АКТИВНЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ СЛОЙ ИЗ ПРОИЗВОДНЫХ ХИТИНА, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ПОВЯЗОК И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
CHITIN DERIVATIVE ACTIVE POLYMER LAYER, IN PARTICULAR, FOR DRESSING AND APPLICATION THEREOF

Предметом изобретения является активный полимерный слой из производных хитина, в частности для повязок, и его применение в производстве повязок, используемых для ухода за ранами или язвами, ускорения заживления ран, таких как:
- клинически зараженные раны;
- медленно заживающие раны: пролежневые язвы, язва голеней, варикозные вены, диабетическая гангрена, ожоги, нарывы, фурункулы, панариции, раны после удаления ногтя;
- раны с обильным или умеренным экссудатом, в последней части этапа очищения и когда образуется новая ткань;
- язвы;
а также для ухода за ранами и в клинических случаях, требующих специального повязочного материала, в том числе:
- рваные раны, ушибленные раны, ссадины, язва голеней, ожоги, химические ожоги, радиационные повреждения,
- в профилактике криза отторжения трансплантата, для покрытия мест, из которых собраны или применены трансплантаты;
- при пластических и косметических операциях для лечения келоидов;
- при ампутационном и восстановительном лечении, требующем восстановления тканей.
Повязка согласно изобретению является особенно полезной в случаях, когда выполнены следующие требования: имеются чистые, плоские, неглубокие язвы, наличие грануляции, подлежащей модификации, открытая бедренная артерия с умеренным или средним недостатком ткани, отсутствует интенсивный экссудат. Повязку можно использовать у людей, а также применять в ветеринарии.
Производные хитина (полиэфиры хитина) получают в результате реакции этерификации хитина в присутствии соответствующих алифатических и циклических ангидридов, а также некоторых оксикислот. Хитин, после удаления карбоната кальция, подлежит ацилированию в присутствии отобранного катализатора (который одновременно является средством реакции) и отобранного ангидрида или гидроксильной кислоты. Хитин может подлежать этерификации как в одной, так и двух позициях.
Заместителями могут быть производные гидроксильных кислот (например, молочная кислота, гликолевая кислота), неразветвленные насыщенные алифатические ангидриды (с длиной цепи остатка кислоты от С2 до С8, например, от ангидрида этановой кислоты до октанового ангидрида, а также от ангидридов таких как этан-пропановый ангидрид, бутан-пропановый ангидрид), разветвленные ненасыщенные алифатические ангидриды (например, метаакрыловый ангидрид, 2-бутан ангидрид) или циклические ангидриды (малеиновый ангидрид, глутаровый ангидрид, янтарный ангидрид, фталевый ангидрид). Хитин может заменяться в одной или двух позициях с использованием одного или двух заменителей, с той же или другой длиной цепей.
В случае выщелачивания термин «производные хитина» понимается как полиэфиры хитина, полученные в результате реакции этерификации хитина в присутствии отобранного катализатора и неразветвленного насыщенного алифатического ангидрида, с цепью остатка кислоты от С2 до С8 (например, от ангидрида этановой кислоты до ангидрида октановой кислоты, а также от ангидридов, таких как этано-пропановый ангидрид, бутано-пропановый ангидрид), разветвленных ненасыщенных алифатических ангидридов (например, метакрыловый ангидрид, 2-бутановый ангидрид) или циклических ангидридов (глутаровый ангидрид, янтарный ангидрид, фталовый ангидрид).
Хитин и хитозан действуют как химио-аттрактанты на макрофаги и нейтрофилы, инициируя благодаря этому процессы заживания, а также стимулируя процессы гранулирования и реэпитализации. Это ограничивает формирование шрамов, что представляет собой существенный противовес для конкурирующих полимерных сеток - внутреннее противобактерийное действие при одновременной возможности связывать и контролируемым образом освобождать экзогенные противобактериальные факторы [Hu S. G., Jou С. Н., Yang М. С: Biomaterials 2003; 24: 2685; Ueno Н. et al.: Biomaterials 1999; 20: 1407; Ishihara M. et al..: Biomaterials 2002; 23: 833; Cho Y. W. et al..: Biomaterials 1999; 20: 2139; Obara K. et al.: Biomaterials 2003; 24: 3437; Mi F. L. et al.: Biomed Mater Res 2002; 59: 438; Mao J. S. et al.: Biomaterials 2003; 24: 1621; Muzzarelli R. A., et al.: Biomaterials 2005; 26: 5844]. Кроме того, хитин и его производные имеют внутренние антибактериальные и противогрибковые свойства [Нu S. G., Jou С. Н., Yang М. С.: Biomaterials 2003; 24: 2685]. Точный механизм, лежащий в основе этих свойств пока полностью не выяснен, но было предложено много механизмов, возможно, ответственных за это явление. Катионные группы, связанные с анионами стенки клетки бактерии могут ингибировать биосинтез, и к этому хитин может нарушать молекулярный перенос через стенки клетки бактерии, тем самым ускоряя ее смерть [Hu S. G. Jou С. Н., Yang М. С: Biomaterials 2003; 24: 2685].
Преимущества использования хитина и его производных в регенеративной медицине:
- биосовместимость;
- вызывает межклеточные реакции и рост тканей;
- имеет соответствующие механические и физические свойства;
- биоразлагаемые - в соответствующих темпах - не более реформинга и без вызывания иммунного ответа; продукты его разложения являются нетоксичными. Этот процесс основан на ферментативном гидролизе ацетиловых остатков. Главным ферментом, ответственным за деградацию in vivo хитина является лизоцим;
- соответствующим образом регулирует поведение клеток - пролиферацию, адгезию, миграцию, дифференцировку (полимер способен связываться с белками адгезии и факторами роста);
- способность мобилизовать соответствующие клетки в окружающей ткани, ответственные за ремонтные процессы, в том числе стволовые клетки.
В последнее время были предприняты попытки предоставить разного типа медицинских имплантатов с антибактериальными свойствами путем химического или физического связывания с антибиотиками. Связывание антибиотиков с биоматериалами осуществляется с целью предоставить им бактериостатические и бактерицидные свойства, и, таким образом, обеспечить защиту от инфекции. Использование иммобилизованных (связанных) лекарств имеет важное значение для развития биоматериалов для лечения медленно заживающих ран и язв.
Полисахариды привлекли значительный интерес как носители лекарственных средств. В живом организме они постепенно растворяются в жидкостях организма, тем самым обеспечивая постепенное высвобождение лекарственного средства с течением времени.
В современных проектах биоматериалов используется тканевая совместимость биополимеров и их способность к биодеградации. Правильное использование этих свойств может обеспечить контролируемое высвобождение лекарственных средств, дозы оптимизированы для конкретного лечения, а также поддержание достаточно высокой локальной концентрации препарата в течение максимального периода времени.
Регенеративная медицина ищет новые альтернативные решения, изменяя подход к лечению и заполнению тканевых полостей. Свойства хитина и его производных, таких как природные полисахариды, предрасполагают их к иммобилизации клеток, ферментов и белков, а также к использованию в качестве мембраны в системах для контролируемого высвобождения лекарственного средства.
