FR2493328A1

FR2493328A1 - Matiere polymere composite pour applications biologiques et medicales et procede pour sa preparation

Info

Publication number: FR2493328A1
Application number: FR8114072A
Authority: FR
Inventors: Miroslav Stol; Miroslav Tolar; Milan Adam; Pavel Cefelin; Jaroslav Kalal
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1980-07-21
Filing date: 1981-07-20
Publication date: 1982-05-07
Also published as: US4427808A; FR2493328B1; GB2080814A; US4563490A; CS216992B1; JPS6122586B2; JPS5752460A; GB2080814B; DE3128815A1

Abstract

MATIERE COMPOSITE POUR APPLICATIONS BIOLOGIQUES ET MEDICALES, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'ELLE COMPREND 1 A 99 EN POIDS D'UN POLYMERE OU COPOLYMERE HYDROPHILE A BASE DE METHACRYLATE OU D'ACRYLATE, 1 A 99 EN POIDS DE COLLAGENE FIBRILLAIRE, 0 A 2,5 EN POIDS D'UN AGENT DE RETICULATION, RELATIVEMENT AUX DEUX CONSTITUANTS POLYMERES ET, SI ON LE DESIRE, DES COMPOSES BIOLOGIQUEMENT ACTIFS ET DES MATIERES AUXILIAIRES TELLES QUE DES PLASTIFIANTS ET DES CHARGES, ET QU'ELLE EST PREPAREE PAR DISPERSION DU COLLAGENE FIBRILLAIRE DANS UNE SOLUTION OU DANS UNE DISPERSION FORTEMENT GONFLEE DU POLYMERE OU COPOLYMERE HYDROPHILE SYNTHETIQUE DANS UN AGENT LYOTROPE, PUIS PAR ELIMINATION DE L'AGENT LYOTROPE.

Description

L'invention concerne une matière polymère composite Pour

applications biologiques et médicales et son procédé de pré-

paration. Le procédé connu de fabrication de substituts d'organes et de tissus était basé sur des matières comDosites dans les-

quelles un constituant était un polymère synthétique hydro-

phile de méthacrylate de 2-hydroxyéthyle à réticulation tri-

dimentionnelle ou un ester monométhacrylique de glycols homo-

logues supérieurs et l'autre constituant était le collagène.

Le procédé mentionné ci-dessus consistait à préparer un gel à pores ouverts de grosseur supérieure à 100 pm et à combler au moins partiellement ces pores de collagène au cours de la

polymérisation ou à l'achèvement de la polymérisation. La ma-

tière composite obtenue était formée d'un réseau tridimention-

nel insoluble de gel ayant une grosseur moyenne de pores de à 400 pm et de collagène comblant les pores communicants et on la modifiait de manière à obtenir une résorption réglée de la matière après implantation dans l'organisme. Certaines

propriétés biologiques de cette matière composite sont décri-

tes dans M. Chvapil et al., J. Biomed. Mater. Res. 3, 315

(1969).

Un inconvénient de ce procédé est la forme finale du produit qui était obtenu sous la forme de blocs volumineux ou de figures tridimentionnelles similaires, par exemple d'un tube à paroi épaisse. On ne peut modifier la forme du produit que par un usinage difficile, en général à l'état congelé ou

la matière présente la rigidité nécessaire. En outre, la struc-

ture de cette matière composite est macroscopiquement rugueuse, ce qui conduit en pratique à un enchevêtrement non homogène avec les tissus et à une fonction imparfaite de la prothèse

implantée, par exemple à une fuite de prothèses d'organes tu-

bulaires, causée par une porosité excessive de leurs parois.

Il est pratiquement impossible, selon le procédé mentionné ci-dessus, de préparer des feuilles minces ou des revêtements, par exemple à base textile. Ces difficultés, résultant de la technologie appliquée, ne permettaient pas, en particulier, d'appliquer ces matières intéressantes sur une plus grande échelle pratique, dépassant le cadre d'expériences sur les animaux.

Les inconvénients ci-dessus sont surmontés par une ma-

tière polymère composite selon l'invention qui comprend 1 à 99% en poids d'un polymère ou copolymère hydrophile à base de méthacrylate ou d'acrylate, 1 à 99% en poids de collagène fibrillaire, 0 à 2,5% en poids d'un agent de réticulation (relativement aux solides des deux constituants polymères) et, si on le désire, aussi des composés biologiquement actifs et des matières auxiliaires telles que des plastifiants et des charges et que l'on prépare en dispersant le collagène

fibrillaire dans une solution ou dans une dispersion forte-

ment gonflée du polymère ou copolymère hydrophile synthétique

dans un agent lyotrope et en éliminant ensuite l'agent lyo-

trope. Le procédé de fabrication de la matière composite selon l'invention consiste à disperser du collagène fibrillaire

