PL206971B1 - Sposób antybiotycznego powlekania kształtek o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób antybiotycznego powlekania kształtek o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach.

Wady tkanki kostnej występują w medycynie i weterynarii dość często i są powodowane zwłaszcza przez przetoki kostne, złamania fragmentaryczne i guzy. W przypadku otwartych złamań fragmentarycznych wielokroć obserwuje się dodatkowo infekcje tkanki kostnej. Leczenie wad tkanki kostnej może następować przez wypełnienie odpowiednimi implantami. W ostatnich latach znalazły zainteresowanie zwłaszcza implanty porowate, które z uwagi na swój skład chemiczny i swą porowatość wykazują działanie osteokonduktywne i sprzyjają wrastaniu otaczającej tkanki kostnej. Problematycznym jest leczenie wad tkanki kostnej zawsze wtedy, gdy dodatkowo obecne są mikrobowe infekcje tkanki kostnej. Infekcje tkanki kostnej można zwalczać drogą układowej lub miejscowej aplikacji odpowiednich antybiotyków. Układowe stosowanie antybiotyków jest problematyczne z uwagi na niekiedy nie nieistotną toksyczność antybiotyków. Miejscowe aplikowanie bezpośrednio do lub na zainfekowanej tkance wykazuje natomiast tę zaletę, że można osiągnąć wysokie lokalne stężenia antybiotyków, eliminując uszkadzające stężenia antybiotyków w pozostałej części organizmu. Dzięki tym wysokim, lokalnym stężeniom antybiotyków w miejscu infekcji bakteryjnej możliwe jest prawie całkowite zniszczenie mikroorganizmów, tak więc bardzo skutecznie leczy się infekcje bakteryjne. Szczególnie korzystnym jest, gdy w miejscu infekcji bakteryjnych utrzymuje się skuteczne stężenia antybiotyków w okresie od kilku dni do tygodnia, żeby antybiotyk mógł możliwie głęboko wniknąć w zaainfekowaną tkankę i żeby dzięki temu mogły zostać zniszczone również trudno dostępne zarazki. Wady tkanki miękkiej z infekcjami bakteryjnymi można również często znaleźć w medycynie i weterynarii. W celu leczenia tych infekcji interesujące jest też lokalne leczenie antybiotykami.

Trudno rozpuszczalne sole antybiotyków aminoglikozydowych, antybiotyków tetracyklinowych i antybiotyków linkozamidowych znalazł y dotychczas dość mał e uwzglę dnienie w wytwarzaniu preparatów o przedłużonym działaniu i implantów antybiotycznie czynnych. Synteza trudno rozpuszczalnych soli bądź chelatów antybiotyków typu tetracykliny stanowi od dziesięcioleci ogólny stan wiedzy. I tak Folch Vazquez opisuje wytwarzanie dodecylosiarczanu tetracykliny na drodze reakcji chlorku tetracykliny z dodecylosiarczanem sodowym w wodzie (C. Folch-Vazquez: Tetracycline lauryl sulfate. 08. 02.1966, ES 3309402; C. Folch Vazquez: Tetracycline derivatives. 09.01.1967, NL 6609490).

W przypadku antybiotyków aminoglikozydowych zasadniczo znany jest też szereg nieznacznie rozpuszczalnych soli. I tak w przypadku gentamycyny opublikowano wytwarzanie nieznacznie rozpuszczalnych soli na osnowie wyższych kwasach tłuszczowych i kwasów aryloalkilokarboksylowych, alkilosiarczanów i alkilosulfonianów (G. M. Luedemann, M. J. Weinstein: Gentamycin and method of production. 16.07.1962, US 3,091,572). Przykładowo są to sole gentamycyny i kwasu laurynowego, kwasu stearynowego, kwasu palmitynowego, kwasu oleinowego, kwasu fenylomasłowego, kwasu naftaleno-1-karboksylowego. Syntezy dodecylosiarczanów gentamycyny w wodnym bądź wodno-metanolowym roztworze opisano przez Jurado Soler'a i współpracowników (A. Jurado Soler, J. A. Ortiz Hernandez, C. Ciuro Bertran: Neue Gentamicinderivate, Verfahren zur Herstellung derselben und diese enthaltende antibiotisch wirksame Zusammensetzung. 30.09. 1974, DE 24 46 640). Sole te jednak niejednokrotnie okazały się niekorzystne, gdyż stanowią one woskowate substancje hydrofobowe, które utrudniają stosowanie galenowe. Sole z kwasami tłuszczowymi i alifatyczne siarczany gentamycyny i etamycyny ponadto syntetyzowano z wolnej zasady bądź z jej soli w wodzie w temperaturze 50-80°C (H. Voege, P. Stadier, H. J. Zeiler, S. Samaan, K. G. Metzger: Schwerlosliche Salze von Aminoglykosiden sowie diese enthaltende Formulierungen mit verzogerter Wirkstoff-Freigabe.

