FR2759083A1 - Biodegradable collagen containing hydrophilic polymer - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un matériau collagénique biocompatible, non toxique, potentiellement adhérent et rapidement biodégradable. Elle concerne plus particulièrement un matériau collagénique capable d'inhiber la formation d'adhérences postopératoires. The present invention relates to a biocompatible, non-toxic, potentially adherent and rapidly biodegradable collagen material. It relates more particularly to a collagen material capable of inhibiting the formation of postoperative adhesions.
L'invention est également relative à un procédé d'obtention d'un tel matériau. The invention also relates to a process for obtaining such a material.
Les adhérences post-opératoires se développent après intervention chirurgicale chez un patient dont certains organes ont subi un traumatisme engendré par l'acte chirurgical lui-même. Post-operative adhesions develop after surgery in a patient whose organs have suffered trauma caused by the surgical procedure itself.
Les plaies crées par dissection d'organes et de tissus, ou toute autre intervention se caractérisent par deux phénomènes
ces plaies ne sont pas étanches et laissent exsuder spontanément un liquide plasmatique contenant de la fibrine, quelquefois même du sang si l'hémostase n'a pu être achevée de manière parfaite ; certains organes laissent suinter d'autres liquides comme la bile du foie ou le liquide cérébro-spinal au niveau du système nerveux.Wounds created by dissection of organs and tissues, or any other intervention are characterized by two phenomena
these wounds are not watertight and spontaneously exude a plasma liquid containing fibrin, sometimes even blood if the hemostasis could not be completed in a perfect manner; certain organs allow other fluids to ooze, such as liver bile or cerebrospinal fluid in the nervous system.
les surfaces lésées ne possèdent plus de barrière tissulaire organisée et stable et quelquefois même sont parsemées de corps étrangers : fils de sutures, agrafes, caillots, agents infectieux, tissus brûlés par les bistouris électriques ou faisceaux lasers. the injured surfaces no longer have an organized and stable tissue barrier and sometimes even are strewn with foreign bodies: suture threads, staples, clots, infectious agents, tissue burned by electrosurgical units or laser beams.
Ces deux caractéristiques entraînent une réaction de l'organisme commençant par l'inflammation et se poursuivant par une migration et une prolifération cellulaires intenses, généralement mal organisées. Celles-ci créent le plus souvent des tissus néoformés, fibreux, vascularisés, reliant les organes lésés aux organes voisins. These two characteristics cause the body to react, starting with inflammation and continuing with intense cell migration and proliferation, which are generally poorly organized. These most often create neoformed, fibrous, vascularized tissues, connecting the injured organs to neighboring organs.
De nombreuses revues ont été publiées sur le sujet (voir en particulier Dl ZEREGA (1994)). Many journals have been published on the subject (see in particular Dl ZEREGA (1994)).
Diverses solutions ont déjà été proposées, notamment sur le plan pharmacologique, avec plus ou moins de succès. Various solutions have already been proposed, in particular on the pharmacological level, with more or less success.
La solution la plus efficace que l'on connaisse à ce jour est de poser sur la plaie une barrière physique, isolant les organes les uns des autres et leur permettant de cicatriser de manière indépendante sans développer d'interrelations. The most effective solution that we know to date is to put a physical barrier on the wound, isolating the organs from each other and allowing them to heal independently without developing interrelations.
Les barrières physiques qui conduisent aux meilleurs résultats sont constituées de tissus artificiels, non dégradables, sur lesquels les cellules ne s'attachent pas. Le Téflon g et le silicone sont parmi les polymères les plus efficaces. The physical barriers that lead to the best results are made of artificial, non-degradable tissue, on which the cells do not attach. Teflon g and silicone are among the most effective polymers.
L'inconvénient majeur est qu'il faut retirer ces barrières physiques plusieurs semaines plus tard, par une seconde opération chirurgicale qui peut, en outre, créer elle-même d'autres adhérences secondaires au niveau de la laparotomie. The major disadvantage is that these physical barriers must be removed several weeks later, with a second surgical operation which can, in addition, itself create other secondary adhesions at the level of laparotomy.
II est donc indispensable de développer des barrières biodégradables qui évitent une seconde intervention. It is therefore essential to develop biodegradable barriers which avoid a second intervention.
Dans cet objectif, de nombreux polymères naturels biodégradables ont déjà été proposés, à partir de gélatine, de collagène, de polysaccharides, de mucopolysaccharides, etc. mais ceux-ci n'ont pas conduit à des résultats satisfaisants. For this purpose, many natural biodegradable polymers have already been proposed, starting from gelatin, collagen, polysaccharides, mucopolysaccharides, etc. but these have not led to satisfactory results.
Selon l'équipe de RODEHEAVER (HARRIS et Coll., 1995)
I'objectif minimum est que la barrière demeure présente au moins pendant 36 heures. Ceci s'explique en raison du fait qu'un temps minimum est nécessaire pour permettre les mécanismes complexes de cicatrisation.According to the RODEHEAVER team (HARRIS et al., 1995)
The minimum objective is that the barrier remains present for at least 36 hours. This is due to the fact that a minimum time is necessary to allow the complex healing mechanisms.
Cependant, le temps de résorption ne doit pas être trop long. Si le matériau demeure plus d'une semaine au contact de la plaie, il peut entraîner des réactions inflammatoires persistantes qui favorisent une réaction fibreuse inorganisée et plus importante, et qui peuvent causer localement des problèmes anatomiques : épaisseur, rigidité, rétrécissement, ischémie, granulome ou un foyer persistant d'infection surtout en contact avec les intestins et les organes digestifs. However, the absorption time should not be too long. If the material remains in contact with the wound for more than a week, it can cause persistent inflammatory reactions that promote an unorganized and larger fibrous reaction, and which can locally cause anatomical problems: thickness, rigidity, shrinkage, ischemia, granuloma or a persistent focus of infection especially in contact with the intestines and digestive organs.
