PL212866B1 - Kompozyt bioaktywny zawierający lek przeciwbakteryjny oraz sposób jego wytwarzania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozyt bioaktywny zawierający lek przeciwbakteryjny oraz sposób jego wytwarzania.

Bioceramika fosforanowo-wapniowa zwłaszcza hydroksyapatytowa (HAp) jest szeroko wykorzystywana w chirurgii szczękowo-twarzowej, m.in. do powiększania zanikłej krawędzi kości wyrostka zębodołowego, do uzupełniania ubytków kości po zabiegach hemisekcji, radektomii, amputacji korzenia zęba lub po operacji cyst korzeniowych, w stomatologii w leczeniu głębokich kieszonek kostnych, w ortopedii do wypełniania ubytków kostnych powstałych w wyniku urazów i chorób nowotworowych oraz w operacjach rekonstrukcyjnych w obrębie stawu biodrowego i kolanowego. Chirurdzy preferują ten biomateriał ze względu na jego chemiczne i mineralogiczne podobieństwo do substancji nieorganicznych kości i zębów oraz brak cytogennego i onkogennego oddziaływania na organizm ludzki. Bioceramikę HAp charakteryzuje ponadto wysoka biozgodność i osteokonduktywność w stosunku do tkanek kostnej i chrzęstnej, a ze względu na obecność jonów wapniowych i fosforanowych - ma ona korzystne oddziaływanie w procesie odbudowy i gojenia kości. Wykorzystywane medycznie preparaty hydroksyapatytowe mają najczęściej postać porowatą i są aplikowane w formie kształtek i granul. Porowatość zapewnia przerastanie tych preparatów przez żywą tkankę kostną poprzez ułatwianie transportu osteoblastów i jonow do wnętrza porowatych granul (Bignon A. i wsp. J. Mater. Sci. Mater. Med. 14, 1089-97, 2003; Hulbert S.F. i wsp. J. Biomed. Mater. Res. 6, 347-374, 1972) i tworzenia nowych naczyń krwionośnych (Henno S. i wsp. Biomaterials 24, 3173-3181, 2003; Freyman T.M. i wsp. Prog. Mater. Sci. 46, 273-282, 2001; Jones J.R. i wsp. J. Sol-Gel Sci. Tech. 29, 179-188, 2004).

Jedną z wad porowatych granul HAp jest ich sypkość przekładająca się na tzw. nieporęczność chirurgiczną, rozumianą jako łatwość wypadania z miejsca implantacji lub przemieszczania w miejscu wszczepienia. W piśmiennictwie fachowym opublikowano wyniki badań dotyczących propozycji poprawy wymienionej niekorzystnej cechy granulatu HAp. Jedna z koncepcji spajania granul ceramicznych czynnikiem wiążącym dotyczyła zastosowania siateczkowatego żelu fibrynowego, do uzyskania kompozytu o dobrych własnościach osteogennych (Nakamura i wsp. Biomaterials 19, 1901-1907, 1998; Abiraman S. i wsp. Biomaterials 23, 3023-3031, 2002; Fortunato G. i wsp. J. Cranio-Maxillofacial Surg. 25, 124-135, 1997). Jednak przygotowanie wymienionego kompozytu wymagało uprzedniej sterylizacji dwóch oddzielnych składników żelu fibrynowego oraz ich mieszania z granulami HAp przed implantacją, czemu dodatkowo towarzyszył długi czas polimeryzacji, co zwiększało ryzyko śródoperacyjnej kontaminacji bakteryjnej implantu. Inną proponowaną metodą było uplastycznienie proszku hydroksyapatytowego przy pomocy wodnej zawiesiny kurdlanu, wygrzewanego w 40°C (United States Patent 5132255). Metoda powyższa pozwala na uzyskanie kompozycji, która jednak jest nieodporna na obciążenia mechaniczne. Ponadto zastosowanie proszku o wielkości cząsteczek około 1 mikrometra wyklucza uzyskanie porowatości jaka występuje w mikrostrukturze kompozytu uzyskanego według wynalazku.

Znane są również bloczki ceramiczne HAp, które mogą być impregnowane różnymi antybiotykami (Sudo i wsp. J. Arthroplasty 23, 145-150, 2008; Joosten i wsp. Biomaterials 26, 5251-5258, 2005; Buranapanitkit i wsp. Clin. Orthop. Rel. Res. 242, 244-252, 2004; Ślósarczyk i wsp. Biomaterials 21, 1215-1221, 2000, Itokazu i wsp. Biomaterials 19, 817-819, 1999), cisplatyną (Netz i wsp. Int.

