NL9000113A

NL9000113A - Werkwijze ter vervaardiging van een vlak poreus voortbrengsel en de toepassing daarvan op het gebied van de farmacie, geneeskunde, tandheelkunde of cosmetica.

Info

Publication number: NL9000113A
Application number: NL9000113A
Authority: NL
Original assignee: X Flow Bv
Priority date: 1990-01-17
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1991-08-16
Also published as: DK0443641T3; DE69129246D1; EP0443641A1; ATE165107T1; DE69129246T2; EP0443641B1; ES2114535T3; US5169575A

Description

Werkwijze ter vervaardiging van een vlak poreus voortbrengsel en detoepassing daarvan op het gebied van de farmacie, geneeskunde, tandheel¬kunde of cosmetica.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter vervaardigingvan een vlak poreus voortbrengsel, waarbij men een oplossing van eenelastomeer materiaal opbrengt op een tijdelijk substraat en met behulpvan een niet-oplosmiddel het elastomere materiaal uit de oplossing ophet substraat coagulee.'t.

In de membraantechnologie worden poreuze films uit polymeeroplos-singen gemaakt door een dunne laag polymeeroplossing uit te strijken opeen geschikte, vlakke onderlaag (substraat), bijvoorbeeld een glasplaat.Deze onderlaag wordt dan inclusief de polymeeroplossing ondergedompeldin een niet-oplosmiddel voor het polymeer. De polymeeroplossing zalontmengen (precipiteren), hetgeen resulteert in een bepaalde poreuzestructuur in het dan vast geworden polymere materiaal. Dit proces wordtcoaguleren genoemd. Na coagulatie kan het membraan van de glasplaatworden verwijderd en als zodanig worden gebruikt. Deze methode wordt inprincipe veel gebruikt voor het vervaardigen van membranen voor omge¬keerde osmose en ultrafiltratie, in het bijzonder van niet-elastomerepolymeren.

Een specifiek membraan met een sterk asymmetrische structuur, datgeschikt is voor toepassing als wondbedekkingsmateriaal (kunsthuid)wordt beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage NL-A-88017*H, die inbelangrijke mate overeenkomt met EP-A-0 351 016 (publikatiedatum 17januari 1990)· Dit wondbedekkingsmateriaal heeft een gradiënt in deporiegrootteverdeling bezien in de dwarsdoorsnede van het materiaal,hetgeen inhoudt dat er een toplaag is die in contact is met de omgevingen poriën bevat van minder dan 0,5 pm, terwijl de zijde die in contactis met de beschadigde huid (onderlaag) relatief grote poriën bevat inhet gebied van 20-200 pm. Dit wondbedekkingsmateriaal wordt geproduceerdvolgens een methode, waarbij wordt uitgegaan van een polymeeroplossing(bij voorkeur polyurethanen), waaraan deeltjes (bijvoorbeeld zoutdeel¬tjes) zijn toegevoegd. Deze vaste deeltjes hebben een tweeledig doel.Ten eerste dienen zij ter voorkoming van de krimpverschijnselen dietijdens en kort na het coagulatieproces optreden; ten tweede dienen zijals zogenaamde porievormers. De relatief grote poriën in de onderlaagworden verkregen door aan de polymeeroplossing deeltjes met de juisteafmetingen toe te voegen. Deze deeltjes die na coagulatie van de poly¬meeroplossing worden uitgewassen met een voor deze deeltjes geschikt oplosmiddel, laten dus poriën achter met een bepaalde grootte en ver¬hinderen bovendien krimpverschijnselen van de precipiterende polymeer-oplossing. Het zal duidelijk zijn, dat het voor het uitwassen gebruikteoplosmiddel een ander middel moet zijn dan het coagulatiemedium voor depolymeeroplossing opdat de deeltjes niet reeds in het coagulatiemediumworden uitgewassen. Eerst moet dus het polymeer precipiteren en daarnaworden de nog aanwezige zoutdeeltjes uitgewassen. Geschikte deeltjeszijn bijvoorbeeld kristallen van het zout natriumcitraat. De dunnetoplaag met de daarin aanwezige kleine poriën kan worden verkregen uiteen vergelijkbare oplossing (echter nu zonder zoutkristallen).

De beschreven werkwijze is zeer omslachtig en slechts geschikt omop laboratoriumschaal kleine oppervlakken (enkele cm^) van de beschrevenwondbedekker te verkrijgen. De zeer dunne toplaag (dikte 0,01-0,2 mm) iszeer moeilijk aan te brengen, terwijl ook het gebruik van twee verschil¬lende niet-oplosmiddelen zeer veel produktieproblemen oplevert.

