FR2836044A1 - Composition pour la reparation et la cicatrisation cutanee comprenant exclusivement un vrai hydrogel physique de chitosane - Google Patents

Composition pour la reparation et la cicatrisation cutanee comprenant exclusivement un vrai hydrogel physique de chitosane Download PDF

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Abstract

La composition pour la réparation et la cicatrisation de lésions cutanées de type plaies chroniques ou aiguës, est constituée exclusivement d'un hydrogel de chitosane dont le degré d'acétylation est au plus de 40%, de préférence compris entre 4 et 6%. Il peut s'agir d'un pansement se présentant sous la forme d'une plaque ayant une épaisseur réduite, de 1 à 10mm, sous forme de particules de tailles réduites ou encore sous forme d'une pâte composée de broyats. Dans de dernier cas, on prépare l'hydrogel de chitosane, on le broie dans l'eau et on élimine partiellement l'eau jusqu'à obtention d'une pâte.

Description

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COMPOSITION POUR LA REPARATION ET LA CICATRISATION
CUTANEE COMPRENANT EXCLUSIVEMENT UN VRAI HYDROGEL
PHYSIQUE DE CHITOSANE La présente invention concerne une composition et également un pansement destiné à la réparation et la cicatrisation de lésions de type plaies cutanées chroniques ou plaies aiguës. Elle concerne plus particulièrement une composition ou un pansement comprenant un vrai hydrogel physique de chitosane.
Les lésions du type plaies cutanées chroniques et plaies aiguës sont des lésions en profondeur qui touchent à la fois l'épiderme et le derme. On range parmi ce type de lésions les escarres, les ulcères veineux ou artériels et les plaies traumatiques ainsi que les brûlures et les radiodermites aigües. On peut citer ici d'autres affections dermatologiques générant des plaies cutanées comme les angiodermites nécrotiques, les épidermolyses bulleuses, et les greffes.
On applique sur de telles lésions des pansements dont la fonction première est de la protéger du milieu extérieur et qui peuvent également avoir comme fonction seconde d'améliorer le processus de cicatrisation.
La chitine est le bio-polymère le plus répandu dans la nature avec la cellulose. Elle peut être extraite du squelette de certains animaux, par exemple l'exosquelette de certains crustacés, comme le homard, le crabe ou la crevette ou encore ltendosquelette de calamar. La chitine et le chitosane sont constitués des deux mêmes unités monomères, la N-acétyl-D- glucosamin et le D-glucosamine. La chitine comporte une proportion importante d'unités monomères N-acétyl-D-glucosamine, supérieure à 60 %. Par contre le chitosane comporte une proportion d'unités monomères N- acétyl-D-glucosamine inférieure à 60%. Le chitosane est notamment obtenu par désacétylation totale ou partielle de la chitine.
La chitine et le chitosane ont des propriétés de bio-activité, comme l'activation du processus de cicatrisation, bio-compatibilité et également de bio-dégradabilité qui ont conduit à une utilisation importante de ces polymères dans le domaine médical. S'agissant notamment de la cicatrisation de plaies chroniques, on a déjà proposé dans le document FR. 2.736. 835 un
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pansement constitué d'un gel de chitine ou de chitosane acétylé avec un degré d'acétytation d'au moins 60%.
Un gel physique est un réseau tri-dimentionnel de chaines polymères reliées entre elles par des jonctions réversibles (non covalente). Cette définition est différente de celle qui consiste, à tort, à appeler gel une solution très visqueuse. On parle d'hydrogel lorsqu'il s'agit d'un mélange contenant un polymère et de l'eau à plus de 90%. Ainsi dans le document FR2.736. 835, le pansement se présente sous la forme d'un réseau tridimensionnel constitué par un mélange d'eau et de chitine ou de chitosane acétylé avec un degré d'acétytation d'au moins 60%, la structure dudit réseau étant fonction des conditions opératoires mises en oeuvre. Selon ce document, lorsque le pansement est appliqué sur la lésion, il se produit un développement cellulaire qui pénètre dans le gel, plus précisément dans les emplacements laissés libres par le réseau tridimensionnel de chitine ou de chitosane acétylé. De plus dans les parties du pansement en contact avec la lésion, il se produit une dégradation progressive du réseau tridimensionnel par hydrolyse de la chitine ou du chitosane acétylé, grâce à la présence de systèmes hydrolytiques tels que le lysozyme. Il y a donc une consommation progressive du pansement par bio-dégradation et bio-résorption du réseau tridimensionnel au fur et à mesure du développement cellulaire qui devrait, selon ce document, conduire à la reconstruction du derme et reformer t'épiderme, jusqu'à épithélialisation complète.
