DE69530789T2

DE69530789T2 - Überziehverfahren

Info

Publication number: DE69530789T2
Application number: DE69530789T
Authority: DE
Inventors: Olle Larm; Ibrahim Gouda
Original assignee: Medicarb AB
Current assignee: Medicarb AB
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2015-12-06
Also published as: SE503711C2; CA2207740C; EP0797459B1; FI972527A; NO309894B1; NO972747D0; NO972747L; EP0797459A1; AU4276096A; SE9404362L; FI972527A0; ATE240127T1; WO1996018423A1; AU689686B2; JP3448064B2; US5885647A; ES2196094T3; DE69530789D1; JPH10510728A; SE9404362D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten von intraokularen Linsen zu dem Zweck, diesen Linsen Gewebeverträglichkeit zu verleihen.
Hintergrund der Erfindung
Jede Oberfläche nichtbiologischer Herkunft löst eine Folge von unerwünschten Reaktionen aus, wenn sie mit lebendem Gewebe oder Blut in Kontakt gebracht wird. Die am besten bekannten Reaktionen sind diejenigen, die durch die mit Blut in Berührung kommenden Materialien hervorgerufen werden, welche die Plättchen und das Plasmakoagulationssystem aktivieren, was zur Bildung eines Thrombus führt. Fremde Oberflächen in lebendem Gewebe aktivieren das Komplement und die mononuklearen Zellsysteme, wodurch sie Entzündungsreaktionen hervorrufen.
Wenngleich die vorliegende Erfindung auf der Verwendung von Polysacchariden beruht, die ausgewählt sind aus Heparin, Heparansulfat und Chondroitinsulfat, und zwar zu dem Zweck, stabile, biokompatible Beschichtungen auf intraokularen Augenlinsen bereitzustellen, ist die folgende Erörterung und Offenbarung hauptsächlich auf Heparin oder Heparansulfat gerichtet. Es ist jedoch wichtig, anzumerken, dass die Erfindung nicht auf diese zwei Polysaccharide beschränkt ist.
Die Immobilisierung des Blut-Antikoagulans Heparin an künstliche, mit Blut in Berührung kommende Materialien hat sich als erfolgreiche Vorgehensweise zum Erzielen einer thromboresistenten Oberfläche erwiesen, die für den kurzzeitigen Gebrauch (Tage und Wochen) geeignet ist. Bei dieser Prozedur werden die Struktureigenschaften der endothelialen Auskleidung der Gefäßwand durch eine Endpunktanlagerung von Heparin an die Oberfläche nachgeahmt.
Die Oberfläche, die durch Endpunktanlagerung von Heparin an ein Polyamin hergestellt wird, weist die folgenden Eigenschaften auf: 1) sie ist nicht thrombogen, 2) sie aktiviert nicht das Komplementsystem, 3) sie aktiviert nicht das mononukleare Zellsystem, 4) sie bindet und stabilisiert Wachstumsfaktoren und 5) im Allgemeinen bindet sie an Zellen in einem viel geringeren Ausmaß als andere Oberflächen.
Beispiele für weitere Produkte, bei denen biokompatible Beschichtungen erwünscht sind, sind Augenlinsen, Brustimplantate, Gefäßtransplantate, Hüftgelenke usw. Die infrage kommende Oberfläche ist auch für mit Blut in Berührung kommende Materialien ausgezeichnet.
Es gibt mehrere Veröffentlichungen, welche die antiproliferative Wirkung von Heparin und Heparansulfat auf eine Reihe von verschiedenen Zellen (glatte Muskelzellen, Epithelzellen) beschrieben haben. In anderen Veröffentlichungen wurde die wachstumsfaktor-stabilisierende und -aktivierende Wirkung von Heparin beschrieben.
Es ist nun allgemein anerkannt, dass Heparin mit niedrigem Molekulargewicht (weniger als ungefähr 2500 D) das Zellwachstum hemmt, wogegen Heparin mit hohem Molekulargewicht (höher als ungefähr 6000 D) das Zellwachstum stimuliert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein neues Verfahren zum Beschichten von intraokularen Linsen bereit zu stellen, um solchen Linsen Gewebeverträglichkeit zu verleihen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Bilden einer stabilen Beschichtung auf intraokularen Linsen bereit zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Anlagerung von biologisch aktiven Polysacchariden an die Oberfläche von intraokularen Linsen auf eine solche Weise bereit zu stellen, dass das Zellwachstum im Wesentlichen gehemmt wird.