28.12. 1982, DE 32 48 328). Sole z kwasem tłuszczowym tych antybiotyków mają być odpowiednie jako preparaty do wstrzykiwań. Nowsze opracowania przedstawiają fosforany flawonoidów aminoglikozydowych (H. Wahlig, E. Dingeldein, R. Kirch-lechner, D. Orth, W. Rogalski: Flavonoid phosphate salts of aminoglycoside antibiotics. 13.10. 1986, US 4,617,293). Omawia się sole monoestru kwasu fosforowego z pochodnymi hydroksyflawanów, hydroksyflawenów, hydroksyflawanonów, hydroksyflawonów i hydroksyflawyliowymi. Szczególnie korzystnymi są przy tym pochodne flawanonów i flawonów. Te trudno rozpuszczalne sole mają znaleźć zastosowanie jako preparaty o przedłużonym działaniu. I tak np. sole te wprowadza się do włókniny kolagenowej (H. Wahlig, E. Dingeldein, D. Braun: Medicinally useul, shaped mass of Collagen resorbable in the body. 22.09.1981, US 4,291,013). Ponadto sztuczne zastawki serca impregnowano tymi trudno rozpuszczalnymi solami gentamycyny, Gentamicin Crobefat (M. Cimbollek, B.Nies, R. Wenz, J. Kreuter: Antibiotic-impregnated heart valve

PL 206 971 B1 sewing rings for treatment and prophylaxis of bacterial endocarditis. Antimicrob. Agents Chemother. 40(6) (1996) 1432-1437).

Wytwarzanie zwykłego zapasu antybiotyku/antybiotyków w układzie porów kształtek porowatych przez nasycanie kształtek porowatych wodnymi roztworami antybiotyków należy do ogólnego stanu wiedzy (R. Reiner, W. Kieing, H. Doring, K. Koster, H. Heide: Iraplantierbares Pharmaka-Depot. 20.02.1978, DE 2807132). Przy tym można opóźnione uwalnianie substancji czynnej łatwo rozpuszczalnych w wodzie antybiotyków osiągać dzięki procesom adsorpcyjnym i/lub dyfuzyjnym, które zależą od stosowanego materiału, od objętości porów i od porowatości.

Obok tego możliwe jest też w odpowiednich rozpuszczalnikach organicznych rozpuszczenie słabo rozpuszczalnych w wodzie soli antybiotyków i nasycenie tymi roztworami kształtek. Dzięki temu powstają zapasy substancji czynnej w kształtkach, wykazujące opóźnione uwalnianie substancji czynnej. Przykładem tego jest opisana przez Cimbollek'a i Nies'a metoda rozpuszczania słabo rozpuszczalnej w wodzie soli gentamycyny i jej stosowanie do powlekania (M. Cimbollek, B. Nies: Solvent for a sparingly soluble gentamicin salt. 04.05.1994, US 5,679,646). Tę sól gentamycyny na osnowie

6-fosforanu 3-p-metoksybenzylideno-6-hydroksy-4'-etoksyflawanonu należy jednak zsyntetyzować przed powlekaniem. Kurtz opisuje bardzo interesujący wariant, w którym słabo w wodzie rozpuszczalne sole antybiotyków tworzy się in situ na nasiąkliwym podłożu, takim jak materiał opatrunkowy, drogą kolejno po sobie następującego nasycania roztworem zasadowej soli gentamycyny bądź soli polimycyny i kwasowej soli penicyliny bądź cefalosporyny w warunkach strącania (L. D. Kurtz: Wasserunlosliche biocide Antibiotikasalze. 13. 11.1973, DE 23 01 633). Rodniki penicyliny bądź cefalosporyny tworzą anionowe składniki tych soli, a rodniki aminoglikozydowe tworzą kationowe składniki.

Ten interesujący pomysł nie został nigdy później podchwycony i zbadany pod względem jego przydatności dla innych, w wodzie nieznacznie rozpuszczalnych soli antybiotyków aminoglikozydowych, antybiotyków tetracyklinowych, antybiotyków linkozamidowych i antybiotyków 4-chinolonowych. Dotychczas nie są znane żadne, podobne sposoby impregnacji w celu wytworzenia zapasu antybiotyków w kształtkach porowatych z zastosowaniem rodników anionowych ze zbioru organicznych siarczanów i sulfonianów.

Właściwości tworzenia warstwy ze słabo rozpuszczalnych w wodzie soli antybiotyków na osnowie organicznych siarczanów i sulfonianów nie zyskały dotąd uznania.

W opisie US 4,879,135 A2 powierzchnie, np. powierzchnie tworzyw sztucznych lub powierzchnie metali, doprowadza się do zetknięcia z roztworami anionowych substancji powierzchniowo czynnych, przy czym na tych powierzchniach gromadzą się cząsteczki substancji powierzchniowo czynnej. Nie nawarstwione pozostałości substancji powierzchniowo czynnej następnie ewentualnie zmywa się. W drugim etapie te tak wstępnie obrobione doprowadza się do zetknięcia z antytrombogenowym reagentem lub z kationowym antybiotykiem, przy czym dochodzi do jonowej wymiany między nagromadzonymi cząsteczkami substancji powierzchniowo czynnej a substancjami czynnymi, tak więc cząsteczki substancji czynnej zostają elektrostatycznie utrwalone na nawarstwionych cząsteczkach substancji powierzchniowo czynnej. Sposób ten pozwala tylko na utworzenie bardzo cienkich powłok.

Reasumując można stwierdzić, że dotychczas nie są znane żadne sposoby, w przypadku których nanosi się powłoki antybiotyczne na powierzchni wzajemnie łączących się mikrowgłębień, składające się z nieznacznie rozpuszczalnych w wodzie soli antybiotyków aminoglikozydowych, antybiotyków tetracyklinowych, antybiotyków linkozamidowych i antybiotyków 4-chinolonowych, zsyntetyzowanych bezpośrednio w mikrowgłębieniach z wyjściowych, rozpuszczalnych w wodzie soli antybiotyków i z wyjściowych, rozpuszczalnych w wodzie, organicznych siarczanów lub sulfonianów.

