DE69414521T2

DE69414521T2 - Verfahren zur herstellung von iodierten biopolymeren mit desinfizierender und vernarbungsfördernder wirkung und darnach hergestellte iodierte biopolymeren

Info

Publication number: DE69414521T2
Application number: DE69414521T
Authority: DE
Inventors: Pietro I-00136 Roma Affaitati; Alfredo I-80131 Napoli De Rosa; Armando I-80072 Arco Felice Rossi
Original assignee: D B P Dev Biotechnological Pro; IMS International Medical Service SRL
Current assignee: D B P Dev Biotechnological Pro; IMS International Medical Service SRL
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2014-04-29
Also published as: EP0649437A1; ITRM930291A1; DE69414521D1; CA2139509C; EP0649437B1; ES2123790T3; US5538955A; ITRM930291A0; IT1261474B; CA2139509A1; ATE173276T1; WO1994026788A1

Description

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren zur Herstellung von Charge-Transfer-Komplexen von Iod mit Chitosan oder deacetylierten, mit Mono- oder Polycarbonsäuren acylierten, aldiminierten, N- oder O-carboxymethylierten oder sulfatierten Derivaten davon, in Abwesenheit von Lösungsmitteln, die iodierten Komplexe, die so erhalten werden können, und die therapeutischen Verbindungen, welche sie als. Wirkstoff enthalten.
Die erfindungsgemäßen iodierten Komplexe sind Charge-Transfer-Komplexe von Iod mit Chitosan und Derivaten davon, die Iod in einem Verhältnis enthalten, das durch die allgemeine Formel X(I&sub2;)n dargestellt ist, worin X die Monomereinheit eines Polymers ist, das aus der Gruppe, umfassend Chitosan, N-Carboxybutylchitosan, N-Acylchitosane, N-Carboxymethylchitosan, N-O-Carboxymethylchitosan, N-O-Chitosansulfat ausgewählt ist, und n eine Zahlenvariable von 0,01 bis 1,5 ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist X ausgewählt aus der Gruppe, umfassend die Monomereinheiten, die in der folgenden Tabelle 1 angegeben sind.

