SU833999A1

SU833999A1 - Method of preparing hemo-combined polymeric materials

Info

Publication number: SU833999A1
Application number: SU792801456A
Authority: SU
Inventors: Николай Альфредович Платэ; Лев Иванович Валуев; Фируза Хамитовна Гумирова; Валерий Петрович Шибаев; Яков Самойлович Фрейдзон
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Орденатрудового Красного Знамени Государст-Венный Университет Им. M.B.Ломоносова
Priority date: 1979-07-25
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1981-05-30

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕМОСОВМЕСТИМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ции в организм количество гепарина уменьшаетс за одну неделю на 8065% от исходного) и невозможность регенерации гепарина на поверхности имплантированного издели . Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ получени гемосовместимых полимерных материалов путе полимеризации оксиэтилметакрилата и N-винилпирролидона в присутствии по мера (привитой сополимеризации) с п ледующей физической адсорбцией гепа рина или с последующей активацией привитого сополимера .бромцианом, аминокапроновой кислотой и к.арбодиимидом и ковалентным св зыванием гепарина. В результате физической а сорбции получают материалы с содержанием гепарина до 2 ,22-Ю мг/см, а при ковалентном св зывании - до 12,6-10 мг/см. Преимуществами этого способа вл ютс подвижность доступность молекул гепарина на поBejSxHOCTH , а следовательно, и повышенна активность гепарина. Это объ сн етс тем, что гепарин находи с в объеме гидрофильногогел ,привитого на полимерную поверхность Гз Однако гепарин реализует только 20% своей удельной активности. Спо соб характеризует невысока гемосовместимость из-за низкого содержа ни гепаринг, невозможность его регенерации на полимерном материале имплантированном в живой организм, и невысока активность. Невозможность регенерации обусловлена тем , что гепарин св зан с полимером либо ковалентно, либо за счет неспецифической физической адсорбции. . Цель изобретени - повышение гемосовместимости полимерных материалов (за счет увеличени количества иммобилизованного гепарина), увеличение активности иммобилизованного гепарина и обеспечение возможности его регенерации на сополимере. Поставленна цель достигаетс тем, что в качестве активных виниль ных мономеров используют смесь нена сыщенного производного холестерина формулы СН2 О - R CH-iOTeJ NH IP.V где , метил;. n 2-11 и ненасыщенного гидрофильного мономера при мольном соотношении 10:11:4 соответственно, а в качестве органического соединени используют органический полимер или поливинильный мономер. Полимеризацию осуществл ют под действием излучени с суммарной доЗОЙ 1,0-5,0 Мрад при 0-60С. Привитую сополимеризацию провод т в вакууме или в атмосфере инертного газа путем облучени полимерного материала , погруженного в раствор ненасыщенного гидрофильного мономера и ненасыщенного производного холестерина . В качестве растворител используют соединени , которые не раствор ют исходные полимеры, например эфир, ацетон, хлороформ и т.п., а в качестве исходных полимеров полиолефины , полиакрилаты, полиметакрилаты , галоидсодержащие полимеры, полиамиды, полиэфиры, полиуретаны, полисилоксаны и т.п. Полимерные материалы получают олимеризацией указанной смеси в отсутствие полимерного материала полимеризацию провод т в присутствии поливинилыюго (сшивающего) мономеа и получают полимерные гели (в виде набухших в воде частиц, пластин, трубок и т.п.), содержащие производное холестерина. Обработку гепарином провод т путем погружени привитых сополиме-. ров или холестеринсодержащих гелей в водный раствор гепарина с концентрацией 1-20 масс.% на 1-15 ч при 0-30 G. Используемый раствор содержит 0,02 моль/л СаСб,.,. Более высокую концентрацию гепарина получают, использу вместо водного раствора.раствор его в плазме или сыворотке. Возможность регенерации гепарина на полимерном материале, имплантированном в живой организм, объ сн етс образованием специфического комплекса между гепарином и производным холестерина . Пример 1. В ампулу загружают пленку из полиэтилена площадью 22 см и 10 мл раствора,содержащего 1 г холестеринового эфира М-метакрилоил-|Ь-аланина (ft - метил,) и О,1 г акриламида в хлороформе.Ампулу продувают аргоном и запаивают. Затем ее облучают f -излучением мощностью дозы 0,03 Мрад/ч и суммарной дозой 1,0 Мрад при . Ампулу вскрывают, полимер промывают хлороформом , этиловым спиртом и водой и сушат. После этого пленку разрезают на две части, одну из которых погружают в 1%-ный водный раствор гепарина , содержащий 0,02 моль/л CaC8/j, на 15 ч при ОС, а вторую в аналогичный раствор гепарина в плазме. Количество иммобилизованного гепарина в первом и втором случае составл ет 1,2 и 2,9 мг или 0,1 и 0,26 мг/см соответственно. Тромбиновое врем (т.