IT9000642A1

IT9000642A1 - Metil pirrolidon chitosano, processo di produzione e suo uso.

Info

Publication number: IT9000642A1
Application number: IT000642A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Muzzarelli
Original assignee: Riccardo Muzzarelli
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1992-05-27
Also published as: ATE136553T1; IT9000642A0; US5378472A; IT1243260B; WO1992009635A1; HU9202434D0; CZ281052B6; EP0512095A1; AU8956691A; ES2084838T3; AU639163B2; EP0512095B1; JPH05503733A; CZ230592A3; HUT62017A; KR927003132A; DE69118683D1; DE69118683T2; CA2074517A1

Description

METIL PIRROLIDON CHITOSANO, PROCESSO DI PRODUZIONE,

E SUO USO.

Riassunto: La modificazione chimica di chitine e chitosani con acido levulinico o suoi esteri in ambiente riducente conduce al la formazione di 5-meti l-2-pirrol idon chitosani . Questi nuovi composti possiedono particolari caratteristiche chimico-fisiche e ri levante significato biologico; essi sono material i da medicazione capaci di promuovere la rigenerazione ordinata dei tessuti lesi .

L'uso dei materiali da medicazione è basato più su considerazioni di natura empirica che sull 'effettiva comprensione degli effetti nel processo di guarigione di una ferita. E' necessario considerare un certo numero di requisiti che producono e mantengono un microambiente accettabile durante i vari stadi di guarigione di una ferita. I requisiti sono: - permettere la rimozione degli essudati e dei componenti tossici; - mantenere un'alta umidità all 'interfaccia ferita/medicazione; - permettere uno scambio di gas; - fornire isolamento termico; - proteggere da infezioni secondarie; - essere esenti da polvere e da contaminanti tossici; - essere facilmente rimovibili senza causare traumi al momento del cambio di medicazione.

Negli anni più recenti sono stati resi disponibili materiali da medicazione contenenti polisaccaridi; essi rispondono alla maggior parte dei requisiti sopra elencati, ma ciascuno di loro ha caratteristiche particolari. 1 principali prodotti commerciali sono i seguenti: destrano reticolato (Debrisan, Pharmacia), agar poliacrilammide (Geliperm, Geistlich), carbossimetil cellulosa (Comfeel), acido ialuronico (Connettivina, Fidia). Ben poco è noto circa gli effetti a livello istologico di questi polisaccaridi, mentre sono meglio conosciute le indicazioni cliniche con casistiche anche importanti, e sono meglio stati studiati gli aspetti chimico fisici. Quanto a medicazioni a base di chitina, esiste in commercio un solo prodotto (in Giappone) denominato Beschitin, che è un tessuto-non-tessuto (v. infra). Non esistono invece in commercio materiali da medicazione a base di chitosano e altri derivati della chitina. Si può anzi dire che gli studi in proposito sono proceduti stentatamente negli ultimi 20 anni.

PRECEDENTI RICERCHE SULLA CHITINA

B alassa (Offen 1,906,155 e 1,906,159, 1969; UK 1,252,373, 1971) ha mostrato che la chitina polverizzata aiuta la cicatrizzazione delle ferite in quanto la resistenza alla trazione dei tessuti rimarginati in presenza di chitina aumenta.

Il medesimo autore (US 3,632,754; 1972) rivendica una "processo che facilita la cicatrizzazione" e parla di "chitina quale acceleratóre della cicatrizzazione" (anche US 3,914,413; 1975). In un lavoro antecedente (Am. J. Surgery, 119, 560-4, 1970) veniva riconosciuto che la chitina veniva riassorbita per azione del lisozima ma non venivano forniti dati istologici. Si prospettava piutosto che la N-acetil glucosamina è importante per l'orientazione e la reticolazione del collageno e che l 'uridina difosfato NAcGlc è un composto chiave nella biosintesi dell'acido i duronico.

Widra (EUR 0,089,152; 1983) e Miyata et al (JPN KOKAI T.K. 86, 141,373; 1936) descrivono associazioni di chitosano e di cheratina o collageno da applicarsi alle ferite come membrane. L'oggetto delle invenzioni è quello di fornire materiali da medicazione adeguati ai requisiti esposti sopra, ossia con caratteristiche chimico fisiche qualificanti, ma senza peraltro indicare alcuno effetto biologico o istologico del chitosano sulle componenti tessutali.