Uit de literatuur is het gebruik van elastomere materialen even¬eens bekend voor de vervaardiging van kunstleer. Een belangrijke eigen¬schap van kunstleer is de doorlaatbaarheid voor waterdamp, terwijl hetmateriaal toch de nodige mechanische sterkten moet bezitten. Kunstleerkan ook worden gemaakt uitgaande van een polymeeroplossing en een coagu-latieproces, waarbij uiteindelijk een produkt wordt verkregen, datbestaat uit twee lagen: een dunne laag met kleine poriën wordt aange¬bracht op een poreuze drager en vormt uiteindelijk een integraal geheelmet deze poreuze drager. De poriëngrootte in de poreuze dragerlaag is inhet algemeen niet groter dan enkele microns, terwijl de poriëngrootte inde toplaag niet wordt beschreven. Het zal duidelijk zijn dat vanwege detoepassingen van kunstleer de microporeuze toplaag een zeer goede enblijvende hechting moet hebben aan de poreuze substraatlaag.

Aan de onderhavige uitvinding lag het probleem ten grondslag, eenwerkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van een vlak poreuzvoortbrengsel, dat bijvoorbeeld geschikt is als wondbedekkingsmateriaal,welke werkwijze in principe in een stap kan worden uitgevoerd, waarbijhet gebruik van twee verschillende niet-oplosmiddelen wordt vermeden entoch de gewenste poriënstructuur wordt verkregen.

Dit probleem wordt volgens de uitvinding opgelost.

De uitvinding betreft een werkwijze ter vervaardiging van een vlakporeus voortbrengsel, waarbij men een oplossing van een elastomeermateriaal opbrengt op een tijdelijk substraat en met behulp van eenniet-oplosmiddel het elastomere materiaal uit de oplossing op het sub¬straat coaguleert, waarbij het oppervlak van het substraat een zodanige hechting met het coagulerende elastomeer vertoont, dat na coagulatie hetelastomere vlakke voortbrengsel zonder beschadigingen van het substraatte verwijderen is en de naar het substraat toegekeerde zijde (macro-poriënzone of onderlaag) van het elastomere vel poriën met een diameterin het gebied van 20-200 pm bevat en een porositeit van meer dan 75 %bezit.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kunnen in de wanden van deporiën met een diameter van 20-200 pm kleinere poriën aanwezig zijn,bijvoorbeeld poriën met een diameter va.i 0,1-25 pm, bij voorkeur1-20 pm.

Om de gewenste poriënstructuur in de onderlaag van het vlakkevoortbrengsel te verkrijgen is de toepassing van een oplossing met eenrelatief lage polymeerconcentratie noodzakelijk. In het algemeen dientde elastomeerconcentratie van de oplossing maximaal 18 gew.% te bedra¬gen, betrokken op de totale oplossing. Bij voorkeur is de elastomeer¬concentratie zelfs lager dan 10 gew.%.

De uitvinding is gebaseerd op het principe, dat een elastomeer velmet gewenste poriëngroottes kan worden verkregen door een verdundepolymeeroplossing uit te strijken op een substraatlaag, die een zodanigeporeusheid of oppervlakte-ruwheid bezit, dat krimp van het polymeertijdens of na de coagulatie wordt voorkomen en wel op zodanige wijze,dat de beoogde structuur wordt verkregen. Het is mogelijk het eenmaalgeproduceerde elastomere vlak(ke) voortbrengsel na coagulatie en even¬tuele nabehandelingen te verwijderen van de gebruikte tijdelijke drager-laag (substraat) zonder het elastomere vlak(ke) voortbrengsel te be¬schadigen. Volgens de werkwijze van de onderhavige aanvrage is hetmogelijk de in NL-A-8801741 resp. EP-A-0 351 016 beschreven wondbedek-kingsmaterialen te vervaardigen volgens een éénstapsproces. Het blijftechter ook mogelijk met de werkwijze volgens de uitvinding een uit meerdan één laag bestaande wondbedekker te produceren.

Ten aanzien van het tijdelijke substraat, dat bij de werkwijzevolgens de uitvinding wordt toegepast, spelen twee parameters een be¬langrijke rol.

De fysische dan wel chemische structuur van het materiaal.

De structuur van de tijdelijke drager is zodanig, dat de gebruike¬lijke krimp tijdens het coaguleren van de elastomere polymeer- oplossingen wordt voorkomen of tegengegaan,

De doorlaatbaarheid van het materiaal voor het coagulatiemiddel.