Celem wynalazku jest opracowanie nieskomplikowanego, opłacalnego sposobu wytwarzania antybiotycznej powłoki kształtek o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach. Te antybiotycznie wyposażone kształtki o wzajemnie łączących się wgłębieniach powinny znaleźć zastosowanie w medycynie i weterynarii jako implanty do leczenia wad tkanki kostnej i tkanki miękkiej. Przy tym zmierza się do nieprzerwanego uwalniania antybiotyku w okresie od wielu dni aż do wielu tygodni z antybiotycznej powłoki znajdującej się na wewnętrznych powierzchniach wzajemnie łączących się mikrowgłębień, by tym samym można było skutecznie udaremnić lub zwalczyć mikrobową infekcję w obrębie leczonej wady tkanki kostnej i wady tkanki miękkiej.

Celem jest, unikając toksycznych rozpuszczalników i rezygnując z polimerycznych środków wiążących, łatwe wytwarzanie powłok antybiotycznych, które umożliwiałyby uwalnianie antybiotyków w ciągu wielu dni. Ponadto dąży się do opracowania sposobu odpowiedniego dla wielu typów antybiotyków. Przy tym jest zaletą, gdy antybiotyczna powłoka silnie wiąże się na wewnętrznych powierzch4

PL 206 971 B1 niach kształtek o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach i nie powstaje niebezpieczeństwo zatkania wzajemnie łączących się mikrowgłębień.

Podstawą wynalazku jest nieoczekiwane stwierdzenie, że silnie przyczepne, antybiotyczne powłoki o opóźnionym uwalnianiu substancji czynnej tworzą się we wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach kształtek, gdy zastosuje się sposób antybiotycznego powlekania kształtek o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach, polegający według wynalazku na tym, że do mikrowgłębień, np. drogą zanurzania, rozpylania lub kapania kropli, wprowadza się wodny roztwór 1, zawierający co najmniej jeden, w wodzie łatwo rozpuszczalny składnik antybiotyczny ze zbiorów obejmujących antybiotyki aminoglikozydowe, antybiotyki tetracyklinowe, antybiotyki linkozamidowe, antybiotyki 4-chinolonowe i chloroheksydyny, oraz wprowadza się wodny roztwór 2, zawierają cy co najmniej jeden, w wodzie rozpuszczalny składnik amfifilowy ze zbiorów obejmujących alkilosiarczany, alkilosulfoniany, alkiloarylosiarczany, dialkiloarylosiarczany, alkiloarylosulfoniany, dialkiloarylosulfoniany, cykloalkilosiarczany, cykloalkilosulfoniany, alkilocykloalkilosiarczany, przy czym między wprowadzeniami roztworów 1 i 2 usuwa się w istocie wodę, i przy czym ze składników roztworów 1 i 2 w mikrowgłębieniach tworzy się powłoka, która składa się z osadu mniej rozpuszczalnego w wodzie.

Korzystnie w sposobie według wynalazku do mikrowgłębień najpierw wprowadza się wodny roztwór 1 a następnie po usunięciu wody wprowadza się wodny roztwór 2.

Antybiotyczne powłoki tworzą się również wówczas, gdy do mikrowgłębień, np. drogą zanurzania, rozpylania lub kapania kropli, najpierw wprowadzi się wodny roztwór 2 a następnie po usunięciu wody wprowadzi się wodny roztwór 1.

W związku z tym wzajemnie łączące się mikrowgłębienia oznaczają to, że pory a także nieregularnie uformowane wgłębienia są ze sobą połączone kanałami i nie występują oddzielnie w rodzaju tworzywa piankowego o zamkniętych komórkach. Korzystnym materiałem są materiały nieorganiczne, takie jak porowate szkło lub porowata ceramika.

Zgodnym z wynalazkiem jest to, że w układach wzajemnie łączących się mikrowgłębień kształtek stałych syntetyzuje się nieznacznie w wodzie rozpuszczalny osad jednej lub wielu substancji antybiotycznych ze zbiorów obejmujących antybiotyki aminoglikozydowe, antybiotyki tetracyklinowe, antybiotyki linkozamidowe, antybiotyki 4-chinolonowe i chloroheksydyny poprzez odwrotną wymianę soli pomiędzy co najmniej jedną, w wodzie rozpuszczalną solą ze zbioru obejmującego antybiotyki aminoglikozydowe, antybiotyki tetracyklinowe, antybiotyki linkozamidowe, antybiotyki 4-chinolonowe i chloroheksydyny a co najmniej jedną, rozpuszczalną w wodzie solą ze zbioru obejmującego alkilosiarczany, alkilosulfoniany, alkiloarylosiarczany, dialkiloarylosiarczany, alkiloarylosulfoniany, dialkiloarylosulfoniany, cykloalkilosiarczany, cykloalkilosulfoniany, alkilocykloalkilosiarczany, i tworzą się powłoki antybiotyczne. Powstałe w mikrowgłębieniach powłoki antybiotyczne wykazują w środowisku wodnym przedłużone uwalnianie substancji czynnej w ciągu od wielu dni do tygodni. W szczególności osady antybiotyków z alkilosiarczanami i alkilosulfonianami wytrącają się z wodnego roztworu podczas ich syntezy kłaczkowato w postaci woskowatych substancji niekrystalicznych, które podczas suszenia wykazują pewną rozlewność i układają się jako warstwa na powierzchniach. Nieoczekiwanie silnie przyczepiają się one do powierzchni szklanych, ceramicznych i powierzchni tworzyw sztucznych.

Zgodne z wynalazkiem jest też stosowanie alkilosiarczanów, alkilosulfonianów, alkiloarylosiarczanów, dialkiloarylosiarczanów, alkiloarylosulfonianów, dialkiloarylosulfonianów, cykloalkilosiarczanów, cykloalkilosulfonianów i alkilocykloalkilosiarczanów w postaci kwasowej zamiast w postaci soli.