Yano et al (Mie Med. J. 35(l), 53-56, 1985) hanno successivamente posto in dubbio la presunta azione della chitina su una maggiore produzione di collagene, dimostrando che la chitina fa aumentare la resistenza alla trazione rispetto ai controlli, ma non fa aumentare la quantità di collagene nel tessuto.

Ohshima et al (Eur. J. Plastic Surgery, 10, 66-69, 1987) hanno mostrato che medicazioni fatte con fibre di chitina estruse da soluzioni organiche di chitina sono state molto soddisfacenti per quanto attiene all 'attenuazione del dolore, all'aderenza alla legione e alla capacità di asciugarsi. In 91 pazienti sofferenti per ustioni, abrasioni profonde e ulcerazioni esse hanno dato sempre buoni risultati.

Analogamente, l'Agenzia delle Scienze Industriali e della Tee nologia dell'Università di Hokkaido (JPN KOKAI T.K. 57,143,508; 1981) ha proposto garze fatte di fibre di chitina, delle quali ha fornito le caratteristiche fisiche soltanto. Le chitine, secondo la medesime Agenzia (JPN KOKAI T.K. 82 11,258; 1982) sono pure utili come leganti di fibre di altra natura.

Malette e Quigley (US 4,532,134; 1985) hanno usato soluzioni di chitosano come sale dell 'acido acetico ottenute sciogliendo 2 g di chitosano in 998.5 mi di acqua con 1.5 mi di acetico glaciale. Essi scrivono ciò esplicitamente aggiungendo che la sterilizzazione comportava problemi dato che il chitosano acetato è termolabile a 100° C. Siccome nelle ferite i fibroblasti vengono stimolati alla sintesi del collagene dalla presenza di un coagulo di sangue contenente un reticolo di fibrina che normalmente si forma nelle ferite, Malette e Quigley hanno proposto che, se viene evitata la formazione del coagulo di fibrina è possibile che i fibroblasti non vengono stimolati e le cellule possano replicare il tessuto perduto. In base ai loro esperimenti quegli autori hanno osservato che l'impiego del chitosano e della chitina determinano una accelerazione della sintesi delle fibre elastiche che supera la velocità di sintesi del collageno. Essi hanno prodotto ferite sulla cute dell 'addome di cani sani, lunghe 2 centimetri e profonde fino ad interessare il tessuto sottocutaneo. Le ferite trattate con l'impacco salino avevano avuto come esito finale una normale ampia area cicatriziale, con i caratteri delle cicatrici retraenti. Le ferite trattate con l 'agente emostatico dimostrarono che tale composto era rimasto nelle ferite producendo una severa reazione tissutale. Le ferite trattate con chitosano solido avevano avuto un risultato simile alla precedente e la ferite trattato con la soluzione di chitosano erano guarite con una sottile cicatrice.

In sostanza, si constata che finora i chitosani sostituiti non sono mai stati consi derati per la medicazione di ferite in forma di garze, membrane, tessuti non tessuti, spugnette e gel, tanto fatti di solo chitosano modificato, quanto fatti di materiali compositi comprendenti un chitosano modificato. Più in particolare, si vede che chitosani modificati non sono mai stati usati su pazienti.

Un'importante caratteristica comune a varie serie di chitosani modificati è la loro insolubilità e scarsa tendenza a formare geli, cosicché un nuovo genere di limitazioni si interpone all'uso di tali chitosani nell ' intervallo di pH 2-7.

Per esempio, I'N-carbossimetil chitosano ottenuto da chitina di gambero Euphausia superba, è perfettamente solubile mentre il medesimo, ottenuto da chitina di granchi, è insolubile. Il glutammato glucano è insolubile da pH 4 a 10 (R. Muzzarelli e A. Zattoni, Intl. J. Biol. Macromol., 8, 137 (1986) Butterworth, London). Altri chitosani modificati in forma di ammidi monosostituite portanti funzioni carbossiliche, ottenuti da anidridi organiche, si presentano come geli più o meno rigidi (R. Muzzarelli et al., Chitin in Nature and Technology, Plenum Press, New York, 1986); lo stesso dicasi per le ammidi non funzionalizzate come N-stearoil e N-decanoil chitosani (S. Hirano e S. Tokura, Chitin and Chitosan, pag. 71, Japanese Soc. Chitin, Sapporo, 1982). I derivati portanti unità di zuccheri, a causa delle interazioni tra le funzioni alcoliche danno ugualmente luogo a associazioni che conducono a geli (M. Yalpani et al., Macromolecules, 17, 272-281 (1984) Am. Chem. Soc., Washington). Tutti gli N-alchil chitosani (ammine secondarie) danno dei geli (R. Muzzarelli et al., J. Membr. Sci. 16, 295-308 (1983) Elsevier, Amsterdam), e gli N — alchili — dene chitosani (da 6 a 12 atomi carbonio) non sono solubili in acqua (K. Kurita et al., Intl. J. Biol., Macromol., 10, 124-125 (1988) Butterworth, London).