En outre, il apparaît que le matériau devant servir de barrière physique devrait adhérer correctement aux tissus lésés, surtout pour la protection d'organes mobiles ou soumis à des distensions variables comme l'intestin, ou plus simplement pour éviter de migrer en réponse aux mouvements du patient et aux contraintes mécaniques que ceuxci entraînent. In addition, it appears that the material to serve as a physical barrier should adhere properly to injured tissue, especially for the protection of organs that are mobile or subject to variable distensions such as the intestine, or more simply to avoid migrating in response to movement. of the patient and the mechanical stresses which these entail.
La difficulté d'obtenir toutes ces propriétés réunies dans un même biomatériau explique pourquoi les solutions et produits proposés à ce jour se révèlent encore très insuffisants. The difficulty of obtaining all these properties combined in the same biomaterial explains why the solutions and products offered to date still prove to be very insufficient.
Les produits biodégradables aujourd'hui commercialisés pour la prévention d'adhérences ne sont que partiellement actifs et donnent des résultats encore insuffisants. The biodegradable products marketed today for the prevention of adhesions are only partially active and give still insufficient results.
Les dérivés de cellulose commercialisés par Johnson & Johnson
Medical (Arlington, Texas, Etats-Unis), comme les produits
SURGICELL ou INTERCEED , ne peuvent être utilisés en présence de sang et montrent, dans certains modèles animaux, des résultats décevants (HARRIS et Coll., 1995); d'autre part, ils se dégradent en plus de deux semaines.The cellulose derivatives marketed by Johnson & Johnson
Medical (Arlington, Texas, USA), such as products
SURGICELL or INTERCEED, cannot be used in the presence of blood and show, in certain animal models, disappointing results (HARRIS et al., 1995); on the other hand, they degrade in more than two weeks.
Le produit SEPRAFILM OR , commercialisé par Genzyme, (Cambridge, Massachusetts, Etats-Unis) est un film d'acide hyaluronique et de carboxyméthylcellulose qui ne semble efficace que dans la moitié des cas (BECKER et Coll., 1996). Il se dégrade très rapidement en quelques jours, mais est difficile à manipuler. II est fragile, cassant et impossible à utiliser à travers un trocart en laparoscopie. Enfin, il n'est pas suffisamment adhérent et peut migrer à distance, laissant la plaie non protégée. The product SEPRAFILM OR, marketed by Genzyme, (Cambridge, Massachusetts, United States) is a film of hyaluronic acid and carboxymethylcellulose which appears only effective in half of the cases (BECKER et al., 1996). It degrades very quickly in a few days, but is difficult to handle. It is fragile, brittle and impossible to use through a laparoscopic trocar. Finally, it is not sufficiently adherent and can migrate at a distance, leaving the wound unprotected.
Parmi les produits récemment décrits par les chercheurs dans la littérature ou les demandes de brevet publiées, il apparaît que de nombreux problèmes restent encore non solutionnés. Among the products recently described by researchers in the literature or published patent applications, it appears that many problems still remain unsolved.
Parmi ceux-ci, divers matériaux collagéniques ont été proposés. Among these, various collagen materials have been proposed.
KHOURY et Coll. (1994), pour la société COLETICA (Lyon,
France), proposent une membrane de collagène constituée de deux couches, I'une à base de collagène natif, formant support et recouverte d'une seconde couche de gélatine. La conception de cette membrane s'inspire d'un patch de chirurgie viscérale développé par
TAYOT et Coll. (1988). Ce matériau a une durée de dégradation très largement supérieure à 1 semaine et ne possède donc pas la propriété essentielle qui est de disparaître en moins de 7 jours. Mais il présente surtout l'inconvénient de ne pas être suffisamment adhérent et en conséquence, de nécessiter des points de suture pour son application, qui peuvent engendrer des complications indésirables.KHOURY et al. (1994), for the company COLETICA (Lyon,
France), offer a collagen membrane consisting of two layers, one based on native collagen, forming a support and covered with a second layer of gelatin. The design of this membrane is inspired by a visceral surgery patch developed by
TAYOT et al. (1988). This material has a degradation time very much greater than 1 week and therefore does not have the essential property which is to disappear in less than 7 days. But above all it has the disadvantage of not being sufficiently adherent and consequently of requiring stitches for its application, which can cause undesirable complications.
ORLY I. en 1994, pour la société COLETICA, a proposé une membrane transparente de collagène, constituée d'une seule couche ou de deux couches selon les exemples, et le plus souvent associée à une prothèse non dégradable, pour le traitement des hernies ou des éventrations. Cette membrane doit être agrafée ou suturée ; elle n'est donc pas suffisamment adhérente pour être utilisée sans artifices. ORLY I. in 1994, for the company COLETICA, proposed a transparent collagen membrane, consisting of a single layer or two layers according to the examples, and most often associated with a non-degradable prosthesis, for the treatment of hernias or events. This membrane must be stapled or sutured; it is therefore not sufficiently adherent to be used without artifices.
Pour faciliter l'agrafage, la transparence de la membrane est nécessaire pour éviter de blesser des zones sensibles (nerfs, vaisseaux) comme dans les hernies inguinales. Les risques associés à l'agrafage de prothèses herniaires en particulier, sont bien connus.To facilitate stapling, the transparency of the membrane is necessary to avoid injuring sensitive areas (nerves, vessels) as in inguinal hernias. The risks associated with stapling of hernial prostheses in particular are well known.
Pour cette raison, les chirurgiens seraient davantage intéressés par le collage de ces prothèses, évitant ainsi toutes sutures ou agrafes.For this reason, surgeons would be more interested in bonding these prostheses, thus avoiding any sutures or staples.