Хитин является катионным, что является основной причиной его электростатического связывания с анионными гликозаминогликанами (ГАГ), протеогликанами и другими отрицательно заряженными молекулами. Эта особенность биополимера разрешает захват и концентрацию разных биомолекул, так как многие цитокины/факторы роста связаны с ГАГ [Madihally S.V., Matthew Н. W. Т.: Biomaterials 1999; 20: 1133].
Известны повязки на раны, состоящие из хитина и хитозана, например, как в японской патентной заявке JP2011167237, касающейся повязки, основанной на нановолокнах из хитина, хитозана или его композитов, которые производятся только в воде.
Известные до настоящего времени повязки, изготовленные на основе хитозана или хитина, проявили хорошие биологические свойства при контакте с трудно поддающимися лечению ранами. Для того чтобы улучшить терапевтические свойства, хитозан или хитин заменены производным хитина, например, дибутириловым хитином. Такая повязка известна из PL 367163 (WO 2005/099781A1), в котором описывается повязка на раны, которая использует дибутириловый хитин и хитин, восстановленный из дибутирилового хитина, используемые для приготовления повязки на раны, а также способ ее производства. Эти повязки опираются на технологию прядения. Текстильные повязки требуют:
- завода для прядения волокон во влажном процессе или электропрядения в прядильных машинах;
- приготовления прядильных растворов, затвердевания полимера, его промывки, сушки, растягивания и т.п.;
- резки этих волокон и чесания их на специальных машинах, и этот процесс сопровождается значительной потерей полимера в виде пыли;
- формирования матов на специальных машинах, их иглопробивания, термообработки, чтобы получить окончательную форму нетканого материала.
Неожиданно оказалось, что образование активного полимерного слоя из разных производных хитина, полученных путем реакции этерификации хитина в присутствии алифатических ангидридов длиной цепи от С2 до С8, неразветвленных насыщенных, разветвленных ненасыщенных, циклических ангидридов в неволокнистом виде, позволяет получить терапевтические свойства, а также более быструю регенерацию кожи, более длительную жизнеспособность и повышенную прочность связывания с полимером, чем в случае других известных повязочных материалов.
Кроме того, сравнительные исследования повязок, содержащих активные слои на основе дибутрилового хитина (DBC) в волокнистом и неволокнистом виде (произведенные в соответствии с изобретением) показали значительные различия между связанным продуктом, изготовленным из DBC и повязками согласно изобретению. Повязки, содержащие неволокнистый активный полимерный слой на основе производных хитина из примененных клеток заслуживают особого внимания в связи с тем, что применяемые до сих пор производные хитина не смогли применять клетки и не нашли практического применения. Такие результаты были получены, среди других, с использованием указанных в изобретении смесей полимеров.
Предметом настоящего изобретения является активный полимерный слой, в частности для повязки, с трехмерной структурой, отличающийся тем, что имеет неволокнистую структуру, изготовленную из производных хитина, полученных в результате реакции этерификации хитина в присутствии неразветвленных насыщенных алифатических ангидридов, длина цепей которых составляет от С2 до С8, а также ангидридов, предпочтительно ангидрида этан-пропановой кислоты, ангидрида бутан-пропановой кислоты, разветвленных ненасыщенных ангидридов, предпочтительно ангидрида метакриловой кислоты, ангидрида 2-бутановой кислоты и циклического ангидрида, предпочтительно малеинового ангидрида, янтарного ангидрида, фталевого ангидрида и оксикислот, предпочтительно молочной кислоты, гликолевой кислоты.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что производные хитина, полученные путем реакции этерификации хитина в присутствии неразветвленных насыщенных алифатических ангидридов, длина цепей которых составляет от С2 до С8, разветвленных ангидридов, ненасыщенных и циклических, а также некоторых оксикислот, являются моно- или дизамещенными.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что дизамещенные производные хитина, содержат заместители, имеющие ту же длину цепей.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что дизамещенные производные хитина, содержащие заместитель, имеющий разную длину цепей.
Предпочтительно, активный слой изготовлен из одного производного хитина в соотношении от 0,1% до 100%, или смеси, по меньшей мере, двух производных хитина.
Предпочтительно, активный полимерный слой является пористым.
Предпочтительно, активный полимерный слой является непористым.
Предпочтительно, активный полимерный слой имеет поры размером от 0,1 мм до 4,0 мм в диаметре, прямые или свернутые, в зависимости от типа раны, или поры разных размеров в процентном отношении от 1% до 90% в одной повязке.
Предпочтительно, активный полимерный слой получается в результате выщелачивания.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что в процессе выщелачивания в форме равномерно разводится растворимое в воде порообразующее вещество, с соотношением массы полимеров к массе порообразующего фактора в диапазоне от одной пятой до 1/40, с размером кристаллов от 100 мкм до 800 мкм, а затем применяется раствор полимера, выбранного из группы производных хитина или смеси производных хитина, растворенных в органическом растворителе, и затем растворитель выпаривается при температуре от 24°C до 80°C в течение от 3 до 20 часов, в то время как процесс вымывания остатков порообразующего вещества и растворителя водой продолжается от 1 до 24 часов.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что в качестве порообразующего вещества используется хлорид натрия (NaCl).
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что в качестве органических растворителей применяются кетоны и алкиловые спирты.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что концентрация производного хитина/смеси производных хитина в растворителе составляет от 0,01 г/мл до 0,4 г/мл, предпочтительно от 0,001 г/мл до 0,15 мкг/мл.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что получается путем растворения производного хитина или их смеси (с концентрацией от 0,1% до 99%) в растворе хлорида лития (LiCl) (с концентрацией от 5% до 6%) в N,N-диметилацетамиде (ДМА), добавления карбоната кальция и перемешивания при пониженной температуре, а затем заливки, таким образом, подготовленной смеси в форму, выпаривания растворителя, промытая раствором соляной кислоты и водой, а также сушки.
3
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что карбонат кальция (СаСО) применяется в количестве от 0,1% до 5%, предпочтительно от 1% до 3,5%, при этом получаются поры разных форм и размеров от 100 мкм до 1000 мкм.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что он насыщен вспомогательными веществами.
+
+
2+
2+
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что в качестве вспомогательных веществ применяются ионы Ag (в количестве от 0,01% до 5%), и/или ионы калия К (в количестве от 0,01% до 2%), и/или ионы кальция Са (в количестве от 0,01% до 2%), и/или ионы цинка Zn (в количестве от 0,01% до 1,5%), и/или лимонная кислота (в количестве от 0,001% до примерно 5%), и/или соли висмута (в количестве от 0,001% до 5%).
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что он насыщен антисептическими веществами.
Молекулы антибиотиков, в зависимости от их размера, либо захвачены в полимерной сетке при изготовлении перевязочного материала, либо адсорбируются на поверхности.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что в качестве антисептических веществ применяются: неомицин, полимиксин В, бацитрацин, ванкомицин, гентамицин, цефалоспорин и другие антибиотики с широким спектром действия.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что он пропитан метронидазолом.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что он распространяется на гидрогеле.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что в качестве гидрогеля применяется желатин, агар, полиэтиленоксид, полиакриловая кислота.
