PL222739B1 - Kompozycja chitozanowa i sposób wytwarzania hydrożelowej membrany chitozanowej - Google Patents

Description

(21) Numer zgłoszenia: 403697 (51) Int.Cl.

C08J 3/075 (2006.01) C08L 5/08 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 26.04.2013 (54) Kompozycja chitozanowa i sposób wytwarzania hydrożelowej membrany chitozanowej (73) Uprawniony z patentu:

POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

27.10.2014 BUP 22/14 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

31.08.2016 WUP 08/16 (72) Twórca(y) wynalazku:

GRZEGORZ GORCZYCA, Lębork, PL ROBERT TYLINGO, Gdańsk, PL PIOTR SZWEDA, Przodkowo, PL SŁAWOMIR MILEWSKI, Gdańsk, PL MARIA TERESA SADOWSKA, Gdańsk, PL MAGDALENA ZALEWSKA, Świedziebnia, PL (74) Pełnomocnik:

rzecz. pat. Małgorzata Kluczyk

PL 222 739 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja na bazie wodnego roztworu chitozanu, m.in. w postaci aerozolu oraz sposób wytwarzania hydrożelowej membrany chitozanowej na bazie wodnego roztworu chitozanu. Wynalazki te mają zastosowanie m.in. jako matryca dla preparatów ochrony roślin, wyrobów medycznych, kosmetycznych i spożywczych.

Chitozan jest kationowym polimerem uzyskiwanym z chityny na drodze N-deacetylacji, zbudowanym z podjednostek β(1->4)-glukozaminy i N-acetyl-D-glukozaminy. Ze względu na swoje właściwości (brak toksyczności, biokompatybilność, biodegradowalność), jest wykorzystywany w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, kosmetycznym a oraz w zastosowaniach związanych z rolnictwem i ochroną środowiska. Podstawową technologiczną wadą tego polimeru jest jego brak rozpuszczalności w wodzie, co jest związane z obecnością silnych wiązań wodorowych wewnątrz cząsteczki chitozanu jak i pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami chitozanu. Jest on natomiast doskonale rozpus zczalny w roztworach kwasów, z czego roztwory kwasu octowego są najpowszechniej wykorzystywane. Takie podejście stanowi pewne ograniczenie w zastosowaniach roztworów chitozanu i materiałów przygotowywanych na jego bazie, ze względu na toksyczność komercyjnie wykorzystywanych kwasów a także wrażliwość roślin bądź owoców na niski odczyn środowiska, związany z kontaktem z takimi roztworami bądź materiałami. Problem ten częściowo rozwiązano poprzez chemiczne modyfikacje cząsteczek chitozanu, na drodze których uzyskano polimery rozpuszczalne w wodzie, bądź poprzez fragmentację łańcucha chitozanowego w celu uzyskania rozpuszczalnych w wodzie oligosacharydów chitozanu. W literaturze naukowej i patentowej znanych jest szereg sposobów opisujących takie postępowanie.

Z opisu patentowego US 6716970 znany jest sposób wytwarzania rozpuszczalnego chitozanu w wodzie poprzez jego chemiczną derywatyzację na drodze losowej N- i O-acetylacji. Rozpuszczalne w wodzie pochodne uzyskiwane są na drodze reakcji rozpuszczonego uprzednio chitozanu w kwasie np. octowym z odczynnikiem acylującym, np. bezwodnikiem octowym, w obecności co najmniej jednego katalizatora przeniesienia fazowego, np. czwartorzędowych soli amonowych, eterów koronowych bądź soli pirydyny. Na drodze opisanej metody, po oczyszczeniu i wysuszeniu, otrzymywana jest N-, O-acylowa pochodna chitozanu rozpuszczalna w środowisku o odczynie pH pomiędzy 6 a 8.

Z opisu patentowego EP 664301 znany jest sposób wytwarzania rozpuszczalnych w wodzie N-alkilowych pochodnych chitozanu, na drodze reakcji chitozanu rozpuszczonego w roztworze kwasu, bądź chitozanu zawieszonego w wodzie ze związkami z grupy cyklicznych eterów, np. tlenkiem etylenu. Wraz ze zwiększającym stopniem N-substytucji uzyskiwane są pochodne o coraz większej rozpuszczalności w wodzie.

Z literatury naukowej: Sobol M, Bartkowiak A, de Haan B, de Vos P., J Biomed Mater Res A, 2012 znany jest także sposób otrzymywania pierwszo i trzeciorzędowych aminowych pochodnych oligosacharydów chitozanu rozpuszczalnych w środowisku o pH wynoszącym 7,0, przydatnych w formulacji membran chitozanowo-alginianowych. Natomiast z opisu patentowego US 4772690 znany jest sposób wytwarzania czwartorzędowych pochodnych chitozanu mających zastosowanie w produkcji szamponów i odżywek do włosów.

Z dokumentacji zgłoszeniowej CN 102786607, znany jest sposób wytwarzania rozpuszczalnych w wodzie oligosacharydów chitozanu, czyli chitozanu o bardzo niskiej masie cząsteczkowej, na drodze hydrolizy cząsteczek chitozanu rozpuszczonego w kwasie octowym, za pomocą nadtlenku wodoru w podwyższonej temperaturze, a następnie strąceniu hydrolizatu chitozanu poprzez kontrolowane dodawanie roztworu mocnej zasady. Uzyskany roztwór poddaje się suszeniu rozpyłowemu by uzyskać produkt w formie proszku. Fragmentacja cząsteczek chitozanu wspomagana być może także przy pomocy ultradźwięków.

W takim przypadku roztwór, w którym zachodzi hydroliza, poddawany jest procesowi sonifikacji, co opisano w dokumentacji zgłoszeniowej CN 102321194.

Opisane wyżej postępowanie prowadzące do uzyskania chitozanu rozpuszczalnego w wodzie pozwoliło na jego wykorzystanie w zastosowaniach, w których formulacja chitozanu w postaci roztworu kwasu octowego nie była akceptowalna. Nie mniej jednak metody te w dalszym stopniu posiadają wiele ograniczeń i niedogodności. Sposoby wytwarzania rozpuszczalnego w wodzie chitozanu na drodze fragmentacji cząsteczki polimeru (hydrolizy) prowadzą wyłącznie do uzyskania chitozanu o niskiej masie cząsteczkowej, bądź nawet do oligosacharydów chitozanu. Uniemożliwia to wykorzystanie chitozanów o wyższych masach cząsteczkowych, natomiast chitozan o niskiej masie cząsteczPL 222 739 B1 kowej w dalszym ciągu wymaga hydrolizy cząsteczek łańcucha by był rozpuszczalny w wodzie. Do uzyskania chemicznie modyfikowanego chitozanu rozpuszczalnego w wodzie konieczne są wieloetapowe procedury, niejednokrotnie wykorzystujące szkodliwe dla zdrowia i środowiska rozpuszczalniki organiczne. Uzyskane pochodne często cechują się także dużo mniejszą biokompatybilnością w stosunku do niemodyfikowanego chitozanu. Bez względu na sposób wytwarzania rozpuszczalnych w wodzie cząsteczek chitozanu, procesy te cechują się dużą energochłonnością związaną z koniecznością wysuszenia uzyskanego produktu, tak by można go było długotrwale przechowywać.

Alternatywą względem opisanych wyżej metod, a tym samym rozwiązaniem problemów związanych z ich stosowaniem stanowi szereg opisanych w literaturze naukowej i patentowej sposobów opartych o wytwarzanie tzw. mikrokrystalicznego chitozanu, czyli strątu chitozanowego.