ORLY I. précise, de manière surprenante, que cette membrane ne doit pas être adhésive, car la membrane développée par KHOURY et Coll.ORLY I. specifies, surprisingly, that this membrane must not be adhesive, since the membrane developed by KHOURY et Coll.
dans la même société COLETICA (cité ci-dessus) ne peut être utilisée dans cette indication, en raison de ses propriétés adhésives qui ne facilitent pas l'introduction en coeliochirurgie. Le délai de résorption de cette membrane est très largement supérieur à 1 semaine puisque, à 5 semaines, la résorption n'est pas complète et qu'il faut attendre 3 mois pour l'élimination totale du matériau. Malgré ces délais, très longs, le déposant affirme de manière paradoxale l'avantage d'un temps de résorption relativement rapide.in the same company COLETICA (cited above) cannot be used in this indication, due to its adhesive properties which do not facilitate introduction into laparoscopic surgery. The resorption time of this membrane is very much greater than 1 week since, at 5 weeks, the resorption is not complete and it is necessary to wait 3 months for the total elimination of the material. Despite these very long delays, the depositor paradoxically affirms the advantage of a relatively rapid absorption time.
YEUNG et Coll., pour la société Collagen Corporation (Palo Alto,
Californie, Etats-Unis) proposent, en 1995, de lier à un substrat collagénique, un agent anti-adhérences dérivé du polyéthylène glycol par liaisons covalentes. Ce produit est très complexe à réaliser et demande l'utilisation de dérivés du polyéthylène glycol difficiles à fabriquer, coûteux et non dénués de risques toxiques associés à leur réactivité chimique. Enfin, le temps de résorption de ce matériau constitué de collagène dense est, lui aussi, très supérieur à 1 semaine, puisque le temps de résorption minimum cité est de 10 jours et le plus souvent de 30 à 50 jours.YEUNG et al., For Collagen Corporation (Palo Alto,
California, United States) proposed, in 1995, to bind to a collagen substrate, an anti-adhesion agent derived from polyethylene glycol by covalent bonds. This product is very complex to produce and requires the use of polyethylene glycol derivatives which are difficult to manufacture, expensive and not without the toxic risks associated with their chemical reactivity. Finally, the resorption time of this material consisting of dense collagen is also much more than 1 week, since the minimum resorption time mentioned is 10 days and most often 30 to 50 days.
TARDY et Coll., en 1994 dans un brevet pour la société
IMEDEX, maintenant dénommée SADUC, proposent une colle biologique liquide dérivée du collagène, qui a des propriétés antiadhérentes. Les avantages de ce produit sont notamment son adhérence et sa dégradation rapide en quelques jours. Les propriétés adhésives viennent de la réticulation des molécules de collagène oxydé à l'acide périodique et conservé liquide à pH acide. Cette réticulation est déclenchée par addition d'une solution alcaline, ou tampon, qui neutralise le pH et transforme rapidement la solution de collagène oxydé en un solide adhérent. L'efficacité de ce produit dans la prévention d'adhérences post-opératoires, démontrée dans plusieurs modèles animaux, n'est cependant pas facilement exploitable en pratique. En effet, ce produit nécessite un stockage permanent sous forme congelée, difficile à réaliser dans les circuits hospitaliers courants.TARDY et al., In 1994 in a patent for the company
IMEDEX, now called SADUC, offer a liquid biological glue derived from collagen, which has anti-adhesive properties. The advantages of this product include its adhesion and rapid degradation in a few days. The adhesive properties come from the crosslinking of collagen molecules oxidized to periodic acid and kept liquid at acid pH. This crosslinking is triggered by the addition of an alkaline solution, or buffer, which neutralizes the pH and rapidly transforms the oxidized collagen solution into an adherent solid. The effectiveness of this product in the prevention of post-operative adhesions, demonstrated in several animal models, is however not easily exploitable in practice. Indeed, this product requires permanent storage in frozen form, difficult to achieve in current hospital circuits.
Divers biomatériaux collagéniques obtenus par réticulation du collagène après oxydation par l'acide périodique ont été également décrits dans un brevet par M. TARDY et Coll., en 1986. Des films de collagène oxydé réticulé ont été préparés par séchage sous flux d'air stérile de solutions de collagène oxydé additionné de glycérine. Ces films ont des propriétés qui sont fonction de la quantité de glycérine utilisée. Pour obtenir des films souples, non cassants, présentant une résistance acceptable, il faut employer une quantité de glycérine suffisante, environ égale en poids à la quantité de collagène. Various collagenous biomaterials obtained by crosslinking of collagen after oxidation with periodic acid were also described in a patent by M. TARDY et al., In 1986. Films of crosslinked oxidized collagen were prepared by drying under a stream of sterile air. of oxidized collagen solutions with added glycerin. These films have properties which are a function of the amount of glycerin used. In order to obtain flexible, non-brittle films having an acceptable resistance, it is necessary to use a sufficient quantity of glycerin, approximately equal by weight to the quantity of collagen.
Cependant, dans ces conditions, ils collent à leur support, aux gants et aux instruments du chirurgien, manquent de rigidité à cause de leur finesse et sont très difficiles d'emploi s'ils ne sont pas associés à un autre matériau.However, under these conditions, they stick to their support, gloves and surgeon's instruments, lack rigidity because of their finesse and are very difficult to use if they are not combined with another material.
L'invention décrite ci-après permet de résoudre les inconvénients cités précédemment. The invention described below overcomes the drawbacks mentioned above.
Elle a en particulier pour objectif de fournir un matériau biocompatible, non toxique et non collant au toucher à l'état sec pour la facilité de manipulation mais pouvant développer des propriétés adhérentes en milieu aqueux, en particulier en milieu physiologique. It aims in particular to provide a biocompatible material, non-toxic and non-sticky to the touch in the dry state for ease of handling but which can develop adhesive properties in an aqueous medium, in particular in a physiological medium.
L'invention a encore pour objectif de fournir un matériau biodégradable rapidement, à savoir en moins d'une semaine. The invention also aims to provide a rapidly biodegradable material, namely in less than a week.
L'invention a également pour objectif de fournir un matériau collagénique adapté à une utilisation comme barrière anti-adhérences post-opératoire. The invention also aims to provide a collagen material suitable for use as a post-operative anti-adhesion barrier.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé pour l'obtention d'un tel matériau. Another object of the invention is to provide a method for obtaining such a material.
