EA005697B1

EA005697B1 - Способ изготовления коллагеновой губки (варианты)

Info

Publication number: EA005697B1
Application number: EA200300821A
Authority: EA
Inventors: Альфред Шауфлер
Original assignee: Никомед Фарма Ас
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2005-04-28
Also published as: ES2238569T3; BG108122A; EE200300348A; EP1547626A3; JP2004520124A; ME00587B; MXPA03006687A; RS50866B; IL157096A; ME00587A; TWI237573B; DE60203364T2; EE05685B1; PL363274A1; TWI255726B; SK10352003A3; CN1487843A; IL157097A; MXPA03006689A; EA200401463A1

Abstract

Способ изготовления коллагеновой губки включает добавление воздуха в гель коллагена и перемешивание для получения пены коллагена, которую затем высушивают. Из полученного таким способом высушенного продукта получают коллагеновую губку путем отделения частей губки с диаметром камер более 0,75 и менее 4 мм или частей со средним диагональным размером камер 3 мм. Коллагеновую губку можно применять в качестве материала для закрытия ран, возможно с покрытием фибриновым клеем, например комбинацией фибриногена, тромбина и апротинина.

Description

Область техники

Изобретение относится к способу приготовления коллагеновой губки. Коллагеновая губка, изготовленная предлагаемым способом, предназначена для применения, в частности, в хирургии, в первую очередь, для остановки капиллярного кровотечения. Коллагеновую губку можно применять и в качестве носителя для нанесения препарата на основе фибринового клея.

Известные решения

Коллаген используется в качестве кровоостанавливающего средства с конца шестидесятых годов. Коллаген является основным структурным белком у всех млекопитающих. Мономерный белок массой примерно 300 килодальтонов (тропоколлаген) ковалентно сшит на специфических сайтах. Вследствие этого зрелый белок является нерастворимым и образует характерные фибриллы с высокой прочностью на растяжение. Известны многочисленные подклассы коллагена, наиболее распространенным из которых является коллаген типа I - основной тип коллагена, содержащийся в коже, костной ткани, сухожилиях и роговице. Коллаген - это белок белых (коллагеновых) волокон, состоящий из тройной спирали длиной примерно 290 нм. Пять таких тройных спиралей (молекул тропоколлагена) расположены в шахматном порядке и образуют микрофибриллу диаметром примерно 3,6 нм. Эти микрофибриллы имеют полярные и неполярные сегменты, которые легко вступают в специфические меж- и внутрифибриллярные взаимодействия. Микрофибриллы упакованы в тетрагональную решётку, образуя субфибриллы диаметром примерно 30 нм. Эти субфибриллы затем собираются в коллагеновую фибриллу, основную единицу соединительной ткани, которая имеет диаметр несколько сотен нм и может наблюдаться через оптический микроскоп в виде тонкой линии [1].

Коллагеновый гель и коллагеновая губка, получаемые в производстве, содержат эти фибриллы как самые маленькие единицы, что подтверждается результатами микроскопических исследований.

Коллаген может применяться в качестве материала для закрытия ран, возможно с покрытием, содержащим фибриновый клей. Фибриновые клеи, т.е., комбинация фибриногена, тромбина и апротинина, в течение многих лет находят успешное терапевтическое применение для склеивания тканей и нервных волокон и для закрытия поверхностей при слабом кровотечении. Одним из недостатков фибриновых клеев является то, что в случае сильного кровотечения клей обычно смывается до того, как произойдет достаточная полимеризация фибрина. Для устранения этого недостатка хирурги начали вручную наносить жидкие фибриновые клеи на абсорбируемые носители, например, коллагеновую губку.

Несмотря на впечатляющий успех этого совместного применения, этот метод до сих пор в широких масштабах не применяется, что обусловлено некоторыми его недостатками. Так, приготовление препарата относительно обременительно, для применения метода требуется опытный и квалифицированный персонал, и в экстренных случаях невозможно немедленное применение препарата - для его приготовления требуется 10-15 мин. Указанные факторы стимулировали разработку фиксированной комбинации коллагенового носителя с покрытием из твердого фибриногена, твердого тромбина и твердого апротинина, известной из ЕР 0059265. Продукт, который описан в ЕР 0059265 и представлен на рынке под товарным знаком ТасйоСотЬ®, можно наносить непосредственно на рану. При контакте покрытия с жидкостями, например, с кровью, общей водой организма или физиологическим раствором его компоненты растворяются и образуется фибрин. Продукт слегка прижимают к ране, и коллаген прочно сцепляется (приклеивается) к травмированной поверхности. Достигается гемостаз, и рана закрывается.

Помимо определенной активности в части стимулирования сворачивания крови, в ТасйоСотЬ® коллаген выполняет, главным образом, функцию носителя, который поглощает коагулирующий препарат покрытия и придает ему механическую стойкость. Другими преимуществами коллагена, в частности, коллагеновой губки, являются его разлагаемость микроорганизмами, относительно высокая прочность при растяжении, даже во влажном состоянии, высокая стойкость против проникания жидкостей и воздуха и высокая эластичность во влажном состоянии.