Een belangrijk aspect van de onderhavige uitvinding is het feit,dat de gewenste,poreuze structuur (met inbegrip van de zogenaamde micro¬ poriën in de wanden van de poriën van de macroporiënzone of onderlaag)niet verkregen kan worden indien de ontmenging van de onderlaag gestartwordt door het coagulatiemedium, dat via de tijdelijke dragerlaag dezeonderlaag bereikt. De gewenste situatie is dus, dat de ontmenging in deonderlaag geïnitieerd wordt door het coagulatiemedium dat zich door depolymeerfilm heeft verplaatst, komende van de bovenkant van de opge¬brachte polymeerfilm.

Het verdient bij de werkwijze volgens de uitvinding de voorkeur omals niet-oplosmiddel of coagulatiemedium water te gebruiken.

Een zeer belangrijk voordeel van de uitvinding is, dat een vlakporeus voortbrengsel wordt verkregen, dat op een zodanige manier loskomtvan de tijdelijke èrager, dat de initieel aanwezige ongekrompen struc¬tuur onveranderd blijft en het produkt als wondbedekkingsmateriaal kanworden gebruikt. Het is belangrijk dat tijdens de coagulatie en even¬tuele nabehandeling de gecoaguleerde polymere laag een goede hechtingblijft houden met de tijdelijke dragerlaag of supportlaag.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan als substraat eenmateriaal worden gebruikt, dat de beoogde structuur van het elastomerevlakke voortbrengsel oplevert. In het bijzonder wordt als substraat eengeweven of niet-geweven materiaal van cellulose, polypropeen, polyetheenen/of polyester gebruikt. Het is echter ook mogelijk als substraat eendichte folie of plaat te gebruiken, waarvan het oppervlak ruw is ge¬maakt, bijvoorbeeld door middel van een coronabehandeling.

Het is niet goed mogelijk de aard van het oppervlak van het sub¬straat, dat bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt gebruikt,ondubbelzinnig te definiëren. Toch kan de hechting van het elastomerevlakke voortbrengsel aan het substraat op verschillende manieren wordengekwantificeerd. Voor poreuze supportlagen kan het gewicht per m^ wordengebruikt, aangezien de hoeveelheid vezelmateriaal per oppervlakte-een-heid als een maat voor de porositeit kan worden beschouwd. In het gevalvan een niet-geweven materiaal van polyester kan hier gewezen worden opde materialen Viledon FO 2402 en Viledon F0 2406 (vergelijk de voorbeel¬den) . De hechting van het elastomere vlak(ke) voortbrengsel (bijvoor¬beeld pellethane 2363) is op Viledon FO 2402 te sterk en op Viledon FO2406 goed.

Viledon FO 2402 - gewicht 85 g/m^, doorlaatbaarheid voor lucht 250dm^/s.m^ bij 2 mbar.

Viledon FO 2406 - gewicht 180 g/m^, doorlaatbaarheid voor lucht 10dm3/s.m^ bij 2 mbar.

Een andere en algemenere manier van kwantificeren kan wordenontleend aan de plakbandindustrie. De volgende standaard-procedure kanworden toegepast:

Op een strook met een lengte van 250 mm van de supportlaag met eendaarop aangebracht elastomeer vlak voortbrengsel steekt het elastomerevlakke voortbrengsel aan een zijde 10 mm over. De breedte van de proef¬strook is 25 mm. De conditie van het elastomere vlakke voortbrengsel iszodanig, dat deze als wondbedekkingsmateriaal gebruikt kan worden. Detemperatuur is 21-25°C, de relatieve luchtvochtigheid 25-55 %· De wond-bedekker wordt op een geleidelijke manier verwijderd. De kracht waarmeedit gebeurt moet over een lengte van 125 mm constant zijn en minimaal 1N bedragen. Deze kracht mag echter een waarde van 30 N niet overschrij¬den.

Het elastomere vlakke voortbrengsel, dat volgens de werkwijze vande uitvinding wordt vervaardigd, bevat aan de van het substraat af ge¬keerde zijde (microporiënzone, toplaag) bij voorkeur poriën met eendiameter van ten hoogste 0,7 pm, bij voorkeur 0,1-0,5 pm. Deze poriën inde toplaag van het elastomere vlakke voortbrengsel kunnen worden ge¬vormd door het elastomere vlakke voortbrengsel voor de coagulatie inaanraking te brengen met damp van een niet-oplosmiddel, bij voorkeurwater.