A cette fin, I'invention a pour objet un matériau collagénique biocompatible, non toxique, potentiellement adhésif et biodégradable en moins d'une semaine, caractérisé en ce qu'il comprend du collagène et au moins un additif hydrophile macromoléculaire, chimiquement non réactif vis-à-vis du collagène, le collagène étant réticulé. To this end, the invention relates to a biocompatible, non-toxic, potentially adhesive and biodegradable collagen material in less than a week, characterized in that it comprises collagen and at least one hydrophilic macromolecular additive, chemically non-reactive vis with respect to collagen, the collagen being crosslinked.
L'invention a également pour objet un procédé pour l'obtention d'un matériau collagénique biocompatible, non toxique, potentiellement adhérent et biodégradable en moins d'une semaine, caractérisé en ce qu'il comprend
a) la préparation d'une solution de collagène modifié par coupure oxydative
b) le traitement par chauffage à une température supérieure à
37"C, de ladite solution
c) le mélange de la solution collagénique résultante avec une
solution contenant au moins un additif hydrophile
macromoléculaire, chimiquement non réactif vis-à-vis du
collagène présent;
d) la neutralisation dudit mélange jusqu'à pH neutre.The invention also relates to a process for obtaining a biocompatible, non-toxic, potentially adherent and biodegradable collagen material in less than a week, characterized in that it comprises
a) the preparation of a modified collagen solution by oxidative cleavage
b) treatment by heating at a temperature above
37 "C, of said solution
c) mixing the resulting collagen solution with a
solution containing at least one hydrophilic additive
macromolecular, chemically non-reactive towards
collagen present;
d) neutralization of said mixture until neutral pH.
Les inventeurs ont découvert, de manière surprenante, qu'un mélange de collagène réticulé et d'un additif hydrophile macromoléculaire, pouvait constituer un matériau biocompatible et non toxique à la fois non collant au toucher à l'état sec, adhérent en milieu aqueux (physiologique) et biodégradable en quelques jours. The inventors have discovered, surprisingly, that a mixture of crosslinked collagen and a macromolecular hydrophilic additive, could constitute a biocompatible and non-toxic material which is non-sticky to the touch in the dry state, adherent in an aqueous medium ( physiological) and biodegradable in a few days.
Ils ont mis en évidence que l'on pouvait obtenir un tel matériau en réticulant du collagène préalablement modifié par coupure oxydative et chauffage, en présence d'un additif hydrophile macromoléculaire, chimiquement non réactif vis-à-vis du collagène. They demonstrated that such a material could be obtained by crosslinking collagen previously modified by oxidative cleavage and heating, in the presence of a macromolecular hydrophilic additive, chemically non-reactive with respect to collagen.
Ils ont découvert en particulier que la présence de l'additif hydrophile permettait, de manière inattendue, d'augmenter la densité et la résistance mécanique du collagène, de permettre une adhérence satisfaisante, notamment en milieu physiologique, à des organes et de favoriser sa dégradation, qui peut ainsi être ramenée à quelques jours. They discovered in particular that the presence of the hydrophilic additive made it possible, unexpectedly, to increase the density and the mechanical resistance of the collagen, to allow a satisfactory adhesion, in particular in physiological medium, to organs and to favor its degradation , which can thus be reduced to a few days.
On décrit ci-après le procédé de préparation d'un matériau collagénique selon la présente invention. The following describes the process for preparing a collagen material according to the present invention.
Le collagène mis en oeuvre pour l'obtention d'un matériau collagénique tel que défini précédemment, peut être indifféremment d'origine animale ou humaine. On utilise de préférence du collagène natif, solubilisé à pH acide ou après traitement par digestion à la pepsine. II peut s'agir en particulier du collagène bovin de type I ou de collagènes humains de type I ou III ou encore de mélanges en toutes proportions de ces derniers. The collagen used to obtain a collagen material as defined above, can be either of animal or human origin. Native collagen is preferably used, solubilized at acidic pH or after treatment by digestion with pepsin. It may in particular be bovine collagen type I or human collagens type I or III or alternatively mixtures of these latter in all proportions.
Le collagène est modifié par coupure oxydative. On peut utiliser à cet effet de l'acide périodique ou l'un de ses sels selon la technique décrite par M. TARDY et Coll. (1986). Collagen is modified by oxidative cleavage. For this purpose, periodic acid or one of its salts can be used according to the technique described by M. TARDY et al. (1986).
On rappelle brièvement que cette technique consiste à soumettre une solution acide de collagène à l'action de l'acide périodique ou l'un de ses sels par mélange avec une solution de cet acide ou sel à une concentration comprise entre 1 et 10-5 M, de préférence entre 5 10-3 M et 101 M, à une température voisine de la température ambiante, pendant une durée pouvant aller de 10 minutes à 72 heures. It is briefly recalled that this technique consists in subjecting an acidic solution of collagen to the action of the periodic acid or one of its salts by mixing with a solution of this acid or salt at a concentration of between 1 and 10-5 M, preferably between 5 10-3 M and 101 M, at a temperature close to room temperature, for a period which can range from 10 minutes to 72 hours.
Selon l'invention, on utilise une solution acide de collagène dont la concentration est comprise entre 5 et 50 g/l. La concentration en collagène est de préférence 30 g/l. According to the invention, an acidic collagen solution is used, the concentration of which is between 5 and 50 g / l. The collagen concentration is preferably 30 g / l.
Ce traitement provoque des coupures dans certains constituants du collagène qui sont l'hydroxyproline et les sucres, et crée ainsi des sites réactifs sans en provoquer la réticulation. This treatment causes cuts in certain constituents of collagen which are hydroxyproline and sugars, and thus creates reactive sites without causing crosslinking.
Le collagène oxydé ainsi préparé en solution, est chauffé à une température supérieure à 37"C, de préférence à une température comprise entre 40 et 50 C. The oxidized collagen thus prepared in solution is heated to a temperature above 37 "C, preferably to a temperature between 40 and 50 C.
