DE69533227T2

DE69533227T2 - Rehydrierte hydrogele

Info

Publication number: DE69533227T2
Application number: DE69533227T
Authority: DE
Inventors: Yimin Northwich QIN; Dennis Keith Winsford GILDING
Original assignee: Advanced Medical Solutions Ltd
Current assignee: Advanced Medical Solutions Ltd
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: US6372248B1; GB2308846A; GB9708007D0; GB2308846B; EP0788380B1; AU3750495A; ES2221931T3; EP0788380A1; DE69533227D1; JPH10507942A; WO1996013285A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen eines dehydrierten Hydrogels, welche bei der Behandlung von Wunden nützlich sind.
Ein Hydrogel ist ein vernetztes, makromolekulares Netzwerk, mit Wasser oder mit biologischen Fluiden angeschwollen. Ein dehydriertes Hydrogel ist ein vernetztes, makromolekulares Netzwerk, welches anschwellen wird, um in dem Kontakt mit Wasser oder mit biologischen Fluiden ein Hydrogel zu bilden. Gemäß ihrem "dehydrierten" Zustand sind dehydrierte Hydrogele leicht aufzubewahren und zu transportieren. Zusätzlich verhalten sie sich, wenn sie in einem trockenen Zustand auf eine Wunde aufgetragen werden, wie superabsorbierende Materialien.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels geliefert, welche weniger als 20 Gew.-% an Wasser enthält und welche eine Matrix aus einem dehydrierten Hydrogel aufweist, welche durch eine Vernetzung eines Hydrogelvorläuferpolymers gebildet wird, welches in der Lage ist durch zwei- oder höherwertige Kationen vernetzt zu werden, wobei die besagte Matrix Fasern enthält, welche Kationen für die Vernetzung jenes Vorläuferpolymers gespendet haben, und wobei jene Matrix einen Weichmacher enthält.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels geliefert, welche weniger als 20 Gew.-% an Wasser enthält, wobei das Verfahren umfasst:

(i) ein feines Verteilen der Fasern in einer wässerigen Lösung eines Hydrogelvorläuferpolymers, welches einen Weichmacher enthält, wobei jene Fasern zum Spenden von Kationen in der Lage sind, um jenes Hydrogelvorläuferpolymer zwecks Bildung eines Hydrogels zu vernetzen;
(ii) ein Durchführen der Bildung eines Hydrogels durch eine Vernetzung des Hydrogelvorläuferpolymers mit Hilfe von Kationen, welche von jenen Fasern gespendet werden, um auf diese Weise ein Hydrogelprodukt zu bilden, welches jenes Hydrogel sowie Produktfasern enthält, welche von den Fasern abgeleitet worden sind, welche Kationen zur Durchführung der Vernetzung gespendet haben; und
(iii) ein Verdampfen des Wassers aus jenem Hydrogelprodukt, um jene Zusammensetzung in der Form eines dehydrierten Hydrogels zu erzeugen, welches jene Produktfasern enthält.