J. Pharm. 213, 117-125, 2001) lub czynnikami wzrostu np. TGF-βΙ lub VEGF (Gille i wsp. Int. Orthop. 26, 203-206, 2002; Lode i wsp. J. Biomed. Mater. Res. 81 A, 474-483, 2007). Hydroksyapatyt może też stanowić warstwę modyfikującą liposomy, wewnątrz których zamykany jest lek np. indometacyna (Xu i wsp. Biomaterials 28,2687-2694, 2007). Pokrycia HAp na matrycach metalowych też mogą zawierać leki np. antybiotyki (Alt i wsp. Biomaterials 27, 4627-2634, 2006; Stitger i wsp. Biomaterials 23, 4143-4153, 2002; Stitger i wsp. J. Contr. Rel. 99, 127-137, 2004) czy jony o aktywności antybakteryjnej np. fluor (Jeyachandran i wsp. Mat. Sci. Engn. C 27, 35-41, 2007). Inne propozycje wykorzystania ceramiki HAp to rusztowania wzbogacone o polimery organiczne oraz kompozyty bazujące na strukturze hydroksyapatytu i pełniące funkcję nośników leków. Rusztowania celulozowo-nanoHAp posłużyły do wprowadzenia antybiotyku amoksycykliny (Tsioptsias i Panayiotou. Carb. Pol. 74, 99-105, 2008), a żelatynowo-Hap - gentamycyny (Sivakumar i Rao, Biomaterials 23, 3175-3181, 2002). Kompozyt HAp-TCP-PLA pozwolił na wprowadzenie gentamycyny jako czynnika o aktywności antybakteryjnej (Sanchez i wsp. Eur. J. Pharm. Biopharm. 52, 151-158, 2001), a kompozyt HAp-PEEK - soli strontu, stymulującej tworzenie kości (Wong i wsp. Biomaterials 30, 3810-3817, 2009).

PL 212 866 B1

Wszystkie te opisane formy hydroksyapatytu stosowane są przede wszystkim jako nośniki leku. Znany jest także z opisu zgłoszenia US5709875 implantacyjny materiał biodegradalny, a z opisu zgłoszenia US2008213337 implantacyjny nośnik leku. Ponadto z polskiego zgłoszenia P-377921 znany jest sposób wytwarzania biomateriału ceramiczno-węglowego.

Celem wynalazku jest wytworzenie kompozytu HAp-kurdlan o wysokiej poręczności chirurgicznej, cechującego się małoplastycznością oraz korzystnych parametrach biologicznych przypominających parametry kości ludzkiej, wzbogaconego w leki przeciwbakteryjne, oraz uzyskanie jego aktywności terapeutycznej.

Uplastycznione kompozyty według wynalazku, oparte na wykorzystaniu granul HAp i zawierające leki przeciwbakteryjne, mogą służyć do leczenia pewnych schorzeń stomatologicznych u ludzi i u zwierząt. W przypadku ludzi nierzadkim powikłaniem jest przetoka ustno-zatokowa, której najczęstszym następstwem jest zapalenie zatoki szczękowej (Reymond i wsp., Mag. Stom. 10, 2000, 60-62; Brook Otolaryngol. Head Neck Surg. 135, 349-355, 2006). Według niektórych źródeł przetoki ustno-zatokowe stanowią 48,1% wszystkich odzębowych zapaleń zatoki (Eliasz i Wanyura Czas. Stom. 55, 448-459, 2002). Przetoki takie powstają m.in. jako efekt połączenia ustno-zatokowego po ekstrakcji zębów bocznych szczęki. Zabieg zamknięcia przetoki ustno-zatokowej przeprowadzany jest metodami operacji jedno- i dwuwarstwowej, metodami z użyciem tkanek pochodzącymi z innych miejsc (powięź skroniowa, język czy chrząstka przegrody nosa), materiałów kościozastępczych i kościotwórczych w postaci granulatów (z koniecznym zastosowaniem membran po obu stronach kanału przetoki) czy bloczków z hydroksyapatytu, dopasowanych na podstawie wycisku do kanału korzenia usuniętego zęba (Eliasz i Wanyura Czas. Stom. 55, 448-459, 2002; Thoma i wsp. Oral Surg. Oral Med. Oral Path. Oral Radiol. Endod. 101, 558-564, 2006). Granulaty są jednak nieporęczne w postępowaniu chirurgicznym, zaś wykonanie bloczka z hydroksyapatytu wymaga pobrania wycisku w warunkach gabinetu i opracowania do indywidualnego kształtu kanału.