On réalise ensuite la réticulation du collagène en présence d'au moins un additif hydrophile macromoléculaire, chimiquement non réactif vis-à-vis du collagène. The cross-linking of the collagen is then carried out in the presence of at least one hydrophilic macromolecular additive, chemically non-reactive with respect to the collagen.
Par chimiquement non réactif vis-à-vis du collagène , on entend un composé hydrophile qui n'est pas susceptible de réagir avec le collagène présent, notamment qui ne forme pas de liaison covalente avec celui-ci lors de sa réticulation. The term “chemically non-reactive with respect to collagen” means a hydrophilic compound which is not capable of reacting with the collagen present, in particular which does not form a covalent bond with it during its crosslinking.
L'additif hydrophile macromoléculaire selon l'invention présente un poids moléculaire avantageusement supérieur à 3 000 daltons. The macromolecular hydrophilic additive according to the invention has a molecular weight advantageously greater than 3000 daltons.
II peut s'agir de polymères hydrophiles de synthèse, avantageusement de poids moléculaire compris entre 3 000 et 20 000
Daltons. Le polyéthylèneglycol est particulièrement préféré.They may be synthetic hydrophilic polymers, advantageously of molecular weight between 3,000 and 20,000
Daltons. Polyethylene glycol is particularly preferred.
II peut s'agir également de polysaccharides, parmi lesquels on peut citer l'amidon, le dextrane et la cellulose qui sont préférés. They can also be polysaccharides, among which mention may be made of starch, dextran and cellulose which are preferred.
On peut également prévoir l'utilisation de teis polysaccharides sous forme oxydée faisant apparaître des fonctions carboxyliques dans ces molécules. It is also possible to provide for the use of teis polysaccharides in oxidized form revealing carboxylic functions in these molecules.
Les mucopolysaccharides peuvent également convenir aux fins de l'invention mais ne sont pas préférés car leur origine animale particulière les rend difficiles à préparer en satisfaisant aux normes réglementaires de traçabilité. Mucopolysaccharides may also be suitable for the purposes of the invention but are not preferred since their particular animal origin makes them difficult to prepare by meeting regulatory standards for traceability.
L'additif hydrophile est sélectionné en fonction de divers paramètres liés notamment à son application, comme son prix, son innocuité, sa biodégradabilité et/ou sa facilité d'élimination, notamment par voie rénale, en cas d'application thérapeutique. The hydrophilic additive is selected according to various parameters linked in particular to its application, such as its price, its safety, its biodegradability and / or its ease of elimination, in particular by the renal route, in the event of therapeutic application.
Ladite réticulation est réalisée en mélangeant, à pH neutre, une solution de collagène modifié par coupure oxydative et chauffage comme indiqué ci-dessus, avec une solution contenant au moins un additif hydrophile macromoléculaire. Said crosslinking is carried out by mixing, at neutral pH, a solution of collagen modified by oxidative cleavage and heating as indicated above, with a solution containing at least one hydrophilic macromolecular additive.
La concentration en additif(s) hydrophile(s) est de 2 à 10 fois inférieure à celle du collagène. The concentration of hydrophilic additive (s) is 2 to 10 times lower than that of collagen.
La réticulation du collagène en présence de l'additif hydrophile est réalisée à une température comprise entre 4 et 30 C, de préférence 18 à 25 C. The crosslinking of the collagen in the presence of the hydrophilic additive is carried out at a temperature of between 4 and 30 ° C., preferably 18 to 25 ° C.
Selon une variante de mise en oeuvre, on prévoit d'effectuer la réticulation en présence de glycérine qui peut être ajoutée au mélange collagène/additif hydrophile. Dans ce cas, la concentration en glycérine est avantageusement comprise entre 3 et 8 g/l, ne dépassant pas le tiers de la concentration du collagène. According to an implementation variant, provision is made for crosslinking in the presence of glycerin which can be added to the collagen / hydrophilic additive mixture. In this case, the glycerin concentration is advantageously between 3 and 8 g / l, not exceeding one third of the concentration of collagen.
La polymérisation s'effectue pendant le séchage du matériau. The polymerization takes place during the drying of the material.
Selon l'invention, on pense, sans que cela puisse être considéré comme limitatif, que l'additif hydrophile qui est présent lors de la réticulation du collagène, est contenu dans le réseau collagénique formé, bien qu'il ne réagisse pas lui-même avec le collagène. According to the invention, it is believed, without this being considered as limiting, that the hydrophilic additive which is present during the crosslinking of collagen, is contained in the collagen network formed, although it does not react itself with collagen.
Selon les applications envisagées, le matériau collagénique réticulé peut être soumis à divers traitements classiques tels que séchage, stérilisation, etc
Le collagène réticulé peut être séché notamment dans un flux d'air stérile, si nécessaire.Depending on the applications envisaged, the crosslinked collagen material can be subjected to various conventional treatments such as drying, sterilization, etc.
The crosslinked collagen can be dried in particular in a sterile air flow, if necessary.
La stérilisation est avantageusement opérée par irradiation avec des rayonnements béta (irradiation électronique) ou gamma (irradiation par le cobalt radioactif). Sterilization is advantageously carried out by irradiation with beta radiation (electronic irradiation) or gamma radiation (irradiation with radioactive cobalt).
Conformément à l'invention, le matériau collagénique peut être préparé sous la forme d'un film, gel ou pâte. According to the invention, the collagen material can be prepared in the form of a film, gel or paste.
Selon les applications envisagées, on prévoit avantageusement le matériau collagénique sous la forme d'un film. Depending on the applications envisaged, the collagen material is advantageously provided in the form of a film.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, la solution contenant le collagène, ayant été préalablement modifiée par coupure oxydative et par chauffage, un additif hydrophile macromoléculaire, et éventuellement de la glycérine, est répartie uniformément sur un support inerte sensiblement plan, pour former un film réticulé. According to a particularly preferred embodiment, the solution containing the collagen, having been modified beforehand by oxidative cleavage and by heating, a hydrophilic macromolecular additive, and optionally glycerine, is distributed uniformly on a substantially flat inert support, to form a film reticle.