Verrassenderwijs is gebleken, dat toevoeging van een hydrofielpolymeer aan de oplossing van het elastomere materiaal een elastomeervlak voortbrengsel oplevert, dat hydrofieler is dan op basis van deeigenschappen van de uitgangsmaterialen verwacht kan worden. Als hydro¬fiele polymeren kunnen hier polyacrylzuur, polyvinylalcohol, polyvinyl-acetaat, polyvinylpyrrolidon, polyethyleenglycol, polyvinylpyridine,polyethyleenimine enz. worden genoemd. Voortreffelijke resultaten wordenechter verkregen indien als hydrofiel polymeer polyvinylpyrrolidon wordtgebruikt.

De hoeveelheid van hydrofiele polymeer is sterk afhankelijk van deconcentratie van het elastomeer in de oplossing. In het algemeen zal dehoeveelheid van het hydrofiele polymeer 1-20 gew.%, betrokken op hetelastomeer, bedragen.

Het hydrofiele karakter van het elastomeer heeft bij de toepassingals wondbedekkingsmateriaal voordelen met betrekking tot het watertrans-port uit de afgedekte beschadigde huid (wond), de acceptatie van hetwondbedekkingsmateriaal door de wond en met betrekking tot het voorkomenvan adsorptie van bijvoorbeeld proteïnen, die de kleine poriën in detoplaag zouden kunnen verstoppen.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een vlak voortbrengsel,dat volgens de bovenbeschreven werkwijze verkrijgbaar is en geschikt isvoor toepassing als wondbedekkingsmateriaal, dat bijvoorbeeld een diktevan 10-500 pm kan hebben.

De uitvinding betreft tevens de toepassing van dit vlakke voort¬brengsel op het gebied van de farmacie, geneeskunde of cosmetica. Zobetreft de uitvinding ook een werkwijze voor het behandelen van wonden,die is gekenmerkt doordat men daarbij een vlak voortbrengsel, verkrijg¬baar volgens de werkwijze van de uitvinding, gebruikt.

In de volgende voorbeelden, die niet beperkend mogen worden op¬gevat, wordt de uitvinding nader toegelicht.

\

Vergelijkend voorbeeld 1

Een oplossing van 10 g polyetherurethaan (Pellethane 2363; DOWChemical) in 100 g N-methylpyrrolidon, waaraan toegevoegd 1 g lithium-chloride (dat wordt gebruikt om de oplosbaarheid van het polymeer tevergroten) wordt uitgestreken met een zogenaamd "doctors knife" op eenschone glasplaat met een dikte van 0,4 mm. De glasplaat met daarop depolymeeroplossing werd daarop ondergedompeld in een waterbad (tempera¬tuur 45 °C). Tijdens de coagulatie van de polymeeroplossing kwam deontstane film reeds los van de glasplaat en vertoonde een krimp van meerdan 200 %. Er waren geen poriën van 20-200 pm waarneembaar in de onder¬laag. Het elastomere vlak(ke) voortbrengsel verschrompelde geheel tij¬dens droging na volledige coagulatie, hetgeen ook duidt op te kleineporiën in de onderlaag.

Voorbeeld I

De volgens vergelijkend voorbeeld 1 bereide oplossing werd uit¬gestreken op een non-woven supportlaag van polyester (Viledon F0 2406)in dezelfde dikte en vervolgens ook ondergedompeld in een waterbad(temperatuur 45°C). Het elastomere vlakke voortbrengsel bleef nu tij¬dens en na de coagulatie gehecht aan de poreuze non-woven en vertoondegeen krimp. Na volledige coagulatie en verwijdering van de supportlaagkon het elastomere vlakke voortbrengsel normaal worden gedroogd enwerden poriën in de onderlaag geconstateerd van 20-200 pm. Na onderzoekmet de scanning elektronenmicroscoop (SEM-onderzoek) bleek tevens dat dewanden van de grote poriën nog kleinere poriën bevatten, die als aan-hechtingspunten kunnen dienen.

Vergelijkend voorbeeld 2

Een oplossing van vergelijkend voorbeeld 1 werd uitgestreken opeen ander (meer open; zie toelichting in de tekst) type polyester non-woven (Viledon F 2402) en verder op dezelfde manier verwerkt. Na vol¬ledige coagulatie bleek dat het elastomere vlakke voortbrengsel zeermoeilijk van de supportlaag was te verwijderen zonder deze te beschadi¬gen. Bovendien bleek na SEM-onderzoek, dat er weinig tot geen groteporiën (20-200 pm) in de onderlaag aanwezig waren. Deze effekten wordengeweten aan het feit, dat in de eerste plaats de polymeeroplossing tever in de poreuze non-woven kan indringen (resultaat - te sterke hech¬ting !) en dat tevens ook water (coagulatiemiddel) van de achterzijdebinnendringt, waardoor ook coagulatie vanaf de achterzijde kan plaats¬vinden, zodat niet de voor een wondbedekker gewenste structuur wordtverkregen.