Предпочтительно, активный полимерный слой характеризуется тем, что он расположен в структуре гидрогеля или на поверхности гидрогеля в количестве от 0,01% до 98% веса в объеме гидрогеля, в слое толщиной от 0,01 мм до 1,5 мм.
Другим предметом настоящего изобретения является активный полимерный слой, в частности для повязки, отличающийся тем, что имеет неволокнистую структуру, изготовленную из производных хитина, полученных по реакции этерификации хитина в присутствии неразветвленных насыщенных алифатических ангидридов, длина цепей которых составляет от С2 до С8, предпочтительно этан-пропанового ангидрида, бутан-пропанового ангидрида, разветвленных ненасыщенных ангидридов, предпочтительно ангидрида метакриловой кислоты, ангидрида 2-бутановой кислоты и циклического ангидрида, предпочтительно малеинового ангидрида, янтарного ангидрида, фталевого ангидрида и оксикислот, предпочтительно молочной кислоты, гликолевой кислоты и содержит фибробласты и/или кератиноциты.
Другим предметом изобретения является применение активного полимерного слоя для изготовления повязки, которая может применяться на измененные болезнью места, в том числе на чистые, ровные, мелкие язвы, характеризующихся грануляцией, которая может быть изменена, открытую бедренную артерию.
Предпочтительно, применение активного полимерного слоя для изготовления перевязочного материала для использования в лечении людей и в ветеринарии.
Повязка, включающая активный полимерный слой в соответствии с настоящим изобретением характеризуется не только соответствующим образованием производных хитина (трехмерная структура). Были также исключены неблагоприятные параметры повязки, содержащей активный полимерный слой, сформированный исключительно из одного производного хитина, в том числе чрезмерная хрупкость, ограниченные возможности образования толстых структур, необходимых для перевязывания больших повреждений или для повязок, применяемых для быстрого контроля кровотечения. Кроме того, библиографические данные показывают, что сочетание перевязочных материалов, изготовленных из разных пластмасс с лекарствами (антибиотики, цитостатики) и/или факторами роста, хемотаксическими веществами, повышает эффективность лечения. Повязка в соответствии с изобретением имеет множество применений, в том числе косметические, при лечении язв разного происхождения, при лечении ожогов, а также в неотложной медицинской помощи. Повязка согласно изобретению имеет безопасное и прочное крепление (приколка, застежка) для применения в ветеринарии.
Расширенный вид повязки, содержащей активный полимерный слой в соответствии с изобретением, используется при лечении гипертонии, диабетических или сосудистых язв, содержит несколько слоев различной структуры и функций, которые могут быть заменены без нарушения слоев уже интегрированных с новообразованной тканью.
В наиболее продвинутом варианте изготовления повязка состоит из активного полимерного слоя, содержащего клетки (фибробласты и/или кератиноциты), которые дополнительно окружаются раствором, обеспечивающим их выживание. Без риска иммунизации предоставляет возможность для аутологичных и аллогенных пересадок, т.е. для клеток от пациента или от неродственных доноров. Эти клетки являются источником сигналов по стимулированию ткани пациента к восстановлению, и они также могут стать частью реконструированных тканей пациента, как это имеет место в случае повязок со структурой, предоставляющей возможность использовать очень высокое число клеток, превышающее 1000000 на квадратный сантиметр.
Известны повязки, использующие аналогичное явление, например, Apligraf (патентное описания: US 4485096; US 5106949; US 5536656). Однако, в их случае, клетки помещаются в геле, что затрудняет коммуникацию с тканями пациента и не предоставляет значительного положительного действия полимера. Сочетание клеток с полимером, содержащим производные хитина приводит к неожиданному синергетическому влиянию на измененную болезнью ткань.
Перевязочный материал, содержащий активный полимерный слой, опирающийся на производные хитина, является повязкой нового поколения, относящейся к группе активных повязок. Предпочтительные характеристики такого перевязочного материала следующие:
2
2
- поддержание соответствующей среды заживления (оптимальная влажность, постоянная температура, слегка кислый диапазон рН, нормальный обмен газа - оптимальные значения pO и pCO);
- стимулирование миграции клеток в фазах воспаления и пролиферации;
- стимулирование процессов заживления;
- поглощение межкапиллярного экссудата;
- стимулирование фибробластов, кератиноцитов и пролиферации грануляционной ткани;
- стимулирование ангиогенеза;
- защитные функции (защита раны от загрязнения, раздражения, механических повреждений, защита вновь образованных тканей на этапах формирования и эпителизации грануляционной ткани, защита от мацерации кожи);
- идеальное прикрепление к месту применения;
- необходимость удаления используемой повязки устранена (ферментативная деградация повязки на ране); в случае необходимости, новые повязки применяются на предыдущей повязке;
- отсутствие токсического и аллергического действия.
Активный полимерный слой по настоящему изобретению может также содержать антибиотики и метронидазол, связанные с полимером. Обладая антипротозойными свойствами и антибактериальным действием в отношении анаэробных бактерий, метронидазол является одним из наиболее эффективных химиотерапевтических агентов для лечения пациентов с инфицированными ранами. Исследования показали, что при применении этого лекарственного средства внутрь ускоряется заживление ожога второй степени. Кроме того, метронидазол может защищать пациентов от негативных последствий окислительного стресса, вызванного ожогами тела. Кроме того, исследования показывают, что местное применение метронидазола в лечении сосудистых язв голеней может ускорить как гранулирование, так и эпителизацию ткани [Witkowski J. A., Parish L. С: Pharmacol. and Therap. 30, 1991, 660-1].
Повязка, содержащая активный полимерный слой по настоящему изобретению может быть однослойной и может подвергаться полной биодеградации. Активный полимерный слой может быть выполнен из одного производного хитина (с долей от 0,1% до 100%) или смеси производных хитина (два или более производных хитина или производных хитина, связанных с другими общедоступными биосовместимыми биоразлагаемыми полимерами, такими как, например, полилактид, полигликоль, полиэфиры 3-гидроксибутановой кислоты и другие) или является биокомпозитом на основе одного или нескольких производных хитина. В этом случае производное хитина означает ацилированный оксикислотами хитин (такими как, например: молочная кислота, гликолевая кислота), неразветвленными насыщенными алифатическими ангидридами (с длиной цепей кислотных радикалов от С2 до С8, т.е. от ангидрида этановой кислоты до ангидрида октановой кислоты, а также от ангидридов, таких как:: этан-пропановый ангидрид, бутан-пропановый ангидрид), разветвленными ненасыщенными алифатическими ангидридами (например, ангидридом метакриловой кислоты, ангидридом 2-бутановой кислоты) или циклическими ангидридами (малеиновый ангидрид, ангидрид глутаровой кислоты, ангидрид янтарной кислоты, фталевый ангидрид). Хитин может быть замещен в одной или двух позициях одним или двумя заместителями с разной длиной цепей. Активный полимерный слой имеет трехмерную структуру (а также поры размером от 0,1 мм до 4,0 мм в диаметре, прямые или свернутые, в зависимости от типа раны, или поры разного размера в процентном отношении от 1% до 90% в одной повязке).
