80 | 3,39 |
| α-Chymotrypsin | 0,95 | 2,01 |
| Glutaraldehydbehandelte wiedergebildete
Seide (E8) | Papain | 2,83 | 3,47 |
| α-Chymotrypsin | 2,16 | 1,04 |
| EGDGE-behandelte wiedergebildete Seide (E9) | Papain | 2,93 | 5,08 |
| α-Chymotrypsin | 0,00 | 2,65 |
| HEMA-behandelte wiedergebildete Seide (E1) | Papain | 3,19 | 3,95 |
| α-Chymotrypsin | 0,37 | 2,79 |
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Die
Verwendung des in positiver Weise biokompatiblen Seidenfibroins
als Nahtmaterial ist früher
durch die bekannte Biostabilität
der natürlichen
Filamente behindert worden.
-
„Abfallseide" ist jetzt bei relativ
geringen Kosten leicht erhältlich
und die vorliegende Erfindung ist darin erfolgreich, jedes von diesen
Materialien mit variabler Länge
und variablem Durchmesser oder kommerzielle Filamentseide in wiedergeformte
bzw. wiedergebildete kontinuierliche Filamentprodukte mit erhöhten Biostabilitäten und
erhöhter
mechanischer Leistung umzuwandeln.
-
Es
ist gezeigt worden, dass entweder chemische Modifikation des oder „Pfropfung" auf das wiedergebildete(n)
Fibroin(s) die Biostabilität
ohne merkliche Einbuße
an mechanischer Leistung erhöht.
Diese Produkte können über die
grundlegenden Herstellungsbedingungen und nachfolgende Behandlungen
kontrolliert werden, um Produkte mit einem Spektrum an Biostabilitäten bereitzustellen.