FI71944B - Hydrofila biopolymera kopolyelektrolyter och dessa innehaollande biodegraderbara saorfoerband - Google Patents

Description

71 944

Hydrofiiliset biopolymeeriset kopolyelektrolyytit, ja näitä sisältävät biohajoavat haavapeitteet - Hydrof ila biopolymera kopolyelektrolyter, och dess innehällande biodegraderbara särförband

Keksintö koskee uusia hydrofiilisiä biopolymeerisiä materiaaleja ja erityisesti näiden materiaalien käyttöä hydrogeeli- eli vettäimevien kalvojen muodossa biologisesti hajoavina palohaavojen tai muiden paljaassa kudoksessa olevien haavojen peitteinä.

Hoidettaessa pahoin palanutta potilasta poistetaan kuollut kudos palaneesta kohdasta ja avoimet alueet peitetään väliaikaisesti palohaavapeitteellä, ennenkuin suoritetaan lopullinen omakudossiirto. Väliaikaisella palohaa-vasiteellä on ihannetapauksessa useita tärkeitä hoidollisia ominaisuuksia. Ensinnäkin se toimii vallina, joka estää veden, suolojen ja proteiinien hävikit sisäpuolelta ja samalla torjuu ympäristöstä kulkeutuvien mikrobi-infektioiden vaaran. Toiseksi se parantaa haavapohjaa ja edesauttaa haavan umpeutumista näin vähentäen tartuntaherkkyyt-tä ja edesauttaen haava-alueen regeneroitumista. Kolmanneksi se auttaa kivun lievittämisessä.

Paras haavapeitemateriaali on iho itse, koska se on biologinen peite, jossa on kollageenikomponentti, joka tekee sen endogeeniseen fibriiniin tarttuvaksi, ja koska siinä on keratinoitunut vedenpitävä pinta. Tällä hetkellä käytössä olevia biologisia peitteitä ovat mm. kaupallisesti saatavissa oleva siannahkaheterosiirrännäinen ja elävältä ihmiseltä (luovuttajalta) tai kuolleelta ihmiseltä saatu homosiirrännäinen. Vaikka ihmisen iho on kin siannahkaan verrattuna monessa suhteessa edullinen tässä tarkoituksessa, liittyy ihmisen ihon saantiin, varas- 2 71 944 tointiin ja käyttöön jäädytyksen ja lyofilisoinnin jälkeen monia ongelmia. Ihopankit tarvitsevat vähintään 200 ruumista vuosittain voidakseen palvella olemassaolevia palo-haavakeskuksia. Mutta joka tapauksessa kumpikin näistä biologisista peitteistä aiheuttaa torjuntailmiöitä, joiden vuoksi ne pitää poistaa ja korvata uusilla peitteillä 2-5 vuorokauden välein. 5 vuorokauden kuluttua tapahtuva kiinnittyneen peitteen irroittaminen johtaa usein verenvuotoon ja siirrospohjan uuteen rikkoutumiseen.

Kehon vieraita biologisia peitteitä torjuva vaikutus on antanut aiheen etsiä uusia ihokorvikkeita, jotka ovat joko täysin synteettisiä tai kudoskomponenteista johdettuja tai joitakin näiden yhdistelmiä. Etsintä ei kuitenkaan tähän mennessä ole tuottanut merkittäviä tuloksia, koska on vaikeata löytää materiaali, jolla on ihanteellisen ihokorvikkeen yhdistetyt ominaisuudet. Näihin ominaisuuksiin kuuluvat mm. nopea, tasalaatuinen ja voimakas kiinnittyminen allaolevaan kudokseen; sellaiset vesihöy-rynsiirto-ominaisuudet, että ne riittävät pitämään allaolevan kudoksen kosteana, mutta eivät aiheuta kosteuden kertymistä pisaroiksi; elastisuus; kestävyys; täydelliset bakteerien läpäisyn estävät ominaisuudet; antigeenivaiku-tuksettomuus ja myrkyttömyys; suuri hapenläpipäästökyky; helppo levitettävyys ja poistettavuus; helppo varastoi-tavuus; ja suhteellisen edullinen hinta.

Ennestään tunnettujen ihokorvikemateriaalien on havaittu olevan puutteellisia yhden tai useampien edellämainittujen ominaisuuksien suhteen. Näistä tyydyttä-vimmät ovat muodostuneet kerroksellisista yhdistelmä-kalvoista, joiden ulomman kerroksen, silikonikalvo tai muu synteettinen polymeerikalso tms. , on tarkoitus antaa kestävyyttä tai elastisuutta ja sisempi kerros, kuten kollageeni, puuvillaharso tai Dacron-nöyhtä, on tarkoitettu antamaan mahdollisimman suuren kiinnittyvyyden. Näihin liittyvät rakenneongelmat ovat kuitenkin erittäin vaikeita, koska yhdistelmäkalvoista muodostuneet peitteet 3 71944 pitää poistaa palohaavan päältä ennen lopullista oma-kudossiirtoa. Koska näissä peitteissä haavaan kiinnittyminen tavallisesti riippuu kudoksen kasvusta niiden sisemmän kerroksen sisään, on peitteen täydellinen poistaminen vaikeata ja saattaa vaatia haavan uudelleenavaamisen ennen kudossiirtoa. Vaikka tämä ongelma voidaankin voittaa tekemällä sisempi kerros biologisesti hajoavasta materiaalista, on tämän lähestymistavan havaittu johtavan joko siihen, että peite irtoaa ja menettää tehonsa ennenkuin haava on täysin parantunut, tai siihen, että muodostuu huomattava määrä arpikudosta, ellei sisemmän kerroksen biologinen hajoamisnopeus ole tarkkaan säädetty sopimaan yhteen haavan parantumisnopeuden kanssa.