dans une solution ou une dispersion fortement gonflée du poly-

mère ou copolymère hydrophile synthétique dans un agent lyo-

trope choisi parmi les acides carboxyliques dilués par l'eau,

les mélanges aqueux fortement acidifiés d'éthanol et de mé-

thanol (pH 2 à 3), les solutions aqueuses très concentrées de sels lyotropes et les solutions aqueuses très concentrées d'

urée ou de chlorure de guanidinium, en agitant à une tempé-

rature inférieure à 37 C, puis à éliminer le solvant de la dispersion visqueuse à une température ne délassant pas 37 C

de manière à former une gangue du polymère ou copolymère syn-

thétique pénétrée par du collagène fibrillaire ou inversement.

Une autre proposition de l'invention consiste à ajouter un agent de réticulation choisi dans le groupe qui comprend

la triméthylolurée, le formaldehyde, l'acétaldéhyde, le glu-

taraldéhyde, le dialdéhyde d'amidon, le glyoxal et les sels chromiques, à raison de 2,5% en poids au maximum relativement à la quantité totale de polymère ou copolymère synthétique et de collagène, soit pendant la préparation de la dispersion soit après l'élimination de l'agent lyotrope et aussi, si on le désire, à ajouter un constituant biologiquement actif, une

charge, un plastifiant etc. pendant la préparation de la dis-

persion ou après l'élimination de l'agent lyotrope.

Le procédé selon l'invention est caractérisé par les étapes suivantes: a) préparer séparément le polymère ou copolymère hydrophile synthétique à base de méthacrylate ou d'acrylate, b) disperser le collagène fibrillaire dans une solution ou une dispersion fortement gonflée du polymère ou copolymère synthétique mentionné en a, en utilisant un solvant qui a

un grand pouvoir de solvatation des deux constituants poly-

mères présents et qui leur permet d'être miscibles l'un à l'autre sous forme dispersée ou dissoute,

c) éliminer le solvant susdit de la dispersion visqueuse men-

tionnée en b avec formation d'une gangue du polymère ou

copolymère synthétique pénétrée par du collagène fibril-

laire ou inversement, d) appliquer éventuellement des agents de réticulation connus qui causent une réticulation intermoléculaire des deux

constituants polymères de la composition, l'agent de réti-

culation pouvant être ajouté au système soit pendant la préparation de la dispersion, étape b, soit seulement après l'élimination du solvant, étape c,

e) appliquer éventuellement des additifs et/ou composés auxi-

liaires, par exemple des médicaments ou autres composés biologiquement actifs, des plastifiants, des charges ou d' autres additifs, que l'on peut ajouter au système à l'une quelconque des étapes mentionnées,

f) appliquer éventuellement un support ou renforcement appro-

prié sur lequel la dispersion visqueuse mentionnée en b peut être appliquée par des procédés connus, après quoi on peut éliminer le solvant comme indiqué en c, g) stériliser éventuellement par irradiation le produit final,

enfermé dans un emballage approprié.

Le procédé décrit surmonte les inconvénients susdits, élargit notablement le domaine des applications possibles de

la matière et lui communique certaines propriétés morphologi-

ques et biologiques nouvelles, qualitativement différentes.

Par le procédé selon l'invention, on peut préparer un large

assortiment de matières pour divers usages biologiques et mé-

dicaux tandis que toutes ces matières ont pour particularité

le contact plus intime des deux constituants polymères parti-

cipants, conduisant à une structure microscopiquement fine

et à des propriétés biologiques appropriées. Toutes ces ma-

tières polymères composites nouvelles rentrent aussi dans l'invention.

La préparation des polymères et copolymères susdits, à base d'esters d'acide méthacrylique ou acrylique, est suffisamment décrite dans des brevets antérieurs, en Particulier dans les brevets US 3 575 946, 3 988 305 et 4 076 921 et le brevet

CA 906 149. Des polymères hydrophiles appropriés selon l'in-

vention sont par exemple le poly-(méthacrylate de 2-hydrow-

-éthyle), le poly-(acrylate de 2-hydroxyéthyle), le poly-

(méthacrylate de 5-hydroxy-3-oxapentyle), le poly-(méthacryla-

te de 4-hydroxybutyle) et le poly-(acrylate de 4-hydroxy-

-butyle). Comme exemples de copolymères hydrophilesappropriés,

on peut citer surtout les copolymères formés par le méthacry-

late de 2-hydroxyéthyle et/ou 1'acrylate de 2-hydroxyéthyle avec les monomères suivants: le méthacrylate de butyle, 1' acrylate de butyle, le méthacrylate de 2-éthoxyéthyle, 1' acrylate de 2-butoryéthyle, le méthacrylate de 4-hydroxybutyle et l'acrylate de 4-hydroxybutyle. Selon l'invention, il est

possible aussi d'utiliser les polymères ou copolymères hydro-

philes synthétiques ci-dessus en mélange avec des microparti-

cules de gel, généralement d'une grosseur d'environ 0,5 à 10 pm. Les microparticules de gel se comportent dans le système comme une charge active et physiologiquement inoffensive et la gangue polymère tirée d'un tel mélange présente une plus grande résistance à l'état humide. Ces matières peuvent être

fabriquées par le procédé selon le brevet CS 153 765.