Le support est inerte en ce qu'il ne réagit pas avec les composés précités et n'intervient pas dans le processus de réticulation. On peut utiliser un support hydrophobe de type PVC ou polystyrène. The support is inert in that it does not react with the above-mentioned compounds and does not intervene in the crosslinking process. A hydrophobic support of PVC or polystyrene type can be used.
Dans ce cas, on applique sur le support une solution dans laquelle les concentrations en collagène, en additif hydrophile et en glycérine, si elle est présente, sont de préférence, respectivement comprises entre 2 et 6 % pour le collagène, 0,6 et 2 % pour l'additif hydrophile, 0,3 et 0,8 % pour la glycérine. In this case, a solution is applied to the support in which the concentrations of collagen, hydrophilic additive and glycerin, if present, are preferably between 2 and 6% respectively for collagen, 0.6 and 2 % for the hydrophilic additive, 0.3 and 0.8% for the glycerin.
La couche mince appliquée présente avantageusement une densité allant de 0,05 à 0,3 g/cm2. The applied thin layer advantageously has a density ranging from 0.05 to 0.3 g / cm2.
Après réaction, le film est séparé du support. After reaction, the film is separated from the support.
Le matériau collagénique selon l'invention contient du collagène et au moins un additif hydrophile macromoléculaire selon un rapport collagène/additif(s) hydrophile(s) de 1/1 à 9/1, de préférence de 2/1 à 4/1 et plus préférentiellement encore de 3/1. The collagen material according to the invention contains collagen and at least one hydrophilic macromolecular additive in a collagen / hydrophilic additive (s) ratio from 1/1 to 9/1, preferably from 2/1 to 4/1 and more preferably still from 3/1.
II est stable à température ambiante, et reste stable pendant un temps suffisant pour sa manipulation, en milieu aqueux à des températures allant jusqu'à 37 à 40C C. It is stable at room temperature, and remains stable for a sufficient time for its manipulation, in aqueous medium at temperatures up to 37 to 40 ° C.
Le matériau collagénique selon l'invention est utile pour la prévention des adhérences post-opératoires. The collagen material according to the invention is useful for the prevention of post-operative adhesions.
II peut être préparé sous forme prête à l'emploi comme par exemple par découpage aux dimensions appropriées à l'application envisagée, d'un film tel que décrit ci-dessus et conditionnement dans des conditions stériles. It can be prepared in ready-to-use form, for example by cutting to the dimensions appropriate for the intended application, a film as described above and packaging under sterile conditions.
Lorsqu'il est préparé sous forme de film, il est particulièrement adapté à cette application, notamment pour simplifier et accélérer le geste chirurgical. When it is prepared in the form of a film, it is particularly suitable for this application, in particular for simplifying and accelerating the surgical procedure.
En effet, le film collagénique obtenu est de manipulation aisée car il ne colle pas au toucher à l'état sec et il ne colle pas aux instruments. Indeed, the collagen film obtained is easy to handle because it does not stick to the touch in the dry state and it does not stick to instruments.
II présente par ailleurs une densité et une résistance mécanique accrues tout en étant relativement souple comme nécessaire. It also has increased density and mechanical strength while being relatively flexible as necessary.
La glycérine permet d'améliorer la souplesse du matériau final obtenu, et peut ainsi en faciliter l'utilisation. Glycerin improves the flexibility of the final material obtained, and can thus facilitate its use.
Le matériau collagénique selon l'invention est capable de développer, en milieu aqueux, des propriétés d'adhésion. The collagen material according to the invention is capable of developing, in an aqueous medium, adhesion properties.
Après implantation chez un patient, il peut adhérer de manière suffisante sur l'organe à protéger ce qui lui permet de tenir en place et est de ce fait adapté à une utilisation comme barrière anti-adhérences post-opératoire. En effet, au contact des tissus, un appel d'eau tissulaire entraîne une adhésion immédiate du film collagénique. After implantation in a patient, it can adhere sufficiently to the organ to be protected, which enables it to hold in place and is therefore suitable for use as a post-operative anti-adhesion barrier. Indeed, in contact with the tissues, a call of tissue water causes an immediate adhesion of the collagen film.
L'appel d'eau gonfle progressivement le film de collagène dont la réticulation est assez peu dense pour permettre une certaine mobilité et souplesse des chaînes le constituant. The call of water gradually inflates the collagen film, the crosslinking of which is not very dense to allow a certain mobility and flexibility of the chains constituting it.
II se forme ainsi en quelques minutes à quelques heures, un gel de collagène oxydé, réticulé et très hydraté grâce à l'additif hydrophile emprisonné dans les mailles du gel. There is thus formed in a few minutes to a few hours, an oxidized collagen gel, crosslinked and very hydrated thanks to the hydrophilic additive trapped in the mesh of the gel.
Ce gel acquiert des propriétés adhésives suffisantes pour établir une adhésion stable du biomatériau sur la plaie à protéger. This gel acquires sufficient adhesive properties to establish a stable adhesion of the biomaterial to the wound to be protected.
En outre, I'additif hydrophile macromoléculaire disparaît par diffusion à travers le matériau collagénique oxydé et réticulé, en quelques jours, matériau dont le gonflement favorise la dégradation en moins de 7 jours, le plus souvent en 2 à 3 jours. In addition, the macromolecular hydrophilic additive disappears by diffusion through the oxidized and crosslinked collagen material, in a few days, a material whose swelling promotes degradation in less than 7 days, most often in 2 to 3 days.
L'invention sera décrite plus en détail à l'aide des exemples donnés ci-après à titre illustratif et non limitatif. The invention will be described in more detail using the examples given below by way of illustration and not limitation.
EXEMPLES
Exemple 1:
Préparation d'un précipité acide de collagène modifié par coupure oxydative à l'aide d'acide périodique et non réticulé.EXAMPLES
Example 1:
Preparation of a modified collagen acid precipitate by oxidative cleavage using periodic and non-crosslinked acid.
Cet exemple est directement réalisé à partir du brevet précédemment cité de TARDY et Coll. (1994). This example is directly made from the previously cited patent of TARDY et al. (1994).