Voorbeeld II

Een polymeeroplossing bevattende 10 g polyetherurethaan(Pellethane 2363), 100 g N-methylpyrrolidon en 3.3 S polyvinylpyrrolidonwerd uitgestreken op een polyester non-woven (Viledon F0 2406) en gedu¬rende 10 seconden gevoerd door een zone van bij 45 "C verzadigde water¬damp en vervolgens ondergedompeld in een waterbad van 45°C. Na coagula¬tie bleek een wondbedekker ontstaan te zijn met een dunne toplaag metporiën van ca. 0,1-0,5 pm en een onderlaag met poriën van 20-200 pm. Nauitspoelen en drogen bleek dit elastomere vlakke voortbrengsel duide¬lijker hydrofieler te zijn dan een exemplaar gemaakt zonder toevoegingvan PVP aan de polymeeroplossing. Een dergelijk experiment uitgevoerd opeen polypropyleen non-woven (AWA 17) liet overeenkomstige resultatenzien.

Vergelijkend voorbeeld 3

Een polymeeroplossing volgens voorbeeld II bereid werd uitgestre¬ken op een gladde, niet-poreuze polypropyleenfolie en verder identiekaan voorbeeld II verwerkt. Tijdens de coagulatie reeds liet het elas¬tomere vlakke voortbrengsel los van de folie en trad er een grote krimpop, zodat het resulterende materiaal niet meer als elastomeer vlakvoortbrengsel te gebruiken was.

Voorbeeld III

Een oplossing volgens voorbeeld II werd uitgestreken op een niet-poreuze polypropyleenfolie met een oppervlak dat door coronabehandeling was gemodificeerd. De krimp bleef nu uit en de resulterende kunsthuidhad dezelfde eigenschappen als die van voorbeeld II.

s

Claims

1. Werkwijze ter vervaardiging van een vlak poreus voortbrengsel,waarbij men een oplossing van een elastomeer materiaal opbrengt op eentijdelijk substraat en met behulp van een niet-oplosmiddel het elas-tomere materiaal uit de oplossing op het substraat coaguleert, waarbijhet oppervlak van het substraat een zodanige hechting met het coagule-rende elastomeer vertoont, dat na coagulatie het elastomere vlakkevoortbrengsel zonder beschadigingen van het substraat te verwijderen isen de naar het substraat toegekeerde zijde (macroporiënzone of onder¬laag) van het elastomere vlakke voortbrengsel poriën met een diameterin het gebied van 20-200 pm bevat en een porositeit van meer dan 75 %bezit.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij in de wanden van deporiën van de macroporiën poriën met een diameter van 0,1-25 pm, bijvoorkeur 1-20 pm aanwezig zijn.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij men een oplossing meteen elastomeerconcentratie van maximaal 18 gew.%, betrokken op de oplos¬sing gebruikt.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij menals niet-oplosmiddel water gebruikt.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij menaan de oplossing een hydrofiel polymeer zoals polyvinylpyrrolidon toe¬voegt in een hoeveelheid van bijvoorbeeld 1-20 gew.#, betrokken op hetelastomeer.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij menals substraat een geweven of niet-geweven materiaal van cellulose,polypropeen, polyetheen en/of polyester gebruikt.

7· Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij men devan het substraat afgekeerde zijde (microporiënzone, toplaag) van hetelastomere vlakke voortbrengsel voorziet van poriën met een diametervan ten hoogste 0,7 pm, bij voorkeur 0,1-0,5 pm.

8. Werkwijze volgens conclusie 7» waarbij men de poriën in detoplaag vormt door het elastomere vlakke voortbrengsel voor de coagu¬latie in aanraking te brengen met damp van een niet-oplosmiddel, bijvoorkeur water.

9· Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij hetsubstraat een voldoende oppervlakte-adhesie ten opzichte van het vlakkevoortbrengsel bezit om krimp van het ontstaande vlakke voortbrengseltijdens de coagulatiefase te voorkomen.

10. Vlak voortbrengsel verkrijgbaar volgens de werkwijze van éénder voorgaande conclusies en geschikt voor toepassing als wondbedek-kingsmateriaal.

11. Toepassing van een vlak voortbrengsel volgens conclusie 10 ophet gebied van de farmacie, geneeskunde of cosmetica.

12. Werkwijze voor het behandelen van wonden, met het kenmerk, datmen hierbij een vlak voortbrengsel, verkrijgbaar volgens de werkwijzevan een der conclusies 1-9, gebruikt.