Or, il s'avère, selon le demandeur, que ce résultat n'est pas atteint de manière satisfaisante par le pansement proposé par le document FR. 2.736. 835.
Le but que s'est fixé le demandeur est de proposer une composition et également un pansement comprenant ladite composition, qui permet, non seulement la protection de la lésion du milieu extérieur mais également la reconstruction cellulaire du derme et de t'épiderme allant jusqu'à la cicatrisation complète, dans des conditions optimales.
Ce but est parfaitement atteint par la composition pour la réparation et la cicatrisation de lésions cutanées de type plaies chroniques ou aiguës qui, de manière connue par le document FR2. 736. 835 est constituée d'un hydrogel
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de chitosane. De manière caractéristique selon l'invention, il s'agit d'un hydrogel de chitosane désacétylé dont le degré d'acétylation est au plus de 40%.
Plus la proportion d'unités nomomères N-acétyl-D-glucosamine est importante et plus le chitosane est biodégradable et biorésorbable. Ainsi, au contraire de ce qui est recherché par le document FR2.736. 835, la composition et le pansement de la présente invention ont des propriétés de biodégradabilité et de bio-résorption très lentes.
De préférence le degré d'acétylation de l'hydrogel de chitosane est de l'ordre ou inférieur à 30%. En effet, il a été constaté une baisse brutale de l'activité de systèmes hydrolytiques tels que le lysozyme lorsque le degré d'acétylation du chitosane atteint un seuil aussi faible. On sait que les systèmes hydrolytiques de type lysozyme, reconnaissent parfaitement la structure naturelle de la chitine, avec ses unités monomères principalement de N-acétyl-D-glucosamine. Par contre ces systèmes hydrolytiques ne reconnaissent pas un biopolymère comprenant exclusivement des unités monomères D-glucosamine. Ainsi plus le chitosane sera désacétylé et moins il sera biodégradable et biorésorbable.
Dans une variante encore préférée, le taux d'acétylation du chitosane est compris entre 4 et 6%.
De plus, contrairement à ce qui est prévu dans le document FR. 2.736. 835, le développement cellulaire ne pénètre pas dans l'hydrogel selon l'invention, le réseau tridimensionnel de chitosane fortement désacétylé ayant un encombrement stérique tel qull ne permet pas aux cellules d'y pénétrer. En effet, la taille des pores en surface de ce type d'hydrogel est comprise entre 0,1 et 5 p. m, ce qui est très inférieur à la taille des cellules.
Par contre le demandeur a constaté que ce développement cellulaire se produisait à t'interface entre la lésion et l'hydrogel et que ce développement cellulaire se faisait dans des conditions optimales. Cette interface est particulièrement complexe et cette dernière évolue pendant la durée de la cicatrisation. Cependant, on peut supposer que cette interface est constituée par de nombreux éléments, notamment des produits sanguins comme la fibrine, le facteur von Willebrand, ainsi que par les produits libérés par les
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plaquettes activées comme la fibronectine, les facteurs de croissances, PDGF, bFGF, TGFa et TGFss. Cette interface pourrait aussi jouer un rôle prépondérant pendant la phase inflammatoire en piégeant les polynucléaires neutrophiles, les monocytes et les facteurs libérés par ces cellules circulantes comme le TNFa, TGFss et le VEGF. De plus, on peut estimer que cette interface joue encore un rôle important pendant la phase de formation du tissu de granulation comprenant l'angiogénèse puisque des facteurs de croissance similaires sont impliqués ici (EGF, TNFa, TGFss et PDGF). Finalement, on peut supposer que cette interface continue son rôle de "chef d'orchestre" de la cicatrisation pendant la dernière étape correspondant à l'épithélialisation aidant ainsi la migration des cellules épithéliales en fixant les facteurs de croissance de la famille de l'EGF.
On peut encore supposer que lors de ce développement cellulaire, il se produit une synthèse d'anticorps spécifiques du chitosane fortement désacétylé, induisant une réponse inflammatoire faible, ce qui a bien évidemment un effet bénéfique sur la cicatrisation. Cette régulation de la phase inflammatoire dans le processus de cicatrisation conduit à une cicatrice ayant un très bon aspect esthétique, du fait qu11 n'y a pas développement anarchique de fibroblastes, pouvant conduire à des cicatrices kéloïdiennes ou hypertrophiques.
A l'inverse, lorsque le développement cellulaire se fait par pénétration et colonisation d'un réseau tridimensionnel, ceci gêne l'orientation du néo-tissu formé et sa vascularisation, ce qui induit des défauts sur le plan esthétique.