Palohaavojen peitteenä käytettäviksi ihokorvikkeiksi on myös ehdotettu homogeenisia, vettäimeviä kalvoja, jotka ovat muodostuneet hydrofiilisestä, synteettisestä polymeerimateriaalista nimeltä Hydron. Tämä materiaali kiinnittyy kuivaan ja kosteaan kudokseen ja lisäksi se on tavallisiin ääriviivoihin muotoutuvaa, elastista, antigee-nivaikutuksetonta, inerttiä ja tarjoaa tehokkaan bakteerien läpäisyä estävän vallin. Sen päähaittapuolia haavapeite-materiaalina ovat suuri vedenläpäisevyys ja huono kestävyys vedellä pestäessä tai kohtalaisen tihkumisen tai vuodon esiintyessä. Lisäksi sen elastisuus häipyy liian nopeasti kuivuessa. Näistä syistä sen ei ole havaittu olevan käytännöllinen suhteellisen pitkäaikaista peittämistä tarvitsevissa palohaavoissa.

Näin ollen tämän keksinnön päätarkoituksena on tarjota uusi materiaali, jonka ominaisuusyhdistelmä on sellainen, että se sopii käytettäväksi palohaavojen ja muiden paljaassa kudoksessa olevien haavojen peitteenä.

Toinen tämän kesinnön tarkoitus on tarjota uusi haavapeitemateriaali, joka tarttuu kudokseen, on elastinen, kestävä ja täysin biologisesti hajoava niin, ettei sitä tarvitse repiä irti haavakohdasta.

Vielä eräs tämän keksinnön tarkoitus on tarjota uusi 4 71944 edelläolevien tunnusmerkkien mukainen haavapeitemateriaa-li, joka imee itseensä tihkunestettä silti menettämättä kestävyyttään, ja jolla on sellaiset vedenläpipäästöomi-naisuudet, että ne riittävät pitämään allaolevan kudoksen kosteana ilman kosteuspisaroiden muodostusta.

Vielä eräs tämän keksinnön kohde on tarjota edelläolevien tunnusmerkkien mukainen homogeeninen materiaali.

Vielä eräs tämän keksinnön kohde on tarjota edelläolevien tunnusmerkkien mukainen materiaali, joka voidaan helposti ja käytännöllisesti levittää palohaavojen tai muiden paljaassa kudoksessa olevien haavojen päälle.

Nämä ja muut keksinnön kohteena olevat seikat saavutetaan keksinnönmukaisesti siten, että tarjotaan uusia hydrofiilisia biopolymeeriHia sekapolyelektrolyyttejä, joissa on (a) vesiliukoinen, lineaarinen, anioninen pro-teiinipolyelektrolyyttikomponentti, joka on johdettu kera-tiinista, ja (b) vesiliukoinen, lineaarinen, kationinen biopolymeeripolyelektrolyyttikomponentti, joka on johdettu vähintään yhdestä biopolymeeristä, jotka kuuluvat glukos-aminoglykaanin ja kollageenin muodostamaan joukkoon.

Tämän keksinnön mukaisista sekapolyelektrolyyteistä muodostuneilla vettäimevillä kalvoilla on sellainen omi-naisuusyhdistelmä, että se tekee ne käyttökelpoisiksi biologisesti hajoaviksi palohaavojen ja muiden paljaassa kudoksessa olevien haavojen peitteiksi. Nämä kalvot kiinnittyvät voimakkaasti alapuolella olevaan kudokseen, ovat elastisia, kestäviä, happea hyvin läpipäästäviä, adsorboivat haavasta tihkuvia nesteitä menettämättä kestävyyttään, päästävät läpi vesihöyryä siinä määrin, että alapuolella oleva kudos pysyy kosteana ilman kosteuspisaroiden muodostusta ja muodostavat yhtenäisen, bakteerien läpäisyä estävän vallin. Niiden avulla haavakohta voidaan peittää nopeasti ja helposti useilla vaihtoehtoisilla tavoilla. Biologisen hajoamisensa vuoksi niitä ei tarvitse repiä irti. Haavan paranemisen myöhemmässä vaiheessa, kun 5 71 944 haava-alueesta erittyvä kosteus on huomattavasti vähentynyt, mahdollinen jäljelläoleva sekapolyelektrolyyttimate-riaali kuivuu ja kovettuu muodostaen suojaavan kuoren, joka irtoaa luonnollisella tavalla jättämättä jälkeensä mitään arpeutumaa.

Tämän keksinnön mukaiset biopolymeeriset sekapoly-elektrolyytit ovat veteenliukenemattomia, veden vaikutuksesta turpoavia materiaaleja, jotka on valmistettu vesiliukoisista keratiiniproteiinin johdannaisista ja vähintään yhdestä muusta vesiliukoisesta biopolymeeristä, joka kuuluuu glukosaminoglykaanijohdannaisten, kuten kitosaani, ja kollageeniproteiinijohdannaisten muodostamaan joukkoon. Keratiini on proteiini, jonka lähteitä ovat mm. nahka, turkis, tukka, villa, sarvet, kynnet, ravun sakset, linnun-nokat ja suomut. Se voidaan helposti eristää raaka-aineestaan ja erottaa alfa-keratoosi- ja gamma-keratoosijakeek-si alaan perehtyneiden hyvin tuntemilla menetelmillä, joita on kuvattu esim. seuraavissa julkaisuissa: Widra, Myco- pathologica et Mycologia Applicata, Volume 30, ss. 141— 144 (1966) ja Rhodes et ai., Mycopathologica et Mycologia Applicata, Volume 33, ss. 345-348 (1967). Kitosaani on kitiinin deasyloitunut muoto, ja kitiini on glukosaminoglykaani, joka on pääaineaosna katkarapujen, rapujen ja hummerien kuorissa ja rihmasienten solunseinissä ja hyöteis-ten ulkoisissa tuki- ja suojarangoissa. Kitosaania on saatavissa kuidun muodossa esim. firmasta Sigma-Aldrich Corporation, St. Louis, Missouri. Kollageeni on kuitumainen proteiini, joka muodostaa pääosan eläimen sidekudoksen, erityisesti nahan, luiden ja jänteiden, valkoisesta kuidusta. Sitä on saatavissa kuidun muodossa esim. firmasta Sigma-Aldrich Corporation, St. Louis, Missouri.