On peut avantageusement utiliser des colles comme sour-

ces deprotéines de collagène selon l'invention. On transforme la colle en une matière visqueuse de propriétés connues, par

gonflement alcalin ou acide et par un traitement supplémentai-

re communément appliqué par exemple dans la fabrication de boyaux de saucisses artificiels. La source de collagène que

l'on utilise de préférence a été débarrassée, par les procé-

dés de raffinage connus, de tous les constituants inutiles, surtout des protéines étrangères et des fractions solubles ou dégradées de protéine de collagène. Cette matière raffinée est principalement formée de fibrilles solubles et présente

un potentiel antigénique extrêmement faible et une Grande sta-

bilité vis-à-vis des ensymes protéolytiques courantes. Elle convient donc à la préparation de matières pour l'implantation dans un organisme vivant. Pour certains usages, par exemple

pour les substrats destinés aux cultures cellulaires ou tis-

sulaires, on peut aussi utiliser, selon l'invention, des types solubles de collagène fibrillaire, individuellement ou en mélanges.

On utilise les agents lyotropes connus dans la prépara-

tion de dispersions de collagène fibrillaire en présence du polymère ou copolymère synthétique, ces agents étant donc les acides carboxyliques dilués à l'eau, par exemple les acides

acétique, malonique ou lactique, les mélanges aqueux forte-

ment acidifiés de méthanol ou d'éthanol ( à un pH de 2 à 3),

par exemple acidifiés par l'acide acétique ou l'acide chlor-

-hydrique, les solutions aqueuses très concentrées de sels

lyotropes, par exemple le chlorure de zinc(II), les thio-

-cyanates alcalins ou d'ammonium, le perchlorate de magnésium, les solutions aqueuses très concentrées d'urée ou de chlorure de guanidinium. Les agents lyotropes ci-dessus gonflent ou dissolvent fortement le collagène fibrillaire et en outre, dissolvent aussi les polymères ou copolymères synthétiques susdits. La température ne doit pas dépasser la limite de 35 à 37 C pendant ce processus ni pendant d'autres opérations en présence du collagène fibrillaire, car il se produirait

alors une dénaturation irréversible des protéines du colla-

gène. On disperse le collagène fibrillaire dans la solution de

polymère ou copolymère synthétique ou inversement, en utili-

sant des procédés connus, par exemple en agitant vigoureuse-

ment ou au moyen d'un désagrégateur à ultrasons dans le domai-

ne d'énergie ou il ne se produit pas encore de rupture percep-

tible des chaines polymères. Il est avantageux d'appliquer un refroidissement pendant ce processus. Selon l'invention, on

peut choisir la teneur en collagène fibrillaire entre de lar-

ges limites de 1 à 99% en poids relativement aux solides to-

taux des deux constituants polymères de la matière composite.

La composition particulière dépend en pratique de l'applica-

tion biologique ou médicale effective. Ainsi par exemple, en appliquant comme base de culture in vitro la matière composite

contenant 1% en poids de collagène fibrillaire dans du poly-

(méthacrylate de 2-hydroxyéthyle) de propriétés connues, on a trouvé qu'une culture mixte de myoblastes et de fibroblastes

se fixait et continuait de se développer tandis que le poly-

mère seul, bien que non toxique, ne présentait pas ces pro-

priétés. La limite supérieure est pratiquement posée par le pouvoir de fixation du polymère ou copolymère hydrophile synthétique utilisé, qui, dans la plupart des cas, se fait déjà sentir à partir de 1% en poids de ce constituant dans la conposition. Evidemment, il existe un certain rapport optimal des deux constituants polymères et aussi une certaine gamme

daproportions relatives pour chaque application, fait qui per-

met de donner à la matière composite obtenue des propriétés

biologiques définies.