Die Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels kann in der Form eines Films vorliegen, welcher eine Dicke von zum Beispiel 20 Mikrometer bis 1 mm aufweist.
Die Zusammensetzungen dehydrierter Hydrogele der Erfindung weisen eine Anzahl von Vorteilen auf. Insbesondere verleiht das Vorhandensein der Fasern dem dehydrierten Hydrogel Festigkeit und Dimensionsstabilität. Weiterhin weisen Filme von Zusammensetzungen eines dehydrierten Hydrogels die Eigenschaft des Anschwellens in lediglich der Dimension der Dicke auf und nicht in den anderen zwei Dimensionen (im Vergleich zu Filmen herkömmlicher dehydrierter Hydrogele, welche in allen drei Dimensionen anschwellen).
Typischerweise werden Zusammensetzungen eines dehydrierten Hydrogels gemäß der Erfindung umfassen (bezogen auf das Gesamtgewicht aus den Fasern, aus dem das Polymer bildenden Hydrogel und aus den Weichmachern, d. h. ausschließlich von Wasser und anderen Komponenten) 15 bis 40 Gew.-% an Fasern, 10–35 Gew.-% eines Polymers und 5–75 Gew.-% eines Weichmachers. Stärker bevorzugt man es wenn die Fasern und das Polymer zusammen etwa 40–60 Gew.-% aus machen, in idealer Weise etwa 50 Gew.-%, bezogen auf dieselbe Gewichtsbasis, so dass entsprechend der Weichmacher 60–40 Gew.-%, in idealer Weise etwa 50 Gew.-% beisteuert. Im Allgemeinen wird die Menge an Fasern die Menge an Polymer überschreiten. Zu Beispiel kann das Gewichtsverhältnis 1,5–3 zu 1 sein. Die Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels enthält weniger als 20 Gew.-% an Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung des dehydrierten Hydrogels.
Beispiele eines Hydrogelvorläufermaterials, welches verwendet werden kann, schließen mit ein; Natriumalginat, Natriumcarboxymethylzellulose, Natriumpectinat, Natrium-O-carboxymethylchitosan (OCC), Natrium-N, O-carboxymethylchitosan (NOCC), Natrium-polyacrylat und natürlich auftretende Gummis und synthetische Polymere, welche Carboxylsäuregruppen (Feuchtigkeitsmittel) als Seitengruppen enthalten.
Die Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels kann Acemannan (acetyliertes Mannan) (oder andere Komponenten von Alloe Vera) enthalten, welches ein natürliches Polymer ist, welches dafür bekannt ist, dass es das Heilen von Wunden beschleunigt. Das Acemannan kann zum Beispiel bis zu 80% der Matrix beisteuern. Das Acemannan kann ein Material klinischer Qualitätsstufe sein, welches von den Carrington Laboratories, Dallas, Texas, USA, bezogen werden kann.
Die Fasern, welche verwendet werden, enthalten ein zwei- oder höherwertiges Kation, welches zum Vernetzen des Hydrogels wirksam ist. Beispiele geeigneter Kationen schließen Ca²⁺, Zn²⁺ mit ein, sowie Kationen welche auch als Enzymcofaktoren wirken. Besonders bevorzugte Beispiele von Fasern, welche verwendet werden können, sind Kalziumalginatfasern. Die Fasern werden im Allgemeinen eine Länge von 1 bis 80 mm und eine Dicke von 10 bis 50 Mikrometer aufweisen.
Die Fasern können derart sein, dass sie während der Herstellung des dehydrierten Hydrogels Wasser aus der wässrigen Lösung des Hydrogelvorläufermaterials absorbieren.
Beispiele geeigneter Weichmacher schließen mit ein; Glycerin, Polyethylenglykol, Sorbitol und ähnliche Zucker und den pluronischen Typ der PEO/PPO Polymeren.
In einem typischen Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels gemäß der Erfindung werden die Fasern, das Polymer und die Weichmacher in ihren relativen, erforderlichen Mengen mit Wasser derart vermischt, dass die Fasern, das Polymer und die Weichmacher zusammen weniger als 5 Gew.-% (z. B. weniger als 3%, z. B. 2%) der resultierenden Mischung beisteuern. Nach einem kräftigen Mischen kann die Dispersion zu einer geeigneten Dicke gegossen werden und das Wasser verdunstet werden, um ein Produkt eines dehydrierten Hydrogels zu ergeben, welches weniger als 20% an Wasser enthält.