Für diese und andere Zwecke, welche aus der folgenden Offenbarung hervorgehen, stellt die Erfindung ein Verfahren zum Beschichten einer intraokularen Linse zu dem Zweck, dieser Gewebeverträglichkeit zu verleihen, bereit. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Grundieren der Linse unter Verwendung einer Lösung eines Polyamins;
b) Beschichten der im vorstehenden Schritt a) behandelten Linse mit einer Lösung eines Periodat-oxidierten Polysaccharids, ausgewählt aus Heparin, Heparansulfat und Chondroitinsulfat, um das Polyamin durch kovalente und/oder ionische Vernetzung zu stabilisieren;
c) Beschichten der im vorstehenden Schritt b) behandelten Linse mit einer Lösung eines Polyamins; und
d) Beschichten der gemäß vorstehendem Schritt c) behandelten Linse mit einer Lösung eines Periodat-oxidierten Polysaccharids, ausgewählt aus Heparin, Heparansulfat und Chondroitinsulfat in Gegenwart eines Cyanciborhydrids, um gebildete labile Schiffsche Basen in stabile sekundäre Amine umzuwandeln.

In der vorliegenden Offenbarung soll der Ausdruck "Polyamin" jegliche Polyamine, einschließlich Amin enthaltende Polysaccharide wie etwa Chitosan einschließen. Chitosan ist ein lineares 1,4-verknüpftes Polysaccharid, das sich aus β-D-Glucosamineinheiten zusammensetzt, von denen einige N-acetyliert sind. Chitosan wird hergestellt durch N-Deacetylierung von Chitin, einem Polymer, das unter anderem in dem Panzer von Insekten und Krebstieren vorkommt. Der N-Deacetylierungsgrad kann durch Hydrolyse unter Verwendung von Alkali gesteuert werden. Im vorliegenden Fall wird Chitosan in Form von im Handel erhältlichen Hydrochloridsalzen mit einem Deacetylierungsgrad von ungefähr 20 bis ungefähr 85% verwendet.
Das bevorzugte Periodat-oxidierte Polysaccharid ist Heparin oder Heparansulfat, wobei diese Polysaccharide Proteoglycane sind.
Bevorzugte Polyamine sind Polyethylenimine oder Chitosan mit variierenden N-Deacetylierungsgraden. Dieses Polyamin liegt zweckmäßigerweise in einer wässrigen Lösung in einer Konzentration von ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,1 Gew.-% vor.
Das Periodat-oxidierte Polysaccharid liegt vorzugsweise in einer wässrigen Lösung, z. B. in einer Konzentration von ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,1 Gew.-% vor, wobei es bevorzugt ist, das der pH der Lösung ungefähr 3 bis ungefähr 5 beträgt.
Das in Kombination mit dem Periodat-oxidierten Polysaccharid verwendete Cyanoborhydrid ist vorzugsweise ein Alkalimetall-cyanoborhydrid wie etwa Natriumcyanoborhydrid.
Schritt d) des vorstehend definierten Verfahrens wird vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur, wie etwa von ungefähr Raumtemperatur bis zum Sieden, vorzugsweise von ungefähr 40°C bis ungefähr 75°C, wie etwa von ungefähr 50°C bis ungefähr 70°C durchgeführt.