Przykładem klinicznego zastosowania proponowanego kompozytu może być również leczenie przetok ustno-nosowych oraz chorób przyzębia w medycynie weterynaryjnej. Utrata kła górnego w szczęce psów spowodowana urazem lub ekstrakcją na skutek ropnia okołowierzchołkowego może doprowadzić do powstania przetoki ustno-nosowej. W wyniku tego połączenia wydzielina i pokarm z jamy ustnej może przechodzić do jamy nosowej, a stamtąd drogą oddechową do płuc doprowadzając do powikłania w postaci zachłystowego zapalenia płuc. Metodą leczenia jest zamknięcie przetoki ustno-nosowej. Dotychczas jedynym postępowaniem była metoda operacyjnego zamknięcia przetoki płatem śluzówkowo- okostnowym od strony jamy ustnej. W tej metodzie obserwowano duży odsetek niepowodzeń w gojeniu się płata nad pustym zębodołem i brak szczelnego zamknięcia przetoki z utrzymującym się nadal połączeniem w postaci szczątkowej przetoki ustno-nosowej (Wetering. J. Vet. Dent. 22, 243-245, 2005; Jodkowska i Cywińska A. Mag. Wet. 14. 35-37, 2005, Tutt C. Stomatologia małych zwierząt. Elsevier Urban & Partner, Wrocław, 2006).

Innym przykładem potencjalnego weterynaryjnego zastosowania proponowanego kompozytu opartego na wykorzystaniu granul HAp, wzbogaconego w lek jest leczenie ubytków kości szczęki powstałych wskutek urazów mechanicznych. Przykładowo, w wyniku zabawy psów twardymi przedmiotami (najczęściej fragmentami drewna) dochodzi do uszkodzenia błony śluzowej jamy ustnej, a niekiedy nawet uszkodzenia kości na wskutek wklinowania się ostrego fragmentu drewna, powodującego powstanie zranień w jamie ustnej. Do podobnych urazów dochodzi podczas walki między zwierzętami lub w wyniku wypadków komunikacyjnych.

Kompozyt otrzymany według wynalazku o składzie HAp-kurdlan-lek przeciwbakteryjny, ze względu na konsystencję, ale również jego sprężystość posiada przewagę nad sztywnym bloczkiem z samego hydroksyapatytu jako nośnika, ponieważ daje się dopasować do kształtu kanału przetoki. Ponadto obecność w jego składzie leku przeciwbakteryjnego, ograniczającego prawdopodobieństwo wystąpienia zakażenia bakteryjnego w miejscu operacji, daje efekt profilaktyczny i leczniczy. Kompozyt według wynalazku realizuje zatem potrójne zadanie, a mianowicie uzupełnienie ubytku tkanki kostnej z możliwością częściowego dopasowania się do niego, zapewnienie rusztowania dla tworzenia się nowej kości oraz działanie profilaktyczne i lecznicze, a w szczególności zapobieganie zakażeniom bakteryjnym.

Kompozyt według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera e-1,3-glukan zwany dalej kurdlanem, lek przeciwbakteryjny, który stanowi lek odporny na temperaturę 80-100°C jak: gentamycyna, amikacyna, ciprofloksacyna, oraz bioceramikę fosforanowo-wapniową w postaci mikroporowatych

PL 212 866 B1 granul (HAp, HAp-TCP, TCP, HAp modyfikowany) o rozmiarze 0,1-1,0 mm i o porowatości otwartej 50-70%, przy czym składniki występują w ilościach (gramy na 100 g wody) ujętych proporcją:

χ 8,1-25

- (0,0701χ² - 5,8175χ + 120,68)

0,01 - 10 gdzie :

x - masa kurdlanu (w g na 100 g wody) y - masa granul (w g na 100 g wody) z - masa leku (w g na 100 g wody)

Korzystnie jest, gdy masa leku oznaczona z wynosi 0,01 a 2 g na 100 g wody.