Z dokumentacji zgłoszeniowej PL 340132 oraz WO 03057736 znany jest sposób wytwarzania chitozanu mikrokrystalicznego polegający na tym, że roztwór chitozanu w wodnych roztworach kwasu, jak kwas octowy, kwas mlekowy, kwas salicylowy czy kwas solny i/lub ich soli o stężeniu polimeru nie niższym niż 0,001% wagowego, najczęściej 0,01-1,5% wagowych, poddaje się zobojętnieniu, przy intensywnym mieszaniu, za pomocą wodnych roztworów wodorotlenków, jak wodorotlenek sodowy, potasowy czy amonowy i/lub ich soli o stężeniu 0,01-20% wagowych do uzyskania odczynu środowiska pH wynoszącym od 5,0 do 6,9, przy którym następuje przejście soli chitozanu w żel, po czym wytworzony żel homogenizuje się i prowadzi się alkalizację żelu za pomocą wodnych roztworów wodorotlenków, do uzyskania odczynu środowiska nie niższego niż pH równe 6,9, najczęściej od 7,1 do 7,5. Wytworzony żelopodobny mikrokrystaliczny chitozan oczyszcza się oraz ewentualnie zatęża i suszy znanymi sposobami.

Z dokumentacji zgłoszeniowej PL351 600 znany jest sposób wytwarzania chitozanu mikrokrystalicznego polegający na tym, że przed bądź po alkalizacji roztworu chitozanu w wodnym roztworze kwasu poddaje się go degradacji enzymatycznej, hydrolitycznej lub utleniającej dla uzyskania jego założonego średniego ciężaru cząsteczkowego i stopnia polidyspersji, po czym uzyskany produkt oczyszcza się oraz ewentualnie zatęża i suszy. Mikrokrystaliczny chitozan o kontrolowanej masie cząsteczkowej otrzymany sposobem według wynalazku znajduje szerokie zastosowanie w medycynie, weterynarii, farmacji.

Z opisu patentowego PL351603 znany jest sposób wytwarzania modyfikowanego żelu soli chitozanu polegający na tym, że chitozan w wodnym roztworze kwasu poddaje się kontrolowanej degr adacji enzymatycznej, hydrolitycznej lub utleniającej, a następnie roztwór chitozanu poddaje się częściowej neutralizacji za pomocą wodnych roztworów wodorotlenków lub ich soli do uzyskania odczynu pH odpowiadającego punktowi żelowania, czyli pH od 6,3 do 6,9. Wytworzony modyfikowany żel soli chitozanu ewentualnie suszy się znanymi sposobami. Żel soli chitozanu wytworzony tym sposobem, ze względu na wysoką aktywność biologiczną, znajduje zastosowanie zwłaszcza w medycynie i farmacji.

Opisany wyżej sposób wytwarzania mikrokrystalicznego chitozanu jest wytrąceniem chitozanu z roztworu kwasu za pomocą zasady. Uzyskany w ten sposób produkt w dalszym ciągu jest nierozpuszczalny w wodzie, z wyłączeniem mikrokrystalicznego chitozanu wytworzonego z chitozanu o bardzo niskiej masie cząsteczkowej, bądź oligosacharydów chitozanu. Niemniej jednak po wypłukaniu soli kwasów, powstałych na skutek zobojętnienia użytego do rozpuszczenia chitozanu kwasu, możliwa jest formulacja różnych materiałów bezpośrednio z uzyskanego precypitatu. Tego typu formulacje nie zawierają wówczas cząsteczek kwasu wpływającego na obniżenie biokompatybilności względem k omórek organizmów żywych, a także nie powodują zmiany odczynu środowiska, z którym się kontaktują, co jest szczególnie ważne w jego zastosowaniach przy uprawie roślin bądź unieruchamianiu związków aktywnych wrażliwych na niskie pH. Ponadto liczne doniesienia literaturowe wskazują na lepsze właściwości mikrokrystalicznego chitozanu w stosunku do roztworów chitozanów uzyskiwanych z dyspersji kwasów, chociażby na wyższą aktywność przeciwdrobnoustrojową, większe zdolności adhezyjne, większą zdolność do pęcznienia w wodzie. Niewątpliwą zaletą tego typu podejścia jest zdolność mikrokrystalicznego chitozanu do tworzenia membran bezpośrednio z jego wodnych zawiesin, co umożliwia szereg zastosowań dla których formulacje z roztworów kwasów nie były możliwe, bądź wymagały wypłukania resztkowych kwasów.

Z opisu zgłoszeniowego PL 350948 znany jest sposób wytwarzania membran barierowych, przeznaczonych dla sterowanej regeneracji tkanek i sterowanej regeneracji kości w chirurgii stomatologicznej, chirurgii szczękowo-twarzowej, periodontologii, a zwłaszcza w implantologii stomatologicznej. Sposób wykonywania membran charakteryzuje się tym, że tworzy się mieszaninę składającą się z mikrokrystalicznego chitozanu w 3% żelowej zawiesiny, około 0,03 g glicerolu lub glikolu propyleno4

PL 222 739 B1 wego oraz 4 ml wody destylowanej, którą po wymieszaniu wylewa się na nieprzywierającą płytkę i następnie suszy się w temperaturze nie przekraczającej 25°C do osiągnięcia makroskopowo suchej membrany.

Znany jest też z opisu patentowego PL 198876 sposób wytwarzania suchych membran chitozanowych. Sposób ten charakteryzuje się tym, że hydrożel chitozanowy, otrzymany poprzez działanie ciekłego bądź gazowego środka wytrącającego na roztwór soli chitozanu, umieszcza się w rozpuszczalniku wtórnym, np. acetonie, metanolu, dioksanie, w reaktorze ciśnieniowym a następnie wysyca się go ditlenkiem węgla w stanie nadkrytycznym, po czym likwiduje się warunki nadkrytyczne. W procesie tym wykorzystuje się więc warunki nadkrytyczne, konieczność użycia autoklawów oraz rozpus zczalniki organiczne. Membrana uzyskana tym sposobem jest mlecznobiała.

Mimo dużego potencjału aplikacyjnego wykorzystanie mikrokrystalicznego chitozanu nie ro związuje wszystkich ograniczeń związanych z wykorzystaniem formulacji chitozanu z roztworów różnych kwasów, a także posiada pewne limitacje co do już możliwych zastosowań. Mikrokrystaliczny chitozan, powstały w wyniku zobojętnienia kwaśnego roztworu chitozanu, cechuje się mlecznobiałym zabarwieniem. W związku z tym wszelkie formulacje w postaci membran nie będą przezroczyste, co jest pożądane np. w przypadku formułowania hydrożelowych materiałów opatrunkowych (dla śledzenia procesu gojenia bez konieczności usuwania opatrunku), bądź w przypadku otoczkowania ow oców czy liści roślin w celu zmniejszenia stopnia ich wysychania a także zapewnienia ochrony przeciwdrobnoustrojowej.

W dotychczasowej literaturze patentowej i naukowej nie są znane przykłady tworzenia membran chitozanowych bezpośrednio z jego roztworów. Znane są natomiast przykłady wytwarzania membran chitozanowych po wystawieniu roztworu chitozanu na działanie czynnika sieciującego, czyli związków sieciujących takich jak: dialdehydy, genipina; promieniowanie radiacyjne lub powstałe bezpośrednio w wyniku wysuszenia mikrokrystalicznego chitozanu.

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie kompozycji z tym roztworem oraz sposób otrzymania membran chitozanowych na bazie tego roztworu.