Certes il était déjà connu, dans le document EP. 0.296. 078, de mettre en oeuvre, dans le domaine des bio-matériaux, du chitosane ayant un degré d'acétytation compris entre 10 et 40%. Cependant, dans ce cas, le chitosane est combiné obligatoirement avec du collagène et un glycosaminoglycane. Cette combinaison conduit à la formation d'un réseau ionique de forte cohésion, les trois composants de ladite combinaison comportant des groupements ionisables interagissant les uns avec les autres. Par exemple, dans le cas de la mise en oeuvre des chondroïtines 4 et 6-sulfate comme glycosaminoglycanes, les groupements carboxyles et amines du collagène se
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lient respectivement aux fonctions amines du chitosane et aux groupements sulfate et carboxyle des chondrotines 4 et 6 sulfate. En outre, les groupes acide et sulfate des chondrotines 4 et 6 sulfate peuvent se lier ioniquement aux fonctions amines du chitosane.
Le biomatériau du document EP. 296. 078, qui ne correspond pas à un hydrogel mais à un produit yophillisé type éponge, est entièrement biodégradable en particu) ier par) a cottagénase, même si) a vitesse de dégradation enzymatique est réduite jusqu'à 50% du fait de la présence de chitosane et de glycosaminoglycanes dans le réseau ionique.
Selon la présente invention, la composition pour la réparation et la cicatrisation des lésions cutanées doit être laissée constamment en contact
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avec ladite lésion. Il n'y a donc pas, comme cela se pratique habituellement, de renouvellement du pansement entraînant la perte de tous les produits cellulaires au sens large participant activement à la cicatrisation. En effet, étant donné que le développement cellulaire se produit à t'interface entre la lésion et la composition de t'invention, le retrait de ladite composition risquerait de détruire localement l'action bénéfique apportée par l'hydrogel de chitosane fortement désacétylé.
De préférence, le pansement formé à partir de la composition de l'invention se présente sous la forme d'une plaque ayant une épaisseur réduite, de 1 à 10 mm. Cette plaque est alors transparente ou au moins translucide, ce qui permet de procéder à un examen visuel de révolution de la plaie, au moins au démarrage du traitement, avant que certains constituants des exsudats puissent éventuellement gêner cet examen visuel.
Il a été remarqué que tant que répithétiatisation n'est pas terminée 1 la plaque formant le pansement de 'invention adhère légèrement à la plaie. Par contre cette adhérence disparaît lorsque l'épithélialisation est terminée, ce qui permet un retrait particulièrement facile du pansement en fin de traitement.
De plus la reconstruction cellulaire induite par l'hydrogel de chitosane fortement désacétylé donne un néo-tissu parfaitement orienté tant pour les fibres de collagène que pour la vascularisation. Ce néo-tissu a un aspect remarquable, sans hyper-bourgeonnement. On remarque également qu'en mettant en oeuvre la composition de l'invention, la cicatrisation ne se fait pas
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uniquement par les berges de la lésion et que de plus elle évite la formation d'une croûte. Il est supposé, par le demandeur, que cette reconstruction cellulaire tout à fait remarquable est due au piégeage de facteurs de croissances par l'hydrogel de chitosane fortement désacétylé. En particulier, dans le cas de brûlures du deuxième degré superficiel et profond, l'application de la composition de l'invention facilite le développement cellulaire à partir des réserves de cellules souches qui se trouvent à la base des follicules pileux.
La présentation de la composition de Invention sous la forme d'une plaque est destinée à réaliser un contact surfacique. Elle convient en particulier lorsque la lésion se présente comme une cavité peu profonde et largement accessible.
Cette présentation n'est pas exclusive de invention. L'hydrogel de chitosane fortement désacétylé peut se présenter sous forme de particules de tailles plus ou moins réduites, par exemple obtenues par broyage d'une plaque préformée.
Dans un mode de présentation particulièrement avantageux, ces particules se présentent sous la forme d'une pâte, conditionnée dans un contenant approprié, par exemple un tube ou une seringue.
Pour obtenir une telle pâte, on réalise le broyage d'une plaque d'hydrogel de chitosane (telle que décrite ci-dessus) dans de l'eau, puis on élimine partiellement l'eau par centrifugation jusqu'à obtenir ladite pâte.
La pâte peut être introduite dans une cavité et y séjourner jusqu'à cicatrisation. Dans ce cas, si la cavité est ouverte vers l'extérieur, il n'y a pas bio-résorption de l'hydrogel et celui-ci est repoussé progressivement vers l'extérieur, au fur et à mesure de la reconstruction du née-tissu.