Wytworzony według wynalazku kompozyt, osiągając dużo lepsze parametry biologiczno-mechaniczne w porównaniu z samym granulatem fosforanowo-wapniowym, staje się dobrą, nową generacją materiału implantacyjnego do wypełniania ubytków kostnych ze skutkiem leczniczym. Kompozyt w stanie wysuszonym (np. 24 godziny w 40°C) nie jest podatny na porastanie pleśnią i może być przechowywany przez minimum 24 miesięcy bez zmiany swoich właściwości. Suchy kompozyt, po namoczeniu w płynie (woda, sól fizjologiczna, roztwór białka) przez 1-60 minut (w zależności od wielkości i kształtu próbki) wchłania wodę, odzyskując swoje sprężyste własności i może być dalej przechowywany, pod warunkiem wysterylizowania.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób otrzymywania kompozytowego materiału implantacyjnego fosforanowo-wapniowo-kurdlanowego do wypełnień ubytków w kościach, zawierającego leki lub substancje aktywne.

Sposób według wynalazku polega na tym, że bioceramikę fosforanowo-wapniową w postaci mikroporowatych granul, o rozmiarze 0,1-1,0 mm i o porowatości otwartej 50-70% (w zakresie 0,05-1,0 μm) nasącza się dawką leku przeciwbakteryjnego, który stanowi lek odporny na temperaturę 80-100T jak. gentamycyna, amikacyna, ciprofloksacyna, w proporcji wyliczonej według wzoru, rozpuszczony w wodzie w ilości równej/mniejszej od przewidzianej na wytwarzany kompozyt, korzystnie jeśli objętość roztworu leku wynosi 70-90 % objętości przewidzianej na wytwarzany kompozyt. Granule po nasączeniu poddaje się suszeniu do całkowitego odparowania wody. Następnie wysuszoną, wzbogaconą w lek bioceramikę fosforanowo-wapniową w postaci mikroporowatych granul, o rozmiarze 0,1-1,0 mm i o porowatości otwartej 50-70% (w zakresie 0,05-1,0 μm) dodaje się do wodnej zawiesiny β-1,3-glukanu zwanego dalej kurdlanem, miesza się dokładnie, przy czym składniki użyte są w ilościach określonych proporcją:

x 8,1-25

- (0,0701x² - 5,8175x + 120,68)

0,01 - 10 gdzie :

x - masa kurdlanu (w g na 100 g wody) y - masa granul (w g na 100 g wody) z - masa leku (wg na 100 g wody), przy czym korzystnie, gdy masa leku oznaczona z wynosi 0,01-2 g na 100 g wody, następnie mieszaninę dobranych składników umieszcza się w formach chemoodpornych, ściśle ubijając aby uniknąć wprowadzenia pęcherzyków powietrza, zamyka lub przykrywa i ogrzewa przez 5-30 minut w temperaturze 80-100°C.

Korzystnie jest, gdy suszenie granul nasączonych antybiotykiem przed połączeniem z pozostałymi składnikami kompozytu prowadzi się przez 4-48 godzin w temperaturze 30-50°C, najkorzystniej 30-40 godzin.

Korzystnie, gdy najpierw łączy się granule hydroksyapatytowe, kurdlan i wodę, a następnie otrzymany kompozyt nasącza się lekiem rozpuszczonym w wodzie.

PL 212 866 B1

Wynalazek poprzez zastosowanie zawiesiny kurdlanu oraz hydroksyapatytu w postaci granul o określonej wielkości cząstek i porowatości pozwala na uzyskanie kompozytu cechującego się małoplastycznością, dzięki czemu daje się łatwo dopasowywać do struktury ubytku kostnego. Nie podlega on zniszczeniu podczas sterylizacji tlenkiem etylenu lub metodą sterylizacji parowej. W postaci całkowicie wysuszonej może być przechowywany przez okres co najmniej 2 lat nawet bez sterylizacji i nie podlega w tym czasie destrukcji bakteryjnej lub grzybowej. Łatwość cięcia kompozytu pozwala na jego obróbkę mechaniczną do uzyskania pożądanego kształtu. Ponadto fakt, że kompozyt może podlegać suszeniu i namaczaniu, w trakcie czego odzyskuje swoje małoplastyczne cechy, pozwala na jego zastosowanie jako nośnika leków i wypełniacza ubytków kostnych.