On peut utiliser, pour éliminer le solvant du système de dispersion visqueuse, les procédés connus et en particulier a) la simple évaporation à des températures ne dépassant pas 370C, généralement aux températures ambiantes, b) l'évaporation sous vide dans les mêmes conditions de température qu'en a, c) la lyophilisation sous vide, d) l'extraction préliminaire de la dispersion, solidifiée par congélation, au moyen d'un agent qui ne dissout pas le collagène mais qui est miscible à l'eau en toutes proportions,

par exemple l'acétone ou l'alcool isopropylique, après l'in-

terréticulation préliminaire des deux constituants polnmères, par exemple au moyen de glutaraidéhyde ajouté à la dispersion,

et ensuite l'évaporation de ces agents selon les procédés in-

diqués en a et b,

e) la précipitation par l'eau - ce qui nécessite l'addi-

tion d'agents de neutralisation tels que l'ammoniac aqueux dans le cas de dispersions à réaction acide - et le séchage de la matière gonflée par l'un des procédés susdits (a à d), f) la précipitation dans des solutions concentrées de

sels, par exemple de chlorures ou de sulfates, le plus couram-

ment de chlorure de sodium ou de sulfate d'ammonium - à nou-

veau, dans le cas de dispersions acides, en présence d'un

agent de neutralisation, le plus souvent l'ammoniac aqueux -

et ensuite le lavage à l'eau des sels absorbés et le séchage

final comme indiqué en e.

Les procédés a à d conviennent aux solvants volatils ou

extractibles. Les procédés e et f conviennent à tous les ty-

pes de dispersions mentionnés plus haut et ce sont les procé-

dés préférentiels ou les seuls procédés possibles pour l'éli-

mination du solvant dans le cas de dispersions préparées au moyen de sels lyotropes. Chacun des procédés d'élimination de

solvant ci-dessus conduit à des résultats quelque peu diffé-

rents, en particulier en ce qui concerne la structure de la matière. Le procédé a donne lieu àdes pellicules ou couches non poreuses, le procédé b conduit à une structure poreuse

grossière au sein de la couche et à une peau supérieure pra-

tiquement non poreuse (type sandwich), les procédés c et d

donnent une matière alvéolaire élastique à alvéoles communi-

cants et les procédés e et f conduisent à des matières fibreu-

ses présentant la structure du feutre. Le procédé d'élimina-

tion du solvant est donc un facteur important déterminant les

propriétés morphologiques des matières composites obtenues.

Pour stabiliser le produit conmposite obtenu, particulié-

rement pour régler la vitesse de résorption des fibrilles de collagène après implantation de la matière dans un organisme vivant, il est possible d'utiliser selon l'invention les agents de réticulation connus du collagène. La plupart de ces agents

de réticulation, par exemple le formaldéhyde, le glutaraldéhy-

de, le glyoxal, les sels chromiques etc. réticulent en même

temps le polymère ou copolymère hydrophile synthétique en ré-

agissant sur des groupes hydroxylesprésents dans les chaînes latérales de ces polymères. La réticulation intermoléculaire

des deux constituants polymères du système composite se pro-

duit parallèlement et lui donne une plus grande stabilité chimique et par conséquent aussi biologique. Les agents de réticulation susdits, en général sous forme de solutions

aqueuses à 0,05 à 2,5% en poids, peuvent être ajoutés au sys-

tème composite soit pendant la préparation de la dispersion visqueuse soit seulement après élimination du solvant, en une étape séparée, tandis que leur degré de réticulation peut être déterminé par la concentration de l'agent de réticulation et

son temps d'action sur les constituants polymères de la compo-

sition. Il faut éliminer du produit final l'excès d'agents de

réticulation, le plus souvent par lavage à l'eau distillée.

Outre les agents de réticulation indiquée, il est possible d'utiliser selon l'invention d'autres agents de réticulation du collagène, par exemple la triméthylolurée, l'acétaldéhyde,

le glutaraldéhyde ou le dialdéhyde d'amidon (oxyamidon).

Outre les composés mentionnés ci-dessus, on peut, selon l'invention, ajouter à tout stade de préparation de la matière composite d'autres composés, par exemple des médicaments ou

autres composés biologiquement actifs tels aue des antibioti-

ques à large spectre à effet local (néomycine, gentamycine, etc.) ou leurs mélanges appropriés et ces composés peuvent être présents, dans la structure du produit composite, à 1' état libre et/ou à l'état lié à la gangue polymère par une liaison chimique ou par des interactions ioniques. En outre, on peut utiliser des composés ayant une action anticoagulante ou antiagglomérante (par exemple l'héparine, le bleu Evans etc.), des composés favorisant les processus de cicatrisation et de réparation de l'organisme (par exemple des corticoîdes locaux), des composés à effet anticonceptionnel etc. Dans le traitement extérieur, par exemple de la surface des plaies et des brûlures (pansements, voiles, revêtements temporaires),

on peut même appliquer extérieurement les composés biologique-

ment actifs, donc après avoir placé sur une lésion la matière composite convenablement choisie et on peut compléter à tout moment le taux de médicament nécessaire puisque le caractère hydrophile de matière composites selon l'invention permet aux médicaments de s'infiltrer. La porosité des matières poreuses permet même le libre passage de composés à poids moléculaire élevé, particulièrement s'ils sont sous forme de solutions aqueuses.