Le collagène utilisé est du collagène bovin de type I, extrait de derme de veau par solubilisation à pH acide ou par digestion à la pepsine et purifié par précipitations salines selon des techniques déjà décrites. The collagen used is bovine collagen type I, extracted from calf dermis by solubilization at acid pH or by digestion with pepsin and purified by saline precipitation according to techniques already described.
Les produits commercialisés par la société COLLAGEN Corp., sous les noms de VITROGEN g ou ZYDERM , peuvent convenir dans cette application. The products marketed by COLLAGEN Corp., under the names of VITROGEN g or ZYDERM, may be suitable in this application.
On utilise de préférence des fibres sèches de collagène, obtenues par précipitation d'une solution acide de collagène par addition de NaCI, puis lavages et séchage du précipité obtenu par des solutions aqueuses d'acétone de concentration croissante de 80 % à 100 %. Dry collagen fibers are preferably used, obtained by precipitation of an acidic collagen solution by addition of NaCl, then washing and drying of the precipitate obtained with aqueous solutions of acetone of increasing concentration from 80% to 100%.
On peut, de la même manière, utiliser des collagènes humains de type I ou III ou leur mélange en toutes proportions. One can, in the same way, use human collagens of type I or III or their mixture in all proportions.
Une solution de collagène à 30 g/l est préparée par dissolution en HCI 0,01 N. Son volume est de 49 litres. Elle est additionnée d'acide périodique à une concentration finale de 8 mM soit 1,83 g/l. A 30 g / l collagen solution is prepared by dissolving in 0.01 N HCl. Its volume is 49 liters. It is added with periodic acid at a final concentration of 8 mM or 1.83 g / l.
On réalise l'oxydation à température ambiante voisine de 22"C, pendant 3 heures à l'abri de la lumière. Oxidation is carried out at ambient temperature close to 22 "C, for 3 hours away from light.
Puis, la solution est additionnée d'un volume égal d'une solution de chlorure de sodium pour obtenir une concentration finale de 41 g/l
NaCI.Then, the solution is added with an equal volume of a sodium chloride solution to obtain a final concentration of 41 g / l
NaCI.
Après 30 minutes d'attente, le précipité est récolté par décantation à travers un tamis de toile de porosité voisine de 100 microns, puis lavé 4 fois avec une solution de NaCI 41 g/l en HCI 0,01
N. On obtient 19 kg de précipité salin acide. Ces lavages permettent l'élimination de toutes traces d'acide périodique ou dérivés iodés formés pendant l'oxydation du collagène.After waiting 30 minutes, the precipitate is collected by decantation through a sieve of fabric with a porosity close to 100 microns, then washed 4 times with a NaCl solution 41 g / l in HCl 0.01
N. 19 kg of acid saline precipitate are obtained. These washes allow the elimination of all traces of periodic acid or iodine derivatives formed during the oxidation of collagen.
Ensuite, plusieurs lavages en solution aqueuse d'acétone à 80 % permettent la concentration du précipité de collagène et l'élimination des sels présents. Then, several washes in 80% aqueous acetone solution allow the concentration of the collagen precipitate and the elimination of the salts present.
Un lavage final en acétone 100 % permet de préparer 3,6 kg d'un précipité acétonique très dense, de collagène oxydé acide, non réticulé, ne contenant aucune autre trace de produit chimique indésirable. A final washing in 100% acetone makes it possible to prepare 3.6 kg of a very dense acetone precipitate, of acid oxidized collagen, non-crosslinked, containing no other trace of undesirable chemical product.
Exemple 2:
Préparation de films collagéniques anti-adhérences post-opératoires selon l'invention.Example 2:
Preparation of post-operative anti-adhesion collagen films according to the invention.
La pâte acétonique préparée selon l'exemple 1 est reprise en eau distillée apyrogène à 40"C, pour obtenir une concentration de collagène de 3 %. The acetone paste prepared according to Example 1 is taken up in pyrogen-free distilled water at 40 "C, to obtain a collagen concentration of 3%.
La solution de 44 litres est chauffée 30 minutes à 50"C, puis filtrée stérilement sur membrane de porosité 0,45 microns dans une étuve à 400 C. The 44 liter solution is heated for 30 minutes to 50 "C, then sterile filtered through a membrane with a porosity of 0.45 microns in an oven at 400 C.
Cette solution est additionnée à 30"C d'une solution stérile concentrée de PEG 6 000 (polyéthylène-glycol de poids moléculaire 6 000 Daltons) pour atteindre une concentration de 1 % en PEG, puis de glycérine pour atteindre une concentration de 0,6 % en glycérine. This solution is added at 30 ° C. to a concentrated sterile solution of PEG 6,000 (polyethylene glycol of molecular weight 6,000 Daltons) to reach a concentration of 1% in PEG, then of glycerin to reach a concentration of 0.6 % glycerin.
Le pH de la solution est ajusté à 7,0 par addition d'une solution concentrée de soude NaOH.The pH of the solution is adjusted to 7.0 by adding a concentrated solution of NaOH sodium hydroxide.
La solution est ensuite ajustée en volume par de l'eau stérile pour atteindre une concentration finale de 2,7 % de collagène, 0,9 %
PEG et 0,54 % de glycérine, puis répartie en couche mince à une densité de 0,133 g/cm2 sur un support plan hydrophobe de type PVC ou polystyrène. Les surfaces sont ensuite soumises à un flux d'air stérile à température ambiante, qui conduit à l'évaporation en 18 heures environ.The solution is then adjusted in volume with sterile water to reach a final concentration of 2.7% collagen, 0.9%
PEG and 0.54% glycerin, then distributed in a thin layer at a density of 0.133 g / cm2 on a hydrophobic flat support of PVC or polystyrene type. The surfaces are then subjected to a stream of sterile air at room temperature, which leads to evaporation in about 18 hours.
Le film obtenu se décolle très facilement du support. II peut être découpé facilement aux dimensions souhaitées pour l'expérimentation. The film obtained comes off very easily from the support. It can be easily cut to the dimensions desired for the experiment.