Tabelle 1

Bedeutung von X in der allgemeinen Formel X(I&sub2;)n

Polysaccharid^ Art der Monomereinheitº
Chitosan A B *
N-Carboxybutylchitosan A B C
N-Acylchitosane A B D
N-Carboxymethylchitosan A B E
N-O-Carboxymethylchitosan A B E F
N-Carboxymethylchitosan A B G
N-O-Chitosansulfat A B H I
(º) Monomereinheiten: 2-Amino-2-desoxy-β-D-glycan (A); 2-Acetamido-2-desoxy-β- D-glycan (B); 2-N-Carboxybutylamino-2-desoxy-β-D-Glycan (C); 2-N-Acylamino-2- desoxy-β-D-glycan, worin Acyl z. B. Propionyl, Butyryl, Caproyl, Oxalyl, Succinyl, Phthalyl usw. ist (D); 2-N-Carboxymethylamino-2-desoxy-β-D-glycan (E); 2-N-Carboxymethylamino-2-desoxy-β-D-6-O-carboxymethylglycan (F); 2-N-Dihydroxypropylamino-2- desoxy-β-D-glycan (G); 2-Amino-2-desoxy-β-D-glycan-N-sulfat (H); 2-Amino-2-desoxy- β-D-glycan-O-sulfat (I);
(*) In Chitin überwiegt die Monomereinheit B, wogegen in Chitosan die allmähliche Zunahme der Monomereinheit A dem Polymer eine zunehmende Wasserlöslichkeit in einer sauren Umgebung verleiht.
(^) In den vorstehend angegebenen Polymeren, deren Molekulargewicht von einigen Tausend bis Millionen Dalton variieren kann, sind die Monomereinheiten durch glycosidische β-1-4-Bindungen aneinander gebunden. Die ionisierbaren Gruppen bilden entsprechend ihrem pH-Wert mit organischen und anorganischen Gegenionen Salze.
Iod weist in seinem elementaren Zustand eine merkliche keimtötende Wirkung auf, aus diesem Grund wird es in alkoholischen Lösungen als Desinfektionsmittel zur topischen Anwendung verwendet.
Die Beschränkungen dieser Verwendung sind die geringe Stabilität der Iodlösungen über einen längeren Zeitraum, die merkliche Aggressivität dieses Halogens auf den Geweben, wenn es als Lösung aufgetragen wird, und die dauerhaften Flecken, die es auf der Haut zurückläßt.
In letzter Zeit sind wasserlösliche Formen von Iod mit Polyvinylpyrrolidon auf den Markt gebracht worden, welche diese unerwünschten negativen Wirkungen nur teilweise abschwächen.
Deshalb besteht ein großes Interesse an der Entwicklung von Formen auf Iod-Basis mit "verzögerter Freisetzung", welche die Anwendung großer Mengen des Wirkstoffs gestat ten, welche anschließend allmählich, aber kontinuierlich freigesetzt werden, so daß ein wirksamer Schutz vor einer Infektion durch Mikroorganismen über einen langen Zeitraum gewährleistet wird, ohne die Gewebe zu schädigen und die Anzahl der erforderlichen medizinischen Behandlungen zu verringern.
Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, das Iod mit Verbindungen zu kombinieren, welche die Wiederherstellung des Gewebes stimulieren können, um den Heilungsprozeß insgesamt zu unterstützen.
Unter diesem Gesichtspunkt sind erfindungsgemäß Chitosan und allgemein die anderen Derivate dieses Polysaccharids, die nur zum Teil in Tabelle 1 angegeben sind, aufgrund ihres merklichen vernarbungsfördernden und blutstillenden Vermögens besonders interessant.
Chitosane werden durch kontrollierte Hydrolyse von Acetamidbindungen von Chitin erhalten, welches ein Biopolymer ist, das in einer großen Zahl von Lebewesen wie Gliederfüßern, Ringelwürmern, Mollusken, Hohltieren und Pilzen vorkommt. Dieses Polysaccharid mit einem Molekulargewicht, das von einigen Tausend bis mehrere Millionen Dalton variiert, wird durch Moleküle von 2-Amino-2-desoxy-β-D-glycan und 2-Acetamido-2-desoxy-β-D-glycan gebildet, welche in variablem Verhältnis mit glycosidischen β-1-4-Bindungen aneinander gebunden sind.
Eine große Menge Literatur bestätigt die wichtigen vernarbungsfördernden und insbesondere blutstillenden Eigenschaften von Chitosan und einigen seiner Derivate (K. Suzuki et al., Microbial. Immunol., 1984, 28, 903; K. Nishimura et al., in Chitin in Nature and Technology, Ch. Jeuniaux und G. W. Gooday Hrsg., Plenum Press, N. Y., London, 1986, 477; K. Nishimura et al., J. Biomed. Mat. Res., 1986, 20, 1359; P. L. Sapelli et al.; in Chitin in Nature and Technology, Ch. Jeuniaux und G. W. Gooday Hrsg., Plenum Press, N. Y., London, 1986; G. Biagini et al., in Basic and Applied Hystochemistry, Soc. Ital. Istochim., Rom, 1987; J. Knapczyk et al., in Chitin and Chitosan, G. Skjak-Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., Elsevier 1989, 605; J. Knapczyk et al., in Chitin and Chitosan, G. Skjak-Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., Elsevier 1989, 657; G. Biagini et al., in Chitin and Chitosan, G. Skjak-Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., Elsevier 1989, 671; B. Lei und C. R. Wildevuur, Plast. Reconstr. Surg., 1989, 84, 960; R. Muzzarelli et al., Biomaterials, 1989, 10, 598; T. Chandi und C. P. Sharma, Biomater. Artif. Cells Artif. Organs, 1990, 18, 1; G. M. Kind et al., Curr. Surg. 1990, 47, 37; P. M. Santos et al., Otolaryngol. Head Neck Surg., 1991, 105, 12; G. Biagini et al., Biomaterials, 1991, 12, 287; G. Biagini et al., Biomaterials, 1991, 12, 281; P. R. Klokkevold et al., J. Oral Maxillofac. Surg., 1991, 49, 858), die Fähigkeit dieser Polymermatrizes, das Zeltwachstum zu fördern (S. Miyazaki et al., Chem. Pharm. Bull., 1981, 29, 3067; S. K. Kim und C. Rha, in Chitin and Chitosan, G. Skjak-Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., Elsevier 1989, 617; M. Izume et al., in Chitin and Chitosan, G. Skjak- Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., Elsevier 1989, 653) und die mögliche Verwendung dieser Biomoleküle als Systeme für die geregelte Freisetzung von Arzneimitteln und Biomaterialien zur medizinischen Verwendung (R. Muzzarelli, Carbohydrate Polymers, 1983, 3, 53; S. H. Pangburn et al., in Chitin and Chitosan Enzymes, J. P. Zikakis Hrsg., Academic Press., N. Y. 1984, 3; Y. Kawashima et al., Chem. Parm. Bull., 1985, 33, 2107; W. M. Hou, Chem. Pharm. Bull., 1985, 33, 3986; T. Nagai et al., in Chitin and Chitosan Enzymes, J. P. Zikakis Hrsg., Academic Press., N. Y. 1984, 21; T. Dolan et al., in Chitin in Nature and Technology, Ch. Jeuniaux und G. W. Gooday Hrsg., Plenum Press, N. Y., London, 1986; R. Muzzarelli et al., Biomaterials, 1988, 9, 247; J. Knapczyk et al., in Chitin and Chitosan, G. Skjak-Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., EIsevier 1989, 665; C. J. Brine, in Chitin and Chitosan, G. Skjak-Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., Elsevier 1989, 679; Y. Machida et al., in Chitin and Chitosan, G. Skjak-Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., Elsevier 1989, 693; S. Baba, in Chitin and Chitosan, G. Skjak-Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., Elsevier 1989, 703; M. L. Marey et al., in Chitin and Chitosan, G. Skjak-Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., Elsevier 1989, 713; J. Dutkiewicz et al., in Chitin and Chitosan, G. Skjak-Braek, T. Anthonsen und P. Sandford Hrsg., Elsevier 1989, 719; K. Inouye et al., Drug Des. Deliv., 1989, 4, 55; F. Acaturk, Pharmazie, 1989, 44, 547; S. Miyazaki et al., Acta Pharm. Nord, 1990, 2, 401; R. Muzzarelli, Antimicrob. Agents Chemoter., 1990, 34, 2019; Y. D. Sanzgiri et al., Pharm. Res., 1990, 7, 418).
Die Literatur (Kato et al., Japan Kokai Tokyo Koho 79.74885, 1979; Y. Shigeno et al., J. Appl. Pol. Sci., 1980, 25, 731; Y. Shigeno et al., Angew. Makro, Chem., 1980, 90, 1980; A. De Rosa, Italian Pat. Appln., 20482A/90) beschreibt Iod- und Chitosan-Komplexe, die auf einem Ladungstransfer zwischen der Amingruppe in dem Chitosan und dem Iodmo lekül beruhen. Diese stabilen Komplexe, die bis zu 50% gebundenes Iod enthalten können, werden durch Suspendieren des Polymermaterials in Lösungen von elementarem Iod erhalten, die unter Verwendung verschiedener Arten von organischen Lösungsmitteln hergestellt werden. Aloalcane, aliphatische und aromatische Alkohole, aliphatische oder aromatische Ether und Ketone sind als organische Lösungsmittel zum Auflösen des Iods verwendet worden.
Aus US-A-4275194 ist bekannt, wie Chitosan/Iod-Komplexe in Form von Einschlußverbindungen hergestellt werden können, in denen die Iodmoleküle in der durch die Chitosanmoleküle bereitgestellten Gittermatrix ohne jegliche chemische Bindung mit den Aminogruppen der Chitosanmoleküle eingeschlossen sind.
US-A-5051256 lehrt, daß die beste Art zum Erhalten eines Iod-Nylon-4-Komplexes das Eintauchen von Nylon 4 in eine KI/I&sub2;-Lösung(KI&sub3;-Lösung) ist.
In Journal of the Applied Polymer Science 1980, Band 25, S. 737-738 ist die Adsorption von Iod an Chitosan in wäßrigen oder organischen Lösungen offenbart.
Aus WPI/Derwent 92-263004 [32] und JP-A-4178329 (25/06/92) ist die Verwendung eines Komplexes aus Chitin und Iod als antibakterielles und läsionenschützendes Material bekannt.
Obwohl in der Theorie diese Art von Iod- und Chitosan-Komplex als System zur verzögerten Freisetzung von Iod für topische Anwendungen potentiell anwendbar ist, ist bisher eine solche Verwendung nicht erfolgt, was auf die Probleme zurückzuführen ist, die sich bei der industriellen Herstellung dieser Komplexe in großem Maßstab ergeben, wenn sie durch Suspendieren des Polymermaterials in organischen Lösungen, welche Iod enthalten, erhalten werden. Die dabei auftretenden Probleme hängen zusammen mit: a) der Verwendung großer Mengen organischer Lösungsmittel, welche häufig äußerst toxisch sind und deren Wiederverwendung aufgrund des Vorhandenseins großer Mengen von Iodrückständen in der Lösung schwierig ist; b) den extrem langen Reaktionszeiten, welche in der Größenordnung von mehreren Dutzend Tagen liegen können; c) den außerordentlichen Schwierigkeiten, die auftreten, wenn das Lösungsmittel von dem Chitosan-Iod-Komplex abgetrennt wird, um die Spezifikationen des fertigen Produkts auf Werte zu bringen, die mit der pharmazeutischen Verwendung vereinbar sind.
Es ist nun überraschenderweise gefunden worden, daß es möglich ist, Charge-Transfer- Komplexe von Iod und der Aminfunktion von Biopolymeren wie Chitosan und Derivaten davon in völliger Abwesenheit von Lösungsmitteln herzustellen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Herstellung von Komplexen von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon, die ohne Verwendung von Lösungsmitteln erhalten werden. Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sieht vor, das pulverförmige Polymer Ioddämpfen auszusetzen, die durch die Sublimation von elementarem Iod bei Raumtemperatur oder darüber erzeugt werden.
Die Bildung des Komplexes erfolgt viel schneller als in dem Lösungsverfahren, wobei nur einige Stunden erforderlich sind, und das erhaltene Material kann ohne jede weitere Reinigung oder Behandlung direkt als Wirkstoff in pharmazeutischen Formen verwendet werden.
Lediglich durch Einstellen der relativen Mengen von Iod und Biopolymer ist es möglich, Iod-Chitosan-Komplexe mit einer vorgegebenen Stöchiometrie mit Iodkonzentrationen bis zu 60-70% Gew./Gew. zu erhalten.
Wenn die Iodmenge zunimmt, wird das Chitosan dunkler, bis es bei maximalen Konzentrationen eine metallisch braune Farbe annimmt.
Die erhaltenen Komplexe sind in trockenem Zustand äußerst stabil und zersetzen sich erst bei Temperaturen über 200ºC.