D'autres additifs appropriés peuvent être des plasti-

fiants externes, à condition qu'ils soient physiologiquement

inoffensifs comme par exemple le glycérol, les polyoxyéthylè-

nes (particulièrement ayant des poids moléculaires de 400 et 600), le monoacétate et le diacétate de glycérol (mélange d'

isomères) ou leurs mélanges, plus précisément lorsqu'on appli-

que les compositions dans un traitement externe o la flexi-

bilité est nécessaire.

Les matières composites préparées selon l'invention peu-

vent être utilisées telles quelles et/ou avantageusement ap-

pliquées sur un support approprié ou autre matière de renfor-

cement, par exemple un tricot tubulaire, un réseau tissé, for-

més de fibres non nocives, par exemple de poly-(téréphtalate d'éthylène), des cuvettes de culture formées de verre ou de matière plastique et servant aux cultures cellulaires ou tissulaires ou aux études microbiologiques. On meut encore

utiliser des tissus, de la peau suedée, du papier, de la cel-

lulose régénérée ou encore des supports formés de polymères

ou copolymères synthétiques et de métaux non nocifs, par exem-

ple sous forme de feuille, de réseau, de feutre etc. La ma-

tière composite peut présenter dans ce cas diverses structu-

res (monolithique, microporeuse, macroporeuse, stratifiée, bifreuse) et on peut l'appliquer à ces supports avec une

épaisseur quelconque.

Etant donné la présence d'un constituant protéine, à sa-

voir le collagène, la stérilisation de ces matières composites ne peut pratiquement s'effectuer sans dommage que par une technique d'irradiation, soit au moyen de rayon y (Co 60) soit

au moyen de rayons e, avec utilisation d'un accélérateur li-

néaires d'électrons. La dose de rayonnement de sécurité est de 2 à 2,5 Mrad dans les deux cas et il ne se produit que le minimum de modifications de la matière irradiée, spécialement

si elle est à l'état anhydre. En pratique, on effectue la sté-

rilisation dans une enveloppe protectrice appropriée, par exemple dans une feuille de polyéthylène pliée en deux et soudée hermétiquement. La stérilisation au moyen de dérivés

d'oxiranne n'est pas recommandée ici étant donné les altéra-

tions chimiques possibles de la matière et les effets toxiques

des résidus et produits d'addition des agents de stérilisation.

Les exemples suivants illustrent l'invention mais ne li-

mitent pas sa portée. Par "collagène", il faut entendre, dans

tous les exemples suivants, la préparation fibrillaire inso-

luble obtenue par le procédé EDTA de F.S. Steven, tel qu'il est décrit dans "The Methodology of Connective Tissue Research" chapitre 4, pages 19 à 27, D.A. Hall éditeur, Oxford 1976. La

matière première est formée de peaux de bovins.

EXEMPLE 1

On prépare du poly-(méthacrylate de 2-hydroxyéthyle) se-

lon le brevet US 3 575 946 en polymérisant en solution le mo-

nomère correspondant (10% en poids du monomère contenant 0,28%

en poids du diester correspondant) en solution dans un mélan-

ge d'éthanol et d'eau (2: 1 parties en volume) à 80 C pendant 9 heures, sous atmosphère inerte de CO2, en présence

de peroxyde de dibensoyle (0,25% en poids relativement au mo-

nomère) comme amorceur de polymérisation par radicaux (con-

version 78%), on purifie le polymère et on l'isole en le re-

précipitant dans un grand excès d'eau distillée (environ 10 fois son volume), on le sèche à la température ambiante et on

le broie en poudre fine dans un broyeur de laboratoire. Carac-

--

téristiques: Mw = 8,7 x 10, g' = 0,75, 1J = 1,26 dl.g-

On prépare la solution de réserve de polymère (10% en poids de

solides) en utilisant un mélange de solvants, à savoir 1 par-

tie en volume d'acide acétique glacial (à 99%, qualité analy-

tique) et 2 parties en volume d'eau distillée.

On maintient le collagène, sous forme de dispersion dans l'acide acétique à 1% contenant 2% en poids de solides, dans un réfrigérateur à 4 C et on règle la concentration d'acide

acétique à 33% en poids en ajoutant la quantité calculée d'a-

cide acétique glacial tout en agitant vigoureusement, dans un mélangeur de cuisine, peu de temps avant usage. On ajoute la

quantité calculée de la solution de réserve de poly-(mnéth-

-acrylate de 2-hydroxyéthyle) à la dispersion visqueuse de

collagène pour préparer le mélange des deux constituants poly-

mères avec le rapport de poids voulu ( 1 à 99% en poids de

collagène fibrillaire).