Tämän keksinnön mukaisten sekapolyelektrolyyttien valmistuksessa käytetty vesiliukoinen keratiinijohdannainen on lineaarinen polyelektrolyytti, jossa keratiini-ryhmä on anionisessa muodossa. Erittäin sopiva anioni-nen keratiinipolyelektrolyytti on ammoniumkeratinaatti, 6 71 944 joka on saatu peretikkahapolla hapetettujen ihmisen hiusten ammoniumhydroksidiin liukenevana kokonaisjakeena, tai tämän jakeen alfa-keratoosikomponentti, kun valmistuksessa käytetään edellämainittua Rhodes et ai:n artikkelissa kuvattua menetelmää. Koska on havaittu viitteitä siihen suuntaan, että ammoniumkeratinaatin alfa-keratoosi-muoto olisi vaikutukseltaan vähemmän antigeeninen, asetetaan tämä muoto etusijalle.

Vesiliukoiset glukosaminoglykaani- ja kollageeni-johdannaiset, joita käytetään tämän keksinnön mukaisten sekapolyelektrolyyttien valmistuksessa, ovat lineaarisia polyelektrolyyttejä, joissa biopolymeeriryhmä on kationi-sessa muodossa. Erittäin sopivia kationisia glukosaminoglykaani- ja kollageenipolyelektrolyyttejä ovat näiden biopolymeerien karboksylaatit, kuten niiden asetaatit ja sitraatit, jotka on saatu liuottamalla biopolymeeri vastaavan karboksyylihapon vesiliuokseen.

Anionisen keratiinipolyelektrolyyttikomponentin suhde kationiseen biopolymeeripolyelektorolyyttikomponenttiin suhde painon mukaan laskettuna voi tämän keksinnön mukaisissa sekapolyelektorolyyteissä vaihdella melko laajoissa rajoissa, mutta edullinen vaihtelualue on noin 1:1 - noin 10:1 ja vielä edullisempi noin 2:1 - noin 5:1. Kun ka-tionisen biopolymeeripolyelektrolyyttikomponentin biopo-lymeeriosa on glukosaminoglykaanin ja kollageenin seos, on glukosaminoglykaanin suhde kollageeniin painon mukaan laskettuna alueella noin 0,5:1 - noin 2:1.

Kun vesiliukoinen anioninen keratiinipolyelektro-lyyttikomponentti saatetaan veden läsnäollessa kosketukseen vesiliukoisen kationisen biopolymeeripolyelektrolyyt-tikomponentin (so. kationinen glukosaminoglykaani, katio-ninen kollageeni tai näiden seos) kanssa, järjestyvät polyelektrolyyttikomponentit spontaanisti veteeniiukene-mattomaksi, veden vaikutuksesta turpoavaksi kiinteäksi koherentiksi massaksi. Vaikka ei tarkoin tunnetakaan sitä reaktiomekanismia, joka johtaa näiden biopolymee- 71 944 7 risten, veden vaikutuksesta turpoavien sekapolyelektro-lyyttien muodostumiseen, uskotaan, että näiden kahden polyelektrolyytin alkuperäinen toinen toistaan kohtaan osoittama vetovoima johtuu niiden vastakkaisesta nettova-rauksesta, ja että biopolymeerimolekyylien lähempi toistensa suhteen vastakkainasettuminen tuo mukanaan monenlaista steeristä ja kemiallista asettumista ja sitoutumista ja ristikytkymekanismeja eri kohdissa pitkin molekyyliä niin, että muodostuu lomittaisia sekabiopolymeerejä.

Joka tapauksessa niiden ominaisuudet eroavat täysin alkuperäisten yksittäisten komponenttien ominaisuuksista.

Vettäimeneessä muodossaan tämän keksinnön mukaiset biopolymeeriset sekapolyelektrolyytit ovat muodonmuutoksia kestäviä hydrogeelejä, joita voidaan käsitellä kuten itsesitkistyvää pastaa tai tahnaa ja näin muovata niistä levymäisiä kalvoja, tasoittaa halkeamiin tai muovata muodonmukaisiksi säiliöiksi tai lasin tai metallin ympärille tai reikien läpi. Niin kauan kuin kosteutta on läsnä, ne pysyvät joustavina ja taipuisina. Kuivuessaan ne kutistuvat, kiinnittyvät tasaisiin pintoihin, sitkistyvätitsestään ja kovettuvat pakkautuneiden mikro-säikeiden muodostamaan kidemuotoon. Koska sekapolyelektrolyytit päästävät läpi vettä ja laajenevat veden vaikutuksesta, ne voidaan regeneroida vettä lisäämällä dehydratoi-tuneesta muodostaan veden turvottaman geelin muotoon ja sen jälkeen muotoilla uudelleen.

Tämän keksinnön mukaiset biopolymeeriset sekapolyelektrolyytit voidaan valmistaa siten, että sekoitetaan keskenään anionisen keratiinipolyelektrolyyttikomponentin vesiliuosta ja kationisen biopolymeeripolyelektrolyytti-komponentin vesiliuosta saostumisen päätepisteeseen asti ja annetaan sakan kuivua kohesiiviseksi kalvoksi. Kalvo voidaan sitten poistaa tukialustaltaan murtamalla se dehydratoituneessa muodossa ja muodostamalla siitä jauhetta tai kelluttamalla se irti vedessä taipuisan hydrogeelikalvon muodossa.

δ 71 944

Vaihtoehtoisessa valmistustavassa voidaan toinen, kiinteässä muodossa oleva polyelektrolyyttikomponentti saattaa kosketukseen toisen polyelektrolyyttikomponen-tin vesiliuoksen kanssa. Esimerkiksi pelkkä kitosaani-asetaattiliuos voidaan kuivata kiteiseksi kompleksiksi, joka muistuttaa sellofaanilevyä, ja jonka paksuus ja lujuus vaihtelee sen mukaan, miten paljon liuosta on käytetty tietyn alan peittämiseen ennen kuivausta. Kun kitosaaniasetaattilevy saatetaan kosketukseen ammonium-keratinaatin vesiliuoksen kanssa, muodostuu kitosaanikera-tinaattisekapolyelektrolyyttihydrogeelikalvo. Tämä voitaisiin saada aikaan esimerkiksi sivelemällä tai suihkuttamalla ammoniumkeratinaattiliuosta ensimmäiselle kitosaa-niasetaattilevylle ja sen jälkeen asettamalla kostutetulle levylle toinen kitosaaniasetaattilevy.