Das Verfahren zur Herstellung der Chitosan-Iod-Komplexe unter Verwendung von Iod in der Dampfphase kann in optimaler und schneller Weise in Reaktoren mit geeigneter Geometrie erfolgen. Der Reaktor, welcher aus einem Material gefertigt sein muß, das gegenüber dem chemischen Angriff von Iod in elementarem Zustand beständig ist, vorzugsweise aus Glas, ist allgemein durch die Tatsache gekennzeichnet, daß er zwei Teilräume umfaßt, wobei der erste bei hoher Temperatur (70-100ºC) gehalten wird und in dem der Ioddampf erzeugt wird, wogegen in dem zweiten, der bei Raumtemperatur ge halten wird, der Kontakt zwischen dem Iod in seiner Dampfphase und dem pulverförmigen Biopolymer stattfindet.
Ein Beispiel für einen Reaktor, der zur Herstellung der Iod-Chitosan-Komplexe gemäß dem Verfahren der Erfindung verwendet wird, hat die folgenden charakteristischen Merkmale. Die Apparatur besteht aus zwei Weithals-Flaschen aus Pyrexglas (Durchmesser der mit einem Gewinde versehenen Öffnung: 6 cm), die durch ein Teflon- oder Graphit-Verbindungsstück miteinander verbunden sind. Der kleinere Behälter, in dem sich das Iod befindet, hat einen Durchmesser von 8 cm und eine Höhe von 25 cm, während der größere Behälter, in dem sich das Chitosan befindet, einen Durchmesser von 30 cm und eine Höhe von 45 cm aufweist. Um den Komplex herzustellen wird elementares Iod in den kleineren Teilraum eingebracht und Chitosan mit einer geeigneten Teilchengröße (vorzugsweise zwischen 20 und 200 um Durchmesser) wird in den größeren Teilraum eingebracht. Nachdem die beiden Behälter unter Verwendung des Teflon- Verbindungsstücks miteinander verbunden wurden, wird der Reaktor langsam um seine Achse gedreht, wobei eine Walzendrehvorrichtung verwendet wird, die eine Drehgeschwindigkeit nicht über 50 U/min. vorzugsweise zwischen 10 und 30 U/min ergibt. Der kleinere Teilraum wird durch einen Quarzwiderstand erwärmt, welcher parallel zu dem Reaktor angeordnet ist. Die Regelung der Temperatur, welche im allgemeinen zwischen 70 und 100ºC gehalten wird, erfolgt durch Verändern der Entfernung zwischen dem Widerstand und dem Iodbehälter und der Energieversorgung. Dies garantiert eine rasche Sublimierung des Iods, dessen Dämpfe, die in den größeren Behälter bei Raumtemperatur übergehen, sich erfolgreich mit dem Chitosan verbinden, wobei in nur wenigen Stunden eine Verbindung mit homogenen Eigenschaften erzeugt wird, deren Stöchiometrie von dem Gewichtsverhältnis von Iod zu Chitosan abhängt.
Die allgemeinen charakteristischen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und die einfache Konstruktion des vorstehend beschriebenen Reaktors machen die Herstellung von Iod/Chitosan-Komplexen in trockenem Zustand mit dem Iod in der Dampfphase extrem wirtschaftlich, wobei ein industrielles Scale-up selbst bis zu Mengen von hunderten kg des behandelten Materials leicht möglich ist. In der Tat kann das Verfahren selbst von nichtqualifiziertem Personal in mäßig großen Umgebungen leicht angewandt werden, in denen die komplexen und teuren Auflagen, die sich aus Arbeitssicherheits- und Umweltschutzbestimmungen ergeben, nicht erforderlich sind.
Eine noch einfachere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Chitosan/Iod-Komplexen sieht das Zusammenmischen von Mengen von Chitosan oder Derivaten davon mit Iod in seinem elementaren Zustand in geeigneten Verhältnissen bei Raumtemperatur vor. Das Iod, welches langsam sublimiert, bindet an das Chitosan, was zur Bildung des Komplexes führt. Es ist klar, daß die Reaktionszeiten viel länger sind als die Zeiten, die sich bei Verwendung des erwärmten Reaktors ergeben, wobei ungefähr 3-5 Tage erforderlich sind, um die Reaktion vollständig ablaufen zu lassen, was man an der braunen Farbe, welche das Chitosan annimmt, und an der Tatsache, daß die Iodkristalle verschwinden, erkennen kann.
Ein noch einfacheres Verfahren zur Herstellung von Iod-Chitosan-Komplexen beruht auf der raschen Vermischung von Chitosan und Iod in einem Homogenisator, wobei das Iod zu Mikrokristallen zerkleinert wird und deshalb rasch unter Bildung des Komplexes sublimiert.
Die so gebildeten Chitosan-Iod-Komplexe können, wenn der prozentuale Iodgehalt 50% (Gew./Gew.) nicht überschreitet, in wäßrigen Lösungsmitteln mit saurer Beschaffenheit, z. B. in verdünnter Essigsäure oder Glutaminsäure aufgelöst werden, wobei viskose Lösungen mit brauner Farbe entstehen, welche die Haut nicht verfärben und in denen das Iod in Form eines löslichen Komplexes mit Chitosan stabil bleibt. Die Solubilisierung findet bei Raumtemperatur statt und benötigt im Durchschnitt 24-48 Stunden. Die Verwendung des als Vorprodukt gebildeten Komplexes in festem Zustand scheint von kritischer Bedeutung zu sein, um den Chitosan-Iod-Komplex in Lösung zu erhalten. Tatsächlich führt die Zugabe von elementarem Iod zu einer Lösung von Chitosan in einem sauren Lösungsmittel selbst nach Wochen nicht zur Bildung des löslichen Komplexes. Diese Lösungen sind mit der Zugabe von oberflächenaktiven Mitteln, die vorzugsweise nichtionisch sind, wie etwa Tween oder Brij, vereinbar, welche die Löslichkeit des Chitosan-Iod-Komplexes verbessern und eine Farbänderung zu gelb-orange bewirken.
In Gegenwart von oberflächenaktiven Mitteln, selbst in Konzentrationen von unter 1% Gew.-/Vol., ist es möglich, Chitosan-Iod-Komplexe löslich zu machen, die normalerweise in sauren Lösungen unlöslich sind, da sie eine Zusammensetzung von mehr als 50% (Gew./Gew.) Iod aufweisen.
Lösungen, die die gleichen Merkmale wie die vorstehend beschriebenen Lösungen aufweisen, können durch Löslichmachen des Iods in einem geeigneten oberflächenaktiven Mittel, vorzugsweise einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel, welches erwärmt wird, falls dies erforderlich ist, und Zugabe dieser Lösung unter raschem Rühren zu dem Chitosan oder Derivaten davon oder deren Salzen, gelöst in Wasser, gegebenenfalls in Gegenwart von Säuren oder Salzen, hergestellt werden.
Alternativ dazu kann die Bildung des Chitosan-Iod-Komplexes, die durch das Vorhandensein des oberflächenaktiven Mittels unterstützt wird, durch Zugabe des Chitosans oder der Derivate davon oder ihrer Salze als trockenes Pulver zu der konzentrierten Lösung von Iod in dem oberflächenaktiven Mittel erfolgen. In nur wenigen Minuten adsorbiert das Iod an das Chitosan, wobei ein öliges Pulver mit dunkelbrauner Farbe erzeugt wird, das aus dem Chitosan-Iod-Komplex und dem oberflächenaktiven Mittel besteht. Dieses Material geht, wenn es in Wasser oder sauren Lösungen, vorzugsweise Essigsäure oder Glutaminsäure, suspendiert wird, in ein paar Minuten in Lösung, wobei der Chitosan-Iod-Komplex mit orange-gelber Farbe erhalten wird. Die Viskosität dieser Lösungen hängt von dem Molekulargewicht und der Menge des verwendeten Chitosans ab.
Die gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellten Komplexe von Iod mit Chitosanen wirken sowohl in ihrem trockenen Zustand als auch in Lösung als Systeme zur verzögerten Freisetzung von Halogen, die eine merkliche bakterizide und myzetizide Wirkung gegen zahlreiche Arten von Mikroorganismen aufweisen, welche gewöhnlich die Haut und Wunden infizieren, wie etwa beispielsweise Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis, Staphylococcus haemolyticus, Salmonella enteridis, Klebstella pneumoniae, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus pyogenes, Escherichia coli, Serratia marcescens, Candida tropicalis, Enterobacter und Citrobacter.
Die Abwesenheit entzündlicher Erscheinungen, die desinfizierende Wirkung und die günstige Wirkung auf den Vernarbungsprozeß von Wunden, welche mit der Verwendung der erfindungsgemäßen Komplexe verbunden ist, sind bei Ratten deutlich sichtbar, die einer Laparotomie vom Brustbein bis zum Schambein (xipho-pubische Laparotomie) unterzogen wurden. Bei den operierten Tieren wird die von der Operation herrüh rende Wunde anschließend an den Muskel- und Hautstrukturen vernäht und die Wunde eines Teils der Ratten wird durch Bestreuen mit dem Chitosan-Iod-Komplex in Pulverform behandelt, welcher eine ausgezeichnete Anhaftung an die Gewebe und ein hohes Deckvermögen aufweist. Wenn sie mit den Kontrolltieren verglichen werden, weisen die behandelten Tiere das Nichtvorhandensein von Infektionen und einen schnelleren Vernarbungsprozeß auf, was bereits am zweiten Tag deutlich wird.
Die Freisetzung von Iod aus der Polymermatrix, die sich ergibt, wenn der Komplex auf die Wunde aufgetragen und durch die Exsudationen befeuchtet wird, kann man leicht an der allmählichen Entfärbung des Pulvers erkennen. Tatsächlich wird das Iod, sobald es freigesetzt ist, allmählich in farblose Chemikalien umgewandelt, während es seine desinfizierende Wirkung ausübt.
Aus diesem Grund können die Komplexe von Iod mit Chitosan und Derivaten davon in Form von Pulvern, Lösungen und Salben aufgrund ihrer desinfizierenden und vernarbungsfördernden Eigenschaften auf dem Gebiet der Medizin und der Chirurgie bei der postoperativen Behandlung und allgemein als Produkte zur topischen Verwendung bei der medizinischen Behandlung von Wunden und der Desinfektion der Haut verwendet werden. Insbesondere die löslichen Formen bilden, wenn sie auf die Haut aufgetragen werden, aufgrund der außergewöhnlichen filmbildenden Eigenschaften der Komplexe von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon, einen Film aus einem iodierten Biopolymer, welches in gleichmäßiger und langandauernder Weise eine wirksame Desinfektionswirkung gewährleistet, ohne Flecken zu hinterlassen oder die Haut zu schädigen. Der Polymerfilm kann später durch Waschen des behandelten Teils mit Wasser leicht entfernt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind deshalb auch pharmazeutische Zusammensetzungen, die als Wirkstoff mindestens eine der polymeren Verbindungen auf Iodbasis mit der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel enthalten, welche gegebenenfalls mit herkömmlicherweise in der pharmazeutischen Praxis verwendeten Arzneimittelträgern vermischt ist. Insbesondere können die erfindungsgemäßen Komplexe in Form von Pulvern, Lösungen, Pflastern und Salben zur medizinischen Behandlung von offenen Wunden oder wundgelegenen Stellen und Wunden, insbesondere solchen, die mit chirurgischen Operationen zusammenhängen, verwendet werden, bei denen die Kombination der vernarbungsfördernden Wirkung und der ausgedehnten desinfizierenden Wirkung besonders vorteilhaft ist.
Ein weiteres wichtiges Gebiet, auf dem die erfindungsgemäßen Komplexe als Wirkstoffe verwendet werden können, ist das parasanitäre und kosmetische Gebiet, z. B. bei der Herstellung von neuen Talkpudern, Deodorantpudern, Reinigungs- und Desinfektionslösungen usw.
Die im folgenden angegebenen Beispiele veranschaulichen die Verfahren zur Herstellung von verschiedenen Arten von Iod enthaltendem Chitosan, sowohl in trockenem Zustand als auch in Lösung, und sie belegen seine desinfizierende und vernarbungsfördernde Wirkung. Zwangsläufig ziehen sie nur einige der zahlreichen Möglichkeiten in Betracht, welche man sich vorstellen könnte, und sie sollen das Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, definieren, ohne daß in irgendeiner Weise beabsichtigt wäre, ihren Umfang zu beschränken.