On applique les dispersions composites correspondantes,

dans une boite exempte de poussière, sur la surface intérieu-

re de boites de Pétri (60 mm de diamètre) en matière plastique.

L'évaporation du solvant à la température ambiante donne une mince pellicule de matière composite que l'on réticule en outre

pendant 24 heures au moyen de glutaraldéhyde aqueux à 0,1%.

Apres avoir séché à la température ambiante les pellicules solidifiées, on enferme les boites de Petri dans une feuille de polyethylène pliée en deux et soudée et on les stérilise à la dose de 2,5 Mrad au moyen d'un accélérateur linaire d' électrons. On détermine les propriétés biologiques fondamentales des matières composites préparées, par la méthode des cultures tissulaires in vitro (en utilisant une culture primaire mixte

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de myoblastes et de fibroblastes). Il est démontré dans tous les cas que ces matières ne sont pas cytotoxiques, qu'elles permettent la fixation de cellules sur le support et leur

développement ultérieur et qu'elles permettent la différen-

ciation des cellules tandis que le polymère synthétique seul, appliqué dans les mêmes conditions, n'est pas cytotoxique mais ne permet pas la fixation des cellules sur le support ni

leur développement ultérieur.

EXEMPLE 2

On prépare du poly-(méthacrylate de 2-hydroxyéthyle) en

partant du monomère raffiné contenant 0,03% en poids de di-

méthacrylate d'éthylène, par polymérisation en solution dans

l'éthanol à 96% au point d'ébullition au reflux sous atmos-

phère inerte d'azote. Le mélange initial de polymérisation contient 85% en volume d'éthanol, 15% en volume de monomère et 0,2% en poids de peroxyde de dibenzoyle (relativement au monomère); au bout de 10 heures de polymérisation, on obtient une conversion de 85% en polymère. On isole le polymère en le

reprécipitant dans un excès d'eau et on le sèche à la tempé-

rature de 40 C sous un vide de trempe à eau; caractéristi-

-1

ques: Mw = 2,3 x 10, g' = 0,82, M7 = 0,89 dl.g. La suite

du procédé est la même que dans l'exemple 1. La moindre visco-

sité de la solution de réserve de poly-(méthacrylate de 2-

hydroxyéthyle) apparait avantageuse dans la préparation de dispersions de collagène fibrillaire parce qu'il est ainsi

plus facile de disperser le collagène.

EXEMPLE 3

* On prépare du poly-(méthacrylate de 5-hydroxy-3-exapenty-

le) sous forme de poudre (0,5 à 10 pm) en polymérisant avec précipitation le monomère correspondant (contenant 0,83% en poids du diester) dans du toluène, selon le procédé décrit par le brevet US 3 988 305 et on le dissout dans de l'éthanol aqueux (à 25% en volume) pour obtenir une solution visqueuse

contenant 10% en poids de solides. On mélange pendant 2 minu-

tes, dans un mélangeur de cuisine, 2,4 parties en poids de la

solution à 8 parties en poids de dispersion de collagène re-

froidie contenant 2% en poids de solides dans de l'éthanol aqueux (à 25% en poids) et on acidifie en ajoutant de l'acide chlorhydrique (qualité analytique) jusqu'à pH 3. On ajoute à la dispersion visqueuse obtenue 0, 04 partie en poids de glutaraldéhyde sous forme de solution aqueuse à 25%. On verse le mélange dans une cuvette en polychlorure de vinyle non plastifié placée dans un plus grand récipient hermétique et on élimine à la température ambiante tous les constituants volatils de la matière composite au moyen d'une trompe à eau, ce qui donne une matière alvéolaire élastique à peau compacte

(structure sandwich) contenant 40% en poids de collagène fi-

brillaire. Après avoir lavé soigneusement le produit à l'eau

distillée et l'avoir séché à la température ambiante sous vi-

de, on obtient une couche de 5 mm d'épaisseur de matière com-

posite ayant la morphologie décrite ci-dessus et pouvant ser-

vir par exemple à recouvrir des lésions (brûlures aux 2ème et 3ème degré) une fois stérilisée par une dose de 2,5 Mrad

dans une enveloppe en polyéthylène. On peut appliquer exté-

rieurement des médicaments topiques, par exemple des solu-

tions aqueuses d'antibiotiques.