Biopolymeerisiin sekapolyelektrolyytteihin voidaan parempien ominaisuuksien saavuttamiseksi kulloinkin kyseessä olevaa käyttötarkoitusta varten sisällyttää erilaisia lisäaineita, kuten pehmittimiä, antibiootteja, sienten kasvua hillitseviä aineita tai muita farmaseuttisia aineita, soluja, entsyymejä, vasta-aineita, pigmenttejä tms.. Tällaiset lisäaineet voidaan sisällyttää sekapolyelektrolyytteihin joko niiden muodostamisen jälkeen tai yhdessä yhden tai useamman polyelektrolyyttikompo-nentin kanssa muodostamisen aikana. Esimerkiksi haava-peitteinä käytettäessä sekoitetaan biopolymeerisiin sekapolyelektrolyytteihin mielellään myrkkyvaikutuksetonta pehmitintä, kuten glyserolia, sellainen määrä, joka riittää parantamaan peitteen taipuisuutta ja/tai tarttumista. Kun käytetään kitosaaniasetaattilevyä yhtenä polyelektrolyyt-tikomponenttina biopolymeerisiä sekapolyelektrolyyttejä formuloitaessa, on pehmitin edullista sisällyttää ki-tosaaniasetaattilevyyn esim. siten, että pehmittimen suhde kitosaaniasetaattiin painon mukaan laskettuna on alueella noin 0,5:1 - noin 3:1.

Tämän keksinnön mukaiset veden vaikutuksesta turpoavat kalvot voidaan tehdä hyvin eri paksuisiksi, jolloin 71 944 9 optimaalinen paksuus riippuu käyttötarkoituksesta. Useimpia käyttötarkoituksia ajatellen antaa vähintään noin -5 2,54x10 m (1 mil) paksuus riittävän vahvuuden ja kestävyyden. Haavapeitteinä käytettävien kalvojen edullisen paksuuden on havaittu olevan noin 2,54 x 10 5 - noin -5 17,78 x 10 m ( noin 1-7 mil). Kalvon paksuutta voidaan säätää monilla tavoilla. Esimerkiksi vaihtelemalla seka-polyelektrolyyttien valmistuksessa käytettyjen varasto-liuosten sisältämiä polyelektrolyyttikomponenttien väkevyyksiä, saadaan aikaan paksuudeltaan erilaisia kalvoja. Vaihtoehtoisesti voidaan erikseen muodostetut hydro-geelilevyt laminoida yhteen esim. käyttämällä apuna sopivan pehmittimen (esim. glyseroli-vesiseos) muodostamaa välipäällystettä.niin, että saadaan aikaan komposiitti-hydrogeelikalvo. Tällaisia komposiittikalvoja voidaan valmistaa joko koostumukseltaan samoista tai erilaisista hydrogeelikerroksista. Esimerkiksi sekapolyelektrolyytin kationinen biopolymeeripolyelektrolyyttikomponentti voi yhdessä kerroksessa olla kationinen kitosaani ja toisessa kerroksessa kationinen kollageeni.

Tämän keksinnön mukaisten vettäimevien biopolymee-risten sekapolyelektrolyyttikalvojen ominaisuusyhdistel-mät tekevät niistä erittäin sopivia palohaavojen ja muiden paljaassa kudoksessa olevien haavojen peitteiksi. Nämä kalvot kiinnittyvät nopeasti, tasalaatuisesta ja tiukasti allaoleviin kudoksiin johtuen täysin hydratoituneen tilan jälkeisestä kutistumisesta ja/tai niiden sisältämästä kollageenista, joka aiheuttaa sitoutumisen haavapohjan fibriiniin. Ne kestävät fysikaalista rasitusta ja niitä voidaan paksuntaa kestävyyden parantamistarkoituksessa.

Ne imevät suuressa määrin sisäänsä tihkunutta seerumia tai verta ja pysyvät taipuisina ja joustavina niin kauan, kuin kosteutta on läsnä. Niiden vesihöyrynkuljetusominaisuudet ovat sellaiset, että ne päästävät veden haihtumaan sellaisella nopeudella, joka riittää estämään kosteuspisaroiden muodostumisen peitteen alle, mutta nopeus on kuitenkin niin alhainen, että haavan pinnalla säilyy riittävä kos- 10 71 944 teus, joka mahdollistaa haavaa parantavan solujen kulkeutumisen, ja kalvon sisällä säilyy riittävä kosteus ylläpitämässä taipuisuutta ja joustavuutta. Hydrogeelikal-vot päästävät läpi happea erittäin hyvin, ja näin ollen siis ilma pääsee sisään, mutta bakteerit jäävät kalvon ulkopuolelle. Kalvojen toimintaa mikrobien ulkopuolelle-sulkijoina voidaan edelleen parantaa sisällyttämällä peitteeseen antimikrobiaineita esim. hydrogeelin valmistuksen yhteydessä, eri hydrogeelikerrosten väliin tai suihkuttamalla tai hieromalla haavapeitteeseen kliinisen tilanteen vaatimusten mukaisesti.

Sekapolyelektrolyyttien ja niiden muodostamien vet-täimevien kalvojen valmistuksessa käytetyt materiaalit ovat antigeenivaikutuksettomia ja myrkkyvaikutuksettomia ja helposti saatavissa olevia. Lisäksi sekapolyelektro-lyytit ovat sekä dehydratoituneessa tai hydratoituneessa muodossa helposti varastoitavia huoneenlämpötilassa poly-etyleenipusseissa tai alumiinikalvopakkauksissa tai muovi-rasioissa, kunhan ensin on suoritettu sterilointi autoklaavissa, kaasun avulla, alkoholin avulla tai säteilyn avulla.