Szczególną zaletę sposobu według wynalazku należy upatrywać w tym, że nieznacznie w wodzie rozpuszczalne osady antybiotyczne powstają dopiero w warunkach in situ we wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach i nie muszą one uprzednio być odrębnie syntetyzowane. Za pomocą tego sposobu realizowalne jest bardzo opłacalne, łatwe powlekanie wewnętrznych powierzchni kształtek porowatych o najrozmaitszym składzie materiałowym. Nieznacznie w wodzie rozpuszczalne osady przylepiają się na powierzchniach porów i są w tych mikrowgłębieniach mechanicznie zabezpieczone. Dzięki temu można zrezygnować z dodatkowych polimerycznych środków wiążących dla mechanicznego stabilizowania powłoki. Po roztworzeniu tych w wodzie rozpuszczalnych osadów nie pozostają w tych mikrowgłębieniach ż adne niepożądane substancje pomocnicze. Sposób ten jest szczególnie odpowiedni też do wytwarzania powłok antybiotycznych w mikroporowatych układach porów.

W wodnym roztworze 1 jako składniki antybiotyczne korzystnymi są według wynalazku substancje ze zbioru antybiotyków aminoglikozydowych, obejmującego allomycynę, amicetynę, amikacynę, apramycynę, bekanamycynę, betamycynę, butyrozynę, destomycynę, dibekacynę, dihydrostreptomycynę, flambamycynę, fortymycynę A, fortymycynę B, framycetynę, gentamycynę, hikizymycynę,

PL 206 971 B1 homomycynę, hybrymycynę, higromycynę B, kanamycynę, kasuhamycynę, liwidomycynę, minozaminomycynę, neomycynę, netylmycynę, paromomycynę, parwulomycynę, puromycynę A, rybostamycynę, rymocydynę, rystozaminę, rystomycynę, sagamycynę, sizomycynę, sorbistynę, spektynomycynę, streptomycynę, tobramycynę, tunikamycynę, werdamycynę.

Ze zbioru antybiotyków linkozamidowych korzystnymi jako antybiotyczne składniki w wodnym roztworze 1 są klindamycyna i linkomycyna.

Ze zbioru antybiotyków tetracyklinowych korzystnymi jako antybiotyczne składniki w wodnym roztworze 1 są tetracyklina, chlorotetracyklina, oksytetracyklina, demeklocyklina, metacyklina, doksycyklina, rolitetracyklina i minocyklina.

Ze zbioru antybiotyków 4-chinolonowych korzystnymi jako antybiotyczne składniki w wodnym roztworze 1 są cyprofloksacyna, moksyfloksacyna i enfloksacyna.

Ze zbioru chloroheksydyn korzystnymi jako antybiotyczne składniki w wodnym roztworze 1 są dichlorek chloroheksydyny, dioctan chloroheksydyny i diglukonian chloroheksydyny.

W wodnym roztworze 1 korzystnie zawarty jest w iloś ci 0,1-60% wagowych ł atwo rozpuszczalny w wodzie składnik antybiotyczny ze zbiorów obejmujących antybiotyki aminoglikozydowe, antybiotyki linkozamidowe, antybiotyki tetracyklinowe, antybiotyki 4-chinolonowe i chloroheksydyny.

W wodnym roztworze 2 korzystnie zawarty jest w ilości 0,1-60% wagowych rozpuszczalny w wodzie składnik amfifilowy ze zbiorów obejmują cych alkilosiarczany, alkilosulfoniany, alkiloarylosiarczany, dialkiloarylosiarczany, alkiloarylosulfoniany, dialkiloarylosulfoniany, cykloalkilosiarczany, cykloalkilosulfoniany, alkilocykloalkilosiarczany.

Stosunek ilości substancji łatwo rozpuszczalnego w wodzie składnika antybiotycznego z wodnego roztworu 1 do ilości substancji rozpuszczalnego w wodzie składnika amfifilowego z wodnego roztworu 2 wynosi celowo od 1:1 do 6:1.

Składnik antybiotyczny w wodnym roztworze 1 występuje korzystnie w postaci protonowanej soli, przy czym jako przeciwjony korzystnymi są jony chlorkowe, bromkowe, wodorosiarczanowe, siarczanowe, dwuwodorofosforanowe, wodorofosforanowe, fosforanowe, octanowe, bursztynianowe i mleczanowe.

Dla wprowadzenia wodnych roztworów 1 i 2 do mikrowgłębień wykorzystuje się z pożytkiem działanie kapilarowe, tzn. może ono następować przykładowo drogą całkowitego lub częściowego zanurzania, drogą rozpylania lub kapania kropli.

Celowo w przypadku gentamycyny następuje najpierw wprowadzenie wodnego roztworu przykładowo siarczanu gentamycyny do mikrowgłębień przez zanurzanie albo rozpylanie albo kapanie kropli, po tym zachodzące suszenie w celu usunięcia wody z porów i kolejne wprowadzenie wodnego roztworu dodecylosiarczanu sodowego i/lub wodnego roztworu dodecylosulfonianu sodowego przez zanurzanie lub rozpylanie lub kapanie kropli.

W przypadku cyprofloksacyny nastę puje najpierw wprowadzenie wodnego roztworu chlorowodorku cyprofloksacyny do porów przez zanurzanie albo rozpylanie albo kapanie kropli, po tym zachodzące suszenie w celu usunięcia wody z tych porów i kolejne wprowadzenie wodnego roztworu dodecylobenzylosulfonianu sodowego przez zanurzanie lub rozpylanie lub kapanie kropli.