Beispiel 1

Es wird ein zylindrischer Reaktor verwendet, der aus zwei Weithals-Flaschen aus Pyrexglas besteht (Durchmesser des mit einem Gewinde versehenen Halses: 6 cm), die unter Verwendung eines Teflonverbindungsstücks miteinander verbunden sind. Der kleinere Behälter, in den das Iod gegeben wird (200 g), hat einen Durchmesser von 8 cm und eine Höhe von 25 cm, wogegen der größere Behälter, in den das Chitosan gegeben wird (1,8 kg mit einem mittleren Molekulargewicht von 8 KD, bei dem die Anzahl der acetylierten Reste von 2-Amino-2-desoxy-β-D-glycanacetylaten 5% der Gesamtzahl der vorhandenen Monomereinheiten nicht übersteigt, und mit einer Korngröße von 20- 200 um), einen Durchmesser von 30 cm und eine Höhe von 45 cm aufweist. Nachdem die beiden Behälter mittels des Teflonverbindungsstücks miteinander verbunden wurden, wird der Reaktor entlang seiner Achse langsam gedreht, wobei eine Walzendrehvorrichtung verwendet wird, welche eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 10 U/min ergibt. Der kleinere Teilraum wird durch einen parallel zu dem Reaktor angebrachten Quarzwiderstand auf ungefähr 100ºC erwärmt. Die Temperatur wird geregelt durch Verändern der Entfernung des Widerstands von dem Behälter, in dem sich das Iod befin det, und der Energieversorgung. Dies gewährleistet eine rasche Sublimierung des Iods, dessen Dämpfe, die in den größeren Behälter bei Raumtemperatur übergehen, sich erfolgreich mit dem Chitosan verbinden, was in 5 Stunden zur Bildung von 2 kg Chitosan Iod-Komplex in Form eines homogenen Pulvers mit einer leicht bräunlichen Farbe mit einem Iodgehalt von 10% (Gew./Gew.) führt. Wenn der Komplex einer Thermoanalyse unterzogen wird, weist er einen Zersetzungspunkt von ungefähr 205ºC auf. Das FT-IR in KBr zeigt das Vorhandensein von Signalen, die für die funktionellen Gruppen von Chitosan (NH, OH, CO) charakteristisch sind. Die Elementaranalyse ergibt die folgenden Prozentsätze C 44,44%, H 6,13%, O 35,80%, N 7,74% und I 9,89%, welche mit dem Acetylierungsgrad des eingesetzten Chitosans (5%) und mit dem Prozentsatz des vorhandenen Iods (10%) übereinstimmen. Die Röntgenbeugungsanalyse des Pulvers zeigt, daß der hergestellte Komplex eine amorphe Struktur aufweist, in der es keine klar ersichtlichen Beugungsebenen gibt. Das Material, das bei 25ºC 48 Stunden lang in einem Hochvakuum oder unter atmosphärischem Druck 4 Monate lang in einem offenen Behälter aufbewahrt wird, weist keine Gewichtsabnahme auf, was die große Stabilität des so hergestellten Chitosan/Iod-Komplexes bestätigt.

Beispiel 2

Die Arbeitsweise ist die gleiche wie in Beispiel 1 angegeben, aber das Iod und das Chitosan werden bei Raumtemperatur in einem Pyrexbehälter mit einem Durchmesser von 30 cm und einer Höhe von 45 cm miteinander verrührt. Die Flasche wird wie in Beispiel 1 angegeben schnell gedreht (50 U/min). Die Bildung des Komplexes ist nach ungefähr 3 Tagen abgeschlossen, was an der bräunlichen Farbe, die das Chitosan annimmt, und dem Verschwinden der Iodkristalle erkennbar ist. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften des so erhaltenen Chitosan-Iod-Komplexes sind die gleichen wie in Beispiel 1 angegeben.