Kompozycja chitozanowa charakteryzuje się według wynalazku tym, że otrzymana jest poprzez zmieszanie dwóch składników, przy czym pierwszy składnik, w ilości nie mniejszej niż 80% wagowych, otrzymany jest w ten sposób, że przygotowuje się roztwór chitozanu w kwasie octowym lub mlekowym, który następnie poddaje się zobojętnieniu i separacji. Korzystnie otrzymany strąt, czyli chitozan mikrokrystaliczny przemywa się wodą, a następnie otrzymany roztwór niemodyfikowanego chemicznie chitozanu mikrokrystalicznego uzupełnia się wodą w ilości, w której stężenie chitozanu względem jego suchej masy w wodnym roztworze wynosi nie mniej niż 0,001% wagowego. Następnie tak otrzymany roztwór miesza się w temperaturze nie niższej niż 0°C korzystnie w warunkach ciśnienia atmosferycznego. W trakcie mieszania roztwór nasyca się ditlenkiem węgla, korzystnie w postaci gazowej i/lub suchego lodu, do momentu uzyskania klarowności roztworu oraz rozpuszczenia chitozanu korzystnie w temperaturze 25°C. Drugi składnik, w ilości nie większej niż 20% wagowych, jest co najmniej jednym związkiem biologicznie czynnym z grupy; związków i substancji o działaniu przeciwdrobnoustrojowym; związków' z grupy leków przeciwgrzybicznych; związków uznanych za dodatki do żywności w tym konserwantów, barwników, aromatów, przeciwutleniaczy, substancji smakowych; witamin ro zpuszczalnych w wodzie; witamin rozpuszczalnych w tłuszczach w postaci miceli; białek i peptydów w tym enzymów i hormonów korzystnie androgenów, estrogenów, konykosteroidów, insuliny, melat oniny; mikroelementów i makroelementów w tym soli zawierających jony wapnia, magnezu, potasu, żelaza, cynku, fosforu; związków z grupy leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych; związków z grupy leków przeciwłuszczycowych; związków z grupy środków miejscowo znieczulających; zwią zków z grupy leków o działaniu przeciwwirusowym; olejków i ekstraktów roślinnych; biologiczn ie czynnych związków niskocząsteczkowych w tym mentolu i jego pochodnych, kapsaicyny, kofeiny, tauryny, D-pantenolu, chininy i/lub związkiem sieciującym, takim jak genipina.

Korzystnie kompozycja ma postać aerozolu, w którym fazą dyspersyjną jest pierwszy składnik w ilości od 90 do 98% wagowych z dodatkiem co najmniej jednego związku z grupy związków biologicznie czynnych w ilości do 5% wagowych, a fazą rozpraszającą jest gaz pędny, korzystnie ditlenek węgla, w ilości od 2 do 10% wagowych.

Sposób wytwarzania hydrożelowej membrany chitozanowej charakteryzuje się według wynalazku tym, że roztwór chitozanu w wodzie, otrzymany w ten sposób, że przygotowuje się roztwór ch itozanu w kwasie octowym lub mlekowym, który następnie poddaje się zobojętnieniu i separacji. Korzystnie otrzymany strąt, czyli chitozan mikrokrystaliczny przemywa się wodą, a następnie otrzymaPL 222 739 B1 ny roztwór niemodyfikowanego chemicznie chitozanu mikrokrystalicznego uzupełnia się wodą w ilości, w której stężenie chitozanu względem jego suchej masy w wodnym roztworze wynosi nie mniej niż 1,0% wagowy, korzystnie od 1,0 do 2,0% wagowych. Następnie tak otrzymany roztwór miesza się w temperaturze nie niższej niż 0°C korzystnie w warunkach ciśnienia atmosferycznego. W trakcie mieszania roztwór nasyca się ditlenkiem węgla, korzystnie w postaci gazowej i/lub suchego lodu, do momentu uzyskania klarowności roztworu oraz rozpuszczenia chitozanu, korzystnie w temperaturze 25°C, wylewa się do formy. Następnie kondycjonuje się w temperaturze nie niższej niż 1°C, korzystnie w temperaturze pokojowej, w warunkach ciśnienia korzystnie atmosferycznego, w czasie nie krótszym niż 12 h, korzystnie 24 h. Przed wylaniem do formy i kondycjonowaniem, dodaje się do ro ztworu chitozanu w wodzie co najmniej jeden związek biologicznie czynny z grupy: związków i substancji o działaniu przeciwdrobnoustrojowym; związków z grupy leków przeciwgrzybicznych; związków uznanych za dodatki do żywności w tym konserwantów, barwników, aromatów, przeciwutleniaczy, substancji smakowych; witamin rozpuszczalnych w wodzie; witamin rozpuszczalnych w tłuszczach w postaci miceli; białek i peptydów w tym enzymów i hormonów korzystnie androgenów, estrogenów, kortykosteroidów, insuliny, melatoniny; mikroelementów i makroelementów w tym soli zawierających jony wapnia, magnezu, potasu, żelaza, cynku, fosforu; związków z grupy leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych; związków z grupy leków przeciwłuszczycowych; związków z grupy środków miejscowo znieczulających; związków z grupy leków o działaniu przeciwwirusowym; olejków i ekstraktów roślinnych; biologicznie czynnych związków niskocząsteczkowych w tym mentolu i jego pochodnych, kapsaicyny, kofeiny, tauryny, D-pantenolu, chininy i/lub związek sieciujący z grupy: genipina, aldehyd glutarowy, 1-etylo-3-(3-dimetyloaminopropylo)karbodiimid, trifosforan pentasodowy, cytrynian sodu l/lub plastyfikator z grupy: glikol polietylenowy, sorbitol, glicerol, w ilości nie większej niż 20% wagowych i miesza się do czasu uzyskania homogenności.

Określenie niemodyfikowany chemicznie chitozan, odnosi się do substancji będącej bezpośrednim produktem procesu deacetylacji chityny, o parametrach masy cząsteczkowej w zakresie 10-500 kDa i stopniu deacetylacji w zakresie nie mniejszym niż 20%, charakteryzującej się tym, że jedynymi grupami funkcyjnymi w cząsteczce chitozanu, są grupy hydroksylowe, I-rzędowe grupy aminowe powstałe po procesie deacetylacji chityny oraz grupy N-acetylowe glukozaminy. Oczyszczanie uzyskanego na drodze procesu wytwarzania mikrokrystalicznego chitozanu prowadzi się poprzez cykliczne przemywanie wodą do chwili uzyskania przewodności odcieku równej przewodności wody przed procesem oczyszczania. Czas nasycania zawiesiny mikrokrystalicznego chitozanu w wodzie ditlenkiem węgla, dobiera się eksperymentalnie i zależy on od stężenia przygotowywanego roztworu, takich właściwości fizyko-chemicznych chitozanu, jak masa cząsteczkowa i stopień deacetylacji, sposobu prowadzenia nasycania roztworu ditlenkiem węgla oraz warunków (temperatura, ciśnienie) prowadzenia procesu. Jednym ze sposobów pozwalających na dobór odpowiedniego czasu prowadzenia procesu przygot owywania wodnych roztworów chitozanu według wynalazku jest pomiar lepkości nasycanego ditlenkiem węgla roztworu mikrokrystalicznego chitozanu w czasie. Brak zmian tego parametru wskazuje na możliwość zakończenia procesu nasycania ditlenkiem węgla.

Dla kompozycji chitozanowej w postaci aerozolu możliwe jest stosowanie fazy rozpraszającej będącej mieszaniną dwutlenku węgla oraz jednego z innych znanych gazów pędnych, takich jak: eter dimetylowy, propan, butan, izobutan czy podtlenek azotu. Faza rozproszona może też zawierać związki aktywne a także związki zapachowe.