Повязка, содержащая активный полимерный слой по настоящему изобретению может также содержать абсорбирующий слой. Абсорбирующий слой может быть выполнен из следующих химических соединений: гидроволокно, альгинаты, мембраны и полупроницаемые полиуретановые пленки, гидроколлоиды в виде пластинок, гидроколлоиды в виде геля. Характеристики отдельных абсорбирующих слоев:
- мембраны и полупроницаемые полиуретановые пленки: содержание полиуретана от 15% до 100%, толщина слоя от 0,1 мм до 5,0 мм, форма и размер в зависимости от внутреннего слоя. Наружный слой образует барьер для микроорганизмов и воды (водонепроницаемый), но позволяет испарение с поверхности раны, что обеспечивает влажную среду раны, его легко удалить из внутреннего слоя, находящегося в непосредственном контакте с раной. Абсорбирующий слой такого типа предназначен для ран с легким и умеренным экссудатом.
- слой из гидроволокна - на основе карбоксиметилцеллюлозы (или других производных целлюлозы, имеющей аналогичные физические и химические свойства), содержание производного целлюлозы от 5% до 100%, толщина от 0,1 мм до 5,0 мм, форма и размер в зависимости от внутреннего слоя, в виде гидрофильных волокон, спрессованных к виду пластинки. Волокна в контакте с экссудатом из раны производят гелевое покрытие - экссудат абсорбируется и удерживается в волокнистой структуре, тем самым устраняя патогенные бактерии. Особенно рекомендуется для запущенных ран с большим экссудатом и высоким риском инфицирования. Добавление ионов серебра (от 0,1% до 2%) обеспечивает этому слою антисептические свойства.
- слой на основе альгинатов - альгината кальция и альгината натрия и кальция, полученных из натриево-кальциевых производных альгиновой кислоты (D-маннуроновой кислоты и L-глюкуроновой кислоты), а также полимер, полученный из морских бурых водорослей (блоки GG, MM, MG; L-глюкуроновая кислота с концентрацией от 25% до 85%; маннуроновая кислота с концентрацией от 20% до 70%, причем процентное содержание глюкуроновой кислоты превышает содержание маннуроновой кислоты; содержание ионов кальция от 0,1% до 10,0%, содержание ионов натрия от 0,1% до 2,0%). В виде пластинки, изготовленной из сетки спрессованных волокон. После впитания экссудата из раны, вокруг каждого волокна образуется гель, связывающий экссудат. Явление гелеобразования опирается на обмен ионов кальция на поверхности волокон с ионами натрия в экссудате. Абсорбирующий слой этого типа предназначен для ран с умеренным и сильным экссудатом.
2
- гидроколлоидный слой - в виде пластинок; наружный защитный слой является полупроницаемым (цель: защита от загрязнения и вторжения патогенных микроорганизмов), внутренний слой содержит гидрофильные молекулы карбоксиметилцеллюлозы (натриевая карбоксиметилцеллюлоза и другие виды карбоксиметилцеллюлозы) суспендированные в гидрофобной смеси пектина - обеспечивающей достаточную влажность - и желатина - обеспечивающего слегка кислый рН. При контакте с экссудатом из раны набухает и вследствие увеличения взаимодействия частиц, превращается в гель. Образуется система вязких коллоидов, застывающих в единую массу, в которой свободные пространства заполняются абсорбированным экссудатом. Этот слой обеспечивает поддержание очень влажной среды раны, постоянной температуры и слегка кислого диапазона рН (уменьшает боль, кислый рН снижает производство простагландинов PGE сенсибилизующих нервные окончания). Абсорбирующий слой этого типа предназначен для ран с легким и умеренным экссудатом.
Повязка, включающая активный полимерный слой по настоящему изобретению может быть в виде гидрогеля с взвешенными частицами производных хитина или их смеси. Хранит большое количество воды (от 5% до 85%). Ввиду возможных гидрофильных свойств, обеспечивает интенсивное увлажнение и гидратацию сухой раны. Абсорбирует и связывает экссудат из раны лишь в небольшой степени. Предназначается для невыпотных ран.
Повязка этого типа рекомендуется при ожогах второй степени, ссадинах, а также для покрытия таких поверхностей, из которых берутся кожные трансплантаты.
Полезным вариантом гидрогелевой повязки с взвешенными частицами производных хитина или их смеси является гибкая панель гидрогеля любой формы и толщиной от 3 мм до 6 мм. Повязка этого типа является для раны эффективным барьером против внешней среды, будучи в то же время проницаемой для кислорода и лекарств.
3
2
Повязка, включающая активный полимерный слой по настоящему изобретению может быть изготовлена в качестве геля. С этой целью применяется производное хитина или смесь производных хитина, а также система LiCl (с концентрацией от 5% до 6%)/N,N-диметилацетамида (DMA). Поры получаются физически, путем аэрации, или химически (с использованием реакции СаСО в количестве от 0,1% до 5% от 1 N HCl, что приводит к образованию CO при температуре от 28°С до 80°С). Получаются поры разных форм и размеров от 100 мкм до 1000 мкм. Как размер пор, так и пористость (от 5% до 85%) напрямую связаны с размером кристаллов карбоната кальция (желаемый размер зерен достигается при помощи соответствующих сит выбранного размера сетки от 20 мкм до 1000 мкм) и его концентрацией (от 0,1% до 80%).
Полезным вариантом гидрогелевой повязки на основе производных хитина является гибкая панель гидрогеля любой формы и толщины от 2 мм до 8 мм. Повязка этого типа является для раны эффективным барьером против внешней среды, будучи в то же время проницаемой для кислорода и лекарств.
Повязка, включающая активный полимерный слой по настоящему изобретению может включать в себя слой фибробластов и/или кератиноцитов. Фибробласты создадут аутологичный или аллогенный трансплантат из клеток или от лица, получающего повязку, или от родственных или неродственных доноров. Число клеток должно быть от 10000 до 1000000 на квадратный сантиметр поверхности повязки и зависит от количества и размера пор, образованных в полимере. Число клеток увеличивается с объемом созданных пространств.
Повязка этого типа может иметь любую форму, приспособленную к индивидуальным потребностям пациента (круглую, квадратную, прямоугольную, ленточную, анатомическую форму и т.д.). Толщина индивидуальной повязки может составлять от 0,1 мм до 5,0 мм.
Технические параметры, характеризующие однослойную повязку, в зависимости от толщины полимерного слоя и примененных производных хитина:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 500 до 9000;
- удлинение - от 0,5% до 500%;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 200;
2
- поглощение PBS [полисукцинат бутила] - от 0,2 до 50 г PBS/24 ч/100 см повязки.
Применение повязок, содержащих активный полимерный слой в соответствии с изобретением: язвы голеней, пролежни, диабетическая гангрена, абсцессы, фурункулы, карбункулы, ожоги, раневая повязка в хирургии травм и новообразований, и другие.
Когда в ране находятся некротические ткани, рекомендуется использовать мазь, содержащую протеолитические ферменты (до нанесения повязки на основе производных хитина) или другое лекарственное средство для автолитической чистки некротических тканей в ране, или хирургическую обработку раны.