Beispiel 3

2 kg Chitosan (20-200 um; mittleres Molekulargewicht 8 KD; 5% Acetylierung der Amingruppen von 2-Amino-2-desoxy-β-D-glycan) und 2 kg elementares Iod in Form von Schuppen werden in einem Mischer 10 Minuten lang homogenisiert. Es werden 4 kg ei nes braunen Pulvers erhalten, welches in einem luftdichten Behälter 5 Tage lang aufbewahrt wird, um die Bildung des Komplexes vollständig ablaufen zu lassen, welcher im Hinblick auf die thermische Stabilität des Komplexes, die Infrarotspektroskopie und die Röntgenbeugung die gleichen Eigenschaften aufweist, wie sie in Beispiel 1 angegeben sind, wogegen die Elementaranalyse, in Übereinstimmung mit dem Acetylierungsgrad und der Menge des vorhandenen Iods die folgende prozentuale Zusammensetzung aufweist: C 22,40%, H 3,42%, O 19,89%, N 4,29%, I 49,98%.

Beispiel 4

Die Arbeitsweise ist die gleiche wie in Beispiel 1 angegeben, wobei 1,8 kg N-Carboxybutylchitosan in Pulverform (80-250 um) mit einem mittleren Molekulargewicht von 10 KD verwendet wird, bei dem 80% der Monomereinheiten durch 2-N-Carboxybutyl-2- desoxy-β-D-glycan, 15% durch 2-Acetamido-2-desoxy-β-D-glycan und 5% durch 2-Amino-2-desoxy-β-D-glycan dargestellt sind. Es werden 2 kg eines Produkts erhalten, das im Hinblick auf die thermische Stabilität des Komplexes, die Infrarotspektroskopie und die Röntgenbeugung die gleichen Eigenschaften aufweist, wie sie in Beispiel 1 angegeben sind, wogegen die Elementaranalyse in Übereinstimmung mit der Polymerstruktur und der Menge des vorhandenen Iods die folgende prozentuale Zusammensetzung aufweist: C 43,36%, H 6,18%, O 35,12%, N 5,44%, I 9,87%.

Beispiel 5

200 g des Chitosan/Iod-Komplexes, der gemäß dem in Beispiel 1 erläuterten Verfahren hergestellt wurde, werden in 1,8 l einer wäßrigen Lösung von 1% Essigsäure (Gew./ Gew.) aufgelöst. Die Solubilisierung, welche durch kontinuierliches Rühren der Suspension unterstützt wird, ist nach ungefähr 48 Stunden bei Raumtemperatur abgeschlossen. Es werden 2 kg einer leicht viskosen Lösung erhalten, die einen pH-Wert von 4,8 und eine leicht braune Farbe aufweist, deren Gehalt an elementarem Iod, bestimmt durch Titration unter Verwendung von Thiosulfat, 0,1% (Gew./Gew.) beträgt. Wenn man die Lösung bei Raumtemperatur in dunklen Behältern aufbewahrt, kann über einen längeren Zeitraum keine signifikante Änderung des Iodtiters oder der Viskosität festgestellt werden.

Beispiel 6

Gemäß dem in Beispiel 5 erläuterten Verfahren werden 600 g Chitosan/Iod-Komplex und 1,4 kg Essigsäurelösung verwendet. Nach 60stündigem Rühren bei Raumtemperatur werden 2 kg einer sehr viskosen Lösung mit einem pH-Wert von 4,9 erhalten, die eine braune Farbe aufweist und deren Gehalt an elementarem Iod, bestimmt durch Titration unter Verwendung von Thiosulfat, 0,3% (Gew./Gew.) beträgt. Wenn die Lösung bei Raumtemperatur in dunklen Behältern aufbewahrt wird, kann über einen längeren Zeitraum keine signifikante Änderung des Iodtiters oder der Viskosität festgestellt werden.

Beispiel 7

Es wird das Verfahren gemäß Beispiel 5 verwendet, aber es werden 40 g Tween 20 (Polyoxyethylensorbitanmonolaurat) zu der Lösung zugegeben. In Gegenwart des oberflächenaktiven Mittels läuft das Verfahren zur Auflösung des Chitosan/Iod-Komplexes in ungefähr 30 Minuten vollständig ab und die Lösung nimmt eine gelb-orange Farbe an.

Beispiel 8

100 g Iod werden bei 80ºC in 500 g Tween 20 löslich gemacht. In ein paar Minuten wird eine intensiv braune Lösung erhalten, zu der 100 g Chitosanglutamat zugegeben werden (mittleres Molekulargewicht 8 KD; restlicher Acetylierungsgrad weniger als 5%; Korngröße 20-200 um). In weniger als 5 Minuten ist das Iod an das Chitosanpulver adsorbiert, wobei der Chitosan/Iod-Komplex mit brauner Farbe gebildet wird, welcher sich aufgrund des Vorhandenseins des adsorbierten oberflächenaktiven Mittels ölig anfühlt. Zu diesem Material werden 9,3 kg Wasser zugegeben. Man beobachtet eine rasche Solubilisierung des Komplexes, welche in weniger als 1 Stunde beendet ist, wobei eine viskose Lösung mit gelb-oranger Farbe gebildet wird. Der Titer des elementaren Iods, bestimmt durch Titration unter Verwendung von Thiosulfat, beträgt 1 Gew.-%. Wenn die Lösung bei Raumtemperatur in dunklen Behältern aufbewahrt wird, stellt man keine signifikante Änderung des Iodtiters oder der Viskosität fest.

Beispiel 9

50 g eines Chitosan/Iod-Komplexes, der 60% (Gew./Vol.) elementares Iod enthält, der durch Adsorbieren von 30 g Iod an 20 g Chitosan (mittleres Molekulargewicht 8 KD; restlicher Acetylierungsgrad weniger als 5%, Korngröße 20-200 um) gemäß dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren hergestellt wurde, werden in 930 g einer wäßrigen Lösung von 1% Essigsäurelösung (Gew.-%) suspendiert. Zu der Suspension werden unter schnellem Rühren 20 g Tween 20 zugegeben. In weniger als einer Stunde beobachtet man die vollständige Solubilisierung des Chitosan/Iod-Komplexes unter Bildung einer leicht viskosen Lösung mit einer intensiv orangen Farbe. Der Titer des elementaren Iods, der durch Titration unter Verwendung von Thiosulfat bestimmt wird, beträgt 3% (Gew./Gew.). Wenn die Lösung bei Raumtemperatur in dunklen Behältern aufbewahrt wird, stellt man keine signifikante Änderung des Iodtiters oder der Viskosität fest.

Beispiel 10

40 g Iod werden bei 80ºC in 200 g Brij 56 löslich gemacht. In ein paar Minuten wird eine intensiv braune Lösung erhalten, welche unter energischem Rühren zu 9,76 kg einer wäßrigen Lösung von 3 Gew.-% Chitosan (Molekulargewicht 8 KD; restlicher Acetylierungsgrad weniger als 5%; Korngröße 20-200 um) in 1% Essigsäure (Gew./Gew.) zugegeben wird. Man beobachtet sofort die Bildung des gelb-orangen Chitosan/Iod-Komplexes. Der Titer des elementaren Iods, bestimmt durch Titration unter Verwendung von Thiosulfat, beträgt 0,4% (Gew./Gew.). Wenn die Lösung bei Raumtemperatur in dunklen Flaschen aufbewahrt wird, stellt man keine signifikante Änderung des Iodtiters oder der Viskosität fest.