EXEMPLE 4

On prépare une matière polymère contenant 35% en poids de microparticules de gel par le procédé selon le brevet US 4 076 921 c'est-à-dire enpolymérisant avec précipitation du

méthacrylate de 2-hydroxyéthyle (10% en poids du monomère con-

tenant 0,28% en poids de diester) dans de l'acétate d'éthyle

(qualité analytique). On applique les conditions de polyméri-

sation suivantes: 0,3% en poids de 2,2'-azo-bis-isobutyroni-

trile relativement au monomère comme amorceur de polymérisa-

tion par radicaux, température 65 C, temps de polymérisation 2,5 heures sous atmosphère inerte d'azote pur, conversion en polymère 96,5%. On isole le produit polymère par filtration, on le lave avec une petite quantité d'acétate d'éthyle pur

et on lesèche sous vide pour obtenir une poudre fine. On pré-

pare à partir de cette matière polymère une dispersion à 10% en poids de solides dans Mg(ClO4)2 1M dans lequel la partie soluble du polymère forme une solution visqueuse contenant de fines microparticules de gel dispersées (1 à 1,5 pm) à l'état fortement gonfLé. Dans un mélangeur de cuisine, on mélange 1,5

partie en poids de cette dispersion à la dispersion de colla-

gène fibrillaire (3% en poids de solides) dans Mg(ClO4)2 lM,

préalablement refroidie à 4 C. On désaère la dispersion vis-

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queuse sous pression réduite et on l'applique sur un réseau plan de poly(téréphtalate d'éthylène) placé sur une cuvette en poly-(chlorure de vinyle). On plonge le réseau portant de la dispersion adhérente dans un excès de solution aqueuse contenant 25% en poids de chlorure de sodium, o la disper- sion se coagule et forme un précipité fibreux qui couvre le

réseau des deux côtés. On élimine les sels absorbés par les-

sivage dans un courant d'eau froide puis on extrait par l'eau distillée. On ajoute à la dernière eau de lavage 5% en poids

de glycérol (qualité analytique) et 0,2% en poids de néomyci-

ne, on laisse tremper la matière dans ce bain pendant 6 heures à 4 C (dans un réfrigérateur) puis on décante le bain et on

élimine l'eau de la matière composite, à la température am-

biante, par un vide de trompe à eau. On obtient une matière de

pansement flexible (voile) qui, une fois stérilisée par irra-

diation, peut servir à couvrir des plaies suppurantes ou des plaies superficielles de la peau parce qu'elle a une grande

capacité d'absorption jointe à l'effet antimicrobien.

EXEMPLE 5

Dans le procédé selon l'exemple 4, on utilise comme sol-

vant une solution 1M de thiocyanate de sodium dans l'eau. On utilise comme plastifiant externe 5% en poids d'acétate de

glycérol (mélange d'isomères 1,2 et 1,3). On obtient des ré-

sultats similaires à ceux de l'exemple 4.

EXEMPLE 6

On prépare un copolymère hydrophile contenant 70% en poids d'unités méthacrylate de 2-hydroxyéthyle et 30% en poids d'unités acrylate de butyle en appliquant le procédé selon le brevet CA 906 149 c'est-à-dire en polymérisant en solution

dans le diméthylsulfoxyde (DMSO) à une concentration de mé-

lange de monomères de 10% en poids avec 0,25% en poids de peroxyde de dibensoyle relativement au total des monomères.On

conduit la polymérisation à 80 C pendant 7 heures sous atmos-

phère inerte de CO2 jusqu'à une conversion de 83%. On isole le produit polymère par précipitation dans l'eau et on le purifie en reprécipitant dans de l'eau la solution à 5% en poids dans le DMSO. Le copolymère séché a une température de ramollissement de 19 C et gonfle dans l'eau jusqu'à une teneur en eau de 26% en poids. On prépare une solution de réserve contenant 10% de solides en dissolvant le copolymère dans 1'

acide acétique aqueux (à 33% en poids). On prépare des dis-

persions contenant 20% et 80% en poids de coilagène fibril-

laire par le procédé selon l'exemple 1 et on les traite ensui-

te par lyophilisation, sans addition d'agent de réticulation, pour obtenir des matières alvéolaires élastiques (épaisseur 3 mmr) pouvant servir à couvrir des plaies de la surface du

corps parce qu'elles sont suffisamment flexibles à des tempé-

ratures voisines de 37 C. On effectue la stérilisation de ces produits par irradiation (la dose de rayons y de Co60 étant

de 2,2 Mlrad). On peut en outre associer la matière à des solu-

tions aqueuses de médicaments parce que la porosité de la ma-

tière leur permet de s'infiltrer librement malgré l'hydrophi-

lie réduite de la gangue synthétique. Ce moyen de recouvrement est une barrière suffisante contre les bactéries extérieures et il a donc des propriétés permettant l'application dans le

traitement externe.