D 'altra parte, l'introduzione di talune nuove funzioni trasforma il chitosano punto da privarlo di certe sue caratteristiche desiderabili come p. es. succede per gli esteri inorganici quali i chitosani solfati che sono privi di capacità filmogena e di capacità batteriostatica (R. Muzzarelli et al., Carbohydr. Res., 126, 225-231 (1984), Elsevier, Amsterdam)

Fatt i che rendono desiderabile l'introduzione della funzione pirrolidoneifle chitosano sono i seguenti e sono riconducibili, per confronto, al poli(vinilpirrolidone) che è ampiamente usato.

Oli pirrolidone ha lo stesso anello della prolina e dell'idrossiprolina, unità monomeriche della gelatina; nei polimeri è privo di idrogeno sull'azoto dell'anello. Tutte le unità monomeriche portanti pirrolidone non sono perciò in grado di formare legami a idrogeno, e i polimeri del pirrolidone devono avere comportamento superiore a quello della gelatina. Il poli(vinilpirrolidone) esiste infatti come soluzione viscosa (e non come gel) e conferisce grande idrofilicità. La mancanza di legami a idrogeno permette di esporre all'acqua le funzioni =N-C(R)=0 che agiscono sulla capacità solvente dell'acqua stessa (G.N. Ling, In Search of thè Physical Basis of Life, p. 176 (1984), Plenum Press, New York).

0 E1 noto che il poli(vinilpirrolidone), polimero non ionico, non produce infiammazione quando è applicato alla cornea del coniglio e quindi è biocompatibile (C.G. Gebelein and C.E. Carraher, Bioactive Polymeric Systems p. 24, Plenum Press, New York, 1985).

0 II poli(vinilpirrolidone) è una sostanza filmogena già usata per rinforzare membrane, sia come miscela sia come copolimero (C.G. Gebelein and C.E. Carraher, Bioactive Polymeric Systems, p. 144, Plenum Press, New York, 1985) e per produrre lenti a contatto (A. Pizzoferrato et al., Biomaterials and Clinir cal Applications, p. 309, Elsevier, Amsterdam, 1987).

0 II rivestimento di sostanze di interesse biomedico con poli(vinilpirrolidone) le rende biocompatibili, cosicché il poli(vinilpirrolidone) è stato sviluppato e sperimentato su pazienti in associazione a vari farmaci (E. Chiellini e P. Giusti, Polymers in Medicine, p. 188, Plenum Press, New York, 1983).

0 II poli(vinilpirrolidone) è solubile in acqua e etanolo e viene usato come legante e fissante dei pigmenti nei fondi tinta, liners, mascara e ombretti, e soprattutto negli shampoo per evitare irritazione oculare. E' anche usato negli spray per le lacche dei capelli. L'acido piroglutammico e i suoi esteri, che contengono un anello di pirrolidone, sono ampiamente usati in cosmesi (G. Proserpio, Eccipienti (1985), Sinerga, Milano).

ORIGINALITÀ1 DELLA PRESENTE INVENZIONE

L'originalità della presente invenzione risiede tanto (1) in un nuovo chitosano funzionalizzato con 5-metil-2-pirrolidone, denominato 5-metil2-pirrolidone chitosano, quanto (2) negli effetti biologici che detto derivato manifesta quando viene applicato al corpo umano per scopi medici, e negli effetti funzionali quando viene applicato al corpo umano per scopi cosmetici.