La description qui va suivre concerne un exemple préféré de préparation d'un vrai gel physique de chitosane, ayant un degré d'acétylation compris entre 4 et 6%, sous forme d'une plaque utilisable comme pansement pour la réparation et la cicatrisation des lésions cutanées de type plaies chroniques ou aiguës, que ces lésions soient chez l'homme ou l'animal.
Le chitosane de départ utilisé pour obtenir cet hydrogel a un degré d'acétytation compris entre 4 et 6% et une viscosité supérieure à 4000 cps (solution à 1% dans 99 gr d'acide acétique à 1%, T=25 C). Celui-ci est
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obtenu par étapes de désacétylabon contrôlées à partir de chitine purifiée d'endo-squelettes de calamars. Chaque étape de désacétylation a lieu en bain caustique à concentration de soude élevée.
Après mise en solution, une solution de faible viscosité est préparée (0, 5% en poids de chitosane dans une solution acide). Trois étapes de filtration en utilisant des membranes de porosités décroissantes (1,2 ; 0,8 et 0, 45 p. m) sous une pression maximale de 3 bars sont appliquées au polymère.
La solution polymère ainsi filtrée est ensuite précipitée par ajout d'une solution d'ammoniaque concentrée. Ce précipité est alors lavé plusieurs fois pour éliminer l'ammoniaque en excès. Après stabilisation du pH de l'eau de lavage, le produit ainsi obtenu est lyophilisé permettant ainsi d'obtenir le chitosane sous forme solide.
La formation du vrai gel physique de chitosane selon la présente invention correspond au passage d'un état de solution (situation antérieure) à un état de gel physique ou hydrogel pour lequel des réticulations physiques entre chaînes se sont formées à partir d'interactions hydrophobes et de liaisons hydrogènes.
Après dissolution du chitosane solide, préférablement en milieu acide acétique, on ajoute goutte à goutte du 1,2 propandiol. Le tout est rapidement dégazé sous vide pendant une durée d'environ une heure.
La taille du gel dépend de la taille du moule choisi. Pour une prise en gel favorable à T =45OC, il est préférable de choisir un moule ayant une surface importante ce qui facilite l'évaporation partielle de lteau et de l'acide acétique conduisant à la gélification.
La neutralisation de l'hydrogel ainsi formé est réalisée par transfert en milieu basique. Cette étape empêche la solubilisation de l'hydrogel dans l'eau à pH physiologique ou lorsque l'hydrogel est en contact avec des solutions ou milieux physiologiques. En final, l'hydrogel est soumis à des rinçages successifs afin d'éliminer le di-alcool et obtenir un pH proche de 7.
L'hydrogel est préférablement stérilisé par autodavage en chaleur humide (T=121 C, 30 min). Il est plongé dans un récipient contenant de Peau ou une solution tamponnée choisie et l'ensemble est placé dans l'autoclave. Après autoclavage, l'eau ou la solution tamponnée est délicatement versée ou
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aspirée sous hotte stérile. Le gel peut ensuite être emballé stérilement, notamment dans un blister stérile, jusqu'à son utilisation future.
Il est important de souligner qu'aucune réticulation chimique (formation de liaisons covalente) nlntervient lors de la formation de 11lydrogel de chitosane. C'est un processus purement physico-chimique qui crée cette gélification. Ce qui est obtenu est un vrai gel physique de chitosane.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS 1. Composition pour la réparation et la cicatrisation de lésions cutanées de type plaies chroniques ou aiguës, constituée exclusivement d'un hydrogel de chitosane, caractérisée en ce quil s'agit d'un hydrogel de chitosane dont le degré d'acétylation est au plus de 40%.
  2. 2. Composition selon la revendication 1 caractérisée en ce que le degré d'acétylabon de l'hydrogel de chitosane est de l'ordre ou inférieur à 30%.
  3. 3. Composition selon la revendication 2 caractérisée en ce que le degré d'acétylation de l11ydrogel de chitosane est compris entre 4 et 60/0.
  4. 4. Pansement ayant la composition selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qui) se présente sous la forme d'une plaque ayant une épaisseur réduite, de 1 à 10 mm.
  5. 5. Pansement ayant la composition selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qui ! se présente sous forme de particules de tailles réduites.
  6. 6. Pansement selon la revendication 5 caractérisé en ce qui ! se présente sous forme d'une pâte composée de broyats.
  7. 7. Procédé de préparation du pansement de la revendication 6 caractérisé en ce qui ! consiste à préparer un hydrogel de chitosane ayant la composition selon l'une des revendications 1 à 3, à broyer cet hydrogel dans l'eau, à éliminer partiellement l'eau jusqu'à obtention d'une pâte.
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