W przypadku tetracykliny celowo postępuje się np. tak, ż e następuje wprowadzenie wodnego roztworu chlorowodorku tetracykliny i/lub chlorowodorku chlorotetracykliny i/lub chlorowodorku minocykliny i/lub chlorowodorku doksycykliny do porów przez zanurzanie albo rozpylanie albo kapanie kropli, po tym zachodzące suszenie w celu usunięcia wody z tych porów i kolejne wprowadzenie wodnego roztworu dodecylosiarczanu sodowego i/lub wodnego roztworu dodecylosulfonianu sodowego przez zanurzanie lub rozpylanie.

Celowo postępuje się tak, że po wprowadzeniu pierwszego roztworu wodnego zasadniczo usuwa się częściowo lub całkowicie wodę przez suszenie pod ciśnieniem normalnym lub pod próżnią w temperaturze od -20°C do 120°C. Moż e to przykł adowo zachodzić na drodze suszenia w strumieniu gazu lub na drodze stosowania podciśnienia lub też termicznie. Możliwe jest także suszenie liofilizacyjne i może ono być wskazane w przypadku wrażliwych, antybiotycznych substancji czynnych. Poprzez rodzaj suszenia można wywierać wpływ również na właściwość powłoki antybiotycznej. Rodzaj suszenia można dopasować do kształtek włóknistych o układach wzajemnie łączących się mikrowgłębień, takich jak włókniny, filce lub dzianiny.

Wodę można po wprowadzeniu do porów pierwszego roztworu wodnego usunąć częściowo lub całkowicie pod ciśnieniem normalnym lub pod próżnią w temperaturze od -20°C do 120°C.

PL 206 971 B1

Po utworzeniu nieznacznie wodzie rozpuszczalnych osadów można kształtkę suszyć pod ciśnieniem normalnym lub pod próżnią w temperaturze od -20°C do 120°C. Pod pojęciem próżnia rozumie się tu tradycyjne podciśnienie, które zwykle stosuje się do usuwania wody.

Jako rozpuszczalne w wodzie składniki amfifilowe wodnego roztworu 2 szczególnie korzystnymi okazały się dodecylosiarczan sodowy, dodecylosulfonian sodowy, tetradecylosiarczan sodowy, tetradodecylosulfonian sodowy, heksadecylosiarczan sodowy, heksadecylosulfonian sodowy, oktadecylosiarczan sodowy, oktadecylosulfonian sodowy i dodecylobenzylosulfonian sodowy.

Kształtki o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach mogą być zbudowane z nieorganicznych lub organicznych bądź polimerycznych organicznych materiałów albo stanowić nieorganicznoorganiczne materiały kompozytowe.

W pierwszym przypadku skł adają się one hydroksyloapatytu, fosforanu trójwapniowego, w ęglanu wapniowego, siarczanu wapniowego, resorbowalnego szkła, resorbowalnej ceramiki szklanej albo z mieszanek tych materiałów.

W drugim przypadku są one zbudowane np. z polimerów ewentualnie na osnowie kwasu L-mlekowego i/lub kwasu D-mlekowego i/lub kwasu glikolowego i/lub kwasu 2-hydroksyetylo-oksyoctowego. Takie układ polimerowe są przykładowo dostępne pod nazwą handlową Resomer® w firmie Boehringer Ingelheim.

Kształtki o wzajemnie połączonych mikrowgłębieniach mogą być też utworzone z metalu lub stopów metalu, zwłaszcza z tytanu, stopów tytanu lub stali szlachetnej. Pod określeniem metalowych kształtek o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach rozumie się zwłaszcza takie kształtki metalowe, które na swej powierzchni zawierają mikrowgłębienia połączone ze sobą, i do nich zaliczają się też metalowe kształtki, których powierzchnię drogą piaskowania zszorstkowano tak, że wykazuje ona otwarte, ze sobą połączone wgłębienia w powierzchni metalu.

Zgodnie z wynalazkiem jest nadto możliwe, że kształtki o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach mają postać włóknin, filców, tkanin i dzianin.

Poza tym jest według wynalazku możliwe, że powłoki antybiotyczne niezupełnie wypełniają objętości wzajemnie łączących się mikrowgłębień kształtek stałych.

W celu zwiększenia rozpuszczalności korzystnym może być dodawanie jako współrozpuszczalnika do wodnego roztworu 1 lub 2 rozpuszczalników mieszających się z wodą, takich jak metanol, etanol, izopropanol, N,N-dimetyloformamid i/lub sulfotlenek dimetylowy.

Zgodne z wynalazkiem jest to, że antybiotycznie powlekane kształtki o wzajemnie łączących się porach stosuje się jako implanty.

Również zgodne z wynalazkiem jest to, że roztwór 2 wprowadza się do kształtki o układach wzajemnie łączących się mikrowgłębień i po usunięciu wody te tak obrobione kształtki o układach wzajemnie łączących się mikrowgłębień stosuje się jako materiał implantowy, do którego dopiero bezpośrednio przed implantacją wprowadza się roztwór 1. Dzięki temu możliwe jest, po uprzednio przeprowadzonym antybiogramie, podejmowanie antybiotycznego powlekania za pomocą antybiotyków najodpowiedniejszych dla danych mikroorganizmów.