Изобретение относится, главным образом, к изготовлению коллагеновой губки, которую можно применять в качестве носителя для фибриногена, тромбина и (или) апротинина, как, например, в ТасйоСотЬ®. Коллагеновую губку можно применять непосредственно, т.е., без покрытия, в качестве перевязочного материала на локальных ранах, для поддержки гемостаза, например, для предотвращение повторного кровотечения, при слабом, диффузном кровотечении из паренхиматозных органов, для применения при ожогах, пересадке кожи, пролежнях или пороках кожи или в качестве перевязочного материала на локальных ранах.

Известны несколько способов изготовления коллагенового носителя. Так, в XVО 86/05811 описана взвешенная микрогубка, предназначенная для иммобилизации биологически активных материалов в движущих системах биоректоров (ферментеров) и которая содержит сшитый коллагеновый матрикс. Сшитый коллагеновый матрикс получают путем помола источника коллагена типа I, II или III для получения волокон диаметром порядка 1-50 мкм и длиной не более 200 мкм. Молотый коллаген превращается в растворимый коллаген, который растворяется в растворителе, и нерастворимый коллаген, диспергируемый в растворителе при добавлении растворителя, например, уксусной, молочной, пропионовой или масляной кислоты. Для того, чтобы из диспергированного коллагена получить микроволокна коллагена, его смешивают при интенсивным перемешивании с использованием мешалки. Затем в смесь коллагена и

-1005697 жидкости добавляют при перемешивании взвешивающую добавку и по каплям отверждают замораживанием. Известен ряд способов получения мелких частиц. Замороженную смесь высушивают вакуумным испарением, причем сочетание замораживания и сушки носит название лиофилизации. Для сшивки коллагена лиофилизированный композит коллагенового матрикса подвергают обработке. Коллаген можно сшить либо используя химические перекрестно-сшивающие агенты, либо дегидратацией при повышенной температуре, либо сочетанием этих способов. Коллагеновый матрикс, стойкий к коллагеназе (ферменту, катализирующему гидролиз коллагена) и иному ферментативному разложению, тем самым делает эти материалы особенно подходящими для культивирования организмов. Микрогубки, полученные после промывки сшитого коллагенового матрикса, можно стерилизовать и асептически упаковывать. Во взвешенной микрогубке коллагеновый матрикс имеет открытую к поверхности пористую структуру со средним размером пор в пределах от 1 до 150 мкм, причем поры занимают примерно 70-98 % объема микрогубки. Далее, средний размер частиц микрогубки составляет примерно 100-1000 мкм, а удельный вес - примерно 1,05. Взвешивающим материалом может быть металл или сплавы металла, окислы металлов или керамика.

В патенте США И8 5660857 описан способ приготовления композита, содержащего нерастворимый коллагеновый матрикс и маслянистый материал, который (композит) предназначен для хирургических перевязок и биомедицинских имплантатов и для применения в качестве косметического материал для кожи. Способ по патенту И8 5660857 включает стадии смешивания белка, маслянистого материала и воды для получения эмульсии маслянистого материала в водной дисперсии белка и последующей сушки или лиофилизации эмульсии с получением пленки или губки. Нерастворимый волокнистый белок содержит, в основном, нерастворимый коллаген, который можно легко получить из бычьей шкуры. В одном из вариантов осуществления коллаген перед применением замачивают в молочной кислоте для набухания.

В \νϋ 99/13902 описан способ получения матрикса для роста менингеальной ткани, который включает стадию приготовления физиологически совместимого коллагена, по существу не содержащего вирусов и прионов (сиалогликопротеинов - инфекционных агентов, вызывающих болезни животных скрэпп и куру). Коллаген получают в виде пленки, губки, нетканого коллагена или фетра. Способ получения коллагена включает в себя очистку шкур, сухожилий, связок или костей от жира. Затем материал проходит ферментативную обработку, в результате которой коллагеновый материал разбухает. Для дальнейшего разбухания коллагеновый материал замачивают в растворе кислоты. Затем коллагеновую смесь гомогенизируют. Полученный в результате материал может быть матриксом в виде коллагеновой губки, нетканого матрикса, фетра или пленки или композита двух или более из вышеуказанных форм. Коллагеновую губку можно получить путем адаптации способов получения коллагеновых губок, описанных в И8 5019087. Губку можно изготовить путем лиофилизации коллагеновой дисперсии, полученной в соответствии с νθ 99/13902. Заявленная плотность губки равна примерно 0,1-120 мг/см³. Согласно описанию изобретения по νθ 99/13902, размер пор находится в пределах примерно 10-500 мкм. Упоминаются слоистый тип коллагеновой губки и коллагеновая пленка.

Изобретение, описанное в И8 5618551, относится к не сшитому или потенциально сшиваемому обработанному пепсином порошку коллагена или желатина, модифицированному окислительным расщеплением в водном растворе, который растворим в кислой среде и может храниться при температуре ниже 0°С в течение не менее одного месяца. Указанное изобретение относится также к способу получения порошка, который (способ) включает в себя приготовление кислого раствора обработанного пепсином коллагена, контролируемое окисление кислого водного раствора при комнатной температуре, осаждение окисленного и не сшитого обработанного пепсином коллагена при кислом рН и отделение, концентрирование и дегидрирование не сшитого обработанного пепсином коллагена для получения его в виде реакционно-способного кислого порошка и замораживание и хранение полученного реакционно-способного кислого порошка при температуре ниже 0°С.