Vettäimevien sekapolyelektrolyyttikalvojen muodostamat haavapeitteet voidaan helposti ja vaivattomasti levittää haavakohtaan useilla erilaisilla tavoilla. Esimerkiksi hydrogeeli voidaan tehdä etukäteen ja sen jälkeen asettaa haavakohtaan joko etukäteen muodostettuna kalvona tai itsesitkistyvänä tahnana. Vaihtoehtoisesti voidaan sekapolyelektrolyytti valmistaa etukäteen ja levittää haavakohtaan dehydratoituneessa muodossa joko kuivattuna kalvona tai jauheena ja antaa sen sitten imeä itseensä vettä niin, että muodostuu hydrogeelikaIvo haava-kohtaan in situ. Vielä eräs toteutustapa on se, että haavakohtaan levitetään erikseen anioninen keratiini-polyelektrolyyttikomponentti ja kationinen biopolymeeri-elektrolyyttikomponentti niin, että haavakohtaan muodostuu sekapolyelektrolyytti hydrogeelikalvona in situ. Täs- 11 71944 sä viimeksimainitussa toteutustavassa voidaan molemmat polyelektrolyyttikomponentit levittää vesiliuoksina tai toinen voidaan levittää vesiliuoksena ja toinen kiinteässä muodossa. Esimerkiksi haavakohtaan voidaan ensin suihkuttaa tai sivellä ammoniumkeratinaatin vesi-liuosta, joka sen jälkeen voidaan peittää kuivatulla kitosaaniasetaattikalvolla, joka mielellään sisältää taipuisuutta ja/tai kiinnittymistä edistävän määrän myrkkyvaikutuksetonta pehmitintä, kuten glyserolia.

Vettäimevä sekapolyelektrolyyttikalvo voi olla paikoillaan käytännöllisesti katsoen koko haavan paranemis-ajan, jona aikana se absorboi haavasta tihkuvaa nestettä ja valkoiset verisolut ja makrofagit kulkeutuvat hydrogee-lin sisään ja lopuksi kuivuvat ilmaa vasten olevassa pinnassa muodostaen suojaavan kuoren, kun taas kollageeni-kuiduiksi kehittyvät fibroblastit kiinnittyvät kalvon alapintaan. Orvaskesisolut liikkuvat haavan reunoista keskellepäin näiden kollageenikuitujen läpi kasvaakseen haavan yli ja sulkeakseen sen käyttämällä hyväksi sitä kosteaa tilaa, joka on fibroblastien ja valkosolujen läpitunkeman kalvon välissä. Kostea kalvo hajoaa biologisesti ihosolujen, valkosolujen ja makrofagien vaikutuksesta. Haavan paranemisen loppuvaiheessa, kun haava-alueen kosteus on paljolti vähentynyt, jäljelläoleva kalvo kuivuu ja kovettuu suojääväksi kuoreksi, joka irtoaa pois luonnollisesti jättämättä jälkeensä mitään arpeutumista. Kuivunut kuori voidaan haluttaessa pehmittää ja poistaa käyttämällä apuna glyseriini-vesiseosta.

Vaikka tämän keksinnön mukaisia hydrofiilisiä bio-polymeerisiä sekapolyelektrolyyttejä onkin edellä kuvattu viittaamalla pääasiassa niiden käyttökelpoisuuteen haavapeitteeksi sopivina vettäimevinä kalvoina, on selvää, että näillä uusilla materiaaleilla on lukuisia erilaisia tärkeitä käyttömahdollisuuksia. Niitä voidaan käyttää esim. prosteettisissa laitesiirrännäisissä, arpikudosten peitteinä, ompeleissa, teipeissä, pitkitetyn vaikutuksen omaavissa lääkkeissä ja putkenvuorauksessa ohi- 12 71 944 tusleikkauksissa.

Keksintöä valaistaan tarkemmin seuraavien esimerkkien avulla.

Esimerkki 1

Varastoliuokset tämän keksinnön mukaisten hydro-fiilisten biopolymeeristen sekapolyelektrolyyttien valmistamiseksi tehtiin seuraavalla tavalla.

Kitosaaniasetaattiliuos valmistettiin lisäämällä jatkuvan sekoituksen alaisena 50 mg käytännön laatutasoa olevia katkaravun kitosaanikuituja (Sigma-Aldrich Corporation, St. Louis, Missouri) 100 ml:aan kylmää 0,25-pro-senttista (tilavuus/tilavuus) etikkahappoa. Liuoksesta poistettiin suurikokoiset hiukkaset suodattamalla se Buchner-suppilossa 12-kerroksisen sideharsotyynyn läpi.

Kollageeniasetaattiliuos valmistettiin sekoittamalla 200 mg naudan kollageenikuituja (happoon liukeneva Type III, Sigma-Aldrich Corporation, St. Louis, Missouri) 100 ml:aan kylmää 0,25-prosenttista (tilavuus/tilavuus) etikkahappoa.

Alfa-keratoos iammoniumkeratinaatti1iuos vaImi stet-tiin seuraavalla tavalla. 12 g puhdasta, kuivaa, vaaleata ihmisen hiusta, josta oli poistettu rasva, ja joka oli pesty, laitettiin 1 litran Erlenmayer-kolviin, jossa oli 320 ml vettä. Lisättiin 80 ml väkevää peretikkahappoa ja kolvi suljettiin tulpalla. Kolvin, sisältöä sekoitettiin pyörittämällä ja sen jälkeen se laitettiin jääkaappiin 24 tunnin ajaksi ja sekoitettiin välillä pyörittämällä. Valkaistunut, helposti venyvä ja revitty ("lionnut") hius vapautettiin etikkahaposta dekantoi-malla ja huuhtelemalla useaan kertaan vedellä. Sitten Sitten tämä pesty, lionnut hius peitettiin 800 ml:11a 3N ammoniumhyhdroksidia ja sekoitettiin 24 tuntia kylmässä hiuskeratiinin liuottamiseksi. Liuenneen proteiinin 13 71 944 kokonaisjae (TP, total protein) erotettiin kiinteästä aineesta sentrifugoimalla ja liukenematon ja muuta kuin proteiinia sisältävä jäännös heitettiin pois. Sitten TP-jae kirkastettiin edelleen Whatman No. 1 suodatinpaperin avulla, dialysoitiin vettä vasten, kunnes dialy-saatissa oli jäljellä vain hyvin vähän ammoniakkia Nesslerin reagenssilla mitattuna, ja sen jälkeen suoritettiin Seitz-mikrosuodatus. Alfa-keratoosi saos-tettiin TP-jakeesta lisäämällä erissä 0,1 N suolahappoa samalla sekoittaen. Sakka sentrifugoitiin talteen ja emäliuoksen sisältämä gamma-keratoosi, joka oli antigeeninen kaneille, heitettiin pois. Alfa-keratoosisakka pestiin vedessä, sentrifugoitiin uudellen ja liuotettiin sen jälkeen 0,1 N ammoniumhydroksidiin. Sitten alfa-keratoosi saostettiin toisen kerran, pestiin ja liuotettiin, ennenkuin se lopullisesti dialysoitiin vettä vasten, mikrosuodatettiin ja varastoitiin steriiliin astiaan. Näin saatu liuos sisälsi noin 7,5 mg alfakeratoosi-ammoniumkeratinaattia per ml.