In dem vorstehend definierten Verfahren ist es bevorzugt, dass Schritt b) zwischen den Schritten c) und d) wiederholt wird, und Schritt a) wird zweckmäßigerweise nach dem so wiederholten Schritt b) wiederholt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die in dem vorstehenden Schritt a) verwendete Lösung auch Crotonaldehyd bei basischem pH, wie etwa von ungefähr 8 bis ungefähr 10, enthalten. Dieser pH kann unter Verwendung eines Puffers oder einer Base, wie etwa eines Boratpuffers oder eines Alkalimetallhydroxids, z. B. Natriumhydroxid, aufrechterhalten werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung umfasst das Beschichten einer intraokularen Linse die folgenden Schritte:

a) Grundieren der Linse unter Verwendung einer Lösung von einem Polyamin und Crotonaldehyd;
b) Beschichten der gemäß dem vorstehenden Schritt a) behandelten Linse mit Periodat-oxidiertem Heparin oder Heparansulfat, um das Polyamin zu stabilisieren; c) Wiederholen des vorstehenden Schritts a) auf der gemäß vorstehendem Schritt b) behandelten Linse;
d) Wiederholen des vorstehenden Schritts b) auf der gemäß vorstehendem Schritt c) behandelten Linse;
e) Behandeln der sich aus vorstehendem Schritt d) ergebenden Linse unter Verwendung einer Lösung eines Polyamins; und
f) Beschichten der gemäß vorstehendem Schritt e) behandelten Linse mit einer Lösung von Periodat-oxidiertem Heparin oder Heparansulfat in Gegenwart eines Cyanoborhydrids, um gebildete labile Schiffsche Basen in stabile sekundäre Amine umzuwandeln.

Um das Grundieren der intraokularen Linse zu erleichtern, ist es bevorzugt, die Linse vor dem Beginn des Grundierens dieser zu ätzen, wobei ein solches Ätzen zweckmäßigerweise mit einem Oxidationsmittel, z. B. Ammoniumperoxidisulfat in wässriger Lösung, oder irgendeinem anderen Oxidationsmittel, das sich für den beabsichtigten Zweck eignet, durchgeführt wird. Da die Oberfläche von intraokularen Linsen, die gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt werden sollen, gewöhnlich eine hydrophobe Beschaffenheit aufweist, ist ein solcher Ätzschritt vor der Grundierungsprozedur bevorzugt, um die Anhaftung des Grundiermittels an der Oberfläche der Linse zu verbessern.
Spezielle Ausführungsformen des Verfahrens
Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu verbessern, wird sie nun nachstehend durch nichtbeschränkende Beispiele weiter veranschaulicht, worin die Prozentsätze sich auf das Gewicht beziehen, sofern nichts anderes definiert ist.
Herstellung von Lösungen
Beispiel 1
Herstellung einer Polyminlösung
500 ml Boratpuffer in wässriger Lösung, pH 9,0, werden durch Auflösen von Borsäure, Natriumhydroxidplätzchen und Natriumchlorid in Wasser hergestellt. Zu der Pufferlösung werden 0,5 ml Polymin, 5% in Wasser, und 170 μl Crotonaldehyd zugegeben. Die so hergestellte Lösung wird als L1 bezeichnet.
Beispiel 2
Eine wässrige Polyminlösung wird durch Zugeben von 5 ml einer 5 %igen Polyminlösung zu 500 ml destilliertem Wasser hergestellt. Der pH der resultierenden Lösung wird auf 9,0 eingestellt, wobei 0,5 M Natriumhydroxid verwendet wird. Die so hergestellte Lösung wird als L3 bezeichnet.
Beispiel 3
Eine Lösung von Natriumperiodat-oxidiertem Natriumheparin wird auf folgende Weise hergestellt.
1,0 g Natriumperiodat, NaIO₄, wird in 200 ml destilliertem Wasser gelöst. 10 g Natriumheparin wird zu der Lösung von Natriumperiodat zugegeben und wird über Nacht im Dunkeln beiseite gestellt, wobei gerührt wird. Die resultierende Lösung wird, nachdem 10 ml Glycerin dazugegeben wurden und 2 Stunden lang gerührt wurde, gegen Wasser dialysiert, wobei das Wasser alte 2 Stunden ausgetauscht wird. Dies führt zu einer Lösung, die Periodat-oxidiertes Heparin in einer Konzentration von ungefähr 19 mg/ml enthält. Diese Lösung wird als L2 bezeichnet.
Beispiel 4
Zu 500 ml destilliertem Wasser werden 4,4 g Natriumchlorid und 7 ml der Lösung L2, die in Beispiel 3 hergestellt wurde, zugegeben. Der pH der Lösung wird auf 3,9 eingestellt, wobei 0,5 M Chlorwasserstoffsäure verwendet wird. Die resultierende Lösung wird als L4 : 1 bezeichnet.