Dla kompozycji chitozanowej można również stosować jako związek biologicznie czynny, n astępujące związki: związki zawierające jony srebra, nanocząsteczki srebra, jodopowidonu, chlorheksydyny, miodu Manuka, antybiotyków; jako związki z grupy leków przeciwgrzybicznych pochodne imidazolu i triazolu, antybiotyków; jako witamin rozpuszczalnych w wodzie tiaminę (B1), ryboflawinę (B2), niacynę (B3), kwas foliowy (B9), kobalaminę (B12), kwas panganowy (B15), witamina C oraz jej pochodne; jako witaminy rozpuszczalne w tłuszczach w postaci miceli witaminę A (retinol), A2 (3,4-dehydroretinol), A3 (3-hydroksyretinol), witaminę E (tokoferole i tokotrienole), witaminę D2 (ergokalcyferol), D3 (cholekalcyferol), witaminę F-mieszaninę nienasyconych kwasów tłuszczowych linolowego, a- i γ-linolenowego oraz arachidowego, witaminę K1 (fitochinon), K2 (menachinon), K3 (menadion)); jako związków z grupy leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych morfinę i jej pochodne, paracetamol, pochodne butylopirazolidyny, pochodne kwasu octowego, oksykamy, pochodne kwasu propionowego, pochodne kwasu fenamowego, wybiórcze inhibitory cyklooksygenazy 2 (COX-2); jako związki z grupy leków przeciwłuszczycowych preparaty dziegciowe, pochodne antracenu, psora6

PL 222 739 B1 leny; jako związki z grupy środków miejscowo znieczulających lidokainę, benzokainę; jako związki z grupy leków o działaniu przeciwwirusowym acyklowir.

Sposób przygotowywania roztworów niemodyfikowanego chemicznie chitozanu w wodzie, jest nieoczekiwanym wynikiem zastosowania tlenku nieorganicznego, korzystnie ditlenku węgla i jego wodnego roztworu do rozpuszczania mikrokrystalicznego chitozanu. W miarę nasycania wody ditlenkiem węgla, czy to w postaci gazowej, czy suchego lodu, obniża się jej wartość pH do około 5,0. Niemniej jednak takie postępowanie okazuje się niewystarczające by rozpuścić niemodyfikowany ch emicznie chitozan w postaci stałej. Kwas węglowy powstający w wyniku nasycenia wody ditlenkiem węgla okazał się być zbyt słabym kwasem by rozluźnić sieć silnych wiązań wodorowych wewnątrz cząsteczki chitozanu jak i pomiędzy poszczególnymi jego cząsteczkami w takiej postaci. Dopiero nasycenie wodnej zawiesiny mikrokrystalicznego chitozanu ditlenkiem węgla spowodowało pożądany efekt.

Ze względu na brak modyfikacji chemicznych materiały wykonane z chitozanu rozpuszczonego w wodzie cechują się wyższą biokompatybilnością względem komórek organizmów żywych.

W stosunku do znanych metod wytwarzania materiałów na bazie chitozanu rozpuszczonego w wodnych roztworach kwasów organicznych, metody te wymagają prowadzenia dodatkowych procesów, polegających na wypłukiwaniu resztowych kwasów za pomocą wody bądź alkoholi z dodatkiem neutralizujących wodorotlenków sodowych lub potasowych i w końcu powtórnym suszeniu, co często prowadzi do utraty pierwotnej struktury materiału. Niedokładne wypłukanie cząsteczek rozpuszczalnika powoduje spadek biokompatybilności wytworzonych materiałów, co zmusza do kontrolowania przebiegu tego procesu. Wykorzystanie rozwiązania według wynalazku pozwala pominąć te czasoi energochłonne procesy, a także zapewnić większą ich biokompatybilność bez konieczności prowadzenia dodatkowych procesów, prowadzących do utrzymania tej cechy tak wytwarzanych materiałów. Ma to szczególne znaczenie w przypadku konstrukcji materiałów do zastosowań w medycynie, np. materiałów opatrunkowych i otoczek implantów.

Wodne roztwory chitozanu uzyskane według wynalazku charakteryzują się także szeregiem nieoczekiwanych właściwości. Roztwory o stężeniu nie mniejszym niż 1,0% wagowego podlegają procesowi samoczynnego żelowania, w wyniku czego uzyskiwana jest hydrożelowa membrana. Proces żelowania spowodowany jest stopniowym uwalnianiem rozpuszczonego w roztworze ditlenku węgla. W miarę jego uwalniania tworzy się bezbarwna, hydrożelowa membrana o wysokiej przezroczystości, mająca szereg zastosowań m.in. w medycynie np. przy konstrukcji materiałów opatrunk owych, w farmacji w systemach kontrolowalnego podawania leków, w kosmetyce np. w postaci hydrożelowych maseczek, jako materiały kojące oparzenia słoneczne a także w rolnictwie i ogrodnictwie np. w procesie otoczkowania nasion, owoców, korzeni czy liści. Taka membrana tworzy się tym szybciej im większa jest powierzchnia uwalniania ditlenku węgla, a także im cieńsza jest warstwa cieczy. Wzrost temperatury prowadzenia procesu wpływa na znacznie szybsze tworzenie się membrany, wpływa to jednak na niejednolitość jej struktury, ze względu na pojawianie się pęcherzyków gazu, jakie nie zdążyły uwolnić się z tężejącej struktury. Dla roztworów o stężeniu 1,0% wagowego uzyskuje się membrany po 24 h kondycjonowania w warunkach standardowych.

Uzyskane sposobem według wynalazku hydrożelowe membrany cechują się lepszą wytrzymałością i przezroczystością w stosunku do mlecznobiałych membran otrzymanych bezpośrednio z m ikrokrystalicznego chitozanu o tym samym stężeniu oraz cechują się bardzo niską rozpuszczalnością w wodzie. Właściwości związane profilem tekstury otrzymywanych według wynalazku hydrożelowych membran chitozanowych, tj. wytrzymałość, elastyczność, twardość oraz zdolność do pochłaniania płynów a także profil uwalniania unieruchomionych związków biologicznie czynnych w matrycy membrany mogą być modyfikowane poprzez dodatek związków z grupy związków sieciujących i plastyfikatorów.

Wymienione wyżej związki biologicznie czynne, jakie mogą być wykorzystane w procesie otrzymywania, nadają otrzymanej hydrożelowej membranie chitozanowej dodatkowe właściwości funkcjonalne, przez co mogą one zostać wykorzystane w formułowaniu produktów o specjalnych zastosowaniach. Dodając związki i substancje o aktywności anty drobnoustrojowej, np. lizostafynę, czyli peptyd antydrobnoustrojowy, otrzymujemy membranę o tych właściwościach, która zapewnia długotrwałą aktywność tego czynnika i może być wykorzystana w formułowaniu wyrobów medycznych do zastosowań w leczeniu zakażonych ran skóry.

Hydrożelowe membrany chitozanowe cechują się istotnie wyższą twardością w stosunku do membran chitozanowych uzyskanych z roztworów kwasu octowego o tym samym stężeniu czynnika sieciującego, przy czym jak wykazano poniżej na przykładzie sieciowania genipiną są także mniej kruche. Zdolność do tworzenia membran z wodnych roztworów chitozanu według wynalazku, została

PL 222 739 B1 wykorzystana do konstrukcji specjalnej kompozycji wodnego roztworu chitozanu, w postaci aerozolu, gdzie fazą rozpraszającą jest ditlenek węgla, a fazą rozproszoną roztwór chitozanu. Kompozycja taka umożliwia tworzenie cienkich warstw chitozanowych membran hydrożelowych bezpośrednio po aplikacji, co jest możliwe dzięki rozwiniętej powierzchni międzyfazowej pomiędzy drobinkami wodnego roztworu chitozanu a powietrzem. Duża powierzchnia wymiany gazowej sprzyja uwalnianiu ditlenku węgla z roztworu chitozanu i w konsekwencji zwiększa tempo powstawania membrany. Kompozycja według wynalazku umożliwia tym samym tworzenie w prosty i szybki sposób otoczek, bądź cienkich warstw mających szerokie zastosowania. Jednym z możliwych zastosowań kompozycji według wynalazku jest otoczkowanie owoców i liści roślin, zabezpieczając je przed wysychaniem i chroniąc przed mikroorganizmami w trakcie transportu bądź długotrwałej suszy. Innym zastosowaniem wykorzystania kompozycji według wynalazku jest tworzenie cienkich warstw o aktywności przeciwdrobnoustrojowej, bądź zapewniających hemokompatybilność, na powierzchni implantów, powstałych w wyniku wyk orzystania tej kompozycji w postaci aerozolu z dodatkiem czynnika przeciwdrobnoustrojowego np. lizostafyny - peptydu o aktywności przeciwdrobnoustrojowej. Cienka warstwa wokół implantu chroni tym samym przed zakażeniem a także zwiększa jego biokompatybilność i zmniejsza ryzyko jego odrzucenia przez żywy organizm, a także możliwość tworzenia zakrzepów.