1 ) N u o v o c h i t o s a n o f u n z i o n a l i z z a t o

Secondo la presente invenzione, ho sorprendentemente scoperto che la reazione tra chitosano e acido levulinico può essere condotta in modo da formare unità anidroglucosidiche in cui l'atomo di azoto è comune alla glucosamina e al 5-metil-2-pirrolidone. Grazie alla mobilità dell'idrogeno sull'azoto giustificata dalla tautometria tra chetimina e enamina in condizioni sperimentali opportune, il carbossile elimina acqua formando un lattarne stabile alfa-beta insaturo che si presta a facile riduzione (vedi schema di reazione). La modificazione del chitosano a ammide bisostituita è un aspetto totalmente innovativo della presente invenzione, specie in riferimento all'acido levulinico quale reagente per detto scopo. Un ulteriore aspetto di originalità della presente invenzione è la combinazione delle favorevoli caratteristiche del chitosano con le favorevoli caratteristiche del pirrolidone. Dalla letteratura risulta che non è mai stato descritto un composto identificabile come pirrolidone chitosano o come 5-metil-2-pirrolidone o analoghi, più precisamente un polisaccaride in NHCOCH;.

Γ I CH20H

NHCOCH: N=C(CH_)CH -CH-COOH

NH~CH(CH,)CH=CHCOOH

NHCOCH;

H | - H

NHCOCH;

S-metil-2-pirrolìdone

cui unità anidroglucosidiche portano sostituenti identificabili come pirrolidone. li 5-metil-2-pirroIidon chitosano è una singola e originale macromolecola che non deve essere confusa con il chitosano piroglutammato commercializzato dalla ditta Amerchol. Quest'ultimo è una semplice miscela di chitosano e di acido piroglutammico, ossia di un polisaccaride (macromolecola) con un aminoacido (monomero).

Mentre nella letteratura riguardante l'acido levulinico sono presenti informazioni coerentemente indicanti la capacità dell'acido levulinico di ciclizzare a lattarne con formazione dell'anello pirrolidone (R.H. Léonard, Ind. Engin. Chem. 48, 1330-1341 (1956); M. Kitano et al. Chem. Econ. Engin. Rev. 7, 25-29 (1975); W.L. Shilling, Tappi, 47, 105A-108A (1965)), tali indicazioni non hanno tuttavia mostrato come ovvia la possibilità di ciclizzare a lattarne l'acido levulinico in presenza di chitosano, tale possibilità essendo sfuggita per vari decenni ai ricercatori.

La formazione del lattarne nel contesto della presente invenzione, è un'originale alternativa alla formazione del gruppo N-carbossibutil (R. Muzzarelli, Brev. Ital. 1,190,380 (1985))

Le evidenze strumentali che testimoniano la formazione del nuovo composto 5 metil-2-pirrolidone chitosano sono le seguenti:

A) - Comportamento verso i cationi sodio e potassio: quando il 5-metil-2-pirrolidone chitosano viene titolato con NaOH o con KOH, si trova che esso viene salificato dal 9 % soltanto della quantità stechiometrica di catione richiesta dal gruppo carbossile ipoteticamente presente. Questo dimostra che il carbossile esiste come tale solo per una minima percentuale, e non è in grado di formare sali stechiometricamente perchè impegnato quasi tutto nel lattarne dell'anello pirrolidone. Inoltre la titolazione alcalimetrica secondo Broussignac rivela nel 5-metiI-2-pirrolidone chitosano un tenore di ammina titolabile inferiore di quanto corrisponde al grado di sostituzione introdotto, rispetto a quello del chitosano di partenza.

B) - Spettrometria di risonanza magnetica nucleare protonica

Gli spettri registrati con spettrometro da 200 MHz su campioni sciolti in ossido di deuterio, non solo mostrano segnali relativi alla componente polisacc aridica, ma anche segnali imputabili „ al pirrolidone, shiftati rispetto a quelli imputabili all'acido levulinico (Sunjic et al., Kem. Ind., 33, 599 (1984), Zagreb).

C) - Spettrometria di risonanza magnetica nucleare con C-13

Gli spettri n.m.r. C-13 mostrano presenza di segnali nell'intervallo 20 - 40 ppm assegnati alle funzioni metile e metilene in analogia a quelli pubblicati per N-decanoil e N-stearoil chitosani, a quelli per il poli(vinilpirrolidone), (D.A. Brant, Solution Properties of Polysaccharides, p. 127, (1981) ACS, Washington) e a quelli dell'acido levulinico (V. Sunjic et al., Kem. Ind., 33, 599 (1984), Zagreb); appare invece depresso il segnale del CO del carbossile.