Beispiel 11

Es ist bekannt, daß Iodkomplexe aufgrund des Vorhandenseins von freiem oder leicht verfügbarem Iod als bakterienhemmende Mittel wirken. Im Fall der erfindungsgemäßen Chitosan/Iod-Komplexe besteht ein Gesamtgleichgewicht der folgenden Art:
CHITOSAN-IOD-KOMPLEX CHITOSAN + IOD,
welches für die Wirksamkeit des Komplexes verantwortlich ist.
In Anbetracht der geringen Löslichkeit von Chitosan/Iod-Komplexen in nichtsauren wäßrigen Medien wurde beschlossen, die Freisetzungsrate von Iod aus diesen Komplexen mit der Freisetzungsrate von Iod-Polyvinylpyrrolidon-Komplexen zu vergleichen, welche bekanntlich die wirksame Grundlage von antiseptischen Verbindungen darstellen, die seit vielen Jahren verwendet werden (Betadine, Breunol, Inadine usw.).
Die Iodfreisetzungsrate wurde durch Abmessen des Iods unter Verwendung einer Natriumthiosulfattitration unter Verwendung von Stärke als Indikator bestimmt, wie es in USP XXI, S. 863 beschrieben ist.
Es wurden Mengen des Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplexes und des Chitosan/Iod-Komplexes verwendet, die einen äquivalenten Iodgehalt (ungefähr 0,05 M) ergeben. Die Titration erfolgte unter Rühren mit einem Magnetrührer bei 25 und 37ºC; der zeitliche Verlauf der Titrationskurven zeigt, daß:
a) der Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplex die gesamte Iodmenge innerhalb eines Zeitraums von 40 Minuten bei 25ºC und von 30 Minuten bei 37ºC verfügbar macht;
b) der Chitosan/Iod-Komplex unter den gleichen Bedingungen 50% des verfügbaren Iods während 2 Stunden bei 25ºC und während 90 Minuten bei 37ºC freisetzt;
c) wenn der Zeitraum verlängert wird, wird beobachtet, daß die Freisetzung von Iod aus den Chitosan/Iod-Komplexen bei 25ºC selbst nach 24 Stunden noch nicht abgeschlossen ist, wogegen bei 37ºC das Iod in dem gleichen Zeitraum vollständig freigesetzt wird.
Die durchgeführten Versuche haben klar gezeigt, daß die Freisetzung von Iod aus dem Chitosan/Iod-Komplex in seiner suspendierten festen Phase viel allmählicher abläuft als die für den Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplex in Lösung charakteristische Freisetzung, tatsächlich wird im erstgenannten Fall das folgende Gesamtgleichgewicht ausgebildet:
wobei die langsame Stufe durch die Reaktion A dargestellt ist. Zusammengefaßt zeigen diese Daten, daß die Chitosan/Iod-Komplexe in Pulverform aufgrund der allmählichen Freisetzung des aktiven Iods, die für diese Komplexe charakteristisch ist, als hochwirksame dauerhafte und geregelte bakterienhemmende Mittel wirken.

Beispiel 12

Mengen der Chitosan/Iod-Komplexe, die 0,2, 0,3 und 0,4 mg gebundenem Iod entsprechen, die wie in den Beispielen 1 und 3 angegeben hergestellt wurden, werden auf Filterpapierscheiben mit einem Durchmesser von 0,5 cm gegeben. Die obengenannten Scheiben werden auf die Oberfläche von Agarplatten gelegt, welche Standardkulturmedien für das Wachstum der folgenden Mikroorganismen enthalten: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis, Staphylococcus haemolyticus, Salmonella enteridis, Klebstella pneumoniae, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus pyogenes, Escherichia coli, Serratia marcescens und Candida tropicalis. Filterpapierscheiben, die äquivalente Mengen des Polymers, welches kein Iod enthält, enthalten, werden als Kontrollen verwendet. Nachdem die Platten mit den verschiedenen Mikroorganismen beimpft wurden, werden sie 12 Stunden lang inkubiert. Die bakterienhemmende Wirkung der Iod enthaltenden Polymere wird aus den Hemmhöfen bestimmt, die um die Papierscheiben herum gemessen werden. Zwischen den beiden Arten von Chitosan/Iod-Komplexen werden keine signifikanten Unterschiede festgestellt, wogegen das Chitosan allein keine signifikante Hemmung des Wachstums der verschiedenen untersuchten Mikroorganismen aufweist. Die Hemmwirkung nimmt proportional zu der Dosis zu, wobei sich eine ungefähr zweifache Zunahme des Durchmessers von der niedrigsten Dosis zu der höchsten Dosis ergibt. Die beste Hemmwirkung wird mit Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis und Proteus mirabilis, mit einem Hemmhof von mehr als 10 mm bei maximaler Dosierung erhalten.

Beispiel 13

Die Wirksamkeit des Chitosan/Iod-Komplexes, der wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt wurde, wurde in Pulverform und in Lösung durch Vergleich mit einer handelsüblichen Zubereitung auf der Basis eines wasserlöslichen Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplexes mit den gleichen Iodkonzentrationen bewertet.
Das Experiment, das darauf abzielt, die bakteriziden und myzetoziden Zeiten zu bestimmen, wurde mit 30 Stämmen von Gram-positiven und Gram-negativen Bakterienarten, welche in letzter Zeit klinisch isoliert wurden, und mit 5 Stämmen von Myzeten durchgeführt.
Von dem Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplex wurde eine Lösung in destilliertem Wasser hergestellt, die 0,75% Iod enthielt, und von dem Chitosan/Iod-Komplex, der wie in Beispiel 8 beschrieben hergestellt wurde, wurde eine Lösung mit ähnlicher Konzentration hergestellt, während eine Suspension des Chitosan/Iod-Komplexes in Pulverform, welcher wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt wurde, in destilliertem Wasser hergestellt wurde, welches die gleiche Konzentration enthielt.
Diese Zubereitungen wurden so, wie sie hergestellt worden waren, oder 1 : 10 Vol./Vol. in zweifach destilliertem Wasser verdünnt, in Mengen von 0,9 ml in Serologiereagenzgläser verteilt, zu denen 0,1 ml der verschiedenen Bakteriensuspensionen zugegeben wurden, 1 : 100 Vol./Vol. in physiologischer Lösung verdünnt, 12 Stunden lang bei 37ºC in Hirn-Herz-Infusionsbrühe (Brain Heart Infusion Broth) im Fall der Bakterien und 48 Stunden lang bei 26ºC in Sabouraud-Brühe im Fall der Myzeten kultiviert.
Nach 1, 5, 10 und 20 Minuten Kontakt zwischen den Keimen und der untersuchten iodierten Verbindung wurden unter Verwendung einer geeichten Öse 0,01 ml aus den verschiedenen Reagenzgläsern entnommen und in 10 ml Letheen-Brühe gegossen.
Nach 24 Stunden Inkubation bei 37ºC für die Bakterien und 48 Stunden Inkubation bei 26ºC für die Myzeten wurde das Wachstum der verschiedenen Keime bewertet und das Zeitintervall, das dem Ausbleiben des Wachstums entspricht, wurde als Inaktivierungszeit betrachtet. Wie die Daten in Tabelle 2 zeigen, weist der Chitosan/Iod-Komplex selbst in unlöslicher Form eine starke zellabtötende Wirkung auf, die mit der Wirkung des wasserlöslichen Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplexes vergleichbar ist.
Dies zeigt, daß in Gegenwart von Wasser das in dem Chitosan/Iod-Komplex vorhandene Iod freigesetzt wird und seine desinfizierende Wirkung erfolgreich ausübt. Tabelle 2 - Zellabtötungszeiten für Iod/Polyvinylpyrrolidon- und Iod/Chitosan- Komplexe
PVI = wasserlöslicher Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplex;
CH = Chitosan/Iod-Komplex