Uzyskany sposobem według wynalazku kompozyt HAp-kurdlan wzbogacony w lek przeciwbakteryjny posiada charakterystyczne właściwości, a w szczególności korzystne wartości modułu Younga, dobrą spójność i poręczność oraz korzystną plastyczność, wpływającą na możliwość uszczelnienia miejsca łączenia implantu z kością. Ponadto otrzymany kompozyt, poza uwalnianiem jonów wapniowych i fosforanowych, cechuje się korzystnym uwalnianiem leków przeciwbakteryjnych, czyli jest nośnikiem tych substancji. Ze względu na oporność niektórych leków przeciwbakteryjnych na sterylizację parową oraz tlenkiem etylenu, tak uzyskane kompozyty zawierające leki mogą być sterylizowane i przechowywane przez minimum 2 lata bez utraty swoich własności przeciwbakteryjnych (w postaci wysuszonej w przypadku sterylizacji tlenkiem etylenu w rękawach porowatych lub w postaci wilgotnej w przypadku sterylizacji parowej w zamkniętych naczyniach).

Kompozyt według wynalazku zaopatrzony w lek przeciwbakteryjny, cechujący się sprężystością, może mieć zastosowanie zarówno w medycynie jak i weterynarii.

Przedmiot wynalazku ilustrują przedstawione poniżej przykłady.

Profil uwalniania leków przeciwbakteryjnych określano w modelu imitującym warunki naturalne panujące w kości, gdzie przepływ płynów śródtkankowych omywających tkankę kostną jest nieznacz₂ ny. Próbkę kompozytu o kształcie walca i objętości około 6 cm² (około 8,5 g) umieszczano w naczyniu zawierającym 30 ml sterylnego PBS (buforowany roztwór soli). PBS był wymieniany codziennie w 50% objętości na świeży, a w pobranym płynie określano stężenie uwolnionego leku. Dla oznaczania stężeń gentamycyny i amikacyny stosowano metody spektrofotometryczne lub HPLC (Ginalska i wsp. Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 29, 2005, 419-424; Ginalska i wsp. Int. J. Pharm. 339, 39-46, 2007). Aktywność przeciwbakteryjną kompozytu wzbogaconego w testowane leki określano dla 3 szczepów referencyjnych bakterii charakterystycznych dla zakażeń pooperacyjnych implantów kostnych: Staphylococcus aureus (ATCC 25923, MIC dla gentamycyny 10 μg/ml, MIC dla amikacyny 10 μg/ml), Eseheriehia coli (ATCC 25992, MIC dla gentamycyny 5 μg/ml, MIC dla amikacyny 5 μg/ml) i Staphyloeoeeus epidermidis (ATCC 12228, MIC dla gentamycyny 10 μg/ml, MIC dla amikacyny 10 μg/ml) w modelu analogicznym jak dla profilu uwalniania, z tym że PBS został zastąpiony pożywką hodowlaną Mueller-Hinton poddawaną codziennej 50% wymianie na świeżą i dokażaną świeżą dawką inokulatu bakteryjnego 0,5°MacFarlanda (10⁸ cfu/ml) w ilości 15 μl na 5 ml pożywki. Wzrost bakterii w pożywce obserwowano przy użyciu nefelometru oraz testu na wzrost bakterii w próbce podłoża pobranego znad kompozytu po wysianiu na agaryzowaną pożywkę Mueller-Hinton.

P r z y k ł a d I. 3 g mikroporowatych granul HAp (mieszanina granul frakcji 0,2-0,3 mm:0,5-0,6 mm w stosunku 1:3) wymieszano z 5 ml wody dejonizowanej zawierającej 30 mg gentamycyny i wysuszono przez 24 godziny w 37°C. Tak uzyskane granule zawierające gentamycynę mieszano z 0,625 g kurdlanu i 5 ml wody przez 10 minut. Starannie wymieszaną porcję kompozytu umieszczono w zamkniętym naczyniu szklanym o średnicy 28 mm i przez 15 minut poddawano ogrzewaniu w 95°C. Kompozyt wystudzono do temperatury pokojowej, wyjęto z naczynia i wysuszono w 37°C przez 24 godzin. Kompozyt w stanie wysuszonym był przechowywany w temperaturze pokojowej przez 2 miesiące i nie uległ zniszczeniu wskutek kolonizacji bakteryjnej lub grzybowej.