Tak samo zgodne z wynalazkiem jest to, że roztwór 2, zawierający składnik amfifilowy ze zbioru obejmującego sole trialkiloamoniowe, sole dialkiloamoniowe, sole dialkiloaryloamoniowe, sole alkiloaryloamoniowe, sole diaryloamoniowe i sole triaryloamoniowe, wprowadza się do kształtek o układach wzajemnie łączących się mikrowgłębień i po usunięciu wody te tak obrobione kształtki o układach wzajemnie łączących się mikrowgłębień stosuje się jako materiał implantowy, do którego dopiero bezpośrednio przed implantacją wprowadza się wodny roztwór kwasowego antybiotyku zawierającego grupy karboksylowe lub siarczanowe.

Podane niżej przykłady I-VIII objaśniają bliżej wynalazek.

P r z y k ł a d y

Jako kształtki o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach stosowano równoległościenne, resorbowalne szkła fosforanowe o rozmiarach 20 x 20 x 10 mm dla przykładów I-VIII. Miały one całkowitą porowatość rzędu 65% objętościowych.

Ogólny sposób postępowania w przypadku wykonania preparatów dla przykładów I-V:

50-100 mg siarczanu gentamycyny rozpuszczono w 1 g redestylowanej wody (roztwór 1). Oddzielnie 50-150 mg dodecylosiarczanu sodowego przeprowadzono w roztwór w 1 g wody (roztwór 2). Do porów równoległościennego szkła fosforanowego najpierw wkroplono uprzednio wytworzony wodny roztwór siarczanu gentamycyny. Kształtki próbne zassały te roztwory siarczanu gentamycyny. Dalej na drodze suszenia nad bezwodnym chlorkiem wapniowym usunięto wodę znajdującą się w porach.

PL 206 971 B1

Następnie do porów osuszonego szkła fosforanowego wkroplono przygotowane wodne roztwory dodecylosiarczanu sodowego. Suszenie kształtek próbnych następowało do stałej wagi również nad bezwodnym chlorkiem wapniowym.

T a b l i c a 1

Składy roztworu 1 i roztworu 2 oraz naważki nie powlekanych i powlekanych kształtek próbnych z przykładów I-V

Przykład:	Skład roztworu 1	Skład roztworu 2	Masa kształtki próbnej przed powlekaniem [mg]	Masa kształtki próbnej po powlekaniu [mg]	Masa powłoki [mg]
I	50 mg GS 1000 mg H2O	50 mg SDS 1000 mg H2O	3643	3734	91
II	50 mg GS 1000 mg H2O	100 mg SDS 1000 mg H2O	4186	4323	137
III	50 mg GS 1000 mg H2O	150 mg SDS 1000 mg H2O	3244	3430	186
IV	100 mg GS 1000 mg H2O	100 mg SDS 1000 mg H2O	3384	3581	197
V	100 mg GS 1000 mg H2O	200 mg SDS 1000 mg H2O	3335	3615	280

GS: siarczan gentamycyny (AK=628) SDS: dodecylosiarczan sodowy

Uwalnianie antybiotyków z kształtek próbnych przykładów I-V

Wytworzone w przykładach I-V kształtki wprowadzono do każdorazowo 20 ml fizjologicznego roztworu chlorku sodowego i w nim przechowywano w temperaturze 37°C w ciągu 28 dni. Pobieranie próbek następowało po upływie 1, 2, 3, 6, 9, 12, 15, 21 i 28 dni okresu przechowywania. Po każdym pobraniu próbki środowisko uwalniania całkowicie zastępowano przez świeże środowisko. Określanie wartości antybiotyków przeprowadzano za pomocą dyfuzyjnego testu na agarze z zastosowaniem Bacillus subtilis ATCC 6633 ais zarazka testowego. Wyniki są zestawione w tablicy 2 i wykazują wyraźnie, że powlekane kształtki próbne uwalniają gentamycynę nieprzerwanie w ciągu 28 dni. Po upływie 28 dni badanie przerwano. Powlekane kształtki stanowią zatem postacie zapasów gentamycyny, które odpowiednio do celu wynalazku uwalniają gentamycynę w otaczającym środowisku wodnym w okresie czterech tygodni.

T a b l i c a 2

Wyniki mikrobowego określania uwalniania gentamycyny z powleczonych kształtek próbnych przykładów I-V w zależności od czasu przechowywania kształtki próbnej w fizjologicznym roztworze chlorku sodowego w temperaturze 37°C

Przykład:	Uwalnianie gentamycyny (skumulowane, w postaci siarczanu gentamycyny AK=628) [mg]
1	2	3	Czas uwalniania [d]	15	21	28
6	9	12
I	8,8	10,5	12,1	13,8	15,2	16,4	17,5	18,6	19,4
II	1,2	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3, 8	4,7	5,5
III	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,5	2,7	3,1
IV	27,5	30,4	32,8	35,3	36,8	38,2	39,2	40,4	41,4
V	3,0	3,2	3,6	3,8	4,0	4,2	5,0	5,3	5,7

Ogólny sposób postępowania w przypadku wykonania preparatów dla przykładów VI-VIII: Sposób postępowania jest analogiczny do wykonania preparatów dla przykładów I-V. Tylko przy tym każdorazowo roztwory 2 ogrzewa się do temperatury 80-90°C przed nakropleniem na kształtkę próbną. Badanie uwalniania gentamycyny prowadzono w taki sam sposób, jak w przypadku przykładów I-V.