е. врем образовани сгустка при реакции фибриногена с тромбином в присутствии пленки) в обоих случа х равно 19± 2 с в расчете на 1 мг гепарина, а дл гепарина в растворе - 20 ± 1 с. Врем (54) THE METHOD OF OBTAINING HEMOSPATIBLE POLYMER MATERIALS In the body, the amount of heparin decreases in one week by 8065% of the original and the impossibility of regenerating heparin on the surface of the implanted product. The closest to the proposed method is the preparation of hemocompatible polymeric materials way polymerization of HEMA and N-vinylpyrrolidone in the presence of a measure (grafting) with n leduyuschey physisorption or hepatitis rina with subsequent activation of the graft copolymer .bromtsianom, aminocaproic acid, and the covalent k.arbodiimidom heparin binding. As a result of physical adsorption, materials with a heparin content of up to 2.2 mg / cm2 / cm are obtained, and during covalent bonding up to 12.6-10 mg / cm. The advantages of this method are the mobility of the availability of heparin molecules for BejSxHOCTH, and, consequently, the increased activity of heparin. This is due to the fact that heparin is found in the volume of hydrophilic gel grafted onto the polymer surface Gz. However, heparin realizes only 20% of its specific activity. The method is characterized by low hemocompatibility due to the low content of heparing, the impossibility of its regeneration on a polymeric material implanted into a living organism, and low activity. The impossibility of regeneration is due to the fact that heparin is bound to the polymer either covalently or due to non-specific physical adsorption. . The purpose of the invention is to increase the hemocompatibility of polymeric materials (by increasing the amount of immobilized heparin), increasing the activity of immobilized heparin and ensuring its regeneration on the copolymer. This goal is achieved by using a mixture of an unsaturated cholesterol derivative of the formula CH2O - RCH-iOTeJ NH IP.V where methyl is; as the active vinyl monomers ;. n 2-11 and unsaturated hydrophilic monomer at a molar ratio of 10: 11: 4, respectively, and an organic polymer or a polyvinyl monomer is used as the organic compound. Polymerization is carried out under the action of radiation with a total dosage of 1.0-5.0 Mrad at 0-60 ° C. The graft copolymerization is carried out in vacuum or in an inert gas atmosphere by irradiating a polymeric material immersed in a solution of an unsaturated hydrophilic monomer and an unsaturated cholesterol derivative. Compounds that do not dissolve starting polymers, such as ether, acetone, chloroform, etc., are used as solvents, and polyolefins, polyacrylates, polymethacrylates, halide-containing polymers, polyamides, polyesters, polyurethanes, polysiloxanes, etc. are used as starting polymers. . Polymeric materials are obtained by olimerization of this mixture in the absence of a polymeric material. Polymerization is carried out in the presence of polyvinyl (crosslinking) monomea and polymeric gels (in the form of particles swollen in water, plates, tubes, etc.) containing a cholesterol derivative are obtained. Treatment with heparin is carried out by immersing the graft copolymers. ditch or cholesterol-containing gels in an aqueous solution of heparin with a concentration of 1-20 wt.% for 1-15 hours at 0-30 G. The solution used contains 0.02 mol / l of SaSb,.,. A higher concentration of heparin is obtained using an aqueous solution instead of an aqueous solution. It is in plasma or serum. The ability to regenerate heparin on a polymeric material implanted in a living organism is due to the formation of a specific complex between heparin and a cholesterol derivative. Example 1. A 22 cm polyethylene film and 10 ml of a solution containing 1 g of cholesterol ester of M-methacryloyl-β-alanine (ft-methyl,) and O, 1 g of acrylamide in chloroform are loaded into the ampoule. The ampule is flushed with argon and sealed . Then it is irradiated with f-radiation with a dose rate of 0.03 Mrad / h and a total dose of 1.0 Mrad at. The ampoule is opened, the polymer is washed with chloroform, ethyl alcohol and water and dried. After that, the film is cut into two parts, one of which is immersed in a 1% aqueous solution of heparin containing 0.02 mol / l CaC8 / j, for 15 hours at OC, and the second in a similar solution of heparin in plasma. The amount of immobilized heparin in the first and second cases is 1.2 and 2.9 mg, or 0.1 and 0.26 mg / cm, respectively. The thrombin time (i.e., the time of clot formation during the reaction of fibrinogen with thrombin in the presence of a film) in both cases is 19 ± 2 s per 1 mg of heparin, and for heparin in solution - 20 ± 1 s. Time

свертывани крови на пленках 30 мин, а исходное врем свертывани - 6 мин Пленку с иммобилизованным гепарином промывают насыщенным раствором хлористого натри , в результате чего гепарин удал етс с поверхности полимера . Врем - свертывани крови на обработанной пленке 5,5 мин. Пленку погружают в раствор плазмы, содержащей 2 мас.% гепарина, затем промывают физиологическим раствором. Врем свертывани крови на ней 30 мин.coagulation of blood on films is 30 min, and the initial coagulation time is 6 min. The film with immobilized heparin is washed with a saturated solution of sodium chloride, as a result of which heparin is removed from the surface of the polymer. Time - blood coagulation on the treated film for 5.5 minutes. The film is immersed in a solution of plasma containing 2 wt.% Heparin, then washed with saline. The clotting time on it is 30 minutes.

Пример 2.В ампулу загружают пластину из полиметилметакрилата площадью 20 см и 20 мл раствора, содержащего 0,5 г холестеринового .эфира Ы-акрилоил-|Ь-аланина {R - водород ,, ) и 2 г N-винилпирролидон в диэтиловом эфире. Ампулу вакуумируют до 10 мм рт.ст. и запаивают.Затем ее облучают J -излучением при и суммарной дозой 5,0 Мрад.Ампулу вскрыв.ают, полимер промывают этиловым спиртом и сушат. После этого его погружают на 1 ч при 3. в 20%ный водный раствор гепарина, содержащий 0,02 моль/л СаСВ, Количество имг-юбилизованного гепарина составл ет 7,1 мг или 0,35 мг/см . Врем свертывани крови на пластине 30 мин а на исходной пластине - 6,0 мин. Удаление и регенерацию гепарина провод т аналогично примеру 1. Врем свертывани крови после регенерации 30 мип, а тромбиновое врем в присутствии пластины - 19 ± 2 с/мг гепарна . Example 2. A vial of 20 cm polymethyl methacrylate and a 20 ml solution containing 0.5 g of cholesterol ester of L-acryloyl- (L-alanine {R - hydrogen,) and 2 g of N-vinylpyrrolidone in diethyl ether are loaded into the ampoule. Vacuum the ampoule to 10 mm Hg. and sealed. Then it is irradiated with J-radiation at and with a total dose of 5.0 Mrad. The ampoule is opened, the polymer is washed with ethyl alcohol and dried. After that, it is immersed for 1 hour at 3. in a 20% aqueous solution of heparin containing 0.02 mol / l CaCl. The amount of immunized heparin is 7.1 mg or 0.35 mg / cm. The blood coagulation time on the plate is 30 minutes and on the original plate 6.0 minutes. The removal and regeneration of heparin is carried out analogously to example 1. The blood coagulation time after regeneration is 30 mip, and the thrombin time in the presence of the plate is 19 ± 2 s / mg heparin.

П р и м е. р 3. В ампулу загружают пластины из поливинилхлорида, полиэтилентерефталата, капрона,полиуретана и полидиметилсилоксана площадью по 20 СМ и 100 мл раствора , содержащего 10 г холестеринового эфира N-метакрилоил-ОУ-аминоэнантовой кислоты (R - метил, ) и 10 г N-винилпирролидона в эфире. Ампулу вакуумируют, запаивают и облучают при 10с суммарной дозой 4 Мрад.Затем ее вскрывают, полимеры промывают спиртом и водой и сушат, после чего их погружают в 10%-ный раствор гепарина в сыворотке, содержащий 0,02 моль/л СаСбз., Количества иммобилизованного на поливинилхлориде, полиэтилентерефталате, капроне, полиуретане и полидиметилсилоксане гепарина составл ют 0,17, 0,31, 0,22 0,38 и 0,40 мг/см соответственно. Врем свертывани крови на всех полимерах 30 мин.PRI m e. R 3. A vial is loaded with plates of polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, caprone, polyurethane and polydimethylsiloxane with an area of 20 cm and 100 ml of a solution containing 10 g of N-methacryloyl-OU-amino-enanthic acid cholesterol ester (R-methyl, ) and 10 g of N-vinylpyrrolidone in the air. The ampoule is evacuated, sealed and irradiated at 10 s with a total dose of 4 Mrad. Then it is opened, the polymers are washed with alcohol and water and dried, after which they are immersed in a 10% serum heparin solution containing 0.02 mol / l of SaSbz. immobilized on polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, caprone, polyurethane and polydimethylsiloxane of heparin are 0.17, 0.31, 0.22 0.38 and 0.40 mg / cm, respectively. Blood coagulation time on all polymers 30 min.

Примеры 4-6. Полимеры получают аналогично примеру 3, использу пленку из полипропилена, а в качестве ненасыщенного производного холестерина - холестериновые эфиры М-акрилоил-и -аминоэнантовой кислоты (R - водород, ) , N-метакрилоил- )-с1минолаурин.овой кислоты (R - метил, п 11) и N акрилоил-м)-аминолауриновой кислоты (R - водород, п 11) . Количество иммобилизованного гепарина во всех случа х составл ет 0,3 t 0,05 мг/см.Examples 4-6. The polymers are prepared analogously to example 3, using a film of polypropylene, and as an unsaturated derivative of cholesterol, cholesterol esters of M-acryloyl and α-amino-enanthic acid (R is hydrogen), N-methacryloyl-) -1 n 11) and N acryloyl-m) -amino-lauric acid (R is hydrogen, n 11). The amount of immobilized heparin in all cases is 0.3 t 0.05 mg / cm.

Пример 7.В ампулу загружают 10 мл раствора, содержащего О, 2,г холестеринового эфира N-метакрилоил-сльаминоэнантовой кислоты, 1 г акриламида и 0,1 г Н,М-метиленбиеакриламида в хлороформе. К раствору добавл ют 0,05 г динитрила бис0 азоизомасл ной кислоты. Ампулу вакуумируют , запаивают и помещают в термостат при 60°С на 5 ч. Образующийс полимер измельчают, промывают ацетоном и водой, затем по5 гружают на 5 ч при 20 С в 1%-ный ipacTBOp гепарина в плазме, содержаний 0,02 моль/л Сасе.. Количество иммобилизованного гепарина составл ет 12 мг/г полимера. Врем сверты0 вани крови на гепаринсодержащем полимере 30 мин, а тромбиновое врем - 20±1 с/мг гепарина. Врем свер-. ;гывани крови на полимере, который не обрабатывают раствором гепарина, 10 мин. Полимер промывают насыщен5 ным раствором хлористого натри . Врем свертывани крови 9 мин. Затем полимер помещают в раствор плазмы, содержащей 10% гепарина. Врем свертывани крови более 30 мин.Example 7. A vial was charged with 10 ml of a solution containing 0, 2 g of cholesterol ester of N-methacryloyl-s-amino-enanthic acid, 1 g of acrylamide, and 0.1 g of N, M-methylenebieacrylamide in chloroform. 0.05 g of bis0-azoisobutyric acid dinitrile is added to the solution. The ampoule is evacuated, sealed and placed in a thermostat at 60 ° C for 5 hours. The resulting polymer is crushed, washed with acetone and water, then 5 times loaded for 5 hours at 20 ° C in 1% plasma heparin ipacTBOp, contents of 0.02 mol / l Sase. The amount of immobilized heparin is 12 mg / g of polymer. The time of blood coagulation on a heparin-containing polymer is 30 minutes, and the thrombin time is 20 ± 1 s / mg heparin. Time of ; blood flow on a polymer that is not treated with heparin solution, 10 min. The polymer is washed with a saturated sodium chloride solution. Blood coagulation time 9 min. Then the polymer is placed in a solution of plasma containing 10% heparin. Blood coagulation time is more than 30 minutes.

00

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет получать гемосовмести№зе полимерные материалы с увеличенншл количеством гепарина (до 0,4 мг/см вместо 0,0126 мг/см Thus, the proposed method allows to obtain hemocompatibility of polymeric materials with an increased amount of heparin (up to 0.4 mg / cm instead of 0.0126 mg / cm

5 по известному способу) и увеличенной активностью иммобилизованного гепарина, о чем свидетельствуют посто нное значение ромбинового времени. Кроме того, 5 by a known method) and increased activity of immobilized heparin, as evidenced by the constant value of rhombin time. Besides,

0 способ позвол ет полностью регенерировать гепарин на полимерной поверхности путем обработки полимера плазмой, также содержащей гепарин.The method allows to fully regenerate heparin on the polymer surface by treating the polymer with plasma, also containing heparin.

Claims

1. Vincent L. Gott, James D. Whiffen, Robe.rt C, Dutton. Heparin bonding on colloidal graphite surfaces. - Science. 1963 v. 142, p. 1297.

2. Stephen D. Bruck, Sheldon Rabin, Roger J. Ferguson. Evaluation of biocompartibIe materials. Bipmateria Is Medical Devices Artificial Orgaus, 1973, No. 1, p. 191-222.

3.A.S. Hoffman, G. Shmer, C. Harris, W.G. Raft Covalent binding o bfomolecules to radiation grafted by hydrogel on inert polymer, surfaces. Frausacbion American Society for Artificial / nternai Organs, 1972. V. 18, p. 10-17 (prototype).