Oznaczanie aktywności przeciwbakteryjnej kompozytu HAp-kurdlan-gentamycyna w przyjętym modelu wykazało, że w przypadku Staphylococcus aureus ATCC 25923 wzrost bakterii nastąpił po 21 dniach, Escherichia coli ATCC 25992 - po 17 dniach, a Staphylococcus epidermidis ATCC 12228 po 22 dniach. Profil uwalniania gentamycyny z kompozytu w zastosowanym modelu z PBS ilustruje Rysunek 1A. Podczas 30-dniowych testów na uwalnianie leku kompozyt zachował swe małoplastyczne zdolności i zwięzłą strukturę.

P r z y k ł a d II. 0,625 g kurdlanu mieszano przez 10 minut z 5 ml wody dejonizowanej i 3 g mikroporowatych granul HAp (mieszanina granul frakcji 0,2-0,3 mm:0,5-0,6mm w stosunku 1:3). Starannie wymieszaną porcję kompozytu umieszczono w zamkniętym naczyniu szklanym o średnicy 28 mm

PL 212 866 B1 i przez 15 minut poddawano ogrzewaniu w 95°C. Kompozyt wystudzono do temperatury pokojowej, wyjęto z naczynia i wysuszono w 37°C przez 24 godzin. Kostkę kompozytu wysterylizowano tlenkiem etylenu, a następnie nasączono biernie 3,5 ml sterylnej wody dejonizowanej zawierającej 30 mg gentamycyny. Oznaczanie aktywności antybakteryjnej kompozytu HAp-kurdlan-gentamycyna w przyjętym modelu wykazało, że w przypadku Staphylococcus aureus ATCC 25923 wzrost bakterii nastąpił po 21 dniach, Escherichia coli ATCC 25992 - po 17 dniach, a Staphylococcus epidermidis ATCC 12228 po 21 dniach. Profil uwalniania gentamycyny z kompozytu w zastosowanym modelu z PBS ilustruje Rysunek 1B. Podczas 30-dniowych testów na uwalnianie leku kompozyt zachował swe małoplastyczne zdolności i zwięzłą strukturę.

P r z y k ł a d III. 3,5 g mikroporowatych granul HAp (frakcja 0,2-0,3 mm) wymieszano z 4 ml wody dejonizowanej zawierającej 35 mg amikacyny i wysuszono przez 24 godziny w 37°C. Tak uzyskane granule zawierające amikacynę mieszano z 0,500 g kurdlanu i 5 ml wody przez 10 minut. Starannie wymieszaną porcję kompozytu umieszczono w zamkniętym naczyniu szklanym o średnicy 28 mm i przez 15 minut poddawano ogrzewaniu w 95°C. Kompozyt wystudzono do temperatury pokojowej, wyjęto z naczynia i wysuszono w 37°C przez 24 godzin. Oznaczanie aktywności przeciwbakteryjnej kompozytu HAp-kurdlan-amikacyna w przyjętym modelu wykazało, że w przypadku Staphylococcus aureus ATCC 25923 wzrost bakterii nastąpił po 18 dniach, Escherichia coli ATCC 25992 - po 14 dniach, a Staphylococcus epidermidis ATCC 12228 po 18 dniach. Profil uwalniania amikacyny z kompozytu w zastosowanym modelu z PBS ilustruje Rysunek 1C. Podczas 30-dniowych testów na uwalnianie leku kompozyt zachował swe małoplastyczne zdolności i zwięzłą strukturę.

Rysunek 1. Profil uwalniania gentamycyny inkorporowanej do kompozytu sposobem podstawowym (A) i sposobem alternatywnym (B) oraz amikacyny sposobem podstawowym (C) z kompozytu HAp-kurdlan. Dane uśrednione z 4 powtórzeń, SD < 3%.

P r z y k ł a d IV. 0,5 g kurdlanu mieszano przez 10 minut z 5 ml wody dejonizowanej i 4 g mikroporowatych granul HAp (frakcja 0,2-0,3 mm). Starannie wymieszaną porcję kompozytu umieszczono w zamkniętym naczyniu szklanym o średnicy 30 mm i przez 15 minut poddawano ogrzewaniu w 95°C. Kompozyt wystudzono do temperatury pokojowej, wyjęto z naczynia i wysuszono w 37°C przez 24 godzin. Kostkę kompozytu wysterylizowano tlenkiem etylenu, a następnie nasączono biernie 4 ml sterylnej wody dejonizowanej zawierającej 8 mg chlorowodorku ciprofloksacyny. Oznaczanie aktywności antybakteryjnej kompozytu HAp-kurdlan-ciprofloksacyna w przyjętym modelu wykazało, że w przypadku Staphyloeoccus aureus ATCC 25923 oraz Staphyloeoeeus epidermidis ATCC 12228 wzrost bakterii nastąpił po 16 dniach. Podczas 30-dniowych testów na uwalnianie leku kompozyt zachował swe małoplastyczne zdolności i zwięzłą strukturę.