Beispiel 5
Zu 500 ml destilliertem Wasser werden 4,4 g Natriumchlorid und 7 ml der Lösung L2 von Beispiel 3 zugegeben und der pH der Lösung wird auf 3,9 eingestellt, wobei 0,5 M Chlorwasserstoffsäure verwendet wird. Die Temperatur der Lösung wird dann auf 55°C angehoben und 15 mg Natriumcyanoborhydrid werden dazugegeben. Die resultierende Lösung wird als L4 : 2 bezeichnet.
Beschichten von intraokularen Linsen
Die in den folgenden Beispielen verwendeten intraokularen Linsen basieren auf Polymethylmethacrylat (PMMA), aber die Erfindung kann gleichermaßen auf andere Materialien wie etwa Polysiloxan, z. B. Poly(dimethylsiloxan) (PDMS), Poly(dimethyldiphenylsiloxan) (PDMDPS) oder hydrophile Acrylverbindungen wie etwa Polyhydroxyethylmethacrylat angewandt werden. Einen weiteren Typ brauchbaren Materials stellen hydrophobe Acrylverbindungen mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur, wie etwa eine Mischung aus Acrylat und Methacrylat, dar. Ein Beispiel für ein solches Material sind Copolymere von Ethylphenylacrylaten und Ethylphenylmethacrylat. Solche Polymere weisen eine Glasübergangstemperatur bei ungefähr Raumtemperatur auf.
Beispiel 6
Unter Verwendung der in den Beispielen 1-5 hergestellten Lösungen werden intraokulare Linsen auf der Basis von Polymethylmethacrylat auf die folgende Weise behandelt.
Zu Beginn werden die Linsen unter Verwendung einer 5 %igen wässrigen Ammoniumperoxidisulfatlösung 30 Minuten lang bei 60°C geätzt. Nach dem Spülen mit destilliertem Wasser werden die geätzten Linsen dann durch Eintauchen in Lösung L1 aus Beispiel 1 10 Minuten lang bei Raumtemperatur behandelt, um eine Grundierung der Linse zu ergeben. Nach dem Spülen mit destilliertem Wasser wird die Linse dann in Lösung L4 : 1 aus Beispiel 4 10 Minuten lang bei Raumtemperatur eingetaucht und nach dem Spülen mit destilliertem Wasser wird die Behandlung der Linse mit Lösung L1 aus Beispiel 1 auf die gleiche Weise wie oben wiederholt. Nach dem Spülen der Linse mit destilliertem Wasser wird sie erneut abschließend durch Eintauchen in Lösung L4 : 2 aus Beispiel 5 behandelt, wobei diese Lösung auf eine Temperatur von 55°C erwärmt wird, und die Linse wird 2 Stunden lang in der Lösung gehalten. Nach einem abschließenden Spülen der Linse mit destilliertem Wasser ist sie nun mit einer stabilen Beschichtung versehen, die der Linse Gewebeverträglichkeit verleiht, und durch eine Mehrpunktanlagerung der Heparinmoleküle an die Oberfläche der Linse wird das Zellwachstum gehemmt, was der Verwendung eines Heparins mit niedrigem Molekulargewicht mit einem Molekulargewicht von weniger als ungefähr 2500 D entspricht.
Beispiel 7
Beispiel 6 wird wiederholt, aber in diesem Fall werden die Schritte einer 10 Minuten langen Behandlung bei Raumtemperatur mit Lösung L4 : 1 und anschließend einer 10 Minuten langen Behandlung bei Raumtemperatur unter Verwendung von Lösung L3 eingeführt. Die Linse wird dann mit Lösung L4 : 2 behandelt und die Prozedur wird wie in Beispiel 6 abgeschlossen. Nach jedem Behandlungsschritt wird die Linse mit destilliertem Wasser gespült.
Beispiel 8
Beispiel 6 wird wiederholt, wobei aber anstelle der Lösungen L1 und L3 wie in Beispiel 6 eine alternative Lösung L5 verwendet wird, die Chitosan als Grundierung enthält. Diese Lösung L5 wird auf die folgende Weise hergestellt.