D) - Spettrometria infrarosso a trasformata di Fourier.

Per i campioni isolati come membrana a pH ca 6 si nota in questi spettri la presenza di una banda a 1400 cm"1 per i metileni e il metile, a 1690 per la nuova ammide bisostituita e a 1700 per il carbonile amidico; diminuzione della banda a 1590 per l'ammina libera, (A. Wochowics et al., Acta Polymerica, 38, 184 (1987) Acad. Sci., Varsavia). Paragonando questi spettri a quelli del N-carbossimetil chitosano, nel quale ovviamente il lattarne non può formarsi, (cfr. Fig. 3 in Muzzarelli et al., Carbohydr. Res. 107, 199-214, 1982, Elsevier, Amsterdam), la differenza maggiore è nella regione 1500 - 1600 cm indicante che nel nuovo composto 5-metiI-2-pirrolidone chitosano la banda ammide (lattarne) predomina. Infine per campioni protonati con acido cloridrico alcolico, assenza della banda a 1730 cm ^ del carbossile protonato.

2 ) Ef f e t t i b i o l o g i c i e f u n z i o n a l i

Richiamando i requisiti citati in esordio appaiono evidenti i vantaggi del 5-metil-2-pirrolidone chitosano: in forma liofilizzata o di film è estremamente idrofilo, favorisce lo scambbio di gas, fornisce isolamento termico, protegge da infezioni secondarie, è esente da componenti tossiche, e non provoca traumi al momento del cambio di medicazione.

Ho trovato che si può mettere 5-metil-2-pirrolidone chitosano in varie forme fisiche particolarmente convenienti per effettuare le medicazioni, come film trasparenti, spugne, tamponi, tessuti non tessuti, ecc. In particolare, la liofilizzazione di soluzioni dializzate di detto chitosano sostituito conduce a materiali solidi soffici e spugnosi che possono essere compressi a formare strati flessibili e morbidi di polisaccaride puro, che offrono diversi vantaggi: - possono essere sterilizzati con le radiazioni gamma; - hanno sufficiente consistenza da non richiedere l'associazione con altri materiali; - sono estremamente porosi e permeabili; - al contatto con fluidi biologici, sia pure da un solo lato, formano uno strato di gel, che si adatta bene alla diversa forma del tessuto leso sottostante e, grazie alla sua viscosità, protegge i tessuti neoformati da traumi e lacerazioni che possono fare seguito a urti, manipolazioni o rimozione dell'impacco; dal lato esterno si forma invece una crosta; - provvedono isolamento termico; - provvedono protezione da agenti esterni, fisici, chimici e microbiologici.

Senza nulla togliere all'importanza di queste caratteristiche il 5-metil2-pirrolidone chitosano possiede inoltre un significato biologico che lo rende decisamente diverso e superiore rispetto a altri agenti di medicazione. Ho infatti sorprendentemente trovato che il S-metil-2-pirrolidone chitosano, grazie alla nuova funzione introdotta e al conseguente diverso comportamento chimico-fisico rispetto alla chitina d'origine, possiede nuove caratteristiche funzionali, sconosciute per chitine e chitosani, che conducono alla rigenerazione ordinata dei tessuti umani lesi.

Le importanti attività biologiche sui tessuti umani, che sono state trovate secondo la presente invenzione, e che vengono qui descritte per la prima volta sono, tra le altre:

I - Induzione della neovascolarizzazione- Il 5-metil-2-pirrolidone chitosano ha un evidente effetto inducente della neovascolarizzazione su tessuti vascolarizzati sedi di processi riparativi, come nelle ferite e nei tessuti connettivali dopo lesioni per trazione anomala (per esempio dopo applicazione di espansori tissutali).

II - Induzione di tessuto connettivale a trama organizzata. Per quanto concerne la riparazione delle ferite in particolare dopo espianto di lembi cutanei, in presenza di 5-metil-2-pirrolidone chitosano si evidenzia l'induzione di un tessuto connettivale con trama istoarchitetturale organizzata, ricca di elementi cellulari e strutture vascolari immerse in una diffusa rete di fibre collagene, e ricoperto da epidermide differenziata in tutti ì suoi strati, mentre mancano aspetti cicatriziali retraenti con accumulo di grossi fasci di fibre collagene.