Beispiel 14

Die Wirksamkeit des Chitosan/Iod-Komplexes in Pulverform, der wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt wurde, und in Lösung, die wie in Beispiel 8 beschrieben hergestellt wurde, wird durch den Vergleich mit einer handelsüblichen Zubereitung auf der Basis eines wasserlöslichen Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplexes bei gleichen Iodkonzentrationen bewertet.
Das Experiment, das darauf abzielt, die minimale Hemmkonzentration (MHK) zu bestimmen, wurde an 65 Stämmen von Gram-positiven und Gram-negativen Bakterienarten, die kürzlich isoliert wurden, durchgeführt.
Als Kulturmedium wurde Mueller-Hinton-Brühe, die 0,5% Carboxymethylcellulose enthielt, verwendet, um dabei behilflich zu sein, den Chitosan/Iod-Komplex in Suspension zu halten, wenn er als Pulver verwendet wurde.
Stammlösungen des Chitosan/Iod-Komplexes sowohl in Pulverform als auch in Lösung, wurden durch direkte Zugabe des Komplexes zu der Kulturbrühe in einer Konzentration von 0,15% (Gew./Gew.) Iod hergestellt. Aus dieser Lösung wurden anschließend Lösungen mit niedrigerem Iodgehalt hergestellt, indem die Stammlösung 5, 10, 20, 40, 80 und 160fach mit Kulturmedium verdünnt wurde. Ein ähnliches Verfahren wurde verwendet, um Lösungen des Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplexes mit verschiedenen Iodkonzentrationen herzustellen.
Mengen von 2 ml der verschiedenen Lösungen wurden mit 0,1 ml Bakteriensuspension beimpft, die durch Verdünnen von Kulturen der verschiedenen Bakterienstämme, die 12 Stunden lang bei 37ºC wachsen gelassen worden waren, 1 : 100 (Vol./Vol.) in physiologischer Lösung erhalten wurde.
Die Ergebnisse wurden nach 24 Stunden langer Inkubation bei 37ºC abgelesen.
Wie aus den in Tabelle 3 gezeigten Daten ersichtlich ist, hat der Chitosan/Iod-Komplex sowohl als Pulver als auch als Lösung eine hohe antibakterielle Wirkung. In der Tat wurden alle Gram-positiven Bakterien bis zu einer Verdünnung von 1 : 40 gehemmt, wäh rend die Gram-negativen Bakterien alle bei einer Verdünnung von 1 : 5 gehemmt wurden.
Ein derartiges Ergebnis scheint mit dem bei dem löslichen Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplex beobachteten Ergebnis vergleichbar zu sein. Tabelle 3 - MHK von Chitosan/Iod- und Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplexen für verschiedene Bakterienstämme
PVI = Iod/Polyvinylpyrrolidon-Komplex;
CHP = Chitosan/Iod-Komplex-Pulver in Suspension;
CHS = Chitosan/Iod-Komplex-Lösung

Beispiel 15

30 Ratten beiderlei Geschlechts mit einem mittleren Gewicht von ungefähr 250 g wurden nach einer Anästhesie mit Ketalar und Atropin rasiert und einer Laparatomie vom Brustbein bis zum Schambein mit ungefähr 10 cm Länge unterzogen.
Anschließend wurden die Muskelschichten und die Hautschichten der Operationswunde vernäht, wobei die folgende medikamentöse Behandlung sowohl im Bereich der Muskelnaht als auch im Bereich der Hautnaht durchgeführt wurde: bei 10 Tieren wurde 50 mg des Chitosan/Iod-Komplexes, der wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt wurde, auf die Wunde gestreut und bei 10 Tieren wurde 50 mg Chitosan allein, das nicht mit Iod beladen war, auf die Wunde gestreut.
Im Lauf der folgenden Tage wurde bei diesen 20 Tieren nur die Hautnaht medikamentös behandelt, wobei die gleichen Mengen des Chitosan/Iod-Komplexes verwendet wurden. An den Tagen 2, 5 und 13 wurden Gewebeproben für die histologische Untersuchung von den 10 + 10 Tieren, die mit dem Chitosan/Iod-Komplex bzw. mit Chitosan allein behandelt wurden, und von weiteren 10 nicht medikamentös behandelten Kontrolltieren entnommen.
Bei den mit dem Chitosan/Iod-Komplex behandelten Tieren wurde sowohl bei der makroskopischen Untersuchung als auch auf der Grundlage der histologischen Proben festgestellt, daß keine infektiösen Prozesse in der Wunde vorhanden waren, welche im Gegensatz dazu bei den mit Chitosan allein behandelten oder unbehandelt gelassenen Tieren häufig auftraten. Außerdem scheint bereits am Tag 2 der Vernarbungsprozeß bei den mit dem Chitosan/Iod-Komplex behandelten Tieren erfolgreicher zu sein als bei den nicht behandelten Kontrollen und dieser Unterschied wird an den Tagen 5 und 13 noch viel deutlicher.
Insgesamt zeigt die Behandlung mit dem Chitosan/Iod-Komplex, daß sie eine wirksame Asepsis der Wunde gewährleistet und den Heilungsprozeß beschleunigt, wobei der Vernarbungsprozeß ein stärkeres Überwiegen von Zellheilungselementen und eine raschere Eliminierung von nekrotischem Material aufweist.

Beispiel 16

Die Chitosan/Iod-Komplexe können als Wirkstoffe in pharmazeutischen Produkten mit antiseptischer und weitreichender antibakterieller Wirkung verwendet werden, die bei der Desinfektion von Wunden, Abschürfungen, Verbrennungen und zur medikamentösen Behandlung bei Operationen als Mittel der Wahl verwendet werden sollen.
Die folgende Tabelle 4 zeigt Beispiele von pharmazeutischen Zusammensetzungen, welche den Chitosan/Iod-Komplex als Wirkstoff und Chitosan, Zinkoxid und Talk als wahlfreie zusätzliche Bestandteile enthalten. Tabelle 4 - Beispiele für pharmazeutische Zusammensetzungen, welche den Chitosan/Iod-Komplex als Wirkstoff enthalten.
* Chitosan/Iod-Komplex 10% Gew./Gew., der wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt wurde
º Chitosan mit den gleichen Spezifikationen, wie sie in Beispiel 1 angegeben sind
^ Pharmazeutisches Produkt

Beispiel 17

Die pharmakodynamische Bewertung der in Beispiel 16 beschriebenen Zubereitungen im Hinblick auf das Wirkungsspektrum und Wirkungsrate wurde an einer Reihe von Mikroorganismen untersucht, die unter den im Krankenhausbereich häufigsten ausgewählt wurden, wie etwa Staphylococcus epidermis, Enterobacter cloacae, Serratia marcescens, Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus und Candida albicans.
Das Desinfektionsvermögen der Zubereitungen, sowohl in Lösung als auch auf festem Medium, wurde über einen Zeitraum unter Verwendung der folgenden Kulturmedien bewertet:
- Nähragar, verwendet für die Kultivierung der Bakterien
- Sabouraud-Agar, verwendet für die Kultivierung von Candida albicans
- tryptischer Soja-Agar (Tryptic Soy Agar) mit Zugabe von 1% Gew./Gew. Natriumthiosulfat und 1% Gew./Gew. Tween 80 zum Neutralisieren der desinfizierenden Wirkung des Iods
- tryptische Soja-Brühe (Tryptic Soy Broth), wobei das gleiche Neutralisationsmittel wie bei dem tryptischen Soja-Agar zugegeben wurde
- Sabouraud-Agar, wobei das gleiche Neutralisationsmittel wie bei dem tryptischen Soja-Agar zugegeben wurde
- flüssiges Sabouraud-Medium, wobei das gleiche Neutralisationsmittels wie bei dem tryptischen Soja-Agar zugegeben wurde.
Bevor das Experiment begonnen wurde, wurde ein Versuch durchgeführt, um zu sehen, ob das Neutralisationsmittel tatsächlich in der Lage war, die Wirkung der zu prüfenden Desinfektionsmittel zu blockieren.
Mit dieser Zielsetzung wurden für jedes Desinfektionsmittel Petri-Schalen hergestellt, in denen 10 mg Desinfektionsmittel in 20 ml Versuchsmedium enthalten waren. In diesen Schalen und in ähnlichen Schalen mit tryptischem Soja-Agar ohne Desinfektionsmittel und Neutralisationsmittel, welche als Kontrollen verwendet wurden, wurden verschiedene Bakterienstämme unter Verwendung eines Spatels implantiert, so daß jede Schale ungefähr 300 Kolonien enthielt.
Nach 48 Stunden langer Inkubation bei 37ºC wurde festgestellt, daß es keinen signifikanten Unterschied hinsichtlich der Zahl der Bakterienkolonien gab, die auf den Kontrollschalen sowie den Schalen mit Desinfektions- und Neutralisationsmittel gebildet wurden.
Die dem Experiment unterzogenen Mikroorganismen wurden durch 24 Stunden dauernde Subkultur auf Nähragar für Bakterien und auf Sabouraud-Agar für Candida albicans erhalten. Die Mikroorganismen wurden in steriler physiologischer Lösung gesammelt, gewaschen und zweimal zentrifugiert und schließlich resuspendiert, bis eine Trübung erhalten wurde, die der eines Bariumsulfatstandards glich, welche einer Konzentration von ungefähr 10&sup6; cfu/ml entspricht.
Die Trübung wurde durch Bestimmung der optischen Dichte bei einer Wellenlänge von 640 nm spektralphotometrisch gemessen.
Zum Prüfzeitpunkt wurde eine Gesamtzählung jeder Mikrobensuspension durchgeführt, wobei das Verfahren der aufeinanderfolgenden Verdünnung und Aufnahme in tryptischem Soja-Agar verwendet wurde.
Die Bestimmung der antibakteriellen Wirkung erfolgte sowie es nachstehend beschrieben ist. Für jeden Mikroorganismus wurden 2 ml Suspension mit 160 mg der Formulierung in Kontakt gebracht. Nach 30", 1' und 2' des Kontakts wurde 0,1 ml von jeder Suspension entnommen und in 10 ml tryptischer Soja-Brühe + Neutralisationsmittel verteilt. Die Versuche wurden doppelt durchgeführt.
Die Ergebnisse, die in Tabelle 5 angegeben sind, wurden nach einer 48 Stunden langen Inkubation bei 37ºC erhalten. Tabelle 5 - Daten über die antimikrobielle Wirkung von Formulierungen, die Chitosan/Iod-Komplexe als Wirkstoff enthalten
Die Zusammensetzung der Zubereitungen 1, 2 und 3 ist in Beispiel 12 angegeben.
Das Symbol (-) bedeutet kein Wachstum; das Symbol (+) bedeutet ein Wachstum; das Symbol (±) bedeutet ein sehr schwaches Wachstum.