В патенте СВ 1292326 описаны способ и устройство для получения дисперсий коллагена с учетом их применений, по которому и в котором суспензию коллагеновых волокон приготавливают и затем помешают в реакционную камеру, оснащенную перемешивающими устройствами. В реакционной камере поддерживают давление ниже атмосферного, при котором суспензия при перемешивании и контролируемом окислении минеральной или органической кислотой превращается в дисперсию. Согласно описанию изобретения по СВ 1292326, из дисперсии или гелей коллагена можно изготовить губчатые коллагеновые продукты. В этом контексте в указанном документе упоминаются лиофилизация и дисперсия или гели, очень богатые пузырьками воздуха. В патенте СВ 1292326 упоминается также проблема эффективного внесения или удаления пузырьков воздуха. В описании изобретения к этому патенту на двух примерах описана дисперсия коллагена без пузырьков воздуха с содержанием коллагена 2,5% и аэрированная дисперсия коллагена с концентрацией коллагена 2,5% соответственно.

В сборнике С11С1шса1 ЛЬДгасК том 98 от 13 июня 1984, № 24, издаваемом в Колумбусе, штат Огайо, США, упоминается коллаген, полученный из тканей животных, например, шкуры, сухожилий или костной ткани, прошедший обработку кислотой. Этот коллаген подвергнут реагрегации диализом, в процессе чего образуется сеть волокон двоякопреломляющих кристаллов. Коллаген можно получить в фор

-2005697 ме листов толщиной 0,5 мм - 2 см или смешать с воздухом с получением губок или диспергировать до кремоподобной консистенции.

Описание изобретения

Известно, что успешное покрытие коллагеновой губки препаратом фибринового клея зависит от текстуры коллагеновой губки. Поэтому задачей изобретения является создание способа изготовления коллагеновой губки с определенной текстурой, в частности, с целью получения коллагеновой губки, приемлемой для покрытия препаратом фибринового клея, и тем самым получить материал для заживления и закрытия ран. Еще одной задачей изобретения является создание способа изготовления коллагеновой губки с улучшенными физическими характеристиками по сравнению с известными губками в отношении влажности, эластичности, плотности и модуля упругости. Еще одной задачей изобретения является создание способа изготовления коллагеновой губки, которая была бы воздухо- и влагонепроницаемой в том смысле, что, будучи приложенной к ране, не позволяла бы воздуху или жидкости впитываться через коллагеновую губку. И еще одной задачей изобретения является создание материала для закрытия ран, который можно применять в каналах желудочно-кишечного тракта или трахее.

Таким образом, в соответствии с первой задачей изобретения предлагается способ изготовления коллагеновой губки, состоящий из следующих стадий:

- приготовление геля коллагена;

- добавление воздуха в гель коллагена и перемешивание для получения пены коллагена;

- сушка пены коллагена для получения сухого блока коллагеновой губки, имеющего внутри камеры;

- отделение от блока коллагеновой губки частей губки с диаметром камер более 0,75 мм и менее 4 мм или имеющих диаметр камер в среднем не более 3 мм.

В данном контексте термин диаметр камеры следует понимать как наибольшее расстояние по прямой между стенками камеры, т.е., наибольший диагональный размер камеры по прямой. Камеры могут быть многоугольной формы, например, восьмиугольной.

Установлено, что диаметр камер более 0,75 мм и менее 4 мм или диаметр камер в среднем не более 3 мм делает коллагеновую губку особенно подходящей для ее покрытия препаратом на основе фибринового клея. В предпочтительном варианте осуществления гель коллагена имеет сухую массу в пределах 220 мг на 1 г геля, например, 4-18, 5-13, 6-11 мг на 1 г геля. Динамическая вязкость геля коллагена предпочтительно равна 2-20 Нем, например 4-10, 6-8 Нем. Содержание влаги в коллагеновой губке предпочтительно не превышает 20%, например, 10-15, примерно 18%. Модуль упругости коллагена предпочтительно находится в пределах 5-100 Н/см², например, 10-50 Н/см², а плотность губки предпочтительно равна 1-10 мг/см³, например, 2-7 мг/см³.

Установлено, что коллагеновая губка, изготовленная предлагаемым способом, является воздухо- и влагонепроницаемой в том смысле, что, будучи приложенной к ране, не позволяет воздуху или жидкости проникать через коллагеновую губку. Жидкости впитываются губкой. Этот эффект достигается, главным образом, благодаря тому, что стадия добавления воздуха в гель коллагена и перемешивание позволяет получить коллагеновую губку объемной структуры с камерами, разделенными и полностью окруженными стенками из коллагенового материала, в отличие от известных коллагеновых губок, имеющих волокнистую структуру.

Гель коллагена может состоять из материала разных типов, например, типа I, II или III млекопитающих или полученных из трансгенных или рекомбинантных источников, но можно использовать и все другие типы коллагена. Коллаген может быть получен из сухожилий, выбранных из группы, состоящей из сухожилий лошади, человека и коровы. Гель коллагена может дополнительно или взамен содержать рекомбинантный коллагеновый материал.