III - Limitazione della retrazione tessutale.

La ricostituzione di un tessuto connettivale dopo lesione per anomala trazione, quale l'applicazione sottocutanea di un espansore tessutale, provoca una reazione capsulare circondante l'espansore, la quale, in assenza di 5-metil-2-pirrolidon chitosano assume sovente le caratterisctiche di un tessuto cicatriziale marcatamente fibrotico con aspetti clinici di retrazione.

3⁄4 presenza di 5-metil-2-pirrolidone chitosano, invece, la struttura capsulare ridotta al minimo mostra gli aspetti di un tessuto connettivo non particolarmente fibrotico, ben vascolarizzato e ricco di elementi cellulari, caratteristiche queste che implicano, strutturalmente, solo modestissimi e infrequenti fenomeni di retrazione tessutale. Esse rappresentano quindi condizioni strutturalmente ottime per l'applicazione clinica soprattutto di protesi di tessuti molli, come quelli mammari, dove la retrazione capsulare del tessuto circostante la protesi costituisce una complicanza di base non infrequente. Secondo la presente invenzione l'applicazione dei composti qui descritti determina a livello connettivale processi riparativi che ricostituiscono la normalità istoarchitetturale e limitano i fenomeni reattivo-retrattivi che viceversa, rappresentano l'aspetto finale del processo fibrotico nella formazione delle cicatrici. 1 fibroblasti esprimono elevata attività metabolica evidente nella ricchezza del reticolo ergastoplasmatico, e si comportano all'opposto di quanto indicato da Malette (ut supra). E' un vantaggio della presente invenzione mantenere attivi i fibroblasti e imporre simultaneamente un ordine istoarchitetturale nella deposizione del collagene.

IV. Depressione deH'adesività batterica alle cellule

L'adesività batterica alle cellule è un requisito essenziale per la colonizzazione e l'infezione. L'adesività batterica è il presupposto per le infezioni acute ascendenti dell'apparato urinario, per esempio, specialmente in pazienti che non mostrano anormalità anatomiche o fisiologiche. Mentre esistono in letteratura alcune pubblicazioni circa l'adesività batterica di miceti, in particolare Candida albicans, (Segai et al. 1988) alterata a opera di chitosani, non sono mai stati pubblicati dati circa l'eventuale azione del chitosani sui batteri. D'altra parte, i dati sulla C. albicans sono stati ottenuti mediante un "estratto chitinoso", laboriosamente isolato e non da un composto chimicamente definito. Ho sorprendentemente trovato che S-metil-2-pirrolidone chitosano deprime l'adesività batterica

ESEMPI

Avendo così descritto gli aspetti di originalità delle presente invenzione, quelli che seguono sono esempi non limitativi per la realizzazione del trovato.

Esempio 1. Preparazione di 5-metil-2-pirrolidone chitosano

Viene preparata una sospensione di polvere di chitosano (1,320 Kg) in acqua (100 1). Il peso molecolare medio del chitosano è 550.000 dalton e il grado di deacetilazione è 86,4 %. Viene poi aggiunto acido levulinico (1,0 Kg) e 50 1 acqua; il pH risultante è 4,2. Entro pochi minuti la dissoluzione è completa. Nella successiva ora si porta la temperatura a 50° C e si introduce la soluzione di sodio boroidruro (45 g in 4,5 1). Alla fine il pH è 4,6. La soluzione viene ultrafiltrata con uno strumento Millipore PUF-50 con cartuccia a cutoff 100.000 dalton usando 200 litri di acqua. In tal modo si ottiene una soluzione all 11 % di 5-metil-2-pirrolidone chitosano. (Vedi anche vie alternative).

Esempio 2, Uso delle soluzioni di 5-metiI-2-pirrolidone chitosano

Le soluzioni di 5-metil-2-pirrolidone chitosano, paragonate a quelle di chitosano a pari concentrazione, sono dalle 2 alle 3 volte più viscose, a seconda del. peso molecolare medio. Esse possono venire diluite con alcoli, come etanolo e ι'Ί Ο a ο un υ

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2-propanolo. Esse sono compatibili con soluzioni al 10 % ca. di sali sodici tra cui: solfato, citrato, nitrato, cloruro e acetato, mentre non sono compatibili con i seguenti sali sodici: carbonato, silicato, fosfato bisodico, lauril solfato e tungstato. Fra i cationi sono compatibili calcio, cromo(HI) cobalto e piombo, mentre producono geli o precipitati ferro, nickel, rame, zinco, argento e cadmio. Tra le soluzioni di altri polimeri è compatibile la gelatina.