P r z y k ł a d V. 3 g mikroporowatych granul HAp (mieszanina granul frakcji 0,2-0,3 mm:0,5-0,6 mm w stosunku 1:3) wymieszano z 5 ml wody dejonizowanej zawierającej 40 mg gentamycyny i wysuszono przez 24 godziny w 37°C. Tak uzyskane granule zawierające gentamycynę mieszano z 0,625 g kurdlanu i 5 ml wody przez 10 minut. Starannie wymieszaną porcję kompozytu umieszczono w zamkniętym naczyniu szklanym o średnicy 28 mm i przez 15 minut poddawano ogrzewaniu w 95°C. Kompozyt wystudzono do temperatury pokojowej, wyjęto z naczynia i przycięto w stożkowate kliny o wymiarach około 4 cm wysokości i 6 mm bok podstawy. Kliny wysuszono i wysterylizowano tlenkiem etylenu, a następnie zaimplantowano u psa (pacjent Kliniki Chirurgii Małych Zwierząt Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie) po utracie kła prawego szczęki po ekstrakcji koniecznej z powodu stanu zapalnego okołowierzchołkowego zęba i powstałej po zabiegu przetoki ustno-nosowej. Po nacięciu i odpreparowaniu płata śluzówkowo-okostnowego przeprowadzono skaryfikację zębodołu i przepłukano 5% roztworem gentamycyny, następnie wprowadzono do zębodołu przygotowany w formie stożka kompozyt z gentamycyną. Klin został tuż przed zabiegiem nasączonym około 1 ml sterylnej wody dejonizowanej nakroplonej przy pomocy pipety, dzięki czemu kompozyt w ciągu kilkunastu sekund odzyskał swe małoplastyczne właściwości, a następnie docięty skalpelem przez lekarza do rozmiarów optymalnych dla danego przypadku. Zębodół od strony jamy ustnej zamknięto wcześniej odpreparowanym płatem śluzówkowo-okostnowym przy pomocy szwów (według procedury opisanej w: Henet. W Procedings of 26 th Word Congress The Word Smali Animal Veterinary Association, Vancouver, 2001; Smith. Clin. Tech. Anim. Pract. 15, 243-250, 2000). Zalecono codzienną higienę jamy ustnej 0,15% roztworem chlorheksydyny oraz miejscowo maść Metronidazol stomatologiczny. Po 9 dniach szwy usunięto, stwierdzono szczelne zamknięcie przetoki z całkowicie wgojonym płatem śluzówkowookostnowym. Kontrola po 4 tygodniach od zabiegu wykazała stan błony śluzowej prawidłowy bez objawów zapalnych. Pacjent został wyleczony. Zlecono rtg kontrolne zębodołu po 6 miesiącach.

PL 212 866 B1

P r z y k ł a d VI. 3 g mikroporowatych granul HAp (mieszanina granul frakcji 0,2-0,3 mm:0,5-0,6 mm w stosunku 1:3) wymieszano z 5 ml wody dejonizowanej zawierającej 40 mg gentamycyny i wysuszono przez 24 godziny w 37°C. Tak uzyskane granule zawierające gentamycynę mieszano z 0,625 g kurdlanu i 5 ml wody przez 10 minut. Starannie wymieszaną porcję kompozytu umieszczono w zamkniętym naczyniu szklanym o średnicy 28 mm i przez 15 minut poddawano ogrzewaniu w 95°C. Kompozyt wystudzono do temperatury pokojowej, wyjęto z naczynia i przycięto w stożkowate kliny o wymiarach około 4 cm wysokości i 6 mm bok podstawy. Kliny wysuszono i wysterylizowano tlenkiem etylenu, a następnie zaimplantowano u psa (pacjent Kliniki Chirurgii Małych Zwierząt Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie) po wbiciu w dziąsło (między trzeci siekacz a kieł lewy szczęki) fragmentu kołka drewnianego. Doznany uraz spowodował ranę szarpaną błony śluzowej dziąsła z uszkodzeniem fragmentu kości szczęki. Po usunięciu ciała obcego z kości, opracowano chirurgicznie ranę, wprowadzono w oczyszczoną ranę klin z kompozytu, zakładając szwy na uszkodzoną błonę śluzową. Badanie kontrolne po 4 tygodniach wykazało prawidłowo wygojoną błonę śluzową bez odczynu zapalnego z całkowitym przykryciem uszkodzonej kości.