Beispiel 18

Die transkutane Toxizität der Zubereitungen 1, 2 und 3, die in Beispiel 16 beschrieben sind, und der in den Beispielen 6-8 beschriebenen Lösungen auf unversehrte bzw. angeritzte Haut wurde an männlichen weißen Canada-Kaninchen geprüft. Für jede Probe erfolgte das Experiment an 4 Tieren mit unversehrter Haut und 4 Tieren mit angeritzter Haut. Das Produkt wurde durch Reiben der Haut im Fall von Pulvern und durch Bürsten im Fall von Lösungen aufgetragen.
Vor dem Beginn der Auftragung wurden den Tieren Blutproben entnommen, um die folgenden chemischen und klinischen Tests durchzuführen, welche anschließend 2 Tage nach der Auftragung der Proben wiederholt wurden: Triglyceride; alkalische Phosphatase; Bilirubin; Creatinin; Harnsäure; Harnstoffstickstoff; enzymatisch bestimmte Glucose; enzymatisch bestimmtes Cholesterin; anorganischer Phosphor; Calcium; Gesamtproteine; Eisen.
Die makroskopische und histologische Beobachtung der behandelten Tiere zeigte, daß keine besonderen Abnormalitäten und Reizungsprozesse vorhanden waren. Außerdem zeigte der Vergleich der analytischen Daten vor und nach der Behandlung mit der Probe bei Tieren mit unversehrter und angeritzter Haut keinerlei signifikante Abweichung. Diese Daten zeigen insgesamt, daß die Formulierungen auf der Basis von Chitosan-Iod- Komplexen in Pulverform und in Lösung keine schädlichen oder toxischen Wirkungen aufweisen, eine ausgezeichnete Tolerierbarkeit aufweisen, keine systemische Wirkung aufweisen und deshalb eine ausschließlich lokale Wirkung haben.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Charge-Transfer-Komplexen von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon, worin das Chitosan oder ein Derivat davon und das Iod in Abwesenheit eines Lösungsmittels umgesetzt werden.

2. Verfahren zur Herstellung von Charge-Transfer Komplexen von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon nach Anspruch 1, worin das Chitosan in Pulverform mit dem Iod in der Dampfphase behandelt wird.

3. Verfahren zur Herstellung von Charge-Transfer Komplexen von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon nach Anspruch 1, worin das Chitosan mit dem Iod in seinem elementaren Zustand bei Raumtemperatur vermischt wird.

4. Verfahren zur Herstellung von Charge-Transfer-Komplexen von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon, dadurch gekennzeichnet, daß das Iod in einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel gelöst wird und daß die sich dabei ergebende Lösung entweder zu einer wäßrigen Lösung von Chitosan zugegeben wird oder an dem Chitosan in Pulverform adsorbiert wird, welches in Wasser löslich gemacht wird.

5. Charge-Transfer-Komplexe von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon, welche unter Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 erhalten werden können, die Iod in einem Verhältnis enthalten, das durch die allgemeine Formel ausgedrückt ist

X(I&sub2;)n

worin

X die Monomereinheit eines Polymers ist, das aus der Gruppe umfassend Chitosan, N-Carboxybutylchitosan, N-Acylchitosane, N-

Carboxymethylchitosan, N-O-Carboxymethylchitosan, N-O-Chitosansulfat und ihre Salze ausgewählt ist, und

n eine Zahlenvariable von 0,01 bis 1, 5 ist.

6. Charge-Transfer-Komplexe von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon nach Anspruch 5, worin die Monomereinheit X aus der Gruppe ausgewählt ist, welche die folgenden Monomereinheiten umfaßt

2-Amino-2-desoxy-β-D-glykan; 2-Acetamido-2-desoxy-β-D-glykan; 2-N-Carboxymethylamino-2-desoxy-β-D-glykan; 2-N-Acylamino-2-desoxy-β-D- glykan; 2-N-Carboxymethylamino-2-desoxy-β-D-glykan; 2-N-Carboxymethylamino- 2-desoxy-β-D-6-O-carboxymethylglykan; 2-N-Dihydroxypropylamino-2-desoxy-β- D-glykan; 2-Amino-2-desoxy-β-D-glykan-N-sulfat; und 2-Amino-2-desoxy-β-D- glykan-O-sulfat.

7. Charge-Transfer-Komplexe von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon nach Anspruch 6, worin die Acylgruppe des Monomers 2-N-Acylamino-2-desoxy-β-D- glykan aus der Gruppe umfassend Propionyl, Butyryl, Caproyl, Oxalyl, Succinyl und Phthalyl ausgewählt ist.

8. Charge-Transfer-Komplexe von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon nach den Ansprüchen 5 bis 7, in Form von wäßrigen Lösungen, welche nichtionische oberflächenaktive Mittel enthalten.

9. Pharmazeutische Zusammensetzungen mit desinfizierender und vernarbungsfördemder Wirkung, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Wirkstoffe die Charge- Transfer Komplexe von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon nach den Ansprüchen 5 bis 8, in Lösung oder in trockenem Zustand, vermischt mit herkömmlichen Arzneimittelträgern enthalten.

10. Pharmazeutische Zusammensetzungen nach Anspruch 9 in Form von Pulvern, Lösungen, Membranen, Pflastern und Salben.

11. Verwendung von Charge-Transfer-Komplexen von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon nach den Ansprüchen 5 bis 8 zur Herstellung eines Arzneimittels mit desinfizierender und vernarbungsfördernder Wirkung.

12. Verwendung von Charge-Transfer-Komplexen von Iod mit Chitosan oder Derivaten davon nach den Ansprüchen 5 bis 8 in Form von desinfizierenden oder desodorierenden Pulvern und von desinfizierenden Lösungen mit hohem Filmbildungsvermögen im pharmazeutischen und kosmetischen Bereich.