PL 206 971 B1

T a b l i c a 3

Składy roztworu 1 i roztworu 2 oraz naważki nie powlekanych i powlekanych kształtek próbnych z przykł adów VI-VIII

Przykład:	Skład roztworu 1	Skład roztworu 2	Masa kształtki próbnej przed powlekaniem [mg]	Masa kształtki próbnej po powlekaniu [mg]	Masa powłoki [mg]
VI	50 mg GS 1000 mg H2O	50 mg NDS 1000 mg H2O	3945	4041	96
II	100 mg GS 1000 mg H2O	100 mg NDS 1000 mg H2O	4249	4447	198
III	50 mg GS 1000 mg H2O	150 mg NDS 1000 mg H2O	3378	3575	197

GS: siarczan gentamycyny (AK=628)

NDS: dodecylosulfonian sodowy

Uwalnianie antybiotyków z kształtek próbnych przykładów VI-VIII

Uwalnianie antybiotyków przeprowadzano w taki sam sposób, jak w przypadku przykładów I-V a określanie wartości gentamycyny następowało na analogicznej drodze mikrobowej za pomocą Bacillus subtilis ATCC 6633 jako zarazka testowego. Wyniki badania uwalniania zestawiono w tablicy 4. Z wyników tych widać , że kształ tki próbne, powleczone wodnym roztworem siarczanu gentamycyny i wodnym roztworem dodecylosulfonianu sodowego również wykazały przedłużone uwalnianie gentamycyny w ciągu 28 dni. Po upływie 28 dni próby uwalniania przerwano. Porównanie masy siarczanu gentamycyny, zastosowanego do antybiotycznej powłoki, z masą uwolnionej gentamycyny pokazuje, że w powłoce po upływie 28 dni znajduje się jeszcze nie nieznaczna zawartość gentamycyny. Przykład VIII wskazuje wyraźnie, że wskutek podwyższonej zawartości dodecylosulfonianu w powłoce można wyraźnie obniżyć uwalnianie gentamycyny w ciągu pierwszego dnia.

T a b l i c a 4

Wyniki mikrobowego określania uwalniania gentamycyny z powleczonych kształtek próbnych przykładów VI-VIII w zależności od czasu przechowywania kształtki próbnej w fizjologicznym roztworze chlorku sodowego w temperaturze 37°C

Przykład:	Uwalnianie gentamycyny (skumulowane, w postaci siarczanu gentamycyny AK=628) [mg]
1	2	3	Czas uwalniania [d]	15	21	28
6	9	12
VI	16,9	20,8	23,4	24,9	26,4	27,6	28,2	29,5	31,0
VII	19,1	24,4	29,5	33,7	35,8	37,9	39,9	42,1	43,5
VIII	2,7	4,4	5,2	5,7	6,2	6,6	7,0	7,6	8,2

Zastrzeżenia patentowe

Claims (23)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób antybiotycznego powlekania kształtek o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach, znamienny tym, że do mikrowgłębień wprowadza się wodny roztwór 1, zawierający co najmniej jeden, w wodzie łatwo rozpuszczalny składnik antybiotyczny ze zbiorów obejmujących antybiotyki aminoglikozydowe, antybiotyki tetracyklinowe, antybiotyki linkozamidowe, antybiotyki 4-chinolonowe i chloroheksydyny, oraz wprowadza się wodny roztwór 2, zawierają cy co najmniej jeden, w wodzie rozpuszczalny składnik amfifilowy ze zbiorów obejmujących alkilosiarczany, alkilosulfoniany, alkiloarylosiarczany, dialkiloarylosiarczany, alkiloarylosulfoniany, dialkiloarylosulfoniany, cykloalkilosiarczany, cykloalkilosulfoniany, alkilocykloalkilosiarczany, przy czym między wprowadzeniami roztworów 1 i 2 usuwa się w istocie wodę, i przy czym ze składników roztworów 1 i 2 w mikrowgłębieniach tworzy się powłoka, która składa się z osadu mniej rozpuszczalnego w wodzie.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mikrowgłębień najpierw wprowadza się wodny roztwór 1 a następnie po usunięciu wody wprowadza się wodny roztwór 2.