Claims (8)

1. Kompozyt bioaktywny na bazie fosforanu wapnia, zawierający lek przeciwbakteryjny, znamienny tym, że zawiera e-1,3-glukan zwany dalej kurdlanem, lek przeciwbakteryjny odporny na temperaturę 80-100°C jak: gentamycyna, amikacyna, ciprofloksacyna oraz bioceramikę fosforanowowapniową w postaci mikroporowatych granul (HAp, HAp-TCP, TCP, HAp modyfikowany) o rozmiarze 0,1-1,0 mm i o porowatości otwartej 50-70%, przy czym składniki występują w ilościach (gramy na 100 g wody) ujętych proporcją:

x 8,1-25

2 - (0,0701x² - 5,8175x + 120,68)

0,01 - 10 gdzie :

x - masa kurdlanu (w g na 100 g wody) y - masa granul (w g na 100g wody) z - masa leku (w g na 100 g wody)

2. Kompozyt bioaktywny według zastrz. 1, znamienny tym, że masa leku oznaczona z wynosi 0,01 - 2 g na 100 g wody.

3. Kompozyt bioaktywny według zastrz. 1, znamienny tym, że lek stanowi antybiotyk aminoglikozydowy.

4. Sposób wytwarzania kompozytu bioaktywnego na bazie fosforanu wapnia, zawierającego lek przeciwbakteryjny, znamienny tym, że bioceramikę fosforanowo-wapniową w postaci mikroporowatych granul, o rozmiarze 0,1-1,0 mm i o porowatości otwartej 50-70% (w zakresie 0,05-1,0 μm) nasącza się dawką leku odpornego na temperaturę 80-100°C jak: gentamycyna, amikacyna, ciprofloksacyna, w proporcji wyliczonej według podanego wzoru, rozpuszczonego w wodzie w ilości równej/mniejszej od przewidzianej na wytwarzany kompozyt, korzystnie jeśli objętość roztworu leku wynosi 70-90% objętości przewidzianej na wytwarzany kompozyt, granule po nasączeniu poddaje się suszeniu do całkowitego odparowania wody, następnie wysuszoną, wzbogaconą w lek bioceramikę fosforanowo-wapniową w postaci mikroporowatych granul, o rozmiarze 0,1-1,0 mm i o porowatości otwartej 50-70% (w zakresie 0,05-1,0 μm) dodaje się do wodnej zawiesiny β-1,3-glukanu zwanego dalej kurdlanem, miesza się dokładnie, następnie mieszaninę składników umieszcza się w formach chemoodpornych, ściśle ubijając, zamyka lub przykrywa i ogrzewa przez 5-30 minut w temperaturze 80-100°C, przy czym składniki kompozytu użyte są w ilościach określonych proporcją:

PL 212 866 B1

8,1 -25

2 - (0,0701χ² - 5,8175χ + 120,68) ζ 0,01 - 10 gdzie :

x - masa kurdlanu (w g na 100 g wody) y - masa granul (w g na 100 g wody) z - masa leku (w g na 100 g wody).

5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że masa leku oznaczona z wynosi 0,01-2 g na 100 g wody.

6. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że suszenie granul nasączonych lekiem przeciwbakteryjnym przed połączeniem z pozostałymi składnikami kompozytu prowadzi się przez 4-48 godzin w temperaturze 30-50°C, najkorzystniej 30-40 godzin.

7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że wytwarza się najpierw kompozyt poprzez połączenie granul hydroksyapatytowych z kurdlanem i wodą, po czym kompozyt suszy się i nasącza lekiem rozpuszczonym w wodzie w ilości równej/mniejszej od przewidzianej na wytwarzany kompozyt.

8. Sposób według zastrz. 4 i 7, znamienny tym, że objętość roztworu leku wynosi 70-90% objętości przewidzianej na wytwarzany kompozyt.