Esimerkki 2

Esimerkissä 1 valmistettuja kollageeniasetaatti-ja alfa-keratoosiammoniumkeratinaattivarastoliuosta käytettiin kollageenikeratinaattisekapolyelektrolyytin valmistuksessa. 10 ml kollageeniasetaattiliuosta (sisälsi 20 mg kollageeniasetaattia) ja 10 ml ammoniumkera-tinaattiliuosta (sisälsi 75 mg alfa-keratoosiammonium-keratinaattiliuosta) sekoitettiin keskenään muovisessa Petri-maljassa saostumisen päätepisteeseen asti. Kun emäliuos haihdutettiin pois, kuivui sakka kuivaksi, kiteistä muistuttavaksi levyksi. Kun kuivattuun sakkaan lisättiin vettä, saatiin itsesitkistynyt, taipuisa, läpikuultava, kohesiivinen kollageenikeratinaatti-sekapolyelektrolyyttihydrogeelikalvo, joka irroitettiin veden avulla kelluttamalla maljan pohjasta.

14 P vw , 71944

Esimerkki 3

Kitosaanikeratinaattisekapolyelektrolyytin valmistuksessa käytettiin esimerkissä 1 valmistettuja kitosaa-niasetaatti- ja alfa-keratoosiammoniumkeratinaattivaras-toliuosta. 50 ml kitosaaniasetaattiliuosta (sisälsi 25 mg kitosaaniasetaattia) ja 15 ml ammoniumkeratinaattiliuosta (sisälsi 112,5 mg alfa-keratoosiammoniumkeratinaattia) sekoitettiin keskenään muovisessa Petri-maljassa saostu-misen päätepisteeseen saakka, jolloin saatiin samea, lähes valkoinen, tarttuva, kelluva sakka. Kun emäliuos haihdutettiin kuiviin, saatiin kova, hauras, puoliksi läpinäkyvä levy, joka kohosi tai halkeili ylös maljan pohjasta. Kun kuivaan materiaaliin lisättiin vettä, muodostui itsesitkistynyt, sitkeä, venytettävä, leikattava, kohesiivinen kitosaanikeratinaattisekapolyelektrolyytti-hydrogeelikalvo.

Esimerkki 4

Kaikkia kolmea esimerkissä 1 valmistettua varasto-liuosta käytettiin kitosaani-kollageenikeratinaattiseka-polyelektrolyytin valmistukseen. 30 ml kitosaaniasetaattiliuosta (sisälsi 15 mg kitosaaniasetaattia), 10 ml kol-lageeniasetaattiliuosta (sisälsi 20 mg kollageeniasetaat-tia) ja 10 ml ammoniumkeratinaattiliuosta (sisälsi 75 mg alfa-keratoosiammoniumkeratinaattia) sekoitettiin keskenään muovisessa Petri-maljassa saostumisen päätepisteeseen. Kun emäliuos haihdutettiin, sakka kuivui kiteistä muistuttavaksi levyksi. Kun kuivuneeseen sakkaan lisättiin vettä, muodostui itsesitkistynyt, taipuisa, kohesiivinen kitosaa-ni-kollageenikeratinaattisekapolyelektrolyyttihydrogee-likalvo, joka irroitettiin ja kellutettiin pois maljan pohjasta.

Esimerkki 5 Tämä esimerkki edustaa kitosaanikeratinaattisekapo-lyelektrolyyttihydrogeelikalvon valmistusta käyttämällä kiinteätä kitosaaniasetaattikalvoa kationisena kitosaani-polyelektrolyyttikomponenttina.

15 71 944

Kitosaaniasetaattilevy valmistettiin sekoittamalla keskenään 2 ml jääetikkaa, 4 ml glyserolia, 794 ml vettä ja 4 g käyttölaatua olevaa kitosaanikuitua (Sigma-Aldrich Corporation, St. Louis, Missouri). Seosta sekoitettiin niin kauan, että muodostui liuos. Liuos suodatettiin viiden juustokangaskerroksen läpi, kaadettiin tasaiselle pannulle ja annettiin kuivua taipuisaksi, tarttuvaksi, kohesiiviseksi kitosaaniasetaattilevyksi.

Kun kitosaaniasetaattilevy saatettiin kosketukseen alfa-keratoosiammoniumkeratinaattivarastoliuoksen kanssa, joka oli valmistettu esimerkissä 1, kiinteä levy turposi ja muodostui itsesitkistynyt, taipuisa, kohesiivinen ki-tosaanikeratinaattisekapolyelektrolyyttihydrogeelikalvo.