EXEMPLE 7

On obtient un résultat similaire à celui de l'exemple 6

avec un copolymère contenant 75% en poids d'unités méthacry-

late de 2-hydroxyéthyle et 25% en poids d'unités méthacrylate de 2éthoxyéthyle et qui présente une hydrophilie un peu plus grande tandis que les propriétés élastiques à sec restent à

peu près les mêmes.

EXEMPLE 8

On dissout un copolymère initial, préparé selon l'exemple

6, dans une solution aqueuse d'urée 6M à la température aim-

bainte (18 à 23 C) pour obtenir une solution visqueuse conte-

nant 10% en poids de solides de copolymère. On mélange à la

solution ci-dessus 10 parties en poids d'une dispersion de col-

lagène dans l'urée 6M contenant 3% en poids de solides, en re-

froidissant à 4 C et on extrude le liquide obtenu, à travers une filière circulaire, dans un bain coagulant formé d'une

solution aqueuse à 20% en poids de sulfate d'ammonium. On ob-

tient un tube de matière composite de 26 mm de diamètre inté-

rieur et 30 mm de diamètre extérieur; on le glisse dans un tricot tubulaire en poly-(téréphtalate d'éthylène) de 32 mmi de diamètre, on extrait complètement les constituants inutiles, on stérilise par irradiation au moyen d'une source formée de Co60 (dose 2,2 Mrad) et on utilise le produit comme prothèse

expérimentale d'oesophage sur un chien.

EXEMPLE 9

Selon le procédé décrit à l'exemple 6, on prépare une dispersion de collagène dans du chlorure de guanidinium aqueux 6M. On extrude la dispersion à basse température (4 à C), à travers une filière plate, dans un bain coagulant (eau additionnée de 0,5% en poids d'ammoniac aqueux, à 7çC),

on lave à l'eau courante froide la couche fibrillaire de ma-

tière composite fibrillaire ainsi formée, on la sèche à la température ambiante et à une pression de 1,3 kPa, on la coupe en morceaux de 10 x 10 cm, on l'enferme dans une enveloppe en polyéthylène soudée et on la stérilise au moyen d'une source formée de Co60 à la dose de 2,2 Mrad. Cette matière composite sert de support à des médicaments que l'on applique en outre en faisant gonfler la couche dans la solution de médicament (dans le cas présent, dans un mélange de chloramphénicol et de colimycine 1000/80) et sert à couvrir une brlure infectée

par des mircroorganismes ambiants. Le complément de la solu-

tion de médicament peut être effectué directement à travers

le recouvrement temporaire de matière composite.

Claims

REVENDICATIONS

1. Mlatière composite pour applications biologiques et médicales, caractérisée par le fait qu'elle comprend 1 à 99% en poids d'un polymère ou copolymère hydrophile à base de méthacrylate ou d'acrylate, 1 à 99% en poids de collagène fi-

brillaire, 0 à 2,5% en poids d'un agent de réticulation, re-

lativement aux deux constituants polymères et, si on le dési-

re, des composés biologiquement actifs et des matières auxi-

liaires telles que des plastifiants et des charges et qu'elle est préparée par dispersion du collagène fibrillaire dans une solution ou dans une dispersion fortement gonflée du polymère ou copolymère hydrophile synthétique dans un agent lyotrope,

puis par élimination de l'agent lyotrope.

2. Matière selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est appliquée sur une base solide ou renforcée

d'une matière solide qui peut être le verre, une matière plas-

tique, la cellulose ou un métal.

3. Procédé de préparation de la matière selon la revendi-

cation 1, caractérisé par le fait que l'on disperse du colla-

gène fibrillaire dans une solution ou une dispersion fortement gonflée du polymère ou copolymère hydrophile synthétique dans un agent lyotrope choisi parmi les acides carboxyliques dilués à l'eau, les mélanges aqueux fortement acidifiés d'éthanol et de méthanol, les solutions aqueuses très concentrées de sels lyotropes et les solutions aqueuses très concentrées d'urée ou de chlorure de guanidinium, en agitant à une température ne dépassant pas 37 C et qu'ensuite on élimine l'agent lyotrope de la dispersion visqueuse à une température ne dépassant pas 37 C.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on ajoute un agent de réticulation pouvant être la

triméthylolurée, le formaldehyde, l'acétaldéhyde, le glutar-

-aldéhyde, le dialdéhyde d'amidon, le glyoxal ou un sel de chrome(III), pendant la préparation de la dispersion ou après avoir éliminé l'agent lyotrope, à raison de 2,5% en poids au maximum relativement à la quantité totale du polyrre ou copolymère

synthétique et du collagène.

5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, carac-

térisé par le fait que l'on ajoute un composé biologiquement

actif et si on le désire une charge et/ou un plastifiant, pen-

dant la préparation de la dispersion ou après avoir éliminé

l'agent lyotrope.