Eine wässrige Lösung des Hydrochloridsalzes von Chitosan wird durch Auflösen von Chitosan mit einem N-Deactylierungsgrad von ungefähr 85% in Wasser bis zu einer Konzentration von 0,25% Gew./Vol. hergestellt, wobei die Lösung unter Verwendung von Chlorwasserstoffsäure auf pH 5,0 eingestellt wird. Das Vorhandensein von Aminogruppen auf der mit Lösung L5 grundierten intraokularen Linse wird mit einem Indikator (Ponceau S, Sigma) überprüft.
Das Verwenden einer Chitosanlösung zum Grundieren der Linse führt zu ähnlich vorteilhaften Eigenschaften der beschichteten Linse, wie sie in Beispiel 6 erhalten wurden.
Beispiel 9
Beispiel 7 wird wiederholt, wobei aber die Lösung L5 von Beispiel 8 anstelle der in Beispiel 6 verwendeten Lösungen L1 und L3 verwendet wird. Es werden ähnliche Ergebnisse erhalten.

Claims

Verfahren zum Beschichten einer intraokularen Linse, um ihr Gewebeverträglichkeit zu verleihen, umfassend die Schritte: a) Grundieren der Linse unter Verwendung einer Lösung eines Polyamins; b) Beschichten der im vorstehenden Schritt a) behandelten Linse mit einer Lösung eines Periodat-oxidierten Polysaccharids, ausgewählt aus Heparin, Heparansulfat und Chondroitinsulfat, um das Polyamin durch kovalente und/oder ionische Vernetzung zu stabilisieren; c) Beschichten der im vorstehenden Schritt b) behandelten Linse mit einer Lösung eines Polyamins; und d) Beschichten der gemäß vorstehendem Schritt c) behandelten Linse mit einer Lösung eines Periodat-oxidierten Polysaccharids, ausgewählt aus Heparin, Heparansulfat und Chondroitinsulfat in Gegenwart eines Cyanoborhydrids, um gebildete labile Schiffsche Basen in stabile sekundäre Amine umzuwandeln.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polyamin ein Polyethylenimin oder Chitosan ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Polyamin in einer wässrigen Lösung in einer Konzentration von ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,1 Gew.-% vorhanden ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Periodat-oxidierte Polysaccharid in einer wässrigen Lösung in einer Konzentration von ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,1 Gew.-% vorhanden ist, wobei der pH der Lösung ungefähr 3 bis ungefähr 5 beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Cyanoborhydrid Natriumcyanoborhydrid ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der vorstehende Schritt d) bei einer erhöhten Temperatur von ungefähr Raumtemperatur bis zum Sieden, vorzugsweise von ungefähr 40°C bis ungefähr 75°C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Schritt b) zwischen den Schritten c) und d) wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Schritt a) nach dem wiederholten Schritt b) wiederholt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die in Schritt a) verwendete Lösung auch Crotonaldehyd bei einem basischen pH-Wert wie etwa zwischen ungefähr 8 und ungefähr 10 enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der pH-Wert unter Verwendung eines Puffers oder einer Base aufrechterhalten wird.
Verfahren zum Beschichten einer intraokularen Linse, um dieser Linse Gewebeverträglichkeit zu verleihen, umfassend die Schritte: a) Grundieren der Linse unter Verwendung einer Lösung von einem Polyamin und Crotonaldehyd; b) Beschichten der gemäß dem vorstehenden Schritt a) behandelten Linse mit Periodat-oxidiertem Heparin oder Heparansulfat, um das Polyamin zu stabilisieren; c) Wiederholen des vorstehenden Schritts a) auf der gemäß vorstehendem Schritt b) behandelten Linse; d) Wiederholen des vorstehenden Schritts b) auf der gemäß vorstehendem Schritt c) behandelten Linse; e) Behandeln der sich aus vorstehendem Schritt d) ergebenden Linse unter Verwendung einer Lösung eines Polyamins; und f) Beschichten der gemäß vorstehendem Schritt e) behandelten Linse mit einer Lösung von Periodat-oxidiertem Heparin oder Heparansulfat in Gegenwart eines Cyanoborhydrids, um gebildete labile Schiffsche Basen in stabile sekundäre Amine umzuwandeln.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die intraokulare Linse vor dem Grundieren in Schritt a) geätzt wird, wie etwa mit einem Oxidationsmittel, z. B. Ammoniumperoxidisulfat in wässriger Lösung.