Esimerkki 6 4,5 kg painoisen, ketamiinilla nukutetun,koiraspuo-lisen, valkoisen New Zealand-kanin korvista ajeltiin karva ja se valmisteltiin leikkausta varten. Toisen korvan selkäpuolelta poistettiin täydeltä nahan paksuudelta halkaisijaltaan 2,5 cm suuruinen ympyränmuotoinen pala ja haava kuivattiin haavatupolla. Steriiliä alfa-kera-toosiammoniumkeratinaattiliuosta tiputettiin haava-alueelle ja sitä ympäröivälle ajellulle nahalle. Ympyränmuotoinen pala ohutta kitosaaniasetaattilevyä (2,4 mg kitosaania 2 per cm ) asetettiin haava-alueen ja sitä ympäröivän nahan päälle, jolloin muodostui kitosaanikeratinaattisekapoly-elektrolyyttihydrogeelikalvohaavapeite, joka kiinnittyi tiukasti kaikkiin pintoihin muutaman minuutin kuivumisen kuluessa. Alue peitettiin steriilillä vaseliinisidehar-solla, sidottiin ja teipattiin. Valmistettiin myös ver-tailukorva, jossa oleva haava peitettiin vain steriilillä vaseliinisideharsolla, sidottiin ja teipattiin.

Kun koekorva tarkastettiin 10 vuorokauden kuluttua leikkauksesta, siinä havaittiin tasainen, normaalisti parantunut rupi, ja sekapolyelektrolyyttihydrogeelikalvo oli absorboitunut ja häipynyt. Vertailukorva oli paran- 16 71944 tunut normaalisti, mutta siinä oleva rupi oli keskeltä koholla. 14 vuorokauden kuluttua leikkauksesta oli kummassakin korvassa jäljellä vain pieni jäännösarpi. Aika ajoin tapahtuvassa tarkistuksessa voitiin sekapolyelektro-lyyttihydrogeeliin kiinnittynyt sideharsopeite poistaa helposti pelkällä suolaliuospesulla.

Esimerkki 7

Naaraspuolinen, 4,5 kg painava kani valmisteltiin leikkaukseen ja sen vasemmasta kyljestä poistettiin koko nahan paksuudelta ympyränmuotoinen pala, jonka halkaisija oli 3,5 cm. Sitten kohtaan suihkutettiin steriiliä alfa-keratoosiammoniumkeratinaattiliuosta, peitettiin kes- kipainoisella kitosaaniasetaattilevyllä (3,6 mg kitosaania 2 per cm ), peitettiin vaseliinisideharsolla, sidottiin ja teipattiin.

Kun tarkastettiin 3, 7 ja 10 vuorokauden kuluttua leikkauksesta, ei havaittu mitään merkittäviä muutoksia normaaliin paranemisprosessiin verrattuna. "Sekapolye-lektrolyyttihydrogeelikalvoikkunan" läpi voitiin havaita kapillaarisen verkon muodostuminen ja uuden koduksen peri-feraalinen kasvu kohti keskustaa. Ympäröivälle normaalille nahalle ulottuva hydrogeelikalvo pysyi myös notkeana ja kiinnittyneenä. 10 ja 17 vuorokauden välisenä aikana leikkauksen jälkeen oli vamma kutistunut 1,9 cm:iin halkaisijaltaan ja hydrogeelikalvo oli absorboitunut ja näkyi vain reunassa kerrostuneena alla olevan haava-alueen uuden kudoksen ja päällä olevan kuivan ruven väliin.

20. päivänä leikkauksen jälkeen oli vamma pienentynyt halkaisijaltaan 1,7 cm:iin ja tässä vaiheessa koe keskeytettiin, jotta voitiin tutkia haavakohta histologisesti ja sytokemiallisesti, ennenkuin sekapolyelektrolyyttihydro-geelikalvo oli täysin absorboitunut.

17 71 944

Esimerkki 8

Naaraspuolinen, 4,5 kg painava kani valmisteltiin leikkaukseen ja siitä poistettiin koko nahan paksuudel-2 ta 2,5 x 3,5 cm suorakaiteen muotoinen pala. Haava-alueelle suihkutettiin steriiliä alfa-keratoosiammonium-keratinaattiliuosta ja sen jälkeen asetettiin kak sikerroksinen kitosaaniasetaattilevy (kaksi kerrosta, jotka oli kiinnitetty yhteen alfa-keratoosiammoniumkerati- naattiliuoksella, ja levy sisälsi kaikkiaan 6,4 mg kito-2 saania/cm ) haavan ja sitä ympäröivän nahan päälle. Sitten alue peitettiin steriilillä vaseliinisideharsolla, sidottiin ja teipattiin.

Sekapolyelektrolyyttihydrogeelikalvo pysyi taipuisana kostean haavakohdan päällä yli 14 vuorokautta. Kuivuessaan ja vetäytyessään ympäröivän nahan yli aiheutti kalvo rypistymistä, joka helpottui levittämällä glyserii-ni-vesiliuosta (1:1). Kiihtynyt haavan umpeutuminen ja karvan takaisinkasvu tapahtui 17. ja 27. vuorokauden välisenä aikana leikkauksen jälkeen parantuvan alueei sulkeutuessa kokoon 2x3 cm. Jäljelläoleva tasainen kalvopinta muistutti kovakuorista tarttunutta rupea, jonka alla paraneminen edistyi. Kohdan hoidon kannalta ei enää tarvittu sidettä eikä teippausta ja paraneminen oli tapahtunut täydellisesti 30 vuorokauden kuluttua leikkauksesta.

Esimerkki 9

Kani valmisteltiin leikkaukseen ja nahan täydeltä paksuudelta poistettiin neliömäinen alue, jonka koko oli n. 10 x 10 cm. Alueelle suihkutettiin alfa-kera-toosiammoniumkeratinaattiliuosta ja haava-alueen ja ympäröivän nahan päälle levitettiin esimerkin 8 mukainen kaksikerroksinen kitosaaniasetaattilevy. Sitten alue peitettiin steriilillä vaseliinisideharsolla, sidottiin ja teipattiin. Suunnilleen samankokoinen vertailuhaa-va valmistettiin myös ja peitettiin vain steriilillä 18 71 944 vaseliinisideharsolla, sidottiin ja teipattiin. Haava-kohdat tutkittiin aika ajoin haavan sulkeutumisen suhteen. Kolmen ensimmäisen viikon kuluessa leikkauksen jälkeen haavan umpeutuminen eteni sekapolyelektrolyytti-hydrogeelikalvolla peitetyssä haavassa 50 % suuremmalla nopeudella kuin vertailuhaavassa.