Kompozycje chitozanowe i sposób wytwarzania hydrożelowej membrany chitozanowej według wynalazku przedstawione są bliżej w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d I. Sposób przygotowania wodnego roztworu niemodyfikowanego chemicznie chitozanu w wodzie.

2,7 g chitozanu o masie cząsteczkowej w zakresie 190-300 kDa i stopniu deacetylacji 85% rozpuszczono w 180 ml 0,1 M roztworu kwasu octowego, proces prowadzono w szklanej zlewce o objętości 400 cm . Do tak przygotowanego roztworu dodano stopniowo 0,5 M roztworu wodorotlen₃ ku sodu, z szybkością 2 cm /minutę, przy ciągłym mieszaniu za pomocą mieszadła mechanicznego i szybkości obrotowej 150 obrotów/minutę do momentu osiągnięcia pH 7,5. Osad odseparowano poprzez wirowanie w czasie 30 minut i szybkości obrotowej 5000 obrotów/minutę.

Uzyskany osad mikrokrystalicznego chitozanu, zawieszono w wodzie destylowanej w ilości niezbędnej do uzyskania całkowitej masy 270 g, po czym mieszaninę poddano homogenizacji, 3 minuty, 12000 obrotów/minutę, w celu uzyskania jednorodnego roztworu koloidalnego mikrokrystalicznego chitozanu. Następnie otrzymany roztwór nasycano gazowym ditlenkiem węgla w czasie 60 min., w temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu atmosferycznym z wykorzystaniem mieszadła mechanicznego z końcówką wyposażoną w odpowiedni spiek ceramiczny, przez jaki podawano ditlenek węgla. W wyniku prowadzonego procesu uzyskano klarowny roztwór chitozanu w wodzie o stężeniu 1,0% wagowym. Roztwór przechowywano w szczelnie zamkniętym polipropylenowym naczyniu do czasu jego wykorzystania.

P r z y k ł a d II. Pomiar lepkości zawiesiny mikrokrystalicznego chitozanu w wodzie w trakcie procesu nasycania ditlenkiem węgla.

Przykład przedstawia sposób eksperymentalnego dobom czasu nasycania koloidalnego roztw oru mikrokrystalicznego chitozanu, przygotowanego według Przykładu I, gazowym ditlenka węgla. Mierzono lepkość roztworu w trakcie nasycania w 10 minutowych odstępach czasu. Lepkość została oznaczona w temperaturze 25 ± 0,5°C za pomocą wiskozymetru Brookfield'a - model DV-III+ z przystawką do małych objętości, przy szybkości ścinania 50s^- (wrzeciono SR-27), sterowanym komputerowo przy pomocy programu „Rheocalo”. Wyniki przedstawiono w tabeli 1 wraz z wartością odchylenia standardowego dla pomiarów z trzech eksperymentów. Minimalny czas nasycania koloidalnego roztworu mikrokrystalicznego chitozanu ditlenkiem węgla, to czas po którym nie obserwuje się znacznej zmiany w lepkości powstałego roztworu (± 5%). Dla przedstawionego przykładu stan ten osiągnięto po 60 minutach od rozpoczęcia nasycania roztworu ditlenkiem węgla. Klarowność roztworu uzyskano po 15 minutach prowadzenia procesu nasycania ditlenkiem węgla.

PL 222 739 B1

T a b e l a 1

Wyniki pomiaru lepkości zawiesiny mikrokrystalicznego chitozanu w wodzie w trakcie procesu nasycania ditlenkiem węgla

Czas [min]	Odkształcenie wrzeciona [%]	Odchylenie standardowe
0	9,58	0,79
10	19,50	1,41
20	28,00	1,47
30	34,50	1,12
40	35,65	1,52
50	35,80	0,82
60	35,60	0,79
70	35,70	0,45
80	35,80	0,47

P r z y k ł a d III. Sposób przygotowania wodnego roztworu niemodyfikowanego chemicznie chitozanu w wodzie.

2,25 g chitozanu o masie cząsteczkowej w zakresie 50-190 kDa i stopniu deacetylacji 70% rozpuszczono w 150 ml 1,0% wodnym roztworze kwasu mlekowego, proces prowadzono w szklanej zlewce o objętości 400 cm .

Do tak przygotowanego roztworu dodano stopniowo 0,5 M roztworu wodorotlenku sodu, z szyb₃ kością 2 cm /minutę, przy ciągłym mieszaniu za pomocą mieszadła mechanicznego i szybkości obrotowej 200 obrotów/minutę do momentu osiągnięcia pH 7,5. Osad odseparowano poprzez wirowanie w czasie 30 minut i szybkości obrotowej 5000 obrotów/minutę.

Uzyskany osad mikrokrystalicznego chitozanu, zawieszono w wodzie destylowanej w ilości niezbędnej do uzyskania całkowitej masy 180 g, po czym mieszaninę poddano homogenizacji, 3 minuty, 12000 obrotów/minutę, w celu uzyskania jednorodnego roztworu koloidalnego mikrokrystalicznego chitozanu. Następnie otrzymany roztwór nasycano gazowym ditlenkiem węgla w czasie 60 min., w temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu atmosferycznym analogicznie jak w Przykładzie I. Dodatk owo podczas nasycania roztworu ditlenkiem węgla w postaci gazowej, wprowadzano do niego granulki rozdrobnionego suchego lodu w celu intensyfikacji procesu nasycania. Uzyskano roztwór 1,25% wagowego chitozanu w wodzie.

P r z y k ł a d IV. Sposób przygotowania wodnego roztworu niemodyfikowanego chemicznie chitozanu w wodzie.

1,35 g chitozanu o masie cząsteczkowej w zakresie 190-300 kDa i stopniu deacetylacji 85% rozpuszczono w 90 ml 0,1 M roztworu kwasu octowego, proces prowadzono w szklanej zlewce o obję₃ tości 400 cm . Następnie prowadzono proces analogicznie do sposobu opisanego w przykładzie I. W efekcie otrzymano roztwór chitozanu w wodzie o stężeniu 0,5% wagowych.

P r z y k ł ad V. Sposób przygotowania wodnego roztworu niemodyfikowanego chemicznie chitozanu w wodzie.

2,7 g chitozanu o masie cząsteczkowej w zakresie 190-300 kDa i stopniu deacetylacji 30% rozpuszczono w 180 ml 0,1 M roztworu kwasu octowego, proces prowadzono w szklanej zlewce ₃ o objętości 400 cm³. Następnie prowadzono proces analogicznie do sposobu opisanego w przykładzie I. W efekcie otrzymano roztwór chitozanu w wodzie o stężeniu 1,0% wagowych.

Przykład VI. Sposób przygotowania wodnego roztworu niemodyfikowanego chemicznie chitozanu w wodzie - metodą jednonaczyniową.