Содержание коллагена в отделенных частях губки предпочтительно равно 50-100% в пересчете на массу сухого вещества губки, например, 75-100, 80-100, 85-100, 90-100, 92-100, 92-98, 93-97, 94-96%.

Стадия приготовления геля коллагена состоит из следующих этапов:

- хранение сухожилий при температуре от -10 до -30°С и очистка сухожилий от оболочек;

- удаление с сухожилий постороннего белка;

- уменьшение содержания патогенных микроорганизмов в сухожилиях;

- набухание сухожилий;

- гомогенизация набухших сухожилий.

При хранении, очистки от оболочек, удалении белка, уменьшении содержания патогенных микроорганизмов и набухании важным является очистка сырья, а при гомогенизации обеспечивается получение коллагена в виде геля.

Этап уменьшения содержания патогенных микроорганизмов предпочтительно включает в себя добавление в сухожилия кислоты, например, органической кислоты, например, молочной кислоты. Далее, в сухожилия предпочтительно добавляют органический растворитель, например, спирт, в частности, этиловый спирт. Далее, этап набухания сухожилий предпочтительно включает в себя добавление в сухожилия молочной кислоты. Используемая молочная кислота может быть 0,40-0,50%-ной молочной кислотой, например, 0,45%-ной молочной кислотой.

-3005697

Для набухания сухожилия можно выдерживать при температуре 4-25°С, например при температуре 10-20°С, в течение 48-200 ч, например, в течение 100-200 ч.

Этап гомогенизации набухших сухожилий предпочтительно осуществляют с таким расчетом, чтобы получить размер частиц фрагментов геля коллагена, т.е., волокнистых шариков, диаметром 0,8-0,12 см, например, приблизительно 1 см. Далее, физические характеристики геля коллаген предпочтительно являются такими, как указаны выше. Соответствующих характеристик можно добиться, например, путем гомогенизации набухших сухожилий в мельнице с зубчатыми дисками или на ином соответствующем оборудовании для гомогенизации.

Стадия добавления воздуха в гель коллагена и перемешивания предпочтительно включает в себя следующие этапы:

- добавление окружающего воздуха в гель и смешивание с помощью смесителя для получения пены коллагена;

- подача пены смешанного геля в канал для фракционирования;

- разделение геля коллагена и пены коллагена, находящихся в канале для фракционирования.

По крайней мере, некоторую часть геля коллагена, отделенного от пены коллагена в канале для фракционирования, можно вернуть обратно в смеситель. В этом случае отношение количества геля коллагена, возвращенного в смеситель из канала для фракционирования, к количеству свежего геля, подаваемого в смеситель, предпочтительно равно 0,1-0,5. Этап разделения геля коллагена и пены коллагена предпочтительно включает в себя следующие операции:

- отделение выбранной части пены коллагена, находящейся в канале для фракционирования;

- подачу выбранной части пены коллагена из канала для фракционирования на сушку.

В предпочтительном варианте осуществления этого способа температуру в канале для фракционирования поддерживают в пределах от 15 до 40°С, например, 20-25°С.

После смешивания геля коллагена с воздухом пену коллагена можно гомогенизировать в течение 24 мин.

Перед сушкой пены коллагена и после смешивания геля коллагена с воздухом в пену коллагена могут быть добавлено нейтрализующее вещество для изменения значения рН с обычно 2,5-3,5 до значения рН в пене коллагена 6,5-8,5. В качестве нейтрализующего вещества может быть использован аммиачный раствор, а процесс нейтрализации пены коллагена предпочтительно занимает 5-30 ч, например, 10-20 ч, в частности, примерно 24 ч.

Перед сушкой пены коллагена ее предпочтительно заливают в сушильный контейнер таким образом, чтобы при заливке в пену не втягивался воздух.

Сушку предпочтительно проводят при температуре в пределах от 15 до 60°С, например, от 20 до 40°С, в течение 50-200 ч, например, 100-150 ч, для получения сухой коллагеновой губки. Сушку можно производить при давлении, чуть ниже атмосферного, например, при давлении от 700 до 900 бар, в частности, примерно 800 бар.

Коллагеновая губка, изготовленная предлагаемым способом, предпочтительно отвечает по крайней мере одному из следующих критериев:

- рН: 5,0-6,0;

- содержание молочной кислоты: не более 5%;

- содержание аммония: не более 0,5%;

- содержание растворимого белка, рассчитанное как содержание альбумина: не более 0,5%;

- содержание зол сульфатов: не более 1,0%;

- содержание тяжелых металлов: не более 20 млн^-1;

- микробиологическая чистота: не хуже 10³ КОЕ/г;

- содержание коллагена: 75-100%;

- плотность: 1-10 мг/см³, например, 2-7 мг/см³;

- модуль упругости: 5-100 Н/см², например, 10-50 Н/см²

Операция отделения частей коллагеновой губки может представлять собой разделение коллагеновой губки на несколько частей разрезанием. Полученным частям можно придать любую желаемую форму, например, коническую, цилиндрическую, в том числе цилиндрическую с кольцевым поперечным сечением, прямоугольную, многоугольную, форму куба и плоских листов, или их можно превратить в гранулы соответствующим способом гранулирования.