Esimerkki 10

Vuohi valmisteltiin leikkaukseen ja sen toisesta kyljestä poistettiin suorakaiteenmuotoinen alue, jonka koko oli n. 20 x 23 cm, ja toisesta kyljestä poistettiin suorakaiteen muotoinen alue, jonka koko oli n. 18 x 20 cm. Pienempikokoista haavaa käytettiin vertailuhaavana, joka peitettiin vain vaseliiniharsolla, sidottiin ja teipattiin. Suurempikokoinen haava suihkutettiin steriilillä alfa-keratoosiammoniumkeratinaattiliuoksella ja peitettiin esimerkin 8 mukaisella kaksikerroksisella kitosaaniase-taattilevyllä, peitettiin steriilillä vaseliiniharsolla, sidottiin ja teipattiin. Molemmat haavat tutkittiin aika ajoin paranemisen suhteen. Neljän vuorokauden kuluttua leikkauksesta oli sekapolyelektrolyyttihydrogeelikalvol-la peitetty haava täysin peittynyt fibroblästeilla, kun taas vertailuhaavassa ei näkynyt mitään merkkejä paranemisesta. 14 vuorokauden kuluttua leikkauksesta oli sekapolyelektrolyyttihydrogeelikalvolla peitetty haava umpeutunut 5 cm, kun taas vertailuhaava oli umpeutunut alle 2,5 cm. 66 vuorokauden kuluttua leikkauksesta oli hydrogeelikalvolla peitetty haava umpeutunut kokoon 2,5 x 7,6 cm, kun taas vertailuhaava oli 78 vuorokauden kuluttua leikkauksesta umpeutunut vain kokoon 5 x 10 cm.

Claims (19)

71944

1. Hydrofiilinen biopolymeerinen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että se muodostuu (a) vesiliukoisesta, lineaarisesta, anionisesta proteiinipolyelektrolyyttikom-ponentista, joka on johdettu keratiinista, ja (b) vesiliukoi-seta, lineaarisesta, kationisesta biopolymeeripolyelektrolyyt-tikomponentista, joka on johdettu vähintään yhdestä biopolymeeristä, jotka kuuluvat glukosaminoglykaanin ja kollageenin muodostamaan joukkoon.

2. Vaatimuksen 1 mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainittu anioninen proteiinipolyelekt-rolyyttikomponentti on ammoniumkeratinaatti.

3. Vaatimuksen 2 mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainitun ammoniumkeratinaatin keratii-niryhmä on alfa-keratoosi.

4. Minkä tahansa edelläolevan vaatimuksen mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainittu glukosaminoglykaani on kitosaani.

5. Minkä tahansa edelläolevan vaatimuksen mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainittu kationinen biopolymeeripolyelektrolyyttikomponentti on bio-polymeerikarboksylaatti.

6. Vaatimuksen 5 mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainittu biopolymeerikarboksylaatti on biopolymeeriasetaatti.

7. Vaatimuksen 1 mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainitun anionisen proteiinipolyelekt-rolyyttikomponentin suhde mainittuun kationiseen biopolymee-ripolyelektrolyyttikomponenttiin painon mukaan laskettuna on alueella noin 1:1 - noin 10:1.

8. Vaatimuksen 7 mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainitun anionisen proteiinipolyelekt-rolyyttikomponentin suhde mainittuun kationiseen biopolymee-ripolyelektrolyyttikomponenttiin painon mukaan laskettuna on alueella noin 2:1 - noin 5:1. 20 7 1 9 4 4

9. Vaatimuksen 8 mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainitun kationisen biopolymeeripoly-elektrolyyttikomponentin biopolymeeriryhmä on kitosaanin ja kollageenin seos, jossa kitosaanin suhde kollageeniin painon mukaan laskettuna on välillä noin 0,5:1 - noin 2:1.

10. Vaatimuksen 9 mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainittu anioninen proteiinipolyelekt-rolyyttikomponentti on ammoniumkeratinaatti ja mainittu ka-tioninen biopolymeeripolyelektrolyyttikomponentti on kitosaa-niasetaatin ja kollageeniasetaatin seos.

11. Vaatimuksen 8 mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainittu anioninen proteiinipolyelekt-rolyyttikomponetti on ammoniumkeratinaatti ja mainittu katio-ninen biopolymeeripolyelektrolyyttikomponentti joko kitosaa-niasetaatti tai kollageeniasetaatti.

12. Vaatimuksen 10 tai 11 mukainen sekapolyelektrolyytti, tunnettu siitä, että mainitun ammoniumkeratinaa-tin keratiiniryhmä on alfa-keratoosi.

13. Haavapeitteeksi tarkoitettu seos, tunnettu siitä, että se sisältää minkä tahansa edelläolevan vaatimuksen mukaista sekapolyelektrolyyttiä ja taipuisuutta ja/tai tarttumista parantavan määrän myrkkyvaikutuksetonta pehmi-tintä.

14. Vaatimuksen 13 mukainen seos, tunnettu siitä, että mainittu pehmitin on glyseroli.

15. Hydrogeeli, tunnettu siitä, että se sisältää minkä tahansa edelläolevan vaatimuksen 1-12 mukaista sekapolyelektrolyyttiä vettä imeneessä muodossa.

16. Kalvo, tunnettu siitä, että se koostuu vähintään yhdestä vaatimuksen 15 mukaisesta hydrogeelistä ja mainitun kalvon paksuus on vähintään noin 2,54 x 10“5 m (]_ mil).

17. Vaatimuksen 16 mukainen kalvo, tunnettu siitä, että kationinen kitosaani ja kationinen kollageeni ovat läsnä samassa hydrogeelikerroksessa tai toinen toisessa ja toinen toisessa kahdesta erillisestä kerroksesta. 2i 719 4 4

18. Biologisesti hajoava palohaavojen ja muiden paljaassa kudoksessa olevien haavojen peite, tunnettu siitä, että se sisältää vaatimuksen 16 tai vaatimuksen 17 mukaisen kalvon.

19. Vaatimuksen 18 mukainen peite, tunnettu siitä, että mainittu kalvo sisältää taipuisuutta ja/tai tarttuvuutta parantavaa pehmitintä.