   PL 206 971 B1
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mikrowgłębień najpierw wprowadza się wodny roztwór 2 a następnie po usunięciu wody wprowadza się wodny roztwór 1.
4. 4. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e w roztworze 1 stosuje się co najmniej jedną substancję antybiotyczna ze zbioru obejmującego: allomycynę, amicetynę, amikacynę, apramycynę, bekanamycynę, betamycynę, butyrozynę, destomycynę, dibekacynę, dihydrostreptomycynę, flambamycynę, fortymycynę A, fortymycynę B, framycetynę, gentamycynę, hikizymycynę, homomycynę, hybrymycynę, higromycynę B, kanamycynę, kasuhamycynę, liwidomycynę, minozaminomycynę, neomycynę, netylmycynę, paromomycynę, parwulomycynę, puromycynę A, rybostamycynę, rymocydynę, rystozaminę, rystomycynę, sagamycynę, sizomycynę, sorbistynę, spektynomycynę, streptomycynę, tobramycynę, tunikamycynę, werdamycynę, klindamycynę i linkomycynę, tetracyklinę, chlorotetracyklinę, oksytetracyklinę, demeklocyklinę, metacyklinę, doksycyklinę, rolitetracyklinę, minocyklinę, cyprofloksacynę, enfloksacynę, dichlorowodorek chloroheksydyny, dioctan chloroheksydyny i diglukonian chloroheksydyny.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w wodnym roztworze 1 zawarty jest łatwo rozpuszczalny w wodzie składnik antybiotyczny w ilości 0,1-60% wagowych.
6. 6. Sposób wedł ug zastrz. 1-5, znamienny tym, ż e w wodnym roztworze 2 zawarty jest rozpuszczalny w wodzie składnik amfifilowy w ilości 0,1-60% wagowych.
7. 7. Sposób według zastrz. 1-6, znamienny tym, ż e stosunek iloś ci substancji ł atwo rozpuszczalnego w wodzie składnika antybiotycznego z wodnego roztworu 1 do ilości substancji rozpuszczalnego w wodzie składnika amfifiłowego z wodnego roztworu 2 wynosi od 1:1 do 6:1.
8. 8. Sposób wed ług zastrz. 1-7, znamienny tym, ż e skł adnik antybiotyczny w wodnym roztworze 1 występuje w postaci protonowanej soli.
9. 9. Sposób wedł ug zastrz. 8, znamienny tym, ż e jako przeciwjony stosuje się jony chlorkowe, bromkowe, wodorosiarczanowe, siarczanowe, dwuwodorofosforanowe, wodorofosforanowe, fosforanowe, octanowe, bursztynianowe i mleczanowe.
10. 10. Sposób według zastrz. 1-9, znamienny tym, że roztwory 1 i/lub 2 wprowadza się do mikrowgłębień przez zanurzanie, rozpylanie albo kapanie kropli.
11. 11. Sposób według zastrz. 1-10, znamienny tym, że wprowadzenie wodnego roztworu siarczanu gentamycyny do układu porów następuje przez zanurzanie lub rozpylanie lub kapanie kropli, po tym zachodzące suszenie dla usunięcia wody z mikrowgłębień i kolejne wprowadzenie wodnego roztworu dodecylosiarczanu sodowego i/lub wodnego roztworu dodecylosulfonianu sodowego przez zanurzanie lub rozpylanie lub kapanie kropli, albo że wprowadzenie wodnego roztworu chlorowodorku cyprofloksacyny do mikrowgłębień następuje przez zanurzanie lub rozpylanie lub kapanie kropli, po tym zachodzące suszenie dla usunięcia wody z mikrowgłębień i kolejne wprowadzenie wodnego roztworu dodecylobenzylosulfonianu sodowego przez zanurzanie lub rozpylanie lub kapanie kropli, albo że wprowadzenie wodnego roztworu chlorowodorku tetracykliny i/lub chlorowodorku chlorotetracykliny i/lub chlorowodorku minocykliny i/lub chlorowodorku doksycykliny do mikrowgłębień następuje przez zanurzanie lub rozpylanie lub kapanie kropli, po tym zachodzące suszenie dla usunięcia wody z mikrowgłębień i kolejne wprowadzenie wodnego roztworu dodecylosiarczanu sodowego i/lub wodnego roztworu dodecylosulfonianu sodowego przez zanurzanie lub rozpylanie.
12. 12. Sposób według zastrz. 1-11, znamienny tym, że po wprowadzeniu pierwszego roztworu wodnego do mikrowgłębień usuwa się częściowo lub całkowicie wodę przez suszenie pod ciśnieniem normalnym lub pod próżnią w temperaturze od -20°C do 120°C.
13. 13. Sposób według zastrz. 1-12, znamienny tym, że po utworzeniu osadu mniej rozpuszczalnego w wodzie kształtkę suszy się pod ciśnieniem normalnym lub pod próżnią w temperaturze od -20°C do 120°C.
14. 14. Sposób według zastrz. 1-13, znamienny tym, że jako w wodzie rozpuszczalne składniki amfifilowe wodnego roztworu 2 stosuje się co najmniej jedną substancję ze zbioru obejmującego dodecylosiarczan sodowy, dodecylosulfonian sodowy, tetradecylosiarczan sodowy, tetradodecylosulfonian sodowy, heksadecylosiarczan sodowy, heksadecylosulfonian sodowy, oktadecylosiarczan sodowy, oktadecylosulfonian sodowy i dodecylobenzylosulfonian sodowy.
15. 15. Sposób według zastrz. 1-14, znamienny tym, że mikrowgłębieniami są pory.
16. 16. Sposób według zastrz. 1-15, znamienny tym, że kształtki o wzajemnie łączących się układach mikrowgłębieniowych składają się z hydroksyloapatytu, fosforanu trójwapniowego, węglanu wapniowego, siarczanu wapniowego, resorbowalnego szkła lub resorbowalnej ceramiki.

    PL 206 971 B1
17. 17. Sposób według zastrz. 1-14, znamienny tym, że kształtki o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach składają się z polimerów bazujących na kwasie L-mlekowym i/lub na kwasie D-mlekowym i/lub na kwasie glikolowym i/lub na kwasie 2-hydroksyetylooksyoctowym.
18. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że kształtki o wzajemnie łączących się porach występują w postaci gąbek, kształtek z tworzywa piankowego, włóknin, filców, tkanin lub dzianin.
19. 19. Sposób według zastrz. 1-18, znamienny tym, że kształtka składa się z tytanu, stopów tytanowych lub ze stali szlachetnej.
20. 20. Sposób według zastrz. 1-19, znamienny tym, że zgodna z wynalazkiem powłoka antybiotyczna niecałkowicie wypełnia objętość wzajemnie łączących się mikrowgłębień.
21. 21. Sposób według zastrz. 1-20, znamienny tym, że jako współrozpuszczalnik do wodnego roztworu 1 i/lub do wodnego roztworu 2 dodaje się metanol, etanol, izopropanol, N,N-dimetyloformamid i/lub sulfotlenek dimetylowy.
22. 22. Sposób według zastrz. 1-21, znamienny tym, że antybiotycznie powleczone kształtki o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach stosuje się jako implanty.
23. 23. Sposób według zastrz. 1-22, znamienny tym, że roztwór 2 wprowadza się do kształtki o wzajemnie łączących się mikrowgłębieniach i po usunięciu wody te tak obrobione kształtki o wzajemnie łączącym się układzie mikrowgłębień stosuje się jako materiał na implanty, do którego dopiero bezpośrednio przed implantacją wprowadza się roztwór 1.