В соответствии со второй задачей изобретение относится к способу получения коллагеновой губки, который включает в себя следующие стадии:

- приготовление геля коллагена;

- отделение от блока коллагеновой губки частей губки со следующими свойствами:

- модуль упругости: 5-100 Н/см²;

- плотность: 1-10 мг/см³;

- диаметр камер: более 0,75 мм и менее 4 мм или диаметр камер в среднем не более 3 мм.

-4005697

Понятно, что каждую и все операции способа в соответствии с первой задачей изобретения можно выполнять и по способу в соответствии с его второй задачей. Далее, любые и все характеристики и отличительные признаки коллагеновой губки, изготовленной по способу в соответствии с первой задачей изобретения, можно получить и способом в соответствии с его второй задачей.

Коллагеновую губку можно применять, например, для закрытия ран после хирургического удаления выпячиваний на стенках желудочно-кишечного тракта, например, после операции на прямой кишке, после хирургического удаления геморроидальных узлов. Предлагаемая коллагеновая губка позволяет выполнять, например:

- перевязывание ран;

- поддержку гемостаза, например,

- при слабом, диффузном кровотечении из паренхиматозных органов,

- при хирургических процедурах в местах операции, где до применения коллагеновой губки было сделано удаление или лигирование;

- предотвращение повторного кровотечения (закрепление швов);

- применение при ожогах,

- перевязочный материал на локальных ранах;

- доставку лекарственных средств, например, доставку антибиотиков.

Краткое описание графического материала

На фиг. 1 и 2 приведена блок-схема, иллюстрирующая стадии предпочтительного варианта осуществления предлагаемого способа.

На фиг. 3 представлен фотоснимок поверхности коллагеновой губки, полученной предлагаемым способом (любезно предоставленный проф. д-ром Романом Карбоном, клиника Хирургического университета, Эрланген, Германия).

На фиг. 4 показано перемешивающее устройство, служащее для получения геля коллагена заданной вязкости.

Описание графического материала

В предпочтительном варианте осуществления предлагаемый способ состоит из следующих стадий, показанных на фиг. 1 и фиг. 2:

Стадия 1. Доставка глубоко замороженных сухожилий лошадей

Сухожилия лошадей поставляют и хранят при температуре -18 - -25°С.

Стадия 2. Очистка сухожилий лошадей от оболочек

Тонкую оболочку сухожилий в полузамороженном состоянии удаляют ножом вручную или механически. Затем сухожилия снова глубоко замораживают до температуры -18 - -25 °С.

Стадия 3. Механическая нарезка очищенных от оболочек сухожилий лошадей

При необходимости очищенные от оболочек замороженные сухожилия в течение 30 мин дезинфицируют 70%-ным этиловым спиртом и в этиловом спирте передают в производственные помещения. Затем сухожилия промывают и после промывки прессуют в блоки и замораживают до температуры -18 - -25°С. Замороженные блоки сухожилий затем нарезают слоями толщиной примерно 1 мм на резательной машине с вращающимся ножом.

Стадия 4. Промывка и дезинфекция нарезанных слоев сухожилий

Для удаления растворимых белков слои сухожилий вначале на 3-6 ч замачивают в воде для инъекций, а затем промывают водой для инъекций или деминерализованной водой или растворами солей, содержащими ионы Са²⁺ и (или) Мд²' в пределах 1-10 мМ до тех пор, пока во всплывающем на поверхность веществе не останется гемоглобина. После этого нарезанные слои сухожилий в течение 15 мин дезинфицируют в 70%-ном этиловом спирте и дважды промывают 0,45%-ным раствором молочной кислоты в питьевой воде (стерильно отфильтрованной и апирогенной) для удаления этилового спирта.

Стадия 5. Приготовление геля коллагена

Промытые слои сухожилий на 2-5 дней, предпочтительно, на 4 дня, замачивают в 0,45%-ной молочной кислоте, после чего гомогенизируют для получения геля коллагена. Обработку 0,45%-ной молочной кислотой считают одной из основных операций по инактивации вирусов.

Стадия 6. Вспенивание

Гель коллагена взбивают в смесителе и при этом смешивают со стерильно отфильтрованным воздухом. Образующаяся пена поднимается вверх и из нее отбирают фракцию с размером пузырей 1-3 мм. Пену из стальной емкости переливают в бочку, которую в течение примерно 3 мин медленно вращают для получения однородной пены. Полученной однородной пеной заполняют сушильные контейнеры. Дно контейнера выполнено из текстильной ткани, проницаемой для жидкостей, чтобы из пены стекла жидкость. Через 5-24 ч, предпочтительно через 18-24 ч пену, из которой стекла жидкость, обрабатывают газообразным аммиаком, полученным, например, из 26%-ного аммиачного раствора сорта ΌΆΒ. В результате этого процесса за счет избытка аммиака рН пены смещается в щелочную область. При последующей сушке аммиак удаляют и в результате получают нейтральный продукт.