Chaque film est conditionné individuellement en sachet primaire perméable à la vapeur, puis incubé 12 heures dans une étuve à 37OC dont le taux d'humidité relative est supérieur à 80 %. Each film is individually packaged in a primary vapor-permeable sachet, then incubated for 12 hours in an oven at 37 ° C whose relative humidity is greater than 80%.
Ensuite, le sachet précédent est inclus dans un conditionnement secondaire non perméable à l'air. Then, the previous sachet is included in a secondary packaging that is not breathable.
L'ensemble est stérilisé par irradiation béta et reçoit une dose supérieure ou égale à 25 kilogreys. The whole is sterilized by beta irradiation and receives a dose greater than or equal to 25 kilogreys.
En général, le film séché contient encore de l'eau résiduelle jusqu'à une concentration pouvant atteindre 20 %. In general, the dried film still contains residual water up to a concentration of up to 20%.
Une composition typique dans l'exemple considéré est de 60 % en poids de collagène, 20 % en poids de PEG, 12 % en poids de glycérine et 8 % en poids d'eau. A typical composition in the example considered is 60% by weight of collagen, 20% by weight of PEG, 12% by weight of glycerin and 8% by weight of water.
Le film obtenu est stable à température ambiante. II reste stable et facilement manipulable après 2 heures d'incubation en eau à 37"C. The film obtained is stable at room temperature. It remains stable and easy to handle after 2 hours of incubation in water at 37 "C.
La présence de glycérine dans le matériau n'est pas indispensable; elle améliore la souplesse du film et en facilite l'utilisation. The presence of glycerin in the material is not essential; it improves the flexibility of the film and facilitates its use.
Cet exemple peut être réalisé en remplaçant le PEG 6 000 par de l'amidon soluble (catalogue OSI France, référence A2620) ou par du Dextran T40 (catalogue PHARMACIA Fine Chemicals, Uppsala,
Suède) ou par de la carboxymethylcellulose. Les concentrations utilisées et le mode opératoire sont identiques.This example can be carried out by replacing PEG 6,000 with soluble starch (OSI France catalog, reference A2620) or with Dextran T40 (PHARMACIA Fine Chemicals catalog, Uppsala,
Sweden) or by carboxymethylcellulose. The concentrations used and the procedure are identical.
ETUDE DES PROPRIETES DU FILM COLLAGENIQUE SELON
L'INVENTION DANS LA PREVENTION DES ADHERENCES POST
OPERATOIRES.STUDY OF THE PROPERTIES OF THE COLLAGENIC FILM ACCORDING TO
INVENTION IN THE PREVENTION OF POST ADHESIONS
OPERATORIES.
Toxicolociie
Le film collagène-PEG réalisé selon l'exemple 2 (ou un broyât de ce film) donne des résultats satisfaisants dans les tests toxicologiques standardisés auxquels sont soumis les biomatériaux pour implantation
. absence de caractère mutagène dans le test d'AMES
. réaction normale, modérée dans le test d'hypersensibilité
retardée sur cobaye (réaction de classe III)
. absence de toxicité systémique par voie intraveineuse ou
intrapéritonéale chez la souris et le rat . dégradation:
. en moins de 7 jours par voie sous cutanée chez le rat
en 2 à 3 jours par voie intrapéritonéale chez le rat.Toxicolociy
The collagen-PEG film produced according to Example 2 (or a ground product of this film) gives satisfactory results in the standardized toxicological tests to which the biomaterials for implantation are subjected.
. absence of mutagenicity in the AMES test
. normal, moderate reaction in hypersensitivity test
delayed on guinea pig (class III reaction)
. absence of systemic toxicity intravenously or
intraperitoneal in mice and rats. degradation:
. in less than 7 days by subcutaneous route in rats
in 2 to 3 days intraperitoneally in rats.
Propriétés anti-adhérences post-opératoires
Les propriétés anti-adhérences post-opératoires ont été analysées selon le protocole décrit en référence par HARRIS et Coll.Post-operative anti-adhesion properties
The post-operative anti-adhesion properties were analyzed according to the protocol described with reference by HARRIS et al.
(1995).(1995).
Le protocole décrit dans cette publication a été mis en oeuvre sur des groupes de 10 rats. The protocol described in this publication was carried out on groups of 10 rats.
Les essais consistent à créer une abrasion et une déshydratation sur des surfaces de 2 cm2 de paroi péritonéale et de caecum, au contact l'une de l'autre. The tests consist in creating an abrasion and a dehydration on surfaces of 2 cm2 of peritoneal wall and cecum, in contact with each other.
Le groupe de rat témoins ne reçoit aucun produit de protection des plaies ainsi crées. II est comparé au groupe de rats qui reçoit un film collagène-PEG selon l'exemple 2, recouvrant complètement les plaies, en débordant de 5 mm sur les parties externes non abrasées. The control rat group received no wound protection product thus created. It is compared to the group of rats which receives a collagen-PEG film according to Example 2, completely covering the wounds, extending 5 mm over the non-abraded external parts.
Après 7 jours d'attente, conformément au protocole publié, les résultats sont nets
Aucune adhérence n'est observée entre les deux surfaces
lésées, dans le groupe de rats traités par le film de l'invention
et la cicatrisation de chaque plaie initiale est complète.After 7 days of waiting, in accordance with the published protocol, the results are clear
No adhesion is observed between the two surfaces
injured, in the group of rats treated with the film of the invention
and the healing of each initial wound is complete.
. Toute trace du film a disparu. . All traces of the film have disappeared.
Le groupe de rats témoins, non traité par le film de l'invention, montre des adhérences pour chacun des 10 rats, dont les caractéristiques sont identiques aux résultats publiés dans le document HARRIS et Coll. (1995) mentionné ci-dessus. The group of control rats, not treated with the film of the invention, shows adhesions for each of the 10 rats, the characteristics of which are identical to the results published in the document HARRIS et al. (1995) mentioned above.
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