Die Zusammensetzungen eines dehydrierten Hydrogels gemäß der Erfindung weisen eine Anzahl von Vorteilen auf. Insbesondere dann, wenn sie auf Wunden angewandt werden (z. B. Donatorstellen, Abrieb, Dermabrasion, Oberflächenwunden mit einem hohen Exsudat oder weitgestreuten Graden an Exsudaten), sind sie in der Lage große Mengen an Exsudaten aufzusaugen, z. B. bis zu dem 30-fachen ihres eigenen Gewichts, wodurch sie rehydrieren, um ein Hydrogel zu bilden. Wenn die Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels in der Form eines Films vorliegt, dann findet man, dass der Film in der Dimension der Dicke anschwillt, ohne dass eine merkliche Anschwellung in den zwei anderen Dimensionen stattfindet. Nach einer ausreichend großen Absorption an Exsudat ist der Film in der Lage sich aufzulösen. Das Produkt der Erfindung absorbiert mehr als gegenwärtige, im Handel erhältliche Hydrogele und es ist auch leicht und bequem zu verpacken.
Die Zusammensetzungen eines dehydrierten Hydrogels gemäß der Erfindung können auf hydrophile Filme drauf laminiert werden, welche, im Vergleich zu Wasserdampf alleine, eine erhöhte Atmungsfähigkeit bei der Anwesenheit von flüssigem Wasser haben. Die Verwendung solch eines Filmes über der dehydrierten Zusammensetzung eines Hydrogels (d. h. auf der von der Wunde entfernten Seite) gewährleistet, dass Wasser aus dem dehydrierten Hydrogel durch den Film entweicht. Daher kann die Auflösung des Hydrogels gesteuert werden.
Typischerweise wird der atmungsfähige Film aus einem Material bestehen, welches als ein 50 Mikrometerfilm bei der Anwesenheit von Wasserdampf alleine ein MVTR von 6.000 bis 10.000 g m ^–2 24h^–1 aufweist, wenn nach ASTM E96B gemessen wird, und bei der Anwesenheit von flüssigem Wasser ein MVTR (wenn nach ASTM E96BW gemessen wird) von 6.000 bis 10.000 g m^–2 24h^–1. Typischerweise wird der atmungsfähige Film eine Dicke von 30–70 Mikrometer aufweisen, stärker bevorzugt man 40–60 Mikrometer, z. B. etwa 50 Mikrometer.
Der atmungsfähige Film kann zum Beispiel aus Polyurethan sein. Geeignete Filme sind beziehbar von Innovative Technologies Limited unter den Bezeichnungen IT325, IT425 und IT625.
Wenn erwünscht, kann die Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels ein aktives Agens (z. B. ein antimikrobielles Material) zur Abgabe an eine Wunde enthalten.
Die Erfindung wird weitgehender durch die folgenden nicht begrenzenden Beispiele beschrieben werden.
BEISPIEL 1
7 kg Kalziumalginatfasern mit einer Länge von 3–6 mm wurden in 500 Liter Wasser dispergiert. Getrennt davon wurde eine Lösung von 3 kg Natriumalginat in 60 Liter Wasser hergestellt und dazu wurden 10 kg Glycerin hinzugefügt. Die Natriumalginat/Glycerinlösung und die Faserdispersion wurden kräftig miteinander vermischt und die resultierende Zumischung machte bis zu 1.000 Liter aus.
Die Mischung wurde bei 4 kg/m² gegossen, um eine Dicke von 4 mm zu ergeben. Eine Trocknung wurde dann in einem Luftstrom unter IR bei 30°C bewirkt, so dass der Film weniger als 50% an Wasser enthielt.
Das sich daraus ergebende Produkt war eine Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels, welche in der Lage war, mindestens das 10-fache ihres eigenen Gewichts an Wasser zu absorbieren.
BEISPIEL 2
1 g Kalziumalginatfasern (klein gestückelt zu 20 mm Länge) wurde in einem wässrigen Medium dispergiert, welches 0,5 g NOCC und 1,5 g Glycerin enthielt. Die resultierende Mischung wurde dann in eine 16 × 23 cm große rostfreie Stahlschüssel gegossen und das Lösungsmittel verdampfte über Nacht in einem Ofen bei 80°C.
Der resultierende Film hatte die Eigenschaften von beiden, sowohl diejenige von NOCC als auch diejenige der Alginatfasern.
BEISPIEL 3
1 g Kalziumalginatfaser (klein gestückelt zu 20 mm Länge) wurde in 100 ml destilliertem Wasser dispergiert. Getrennt davon wurden 0,5 g Natriumalginatpulver (Protanal LF10/60 von Pronova Biopolymers) mit 100 ml destilliertem Wasser gemischt. Ein dritter Anteil von 100 ml destilliertem Wasser wurde mit 0,15 g Acemannanpulver (von Carrington Laboratories) gemischt.
Die drei Flüssigkeiten wurden dann zusammen mit 1,65 g Glycerin gemischt. Nach einer kräftigen Durchmischung miteinander wurde die Mischung in ein 16 × 23 cm großes rostfreies Stahlschälchen gegossen und das Lösungsmittel verdampfte über Nacht in einem Ofen bei 80°C.
Der resultierende Film enthielt eine Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels mit den Wundheilungseigenschaften von Acemannan.