Do reaktora o objętości roboczej 10 dm , wprowadzono 5 dm 1,5% roztworu chitozanu w wod₃ nym roztworze kwasu octowego o stężeniu 0,5 mol/dm . Chitozan użyty do reakcji charakteryzował się średnią masą cząsteczkową 310-375 kDa i stopniem deacetylacji 75%. Użyty do wytwarzania wodnego roztworu chitozanu reaktor jest wyposażony w szybkoobrotowe mieszadło z możliwością wymiany mieszadeł oraz przystawkę do homogenizacji, w którego górnej części znajduje się przewód do doprowadzania wody, króciec do doprowadzania chitozanu w postaci stałej oraz przewód do doprowadzenia roztworów wodorotlenków. W dolnej części reaktora umieszczony jest króciec z wymiennym

PL 222 739 B1 filtrem do oddzielenia filtratu, króciec do odprowadzania roztworu rozpuszczonego chitozanu w wodzie. Króćce te połączone są z pompą ciśnieniową. W dolnej części reaktora znajduje się także dyfuzor połączony z wysokociśnieniową butlą z CO₂ wyposażoną w reduktor ciśnienia.

Przy włączonym mieszadle mechanicznym i szybkości obrotowej 800 obrotów/minutę wytrącono zawiesinę mikrokrystalicznego chitozanu, poprzez stopniowe dodawanie wodnego roztworu wodorotlenku potasu o stężeniu 0,5 mol/dm z szybkością 25 cm /minutę do uzyskania pH = 7,5. Uzyskaną zawiesinę odsączono z wykorzystaniem pompy próżniowej i przemywano wodą do momentu uzyskania przewodności odcieku równej przewodności wody przed procesem oczyszczania.

Uzyskany osad mikrokrystalicznego chitozanu, zawieszono w wodzie destylowanej w ilości niezbędnej do uzyskania całkowitej masy roztworu 5000 g, po czym mieszaninę poddano homogenizacji, 30 minut, 12000 obrotów/minutę, w celu uzyskania jednorodnego roztworu koloidalnego mikrokryst alicznego chitozanu.

Następnie otrzymany roztwór nasycano gazowym ditlenkiem węgla w czasie 3 h, w temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu atmosferycznym. Uzyskano klarowny roztwór chitozanu w wodzie o stężeniu 1,5% wagowych. Roztwór szczelnie zamknięto w polipropylenowych naczyniach do czasu jego wykorzystania.

P r z y k ł a d VII. Przezroczysty, bezzapachowy, niezawierający tłuszczów i silikonów żel, przeznaczony do nawilżania miejsc intymnych kobiety i mężczyzny, w celu ochrony przed otarciami i podrażnieniami.

Żel na bazie wody i chitozanu otrzymany w wyniku zmieszania 80% wagowych 1,5% wodnego roztworu chitozanu o masie cząsteczkowej 310-375 kDa i stopniu deacetylacji 85% przygotowanego analogicznie do przykładu I, 19,6% wagowych gliceryny i 0,4% wagowych 4-hydroksybenzoesanu metylu. Otrzymany żel przechowywano w zamkniętych saszetkach gotowy do użycia.

Przykład VIII. Kompozycja chitozanowa w postaci aerozolu.

Kompozycja w postaci aerozolu, w której fazę dyspersyjną stanowi wodny roztwór chitozanu przygotowany według przykładu I w ilości 95% wagowych, a ośrodkiem rozpraszającym, czyli gazem pędnym jest ditlenek węgla w ilości 5% wagowych. Kompozycja ta powstaje poprzez napełnianie pojemników aerozolowych zawierających fazę dyspersyjną gazem pędnym przez zaciśnięte na pojemniku aerozolowym zaworki.

Kompozycja ma zastosowanie jako matryca dla wyrobów medycznych i kosmetycznych, a także w otoczkowaniu nasion, owoców i części roślin chroniąca je przed wysychaniem i zakażeniami ze strony mikroorganizmów.

P r z y k ł a d IX. Kompozycja chitozanowa w postaci aerozolu.

Kompozycja w postaci aerozolu, w której fazę dyspersyjną stanowi wodny roztwór chitozanu przygotowany według przykładu III, a ośrodek rozpraszający, czyli gaz pędny stanowi mieszanina ditlenku węgla w ilości 3% wagowych oraz eteru dimetylowego w ilości 2% wagowych. Kompozycja ta powstaje poprzez napełnianie pojemników aerozolowych zawierających fazę dyspersyjną gazem pędnym przez zaciśnięte na pojemniku aerozolowym zaworki.

P r z y k ł a d X. Kompozycja chitozanowa w postaci aerozolu.

Kompozycja chitozanowa w postaci aerozolu, w której fazę dyspersyjną stanowi wodny roztwór chitozanu przygotowany według przykładu IV w ilości 90% wagowych, a ośrodkiem rozpraszającym, czyli gazem pędnym jest ditlenek węgla w ilości 10% wagowych. Kompozycja ta powstaje poprzez napełnianie pojemników aerozolowych zawierających fazę dyspersyjną gazem pędnym przez zaciśnięte na pojemniku aerozolowym zaworki.

P r z y k ł a d XI. Kompozycja chitozanowa w postaci aerozolu chłodząca łagodząca skutki oparzeń.

Kompozycja w postaci aerozolu, w której fazę dyspersyjną stanowi wodny roztwór chitozanu przygotowany według przykładu I w ilości 90% wagowych, 5% d-pantenolu (prowitaminy b, (R)-(+)-2,4-Dihydroksy-N-(3-hydroksypropyl)-3,3-dimetylbutyramid) a ośrodkiem rozpraszającym (gazem pędnym) jest ditlenek węgla w ilości 5% wagowych.

P r z y k ł a d XII. Kompozycja chitozanowa w postaci aerozolu o właściwościach rozgrzewających.

Kompozycja w postaci aerozolu, w której fazę dyspersyjną stanowi wodny roztwór chitozanu przygotowany według przykładu III w ilości 90% wagowych, 5% wagowych kapsaicyny, a ośrodkiem rozpraszającym, czyli gazem pędnym jest ditlenek węgla w ilości 5% wagowych. Uzyskana kompozycja ma zastosowanie m.in. w minimalizowaniu bólów reumatycznych.

P r z y k ł a d XIII. Membrana hydrożelowa przygotowana na bazie wodnego roztworu chitozanu.

PL 222 739 B1

100 cm 1,5% wodnego roztworu chitozanu przygotowanego według przykładu VI odwirowano w celu usunięcia pęcherzyków powietrza w polipropylenowym naczyniu w czasie 1 minuty, z prędkością 3000 obrotów/minutę, po czym roztwór ten wylano do nieprzywierających form o wymiarach 6 x 4 cm w postaci cienkiej warstwy o grubości 0,5 cm. Formy kondycjonowano w czasie 24 h w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym.

Po kondycjonowaniu zyskano przezroczyste membrany hydrożelowe mające zastosowanie, jako wyrób medyczny i weterynaryjny w opatrywaniu ran i/lub wyrób kosmetyczny jako matryca do konstrukcji maseczek hydrożelowych.

P r z y k ł a d XIV. Membrana hydrożelowa przygotowana na bazie wodnego roztworu chitozanu o aktywności przeciwko szczepom gronkowca złocistego.

₃

Do 100 cm 1,5% roztworu chitozanu w wodzie uzyskanego według sposobu przedstawionego w przykładzie III dodano glikolu polietylenowego o średniej masie cząsteczkowej 8000 w ilości 20% wagowych względem suchej masy chitozanu oraz 1500 jednostek lizostafyny w postaci 2,5 ml roztw oru o aktywności 600 U/ml, przy ciągłym mieszaniu z szybkością 150 obrotów/minutę. Roztwór odwirowano w czasie 1 minuty i szybkością obrotową 3000 obrotów/minutę w celu usunięcia pęcherzyków powietrza a następnie wylano do nieprzywierających form o wymiarach 6 x 4 cm w postaci cienkiej warstwy o grubości 0,5 cm. Formy kondycjonowano w czasie 24 h w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym.