Esempio 3. Preparazione di membrane e materiale da medicazione

Le membrane si preparano evaporando a 60° C soluzioni acquose o idroalcoliche di 5-metil-2-pirrolidone chitosano stesè su lastre di cristallo o di plastica. Le membrane si staccano tal quali o bagnandole con NaOH 1 M. In questo secondo caso risultano insolubili in acqua ma altamente idratate. Il trattamento superficiale di oggetti come protesi ecc. si esegue allo stesso modo, oppure mediante spruzzature. Le spugnette porose si ottengono per liofilizzazione di soluzioni dializzate, e vengono compresse tra due lastre di acciaio inox in modo da ridurre lo spessore a 1 mm ca. Esse sono flessibili e morbide. Esse vengono confezionate in buste sigillate e irradiate con raggi gamma (Co-60, 1,4 Mrad). Esempio 4. Medicazione e guarigione di ferite chirurgiche

Su tre pazienti adulte, sottoposte a operazioni di protesi mammaria, sono stati fatti prelievi a tutto spessore; sono state poi medicate le zone donatrici dell'innesto con foglietti spugnosi di 5-metil-2-pirrolidone chitosano. All'esame mediante microscopia elettronica, si è osservato che si forma un epitelio ben differenziato e che si arriva a una buona organizzazione dello strato corneo. Il derma si organizza con cellule fibroblastiche esprimenti elevata attività metabolica (ricchezza di reticolo ergastoplasmatico) circondate da fibre di collagene. L 'organizzazione del derma in presenza di 5-metil-2-pirrolidone chitosano mostra un'equilibrata distribuzione tra cellule e matrice extracellulare. In sostanza, si fe ottenuta in tutti i casi guarigione perfetta, senza infezioni.

Esempio 5, Guarigioni di ferite senza cicatrici retraenti.

A un paziente adulto sottoposto a operazione di trapianto, sono stati fatti due prelievi di cute a piccolo spessore (epitelio e parte superiore della cute) sulle facce anteriori di ambedue le cosce. Dalla parte destra egli è stato medicato con foglietto spugnoso di 5-metil-2-pirrolidone chitosano; la medicazione è stata rinnovata dopo 8 giorni. Nella parte sinistra è stato medicato come di solito con tulle grasso. Alla' microscopia elettronica si è notata una più lassa organizzazione del derma di quanto si è invece osservato nei prelievi dall'altra gamba del medesimo individuo. In sostanza, la medicazione con 5-metiI-2-pirrolidone chitosano ha dato origine a un tessuto cicatriziale meno rigido e meno spesso con palesi benefìci estetici e funzionali.

Esempio 6. Guarigione di ulcere in pazienti anziani

Il 5-metil-2-pirrolidone chitosano è stato utilizzato sotto forma di gel o spugna nel trattamento di ulcere da stasi e da decubito in pazienti di 62 anni (età media). I siti di controllo venivano invece trattati con fitostimolina (medicazione standard). Le medicazioni venivano eseguite settimanalmente insieme ad un tampone, per evidenziare l’eventuale sviluppo di batteri. Il prelievo bioptico veniva effettuato ogni 7, 15 e 30 giorni dalle date dell 1 intervento. Clinicamente veniva riscontrata una più rapida riepitelizzazione rispetto alle zone di controllo, 7 giorni rispetto al tempo medio standard di riparazione tissutale di 15 - 20 giorni. Le zone trattate non hanno subito sovrainfezioni batteriche, e non è stata riferita alcuna sintomatologia; in particolare, si è osservato in tutti i pazienti un buon effetto emostatico. Morfologicamente, i reperti submicroscopici della cute trattata con 5-metil-2-pirrolidone chitosano hanno evidenziato una corretta istoarchitettura della cute ricostituita, con presenza di uno strato corneo a livello dell'epidermide ed una ordinata organizzazione del derma risultato poi ben vascolarizzato. Pertanto, le diverse attività biologiche del 5-metil-2-pirrolidone chitosano appaiono interagire con notevole efficacia sui metabolismi strutturali parzialmente anormali che la cute invecchiata presenta favorendone un ripristino funzionale che consente una efficace risposta reattivo-riparativa. Si è concluso che questo nuovo biomateriale ha un interessante significato nel trattamento della cute e degli annesi cutanei specie nelle persone anziane.