Claims

Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels, welche weniger als 20 Gew.-% an Wasser enthält und welche eine Matrix aus einem dehydrierten Hydrogel aufweist, welche durch eine Vernetzung eines Hydrogelvorläuferpolymers gebildet worden ist, welches in der Lage ist durch zwei- oder höherwertige Kationen vernetzt zu werden, wobei die besagte Matrix Fasern mit einbindet, welche abgegebene Kationen für die Vernetzung jenes Vorläuferpolymers besitzen, und wobei jene Matrix einen Weichmacher enthält.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 in der Form eines Films.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 2, bei welcher der Film eine Dicke von 20 Mikrometer bis 1 mm aufweist.
Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, welche 15 bis 40 Gew.-% an Fasern, 10–35 Gew.-% eines Polymer und 5–75 Gew.-% eines Weichmachers umfasst, wobei die Prozentsätze auf das Gesamtgewicht aus Fasern, Polymer und Weichmacher bezogen sind.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, bei welcher die Fasern und das Polymer zusammen etwa 40–60 Gew.-% ausmachen, dies auf dieselbe Gewichtsbasis bezogen, wie sie in Anspruch 4 definiert worden ist.
Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Menge an Fasern die Menge an Polymer übersteigt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 6, bei welcher das Gewichtsverhältnis von Fasern : Polymer bei 1,5–3 : 1 liegt.
Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die Fasern eine Länge von 1 bis 80 mm aufweisen.
Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher die Fasern eine Dicke von 10 bis 50 Mikrometer aufweisen.
Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher der Weichmacher aus Glycerin, Polyethylenglykol, Sorbitol oder aus einem PEO/PPO Polymer besteht.
Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, welche Acemannan (acetyliertes Mannan) enthält.
Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, bei welcher das Hydrogelvorläuferpolymer ausgewählt wird unter Natriumalginat, Natriumcarboxymethylzellulose, Natriumpectinat, Natrium-O-carboxymethylchitosan (OCC), Natrium-N, O-carboxymethylchitosan (NOCC), Natriumpolyacrylat und unter natürlich auftretenden Gummis und synthetischen Polymeren, welche Carboxylsäuregruppen (Feuchtigkeitsmittel) als Seitengruppen enthalten.
Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Fasern für die Abgabe der Kationen aus Kalziumalginatfasern bestehen.
Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, bei welcher das dehydrierte Hydrogel aus Natriumalginat abgeleitet ist und bei welcher die Fasern für die Vernetzung des Natriumalginats aus Kalziumalginatfasern bestehen.
Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung eines dehydrierten Hydrogels, welche weniger als 20 Gew.-% an Wasser enthält, wobei das Verfahren umfasst: ein feines Verteilen der Fasern in einer wässerigen Lösung eines Hydrogelvorläuferpolymers, welches Weichmacher enthält, wobei jene Fasern zur Abgabe von Kationen in der Lage sind, um jenes Hydrogelvorläuferpolymer zu vernetzen zwecks Bildung eines Hydrogels; ein Durchführen der Bildung eines Hydrogels durch eine Vernetzung des Hydrogelvorläuferpolymers mit Hilfe von Kationen, welche von jenen Fasern abgegeben worden sind, um auf diese Weise ein Hydrogelprodukt zu bilden, welches jenes Hydrogel enthält, sowie Produktfasern, welche von den Fasern abgeleitet worden sind, welche abgegebene Kationen aus der Durchführung der Vernetzung aufweisen; und ein Verdampfen des Wassers aus jenem Hydrogelprodukt, um jene Zusammensetzung in der Form eines dehydrierten Hydrogels zu erzeugen, welches jene Produktfasern enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 15, bei welchem das Hydrogelvorläuferpolymer ausgewählt wird unter Natriumalginat, Natriumcarboxymethylzellulose, Natriumpectinat, Natrium-O-carboxymethylchitosan (OCC), Natnum-N, O-carboxyinethylchitosan (NOCC), Natriumpolyacrylat und unter natürlich auftretenden Gummis und synthetischen Polymeren, welche Carboxylsäuregruppen (Feuchtigkeitsmittel) als Seitengruppen enthalten.
Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, bei welchem jene Kationen Ca²⁺, Zn²⁺ und/oder Kationen sind, welche auch als Enzymcofaktoren wirken.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 15 bis 17, bei welchem die Fasern aus Kalziumalginatfasern bestehen.
Verfahren gemäß Anspruch 15, bei welchem das Hydrogelvorläufermaterial ein Natriumalginat ist und bei welchem die Fasern für die Abgabe der Kationen aus Kalziumalginatfasern bestehen.