-5005697

Стадия 7. Сушка пены

Пену сушат в теплом воздухе в сушильной камере из стали высокой марки в течение 48-150 ч, предпочтительно 120-150 ч. В результате получают коллагеновую губку, формованную в блоки.

Стадия 8. Резка блоков коллагена

Блоки коллагена, упоминаемые также как листы, можно, например, использовать в качестве носителей для покрытия. Резку выполняют вертикально-резательной машиной. Вначале обрезают стороны блока и получают блок с вертикальными гранями длиной 50 см. Затем этот блок разрезают по вертикали на бруски шириной 11 см. Бруски затем снова обрезают сверху и снизу и затем из них нарезают полоски размерами 50 х 11 х 0,4-0,7 см. Высоту полосок коллагеновой губки предпочтительно выбирают с учетом характеристик конечного продукта, например, ТасйоСотЬ® Н, ТасйоСотЬ® и Тасйо1ор®, которых необходимо получить.

Стадия 9. Сортировка полосок коллагеновой губки

После этого полоски коллагеновой губки подвергают визуальному контролю. Полоски с одним или более из следующих дефектов отбраковывают:

- полоски со средним диаметром камер менее 1 мм или более 3 мм;

- полоски с неоднородной структурой камер;

- полоски с отверстиями (отдельными камерами, глубина которых превышает толщину губки).

Отсортированные полоски хранят не более 1 года в дезинфицированной легкой металлической емкости при температуре 15-25°С.

На фиг. 3 представлен собой фотоснимок поверхности коллагеновой губки, изготовленной предлагаемым способом (любезно предоставленный проф. д-ром Романом Карбоном, клиника Хирургического университета, Эрланген, Германия). Снимок сделан с примерно 20000-кратным увеличением. На фиг. 3 показана поверхность поперечного разреза коллагеновой губки, изготовленной предлагаемым способом. Темные места на снимке - это камеры, светлые - коллагеновый материал, в том числе стенки из коллагенового материала, разделяющие камеры.

На фиг. 4 показано устройство для перемешивания, служащее для получения заданной вязкости геля коллагена, которое состоит из емкости для жидкости и приспособления для перемешивания указанной жидкости. Приспособление для перемешивания представляет собой стержень, прикрепленный к элементу в форме вилки. Жидкость в емкости перемешивают, прикладывая к стержню вращающий момент, что приводит к вращательному движению элемента в форме вилки. Элемент в форме вилки имеет основную деталь 41, к которой прикреплен стержень, и первую и вторую дополнительные детали 42. Дополнительные детали прикреплены к концам основной детали. При вращении элемента в форме вилки его элементы перемещают жидкость и тем самым перемешивают ее.

В одном из вариантов осуществления устройство имеет следующие размеры: высота емкости - 110 мм, ширина - 146 мм; длина стержня - 220 мм, диаметр - 10 мм; длина основной детали 41 вилки - 90 мм, высота - 30 мм; высота вспомогательных деталей 42 - 90 мм, ширина - 30 мм; расстояние от наружного края второстепенных деталей 42 до внутренней поверхности емкости - 28 мм.

Пример 1.

В табл. 1 приведены значения параметров для трех разных циклов предлагаемого способа.

Таблица 1

	Цикл 1	Цикл 2	Цикл 3
Очистка сухожилий от оболочек: отходы (%)	24	40	38
Бионагрузка до очистки (КОЕ/г сухожилий)	7x1ο⁴	2,4 х 10⁴	5х 10⁴
Бионагрузка после очистки (КОЕ/г сухожилий)	-	2х 10³	5х10³
Вес партии сухожилий	12,00 кг	10,5 кг	10,5 кг
Промывка очищенных от оболочек сухожилий деминерализованной водой	30 мин	30 мин	30 мин
Удаление растворимого белка: промывка нарезанных сухожилий деминерализованной водой до тех ! пор, пока промывочный раствор не будет содержать гемоглобин	5ч	5ч	1,5ч
Дезинфекция 70 %-ным этиловым спиртом	15 мин	15 мин	15 мин
Промывка 0,45 %-ной молочной кислотой	21 мин	21 мин	21 мин I
Замачивание в 0,45 %-ной молочной кислоте	144 ч	120 ч	120 ч
Гомогенизация	Зубчатая мельница Сопс!их	Зубчатая мельница Сопс!их	Зубчатая мельница Сопбих
Вязкость геля (вращающий	6,9-7,8 Нем	6,9-7,8 Нем	7,1 -9,5 Нем

момент)

-6005697

Сухая масса геля коллагена	6,3 - 8,3 мг/г	8,9 - 9,4 мг/г	7,8 - 9,4 мг/г
Время вспенивания блока	37 - 47 мин	51 - 58 мин	54 - 62 мин
Бионагрузка (КОЕ/мл влажной пены)		2	1
Время стекания	18,5 ч	22 ч	18ч
Время нейтрализации	24 ч	24 ч	24,5 ч
Время сушки	147 ч	148,5 ч	144,5 ч
Вес блока	200 - 256 г	195-228 г	177-257 г
Бионагрузка полосок коллагеновой губки (КОЕ/г)	14-1000	<18-124	<11-33
Выход полосок коллагеновой губки: длина: 110 мм ширина: 500 мм высота: 4-7 мм вес одной полоски: 770-1500 мг	405	379	433

В табл. 2 приведены значения параметров трех разных коллагеновых губок, полученных предлагаемым способом.