Esempio 7. Medicazioni odontoiatriche

Dieci pazienti sottoposti a apicectomia sono stati medicati con 5-metil-2-pirrolidone chitosano. Si è riscontrato che esso era efficace nel promuovere la ricostituzione ordinata del tessuto molle nella sede della lesione chirurgica per ripristinare i tessuti asportati.

Esempio 8. Formulazioni cosmetiche

Il 5-metil-2-pirrolidone chitosano è stato usato per formulare emulsioni per creme cosmetiche, incorporandolo nella fase acquosa. Non si sono riscontrate limitazioni a tale uso. In particolare, una crema con olii di karité, jojoba e mandorle, oltre a alcol cetilico e emulsionanti (40 %) è stata preparata mescolando a 80°C detti olii a una soluzione all' l % di 5-metil-2-pirrolidone chitosano come fase acquosa (60 3⁄4), ottenendo ottime caratteristiche organolettiche e lunga conservabilità.

Esempio 8. Depressione dell'adesività batterica alle cellule epiteliali.

Sono stati presi in considerazione 15 pazienti con infezioni croniche o ricorrenti dell’apparato urinario. I ceppi batterici isolati dalle loro urine sono stati saggiati con cellule uroepiteliali ottenute da urine di donne sane, secondo il metodo di Svanborg-Eden. Sono state poi aggiunte le soluzioni di chitosano e i campioni sono stati colorati secondo May-Grundwal Giemsa. I chitosani saggiati erano i seguenti 5-metiI-2-pirrolidone chitosano di granchio Chionoecetes japonicus, 5-metil-2-pirrolidone chitosano da gambero Crangon crangon, chitina 6-solfato, N-carbossimetil chitosano 6-solfato, chitosano 6-soIfato. Per tutte queste sostanze non era mai stato misurato l'effetto sull'adesività batterica. I nostri dati, riportati nella Tabella I, mostrano che i 5-metil-2--pirrolidone chitosani sono globalmente i migliori nel deprimere l'adesività batterica tra tutti i chitosani saggiati. Confrontando il 5-metil-2-pirrolidone chitosano con l 'N-carbossimetil chitosano 6 solfato circa la loro azione su più numerosi ceppi batterici, ho trovato che mediamente questi due 5-metil-2-pirrolidone chitosani si equivalgono. Un ulteriore aspetto di novità della presente invenzione è allora la dimostrazione che il gruppo solfato non à indispensabile per deprimere l'adesività batterica, dato che il 5-metil-2-pirrolidone chitosano non possiede tale gruppo, e dato inoltre che i composti che lo possiedono mostrano le performances peggiori di quelle di 5-metil-2-pirrolidone chitosano.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 Derivati delle chitine e dei chitosani in cui almeno una parte dei gruppi amminici dei polisaccaridi sono stati trasformati in S-metil-2-pirrolidinone [correntemente detto 5-metil-2-pirrolidone], ossia in cui l'atomo di azoto legato al C-2 dell'unità anidroglucosidica del polisaccaride è anche parte dell 'anello del pirrolidinone. <= >Metodo chimico di ottenimento dei prodotti rivendicati sopra, basato sulla reazione delle chitine e dei chitosani con acido levulinico, acido pseudolevulinico o angelica lattone, in ambiente riducente. , 3. )= Metodo chimico di ottenimento dei prodotti rivendicati sopra, basato sulla reazione delle chitine e dei chitosani con esteri dell'acido levulinico e riduzione dei 5-metil-2-pirrolinoni. 4 = Uso del metil pirrolidon chitosano nelle preparazioni a azione cicatrizzante da applicarsi su ferite, ustioni, lesioni anche infetti. , ulcere da decubito, abrasioni, escoriazioni, siti di operazioni chirurgiche, siti di impianti ortopedici, siti donatori, siti di avulsioni dentali, lesioni e traumi ossei e simili.