Uzyskano przezroczyste membrany w postaci hydrożelu, charakteryzujące się aktywnością przeciwko zakażeniom szczepami gronkowca złocistego, dzięki zawartości lizostafyny, białka o aktywności przeciwdrobnoustrojowej.

P r z y k ł a d XV. Przeciwdrobnoustrojowa membrana hydrożelowa zawierająca jony srebra.

Membrana hydrożelowa na bazie 2,0% wodnego roztworu chitozanu, o masie cząsteczkowej w zakresie 50-190 kDa i stopniu deacetylacji 80%, przygotowanego analogicznie do roztworu chitozanu otrzymanego według Przykładu VI, otrzymano poprzez zmieszanie 99,7% wagowych 2,0% wodnego roztworu chitozanu, 0,3% wagowego siarczanu srebra i odwirowanie, w celu usunięcia pęcherzyków gazów. Następnie przeprowadzono kondycjonowanie form o wysokości 0,4 cm, do któryc h wlano roztwór uzyskany w wyniku wymieszania w/w składników, w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym, w czasie 24 h.

Otrzymana membrana w postaci hydrożelu ma zastosowanie jako opatrunek medyczny zawierający jony srebra w postaci siarczanu srebra w ilości 1,2 mg/cm membrany.

P r z y k ł a d XVI. Membrana hydrożelowa przygotowana na bazie wodnego roztworu chitozanu o właściwościach chłodzących.

Membrana hydrożelowa na bazie 1,75% wodnego roztworu chitozanu, o masie cząsteczkowej w zakresie 190-300 kDa i stopniu deacetylacji 80%, przygotowanego analogicznie do roztworu chitozanu otrzymanego według przykładu I, otrzymana poprzez zmieszanie 90% wagowych 1,75% wodnego roztworu chitozanu, 5% wagowych (-)-mentoIu; 4,5% wagowych wyciągu z aloesu (Aloe vera) oraz 0,5% wagowego benzoesanu sodu, a następnie odwirowanie, w celu usunięcia pęcherzyków gazów. Dalej przeprowadzono kondycjonowanie form do których wylano roztwór uzyskany w wyniku wymieszania w/w składników, w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym, w czasie 24 h.

Otrzymana membrana w postaci hydrożelu ma zastosowanie jako materiał chłodząco-kojący m.in. przy oparzeniach słonecznych, plastrach chłodzących mosznę przed przegrzaniem w celu regeneracji spermatogenezy, ukąszeniach owadów, bólach migrenowych, stanach gorączkowych i jako regenerujący hydrożelowy okład pod oczy.

P r z y k ł a d XVII. Membrana hydrożelowa przygotowana na bazie wodnego roztworu chitozanu z retinolem.

Membrana hydrożelowa na bazie 1,75% wodnego roztworu chitozanu, o masie cząsteczkowej w zakresie 190-300 kDa i stopniu deacetylacji 80%, przygotowanego analogicznie do roztworu chitozanu otrzymanego według przykładu VI, otrzymana poprzez zmieszanie 95% wagowych 1,75% wodnego roztworu chitozanu, 5% wagowych retinolu, a następnie odwirowana, w celu usunięcia pęch erzyków gazów. Kolejno przeprowadzono kondycjonowanie form, do których wylano roztwór uzyskany w wyniku wymieszania w/w składników w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym w czasie 24 h. Otrzymana membrana w postaci hydrożelu ma zastosowanie jako maseczka kosmetyczna.

P r z y k ł a d XVIII. Membrana hydrożelowa przygotowana na bazie wodnego roztworu chitozanu z witaminami z grupy B.

PL 222 739 B1

Membrana hydrożelowa na bazie 1,5% wodnego roztworu chitozanu, o masie cząsteczkowej w zakresie 190-300 kDa i stopniu deacetylacji 80%, przygotowanego analogicznie do roztworu chitozanu otrzymanego według Przykładu VI, otrzymana poprzez zmieszanie 95% wagowych 1,5% wodnego roztworu chitozanu, 5% wagowych witamin z grupy B (b-kompleks) (biotyna, ryboflawina, tiamina, floacyna) a następnie odwirowana, w celu usunięcia pęcherzyków gazów. Kolejno przeprowadzono kondycjonowanie form, do których wylano roztwór uzyskany w wyniku wymieszania w/w składników w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym w czasie 24 h. Otrzymana membrana w postaci hydrożelu ma zastosowanie jako maseczka kosmetyczna.

P r z y k ł a d XIX. Produkt będący suplementem diety wspomagającym odchudzanie.

Produkt będący suplementem diety otrzymany w wyniku zmieszania 94,73% wagowych 1,5% wodnego roztworu chitozanu, przygotowanego analogicznie do roztworu chitozanu otrzymanego według Przykładu IV oraz 0,93% wagowego witaminy C, 0,19% wagowego niacyny, 0,14% wagowego witaminy E, 0,07% wagowego kwasu pantotenowego, 0,02% wagowego witaminy B6, 0,02% wagowego witaminy B2, 0,01% wagowego witaminy B1, 2,19% wagowego chlorku magnezu, 1,63% wagowego L-karnityny, odwirowano, w celu usunięcia pęcherzyków gazów. Następnie przelano 2,0 g tak otrzymanego roztworu do cylindrycznych form o promieniu 1,0 cm i wysokości 0,4 cm i kondycjonowano w czasie 24 h, w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym.

Otrzymane żelowe pastylki mają zastosowanie jako podawany doustnie suplement diety wsp omagający odchudzanie, zawierający dodatkowo witaminy w ilości 25% RDA (dziennego zalecanego spożycia) oraz magnez w ilości 12,5% RDA na jedną otrzymaną żelową pastylkę.

P r z y k ł a d XX. Porównanie twardości hydrożelowych membran chitozanowych otrzymanych z 1,0% roztworu chitozanu, otrzymanego z roztworu wodnego według wynalazku, z 1,0% roztworem chitozanu, otrzymanego z roztworu 0,1 M kwasu octowego, w wyniku sieciowania genipiną o stężeniu 0,002 M.

Hydrożelową membranę otrzymaną sposobem według wynalazku otrzymano poprzez zmieszanie 100 ml roztworu chitozanu otrzymanego według Przykładu 1 z 1,13 ml, 4,0% etanolowego roztworu genipiny, a następnie odwirowano, w celu usunięcia pęcherzyków powietrza w polipropylenowym naczyniu, w czasie 1 minuty, z prędkością 3000 obrotów/minutę. Następnie roztwór ten wylano do szklanych zlewek o średnicy 40 mm, w ilości odpowiadającej wadze 10 g. Formy kondycjonowano w czasie 24 h w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym.

Hydrożelową membranę chitozanową otrzymaną z kwasu octowego otrzymano poprzez rozpuszczenie 1,0 g chitozanu o stopniu deacetylacji i masie cząsteczkowej jak chitozan w Przykładzie 1 w roztworze kwasu octowego o stężeniu 0,1 M, a następnie dodanie 1,13 ml, 4,0% etanolowego ro ztworu genipiny, odwirowanie w celu usunięcia pęcherzyków, przelanie do szklanych zlewek i kondycjonowanie.

Do pomiaru twardości żelu wykorzystano maszynę wytrzymałościową Instron 5543 wyposażoną w trzpień w kształcie walca o średnicy 1,27 cm. Mierzono siłę, która niezbędna była aby zanurzyć trzpień w żelu na głębokość 0,3 cm z prędkością 0,05 cm/s.

Wynik przeprowadzonego eksperymentu ilustruje wykres na Fig. 1. Membrana otrzymana sposobem według wynalazku charakteryzuje się ponad 20-krotnie wyższą twardością w stosunku do membrany otrzymanej z roztworu kwasu octowego.