Таблица 2

	Губка I	Губка II	Губка III
Значение рН (по спецификации: 4-6)	5,4	5,1	5,4
Содержание молочной кислоты	2,6 %	2,8 %	2%
Содержание аммония	0,2 %	0,2 %	0,1 %
Содержание растворимого белка	0,1 %	0,05 %	0,08 %
Содержание зол сульфатом	0,4 %	0,3 %	0,3 %
Микробиологическая чистота (КОЕ/г)	14-1000	< 18-124	<11-33
Содержание коллагена в пересчете на сухое вещество	95%	95 %	98 %
Влажность	14%	15 %	16%
Модуль упругости	10-45 Н/см²	15-50 Н/см²	12,3-41.0 Н/см²
Размеры камеры (диаметр, среднее значение)	2,3 мм	2,1 мм	2,9 мм
Плотность	2,5-6,1 мг/см³	2,9-5,9 мг/см³	2,4-5,0 мг/см³
	Губка IV	Губка V
Значение рН (по спецификации: 4-6)	5,3	5,7
Содержание молочной кислоты	2,3%	1,1 %
Содержание аммония	0,1 %	0,1 %
Содержание растворимого белка	0,04 %	0,11 %
Содержание зол сульфатом	0,3 %	0,2 %

\| Содержание тяжелых металлов	< 20 млн¹	< 20 млн’¹ I
Микробиологическая чистота	<12-345	<15-48
	(КОЕ/г)	(КОЕ/г)
' Содержание коллагена в I пересчете на сухое вещество	95%	96 % I
Влажность	14%	12 % I
\| Модуль упругости	10,4-42,1 Н/см²	20 - 47 Н/см²
I Размеры камеры (диаметр, среднее значение)	2,9 мм	2,5 мм
Плотность	2,9-5,3 мг/см³	2-6,8 мг/см³

Пример 2.

Этот пример относится к косвенному измерению вязкости геля коллагена методом измерения вращающего момента.

Для измерения вращающего момента используют следующее оборудование:

- мешалка: ΕϋΚΘδΤΆΚ РОАЕР (контроль вязкости)

- программное обеспечение Ашбомь: 1КЛБОРТ бс

- индикатор вращающего момента: УФСТ'ЖЛСК УК 1

- архиватор данных: ЭС 2

-7005697

- специальная конструкция мешалки (вилка) с заданными размерами (см. фиг. 4)

- воронка с внутренним диаметром 14,6 см и высотой 20,5 см

- термометр

- весы

В воронку заливают 1500 г геля коллагена. Температура образца 23°С. Вилочную мешалку крепят в центре воронки. Затем начинают измерения. Индикатор вращающего момента показывает сопротивление, оказываемое мешалке, в величину (Нем), представляющую динамическую вязкость геля.

Для проверки результатов измерения вращающего момента готовят эталонный 59%-ный раствор полиэтиленгликоля. Вязкость этого раствора измеряют вискозиметром фирмы Нааке РУ 20 Ро1оу18ко. Динамическая вязкость η этого раствора при температуре 23°С находится в пределах η = 925 ± 25 мПа. Вязкость этого раствора измеряют вышеуказанным оборудованием для измерений геля, и значение вращающего момента, измеренное таким образом, должно быть в пределах 3,66 Нем ± 5 % при 23°С.

Литература

1. Ваег, Е. Оа1йегсо1е, ЬЗ. апб Ке11ег, А., §1гис1иге ЫегагеЫек ίη 1еи6ои со11адеи: ап йиепт виттагу (Иерархии структуры в коллагене сухожилий: предварительное резюме), Ргос. Со1§1ои СоиГ.. 1974, 189; Н111иег, А. Са881бу, 1.1. аиб Ваег, Е., Месйашса1 ргорегйек оГ Ью1ощса1 ро1утег§ (Механические свойства биологических полимеров), Аии. Реу. Ма1ег. Зсу, 15, 455, 1985.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ изготовления коллагеновой губки, включающий следующие стадии:

приготовление геля коллагена;

добавление воздуха в гель коллагена и перемешивание для получения пены коллагена;

сушка пены коллагена для получения сухого блока коллагеновой губки, имеющего объемную структуру с камерами, разделенными и полностью окруженными стенками из коллагенового материала;

отделение от блока коллагеновой губки частей губки с диаметром камер более 0,75 и менее 4 мм или частей со средним диагональным размером камер 3 мм.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание коллагена в отделенных частях губки составляет 50-100%.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что коллаген представляет собой коллагеновый материал разных типов по крайней мере из одного из следующих источников: млекопитающие и трансгенные или рекомбинантные источники.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что коллаген представляет собой материал из сухожилий, выбранных из группы, состоящей из сухожилий лошади, коровы и человека.
5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что стадия приготовления геля коллагена включает следующие этапы:

хранение сухожилий при температуре от -10 до -30°С и очистка сухожилий от оболочек;

удаление с сухожилий постороннего белка;

уменьшение содержания патогенных микроорганизмов в сухожилиях; набухание сухожилий;

гомогенизация набухших сухожилий.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что на этапе уменьшения содержания патогенных микроорганизмов в сухожилия добавляют кислоту и органический растворитель.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что кислотой является органическая кислота, например молочная кислота.
8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что органическим растворителем является спирт, например этиловый спирт.
9. Способ по любому из пп.5-8, отличающийся тем, что на этапе набухания сухожилий в сухожилия добавляют молочную кислоту.
10. Способ по любому из пп.5-9, отличающийся тем, что значение рН указанной кислоты равно 1-4, например 1,5-3,5; 2,5-3,0.
11. Способ по любому из пп.5-10, отличающийся тем, что указанная молочная кислота является 0,45%-ной молочной кислотой.
12. Способ по любому из пп.5-11, отличающийся тем, что на этапе набухания сухожилий сухожилия выдерживают при температуре 4-25°С в течение 48-200 ч.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что сухожилия хранят 100-120 ч.
14. Способ по любому из пп.5-13, отличающийся тем, что на этапе гомогенизации набухших сухожилий получают вещество, содержащее частицы сухожилий длиной или диаметром 0,8-0,12 см.
15. Способ по любому из пп.5-14, отличающийся тем, что на этапе гомогенизации набухших сухожилий получают вещество вязкостью от 2 до 20 Нсм.
16. Способ по любому из пп.5-15, отличающийся тем, что этап гомогенизации набухших сухожилий осуществляют в мельнице с зубчатыми дисками или на ином соответствующем оборудовании.

-8005697
17. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что гель коллагена имеет динамическую вязкость 2-20 Нем.
18. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стадия добавления воздуха в гель коллагена и перемешивания включает следующие этапы:

добавление окружающего воздуха в гель и смешивание с помощью смесителя для получения пены коллагена;

подача пены смешанного геля в канал для фракционирования;

разделение геля коллагена и пены коллагена, находящихся в канале для фракционирования.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что по крайней мере некоторую часть геля коллагена, отделенного от пены коллагена в канале для фракционирования, возвращают обратно в смеситель.
20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что отношение количества геля коллагена, возвращенного в смеситель из канала для фракционирования, к количеству свежего геля, подаваемого в смеситель, находится в пределах от 0,1 до 0,5.
21. Способ по любому из пп.18-20, отличающийся тем, что этап разделения геля коллагена и пены коллагена включает в себя следующие операции:

отделение выбранной части пены коллагена, находящейся в канале для фракционирования;

подачу выбранной части пены коллагена из канала для фракционирования на сушку.
22. Способ по любому из пп.18-21, отличающийся тем, что температуру в канале для фракционирования поддерживают в пределах от 15 до 40°С.
23. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий после смешивания воздуха с гелем коллагена гомогенизацию пены коллагена в течение 2-4 мин.
24. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий перед операцией сушки пены коллагена и после смешивания геля коллагена с воздухом добавление в пену коллагена нейтрализующего вещества и нейтрализацию пены коллагена для получения значения рН в пене коллагена в пределах от 6,5 до 8,5.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что в качестве нейтрализующего вещества используют аммиачный раствор.
26. Способ по п.24 или 25, отличающийся тем, что пену коллагена нейтрализуют в течение 5-30 ч.
27. Способ по п.26, отличающийся тем, что пену коллагена нейтрализуют в течение 20-30 ч.
28. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на этапе сушки сушку осуществляют при температуре в пределах между 15 и 60°С в течение 48-200 ч для получения сухой коллагеновой губки.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что сушки осуществляют при давлении в пределах между 700 и 900 бар.
30. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сушку осуществляют при температуре в пределах между 15 и 40°С в течение 100-200 ч.
31. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что коллагеновая губка отвечает по крайней мере одному из следующих критериев:

рН 5,0-6,0;

содержание молочной кислоты не более 5%;

содержание аммония не более 0,5%;

содержание растворимого белка, рассчитанное как содержание альбумина не более 0,5%;

содержание зол сульфатов не более 1,0%;

содержание тяжелых металлов не более 20 млн^-1;

микробиологическая чистота не хуже 10³ КОЕ/г;

содержание коллагена 75-100%;

плотность 1-10 мг/см³;

модуль упругости 5-100 Н/см².
32. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что влажность коллагеновой губки не превышает 20%.
33. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что операция отделения частей коллагеновой губки представляет собой разделение коллагеновой губки на несколько частей путем разрезания.
34. Способ изготовления коллагеновой губки, включающий следующие стадии:

приготовление геля коллагена;

добавление воздуха в гель коллагена и перемешивание для получения пены коллагена;

сушка пены коллагена для получения сухого блока коллагеновой губки, имеющего объемную структуру с камерами, разделенными и полностью окруженными стенками из коллагенового материала;

отделение от блока коллагеновой губки частей губки со следующими свойствами:

модуль упругости 5-100 Н/см²;

плотность 1-10 мг/см³;

диаметр камер более 0,75 и менее 4 мм или диаметр камер в среднем не более 3 мм.
35. Способ по п.34, включающий в себя операции по любому из пп. 1-33.