Биологические испытания, проведенные in vitro и in vivo на волокнах и неволокнистом виде дибутрилового хитина (DBC), отсутствие аллергических реакций и увеличения тканевого ответа после внутрибрюшной имплантации подтвердили, что DBC отвечает основным биологическим условиям для медицинских устройств, указанных в стандарте PrPN-EN 10993 «Биологическая оценка медицинский изделий». Результаты этих исследований были опубликованы [A. Chilarski, L. Szosland, I. Krucinska, P. Kiekens, A. Blasinska, G. Schoukens, R. Cislo, J. Szumilewicz, Fibres & Textiles in Eastern Europe, 2007, t. IV, ss. 77-81].
В клинических исследованиях, проведенных в Клинике детской хирургии и урологии Института центра здоровья польской матери в Лодзи в 2003-2005 гг. показали спонтанное действие DBC в качестве фактора ускорения заживления многих типов ран. Производные хитина в неволокнистом виде были раньше также испытаны в рамках европейского проекта CHITOMED (биомедицинские текстили из дибутрилового хитина и хитина) в лабораториях Лодзинского технического университета и Гентского университета (Бельгия), а также в клинических исследованиях в Клинике детской хирургии и урологии в Институте центра здоровья польской матери в Лодзи, проведенных профессором Анджеем Хиларским.
Повязка, включающая активный полимерный слой согласно изобретению представлена на чертежах, на которых: фиг. 1 показывает однослойную повязку, полностью биоразлагаемую, содержащую активный слой на основе производного хитина; фиг. 2 показывает двухслойную повязку полностью биоразлагаемую; фиг. 3 показывает трехслойную повязку полностью биоразлагаемую; фиг. 4 показывает однослойную повязку, полностью биоразлагаемую, изготовленную в процессе выщелачивания; фиг. 5 показывает двухслойную повязку, полностью биоразлагаемую, произведенную в процессе выщелачивания; фиг. 6 показывает гидрогелевую повязку с взвешенными частицами производных хитина или их смесей, фиг. 7 показывает гидрогелевую повязку с частицами производных хитина или их смеси на поверхности повязки; фиг. 8 показывает гелевую повязку, имеющую пористую структуру на основе производных хитина; фиг. 9 показывает однослойную повязку, полностью биоразлагаемую, полученную в процессе выщелачивания и обогащенную клетками (фибробластами и/или кератиноцитами); фиг. 10 показывает фотографию из флуоресцентного микроскопа, показывающую фрагмент тканой повязки (волокнистой) на основе производного хитина; фиг. 11 показывает фотографию из оптического микроскопа, показывающую фрагмент тканой повязки (волокнистой) на основе производного хитина; фиг. 12 показывает фотографию из флуоресцентного микроскопа (при увеличении 10×10), показывающую фрагмент повязки, показывающий отрывок трехмерного каркаса активного полимерного слоя на основе производного хитина и полученного в процессе выщелачивания; фиг. 13 показывает фотографию из оптического микроскопа (при увеличении в 4×10), показывающую фрагмент повязки, полученной в процессе выщелачивания и на основе производного хитина; фиг. 14 показывает фотографию из флуоресцентного микроскопа (при увеличении 20×10), показывающую фрагмент повязки, показывающий отрывок трехмерного каркаса активного полимерного слоя на основе производного хитина и полученного в процессе выщелачивания, а также примеры.
Пример 1
Однослойная повязка, полностью биоразлагаемая, содержащая активный полимерный слой 1
+
2+
Повязка состоит из одного слоя. Активный полимерный слой 1 производится из одного производного хитина, полученного в результате этерификации с пропановым ангидридом (концентрация в процентах производного хитина в повязке составляет 100%). Производное хитина растворенное в ацетоне в концентрации от 10% до 30% выливается через сопло с диаметром от 2 мм до 8 мм со скоростью от 1 до 3 литров в минуту на плоскую невпитывающую поверхность (в виде ленты) шириной 100 мм и фиксированным перемещением со скоростью от 0,5 до 1,0 метра в минуту. Когда полимерная лента уже затвердела, при помощи подготовленного пробойника (размер иглы от 0,098 мм до 3,98 мм) могут выполняться в нее отверстия различных форм, размеров и плотности размещения, обрабатывая полученную таким образом полимерную ленту к форме зависящей от типа и назначения повязки. В результате этого процесса производится активный полимерный слой. Он имеет трехмерную пористую или непористую структуру (в случае пористой структуры - поры размером от 0,1 мм до 4,0 мм в диаметре, прямые или свернутые, или поры различных размеров в процентном отношении в одной повязке от 1% до 90%). Активный полимерный слой 1 дополнительно насыщается вспомогательными веществами или другими антисептическими веществами путем погружения готового активного полимерного слоя 1 в растворе вспомогательного вещества, а затем адсорбции из раствора путем выпаривания растворителя. Активный полимерный слой был насыщен вспомогательными веществами, такими как ионы Ag в количестве 0,01%, ионы Са в количестве 0,01%. Активный полимерный слой 1 дополнительно был насыщен неомицином, антибиотиком с антисептическими и бактериостатическими свойствами.
Опционально, активный полимерный слой 1 вступает в непосредственный контакт с раной.
Технические параметры, характеризующие однослойную повязку, в зависимости от толщины и пористости полимерного слоя:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 1000 до 9000;
- удлинение - от 0,5% до 400%;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 200;
2
- поглощение PBS - от 0,2 до 50 г PBS/24 ч/100 см повязки.
Пример 2
Однослойная повязка, полностью биоразлагаемая, содержащая активный полимерный слой 1
+
Повязка состоит из одного слоя. Активный полимерный слой 1 производится из смеси трех производных хитина (ацетил производное в количестве 10%, пентаноил производное в количестве 10%, и бутирил производное в количестве 80%). Полимерная смесь с добавлением вспомогательных веществ (указанных ниже), растворенная в этаноле в концентрации от 5% до 30% выливается через сопло с диаметром 2 мм до 8 мм со скоростью от 0,5 до 3,0 литра в минуту, на плоскую неабсорбирующую поверхность (в виде ленты) шириной 100 мм, движущуюся с постоянной скоростью от 0,5 до 1,0 метра в минуту. Затем, после затвердевания вылитых слоев, формируется активный полимерный слой 1. Полученный активный полимерный слой формируется к форме, зависящей от типа и назначения повязки. Активный полимерный слой 1 был насыщен вспомогательными веществами, такими как ионы К, лимонная кислота в количестве 1,5%, соли висмута в количестве 0,001%. Активный полимерный слой 1 дополнительно был насыщен антибиотиком ванкомицином.
Опционально, активный полимерный слой 1 вступает в непосредственный контакт с раной, имеет трехмерную пористую структуру, как показано на фиг. 1.
Технические параметры, характеризующие однослойную повязку, в зависимости от толщины полимерного слоя и примененных производных хитина:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 500 до 3000;
- удлинение - от 0,5% до 500%;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 200;
2
- поглощение PBS - от 0,2 до 50 г PBS/24 ч/100 см повязки.
Способ применения: Осторожно положить однослойную биоразлагаемую повязку на заранее очищенную рану и прижать. Активный полимерный слой 1 на основе производных хитина не удаляется с раны, но оставляется для ферментативной биодеградации, скорость которой зависит от типа раны, а также от толщины повязки.