PL 222 739 B1

Fig. 1. Wykres ilustrujący porównanie twardości hydrożelowych membran chitozanowych.

P r z y k ł a d XXI. Porównanie kinetyki sieciowania wodnego roztworu chitozanu otrzymanego sposobem według wynalazku, z kinetyką sieciowania roztworu chitozanu otrzymanego z roztworu kwasu octowego za pomocą genipiny o stężeniu 0,005 M.

Sieciowanie przeprowadzono poprzez dodanie do 100 ml 1,0% roztworów chitozanu otrzymanych dwoma sposobami 2,83 ml 4,0% etanolowego roztworu genipiny. Po dodaniu genipiny roztwory mieszano w czasie 10 min, odwirowano w celu usunięcia pęcherzyków powietrza i próbę o masie 9 g umieszczono w naczyniu pomiarowym.

Roztwór chitozanu otrzymany sposobem według wynalazku otrzymano według Przykładu I. Roztwór chitozanu w kwasie octowym otrzymano poprzez rozpuszczenie 1,0 g chitonu o właściwościach jak chitozan w przykładzie I, w 100 ml 0,1 M kwasu octowego.

Właściwości reologiczne przygotowanych roztworów charakteryzowano za pomocą wiskozym e1 tru Brookfied'a - model DV-III+ z przystawką do małych objętości, przy szybkości ścinania 30s (wrzeciono SR- 27), mierzono zmianę odkształcenia wrzeciona pomiarowego w czasie.

Wynik przeprowadzonego eksperymentu ilustruje wykres na Fig. 2.

Fig. 2. Wykres ilustrujący porównanie kinetyki sieciowania roztworów chitozanowych.

PL 222 739 B1

Czas po którym uzyskano 100% odkształcenia dla roztworu otrzymanego sposobem według wynalazku wyniósł 172 min. Natomiast czas dla roztworu otrzymanego z roztworu kwasu octowego wyniósł 446 min.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kompozycja chitozanowa, znamienna tym, że otrzymana jest poprzez zmieszanie dwóch składników, przy czym pierwszy składnik, w ilości nie mniejszej niż 80% wagowyc h, otrzymany jest w ten sposób, że przygotowuje się roztwór c hitozanu w kwasie octowym lub mlekowym, który następnie poddaje się zobojętnieniu i separacji, po czym korzystnie otrzymany strąt, czyli chitozan mikrokrystaliczny przemywa się wodą, a następnie otrzymany roztwór niemodyfikowan ego chemicznie chitozanu mikrokrystalicznego uzupełnia się wodą w ilości, w której stężenie chit ozanu względem jego suchej masy w wodnym roztworze wynosi nie mniej niż 0,001% wagowego, a następnie tak otrzymany roztwór miesza się w temperaturze nie niższej niż 0°C korzystnie w warunkach ciśnienia atmosferycznego, zaś w trakcie mieszania roztwór nasyca się ditlenkiem węgla, korzystnie w postaci gazowej i/lub suchego lodu, do momentu uzyskania klarowności ro ztworu oraz rozpuszczenia chitozanu korzystnie w temperaturze 25°C, a drugi składnik, w ilości nie większej niż 20% wagowych, jest co najmniej jednym związkiem biologicznie czynnym z grupy: związków i substancji o działaniu przeciwdrobnoustrojowym; związków z grupy leków przeci wgrzybicznych; związków uznanych za dodatki do żywności w tym konserwantów, barwników, aromatów, przeciwutleniaczy, substancji smakowych; witamin rozpuszczalnych w wodzie; witamin rozpuszczalnych w tłuszczach w postaci miceli; białek i peptydów w tym enzymów i hormonów korzystnie androgenów, estrogenów, kortykosteroidów, insuliny, melatoniny; mikroelementów i makroelementów w tym soli zawierających jony wapnia, magnezu, potasu, żelaza, cynku, fosf oru; związków z grupy leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych; związków z grupy leków prz eciwłuszczycowych; związków z grupy środków miejscowo znieczulających; związków z grupy leków o działaniu przeciw wirusowym; olejków i ekstraktów roślinnych; biologicznie czynnych zwią zków niskocząsteczkowych w tym mentolu i jego pochodnych, kapsaicyny, kofeiny, tauryny, D-pantenoIu, chininy i/lub związkiem sieciującym, takim jak genipina.
2. 2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że ma postać aerozolu, w którym fazą dyspersyjną jest pierwszy składnik w ilości od 90 do 98% wagowych z dodatkiem co najmniej jednego związku z grupy związków biologicznie czynnych w ilości do 5% wagowych, a fazą rozpraszającą jest gaz pędny, korzystnie ditlenek węgla, w ilości od 2 do 10% wagowych.
3. 3. Sposób wytwarzania hydrożelowej membrany chitozanowej, znamienny tym, że roztwór chitozanu w wodzie, otrzymany w ten sposób że przygotowuje się roztwór chitozanu w kwasie octowym lub mlekowym, który następnie poddaje się zobojętnieniu i separacji, po czym korzystnie otrzymany strąt, czyli chitozan mikrokrystaliczny przemywa się wodą, a następnie otrzymany roztwór niemodyfikowanego chemicznie chitozanu mikrokrystalicznego uzupełnia się wodą w ilości, w której stężenie chitozanu względem jego suchej masy w wodnym roztworze wynosi nie mniej niż 1,0% wagowy, korzystnie od 1,0 do 2,0% wagowych, a następnie tak otrzymany roztwór miesza się w temperaturze nie niższej niż 0°C korzystnie w warunkach ciśnienia atmosferycznego, zaś w trakcie mieszania roztwór nasyca się ditlenkiem węgla, korzystnie w postaci gazowej i/lub suchego lodu, do momentu uzyskania klarowności roztworu oraz rozpuszczenia chitozanu, korzystnie w temperaturze 25°C, wylewa się do formy a następnie kondycjonuje się w temperaturze nie niższej niż 1°C, korzystnie w temperaturze pokojowej, w warunkach ciśnienia korzystnie atmosferycznego, w czasie nie krótszym niż 12 h, korzystnie 24 h, przy czym przed wylaniem do formy i kondycjonowaniem, dodaje się do roztworu chitozanu w wodzie co najmniej jeden związek biologicznie czynny z grupy: związków i substancji o dzi ałaniu przeciwdrobnoustrojowym; związków z grupy leków przeciwgrzybicznych; związków uznanych za dodatki do żywności w tym konserwantów, barwników, aromatów, przeciwutleniaczy, substancji smakowych; witamin rozpuszczalnych w wodzie; witamin rozpuszczalnych w tłuszczach w postaci miceli; białek i peptydów w tym enzymów i hormonów korzystnie androgenów, estrogenów, kortyk osteroidów, insuliny, melatoniny; mikroelementów i makroelementów w tym soli zawierających jony wapnia, magnezu, potasu, żelaza, cynku, fosforu; związków z grupy leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych; związków z grupy leków przeciwłuszczycowych; związków z grupy środków miejsc owo znieczulających; związków z grupy leków o działaniu przeciwwirusowym; olejków i ekstraktów

   PL 222 739 B1 roślinnych; biologicznie czynnych związków niskocząsteczkowych w tym mentolu i jego pochodnych, kapsaicyny, kofeiny, tauryny, D-pantenolu, chininy i/lub związek sieciujący z grupy: genipina, aldehyd glutarowy, 1-etylo-3-(3-dimetyloaminopropylo)karbodiimid, trifosforan pentasodowy, cytrynian sodu i/lub plastyfikator z grupy: glikol polietylenowy, sorbitol, glicerol, w ilości nie większej niż 20% wagowych i miesza się do czasu uzyskania homogenności.

   Departament Wydawnictw UPRP