Пример 3
Двухслойная повязка, полностью биоразлагаемая, содержащая активный полимерный слой 1
+
2+
Повязка состоит из двух слоев. Первый (внешний) является съемной защитной пленкой 2, а второй (активный полимерный слой 1) состоит из смеси трех производных хитина(ацетил производное 10%, пентаноил производное 20% и бутирил производное 20%), связанных с биосовместимыми полимерами, полностью биоразлагаемыми - полилактидом 30% и полиэфиром 3-гидроксибутановой кислоты 20%. Активный полимерный слой 1 получается, как описано в примере 1. Наружный слой и активный полимерный слой соединены периферийной адгезионной системой 2 в виде акрилового вяжущего, оба слоя герметичны вдоль их боковых краев (от 0,1 % до 10% вяжущего на поверхности повязки), как показано на фиг. 2. Активный полимерный слой 1 дополнительно был насыщен вспомогательными веществами и бактерицидными веществами путем погружения готового активного полимерного слоя 1 в растворе вспомогательного вещества и затем адсорбции из раствора путем выпаривания растворителя. Активный полимерный слой содержит ионы Ag в количестве 2,0%, ионы Zn в количестве 0,1%, лимонную кислоту в количестве 0,3%. Активный полимерный слой 1 дополнительно был насыщен антибиотиком: гентамицин (0,1%).
Технические параметры, характеризующие двухслойную повязку, в зависимости от толщины полимерного слоя и примененных производных хитина:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 500 до 9000;
- удлинение - от 0,5% до 500%;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 200;
2
- поглощение PBS - от 0,2 до 50 г PBS/24 ч/100 см повязки.
Способ применения: Осторожно наложить двухслойную биоразлагаемую повязку на предварительно очищенную рану, и по истечении определенного времени удалить наружный защитный слой 3. Активный слой полимера 1 на основе производных хитина не удаляется с раны, но оставляется для ферментативной биодеградации, скорость которой зависит от типа раны, а также от толщины и пористости повязки.
Пример 4
Трехслойная повязка, полностью биоразлагаемая, содержащая активный полимерный слой 1.
Трехслойные повязки являются сильно поглощающими повязками, в которых поглощающий слой обеспечивает оптимально влажную раневую среду, позволяя при этом избежать накопления экссудата из раны и предотвращая мацерацию здоровой кожи вокруг нее.
Повязка состоит из трех слоев. Наружный слой является съемной неперфорированной защитной пленкой 3. Внутренний слой является абсорбирующим слоем 4, который расположен между наружным слоем и активным полимерным слоем 1. Активный полимерный слой 1 выполнен из смеси трех производных хитина (полученных в результате этерификации хитина со следующими ангидридами по очереди: этан-пропановый ангидрид, в количестве 20%, бутан-пропановый ангидрид, в количестве 40%, а также ангидрид метакриловой кислоты в количестве 20%) в сочетании с общедоступным биосовместимым биоразлагаемым полимером полигликолем (содержание полигликоля в процентах 20%).
+
+
Активный полимерный слой 1 был изготовлен и насыщен вспомогательными веществами, как описано в примере 1. Активный полимерный слой 1 был пропитан ионами Ag в количестве 2,5%, ионами K в количестве 0,1%, солями висмута в количестве 0,1%. Активный полимерный слой 1 дополнительно был пропитан метронидазолом (в количестве 0,3%).
Абсорбирующий слой 4 прикреплен к наружному слою 3 и активному полимерному слою 1 посредством периферийной адгезивной системы (2) (поливиниловое связующее). Все три слоя уплотнены вдоль их боковых кромок (от 0,1% до 10% связующего на поверхности повязки). Абсорбирующий слой 4 выполнен из коммерчески доступного гидроволокна (фиг. 3).
Технические параметры, характеризующие трехслойную повязку, в зависимости от толщины и пористости активного слоя полимера 1:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 200 до 9000;
- удлинение - от 0,5% до 500%;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 300;
2
- Поглощение PBS (полисукцинат бутила) - от 0,2 до 70 г PBS/24 ч/100 см повязки.
Способ применения: Осторожно применять трехслойную биоразлагаемую повязку на рану, которая заранее была очищена и прижать. Когда абсорбирующий слой 4 будет насыщен (явное увеличение объема поглощающего слоя 4; в зависимости от типа раны и количества раневого экссудата, время составляет от 5 до 168 часов), абсорбирующий слой 4 из наружного слоя 3 следует осторожно удалить из активного полимерного слоя 1, который оставляется для ферментативной биодеградации, скорость которой зависит от типа раны, а также от толщины и пористости слоя.
Пример 5
Трехслойная повязка, полностью биоразлагаемая, содержащая активный полимерный слой 1.
Трехслойные повязки являются сильно абсорбирующими повязками, где абсорбирующий слой 4 обеспечивает оптимальную влажную среду раны, одновременно предотвращая накопление экссудата из раны и предотвращая мацерацию здоровой кожи вокруг нее.
Повязка состоит из трех слоев. Наружный слой является съемной неперфорированной защитной пленкой 3. Внутренний слой является абсорбирующим слоем 4, который расположен между наружным слоем и активным полимерным слоем 1. Активный полимерный слой 1 выполнен из смеси трех производных хитина (полученных в результате этерификации хитина со следующими ангидридами по очереди: этан-пропановым ангидридом в количестве 20%, янтарным ангидридом в количестве 40%, и фталевым ангидридом в количестве 20%) в сочетании с широко доступным биосовместимым биоразлагаемым полимером - полигликолем (процентное содержание полигликоля составляло 20%).
+
2+
2+
Активный полимерный слой 1 был изготовлен и насыщен вспомогательными веществами, как описано в примере 1. Активный полимерный слой 1 был пропитан ионами Ag в количестве 2,5%, ионами Са в количестве 1,0%, ионами Zn в количестве 0,1%. Активный полимерный слой 1 дополнительно был пропитан метронидазолом (в количестве 0,3%).
Абсорбирующий слой 4 связан с наружным слоем 3 и активным полимерным слоем 1 посредством периферийной адгезивной системы (2) (поливиниловое связующее). Все три слоя уплотнены вдоль их боковых кромок (от 0,1% до 10% связующего на поверхности повязки). Абсорбирующий слой 4 выполнен из альгинатов (фиг. 3). Технические параметры, характеризующие трехслойную повязку, в зависимости от толщины и пористости активного слоя полимера 1:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 200 до 9000;
- удлинение - от 0,5% до 500%;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 300;
2
- Поглощение PBS (полисукцинат бутила) - от 0,2 до 70 г PBS/24 ч/100 см повязки. Способ применения: Осторожно применять трехслойную биоразлагаемую повязку на рану, которая заранее была очищена и прижать. Когда абсорбирующий слой 4 будет насыщен (явное увеличение объема поглощающего слоя 4; в зависимости от типа раны и количества раневого экссудата, время составляет от 5 до 168 часов), абсорбирующий слой 4 с наружным слоем 3 следует осторожно удалить из активного полимерного слоя 1, который оставляется для ферментативной биодеградации, скорость которой зависит от типа раны, а также от толщины и пористости слоя.
Пример 6
Однослойная повязка, полностью биоразлагаемая, содержащая активный полимерный слой 1, изготовлен в процессе выщелачивания
Пористая полимерная повязка с трехмерной структурой основана на смеси производных хитина, полученных с использованием пропанового ангидрида, в количестве 20%, ангидрида этановой кислоты, в количестве 30%, а также ангидрида 2-бутановой кислоты, в количестве 50%. Поры получают путем выщелачивания. В этом способе, в форме (с формой в зависимости от конечной формы повязки) равномерно распределяется NaCl с кристаллами размером от 100 мкм до 800 мкм (соотношение массы полимеров к массе порообразующего вещества находится в диапазоне от одной пятой до 1/40), а затем осторожно наносится этаноловый раствор полимеров; концентрация смеси полимеров в растворителе составляет 0,02 г/мл. Затем растворитель выпаривают при температуре 24°С в течение 2 часов. Остатки порообразующего вещества и растворителя промываются (необязательно) деминерализованной водой в течение от 1 до 24 часов. После полного вымытая порообразующего вещества формируется пористый активный полимерный слой 1, имеющий трехмерную структуру полимера и пористость в диапазоне от 5% до 99% поверхности повязки. Размер полученных пор находится в диапазоне от 50 мкм до 600 мкм (фиг. 4).
+
Активный полимерный слой 1, был пропитан вспомогательными веществами с бактерицидными свойствами путем погружения готового активного полимерного слоя 1 в растворе вспомогательного вещества, а затем путем адсорбции из раствора путем выпаривания растворителя. Активный полимерный слой содержит ионы Ag в количестве 0,2%, лимонную кислоту в количестве 0,003%. Активный полимерный слой 1 дополнительно был пропитан антибиотиком ванкомицином (в количестве 0,5%).
Повязка этого типа не удаляется из раны, но оставляется для ферментативной биодеградации, скорость которой зависит от типа раны и пористости активного слоя полимера 1.
Технические параметры, характеризующие однослойную повязку, в зависимости от толщины и пористости активного слоя полимера 1:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 200 до 9000;
- удлинение - от 0,5% до 35 %;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 200;
2
- Поглощение PBS (полисукцината бутила) - от 0,2 до 30 г/PBS 24 ч/100 см повязки.
Способ применения: Осторожно наложить однослойную повязку, полностью биоразлагаемую, на заранее очищенную рану и прижать. Повязка этого типа не удаляется из раны, но оставляется для ферментативной биодеградации, скорость которой зависит от типа раны, а также толщины и пористости повязки. При необходимости, следующая повязка этого типа применяется на разложенную повязку, без удаления предыдущей.
Пример 7
Двухслойная повязка, полностью биоразлагаемая, содержащая активный полимерный слой 1. изготовлен в проиессе выщелачивания
Повязка состоит из двух слоев. Первый (внешний) является съемной защитной пленкой 3 (коммерчески доступной, перфорированной или неперфорированной), в то время как второй (активный) является активным полимерным слоем 1 с трехмерной структурой, основанной на смеси производных хитина, полученных с помощью ангидрида бутановой кислоты в количестве 80%, а также ангидрида этановой кислоты в количестве 20%. Поры получают путем выщелачивания. В форме (с формой в зависимости от конечной формы повязки) равномерно распределяется NaCl с кристаллами размером от 100 мкм до 800 мкм (соотношение массы полимеров к массе порообразующего вещества находится в диапазоне от одной пятой до 1/40), а затем осторожно наносится этаноловый раствор полимеров; концентрация смеси полимеров в растворителе составляет 0,03 г/мл. Растворитель выпаривают при температуре 30°С и при пониженном давлении в течение примерно 3 часов. Остатки порообразующего вещества и растворителя промываются (необязательно) деминерализованной водой от 1 до 24 часов. После полного вымытия порообразующего вещества формируется пористый активный полимерный слой 1, имеющий трехмерную структуру полимера и пористость в диапазоне от 5% до 99% поверхности повязки. Размер полученных пор находится в диапазоне от 50 мкм до 600 мкм (фиг. 5).
+
2+
Активный полимерный слой 1, был пропитан вспомогательными веществами с бактерицидными свойствами путем погружения готового активного полимерного слоя 1 в растворе вспомогательного вещества, а затем путем адсорбции из раствора путем выпаривания растворителя. Активный полимерный слой содержит ионы Ag в количестве 1,5 %, ионы Zn в количестве 0,01 %, лимонную кислоту в количестве 3,1%. Активный полимерный слой 1 дополнительно был пропитан антибиотиком: цефалоспорин (в количестве 0,1%).
Технические параметры, характеризующие двухслойную повязку, в зависимости от толщины и пористости активного слоя полимера 1:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 200 до 9000;
- удлинение - от 0,5% до 35 %;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 200;
2
- Поглощение PBS (полисукцината бутила) - от 0,2 до 30 г / PBS 24 ч/100 см повязки.
Способ применения: Осторожно нанести двухслойную повязку, полностью биоразлагаемую, на заранее очищенную рану и прижать, и после определенного времени, удалить наружный защитный слой 3. Активный полимерный слой 1 не удаляется из раны, но оставляется для ферментативной биодеградации, скорость которой зависит от типа раны, а также от толщины и пористости слоя. При необходимости, следующая повязка этого типа применяется на разложенную повязку, без удаления предыдущей.
Пример 8
Гидрогелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1 с взвешенными частицами производных хитина или их смесей
+
+
2+
Пористая повязка этого типа формируется трехмерной сеткой желатина и содержит активный полимерный слой 1 в виде дисперсных частиц производных хитина, полученных при помощи малеинового ангидрида в количестве 60%, и ангидрида глутаровой кислоты, в количестве 40% (содержание по весу смеси производных хитина на объем геля находится в диапазоне от 0,01 % до 98%). К предварительно приготовленного водного раствора желатина с добавлением вспомогательных веществ, имеющих бактерицидные свойства (5-процентный раствор желатина в воде, температура гомогенизации золя 40°С) добавляется 5-процентная смесь производных хитина и всю смесь перемешивают при температуре 40°С в течение 2 часов с помощью магнитной мешалки, вращающейся со скоростью 1200 оборотов в минуту. Затем желатин с взвешенными частицами смеси производных хитина применяется к не-поглощающей поверхности (в виде ленты), имеющей ширину 100 мм со скоростью от 0,25 до 3 литров в минуту, с использованием сопла, имеющего диаметр от 0,2 мм до 10 мм, перемещающегося со скоростью от 0,3 до 1,0 метра в минуту, и охлаждается до температуры 30°С. Затем полученный слой геля образуется в желаемую форму, в зависимости от типа и назначения повязки. Хранит большое количество воды (от 5% до 85%). Ввиду возможных гидрофильных свойств, обеспечивает интенсивное увлажнение и гидратацию сухой раны. Абсорбирует и связывает экссудат из раны лишь в небольшой степени. Предназначается для невыпотных ран. Слой геля был насыщен вспомогательными веществами, как описано в примере 1, такими как ионы Ag в количестве 2,5%, ионы K в количестве 0,1%, ионы Са в количестве 1,2%. Гидрогелевый слой дополнительно был пропитан антибиотиком: полимиксин В (в количестве 0,2%).
Повязка этого типа рекомендуется при ожогах второй степени, ссадинах, а также для покрытия таких поверхностей, из которых берутся кожные трансплантаты.
Полезным вариантом гидрогелевой повязки с взвешенными частицами производных хитина или их смеси является гибкая панель гидрогеля любой формы и толщиной от 3 мм до 6 мм. Повязка этого типа является для раны эффективным барьером против внешней среды, будучи в то же время проницаемой для кислорода и лекарственных средств (фиг. 6).
Технические параметры, характеризующие гидрогелевую повязку с взвешенными частицами производных хитина, в зависимости от толщины повязки:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 100 до 500;
- удлинение - от 0,5% до 60%;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 100;
2
- Поглощение PBS (полисикцуата бутила) - от 0,2 до 20 г /PBS 24 ч/100 см повязки.
Способ применения: В отличие от предыдущих примеров (Примеры от 1 до 7), повязка этого типа должна быть удалена из раны по истечении определенного времени (от 5 до 168 часов, в зависимости от стадии заживления ран), однако этот шаг является безболезненным для пациента, потому что такая повязка не придерживается чрезмерно раны.
Пример 9
Гидрогелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1 с взвешенными частицами производных хитина или их смесей
+
Непористая повязка, создана трехмерной сеткой полиоксида этилена и содержит активный полимерный слой 1 в виде дисперсных частиц производных хитина, полученных при помощи малеинового ангидрида, в количестве 60%, и ангидрида глутаровой кислоты, в количестве 40% (содержание по весу смеси производных хитина на объем геля находится в диапазоне от 0,01% до 98%). К предварительно приготовленному водному раствору желатина с добавлением вспомогательных веществ, обладающих бактерицидными свойствами добавляется 8-процентная смесь производных хитина, и вся смесь перемешивается при комнатной температуре в течение 2 часов с помощью магнитной мешалки, вращающейся со скоростью 1200 оборотов в минуту. Затем золь с взвешенными частицами смеси производных хитина применяется к не поглощающей поверхности (в виде ленты), имеющей ширину 100 мм со скоростью от 0,25 до 3 литров в минуту, с использованием сопла, имеющего диаметр от 0,2 мм до 10 мм, движущегося со скоростью от 0,3 до 1,0 метра в минуту, и подвергается желатинизации. Затем слой геля образуется в желаемую форму, в зависимости от типа и назначения повязки. Повязка на основе такой комбинации производных хитина и такого типа гидрогеля накапливает значительное количество воды (от 5% до 70%). Кроме того, ввиду возможных гидрофильных свойств, обеспечивает интенсивное увлажнение и гидратацию сухой раны. Абсорбирует и связывает экссудат из раны лишь в небольшой степени. Предназначается для невыпотных ран. Гидрогелевый слой с нанесенным на него активным слоем полимера 1 был насыщен вспомогательными веществами, как описано в примере 1. Содержит ионы Ag в количестве 0,02%, лимонную кислоту в количестве от 0,03%, соли висмута в количестве 0,01%. Гидрогелевый слой дополнительно был пропитан антибиотиками: полимиксин В (0,3%) (фиг. 6).
Технические параметры, как в примере 8.
Способ применения как для повязки, полученной в примере 8.
Пример 10
Гидрогелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1 с частицами производных хитина или их смеси на поверхности повязки
Гидрогелевая повязка, покрытая на одной стороне активным полимерным слоем 1 в виде частиц производных хитина или их смесей. Повязка образована трехмерной сеткой гидрогеля 5 на основе полиакриловых кислот, с добавлением вспомогательных веществ, имеющих бактерицидные свойства, со стороны, которая находится в непосредственном контакте с раной, покрытой слоем смеси производных хитина, имеющих толщину от 0,01 мм до 1,5 мм. Смесь производных хитина была получена с помощью ангидрида гексановой кислоты, в количестве 20% и ангидрида гептановой кислоты, в количестве 80% (содержание по весу смеси производных хитина в объеме геля находится в диапазоне от 0,01% до 98%).
Заранее приготовленный золь на основе полиакриловых кислот наносят на не впитывающую поверхность (в виде ленты), имеющую ширину 100 мм со скоростью от 0,25 до 3 литров в минуту, с использованием сопла, имеющего диаметр от 0,2 мм до 10 мм, движущегося с постоянной скоростью от 0,2 до 1,0 метра в минуту, а затем вылитый золь посыпают порошковой смесью полимеров с размером зерна 100 мкм до 350 мкм. Полученная система подвергается гелеобразованию (фиг. 7) и формируется к желаемой форме, в зависимости от типа и назначения повязки.
Технические параметры, характеризующие гидрогелевую повязку с частицами смеси производных хитина на поверхности повязки, в зависимости от содержания производных хитина и толщины повязки:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 100 до 500;
- удлинение - от 0,5% до 60%;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 100.
Способ применения: В отличие от предыдущих примеров (Примеры от 1 до 7), повязка этого типа должна быть удалена из раны по истечении определенного времени (от 5 до 168 часов, в зависимости от стадии заживления ран), однако этот шаг является безболезненным для пациента, потому что такая повязка не придерживается чрезмерно раны.
Пример 11
Гидрогелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1 с частицами производных хитина или их смеси на поверхности повязки
Гидрогелевая повязка, покрытая с одной стороны активным полимерным слоем 1 в виде частиц производных хитина или их смесей. Повязка образована трехмерной сеткой агара, со стороны, находящейся в непосредственном контакте с раной, покрытой активным полимерным слоем (толщиной от 0,01 мм до 0,5 мм) смеси производных хитина, полученного с использованием ангидрида октановой кислоты, в количестве 20%, и ангидрида гептановой кислоты, в количестве 80% (содержание по весу смеси производных хитина на объем геля находится в диапазоне от 0,01% до 98%) (фиг. 7).
Способ получения повязки, как в примере 10.
Технические параметры, как в примере 10.
Способ применения как для повязки, полученной в примере 10.
Пример 12
Пористая гелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1 на основе производных хитина
3
2
Гелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1, образованный из смеси производных хитина, полученных с использованием ангидрида этановой кислоты, в количестве 30%, и ангидрида пропановой кислоты, в количестве 70%, и системы LiCl (в количестве от 5% до 6%)/ДМА. Поры получают химически с использованием химического процесса (с помощью реакции 2-процентного СаСО с 1 N HCl, в результате чего образуется CO при температуре 28°C). Получаются поры размером от 100 мкм до 1000 мкм. Как размер пор, так и пористость (от 5% до 85%) напрямую связаны с размером кристаллов карбоната кальция (желаемый размер зерен достигается с помощью соответствующих сит выбранного размера сетки от 20 мкм до 1000 мкм) и его концентрацией (от 1% до 80%).
Способ получения активного гелевого слоя полимера 1: в заранее приготовленный раствор LiCl (концентрация от 5% до 6%)/ДМА возвращается 2-процентная смесь производных хитина (состав смеси был описан выше). Затем раствор перемешивают с помощью магнитной мешалки со скоростью 1500 оборотов в минуту при температуре 8°C в течение 24 часов. К полученному раствору добавляют 2-процентный карбонат кальция, и все это перемешивают при более низкой температуре с той же оборотной скоростью в течение еще 3 часов. Затем раствор выливают на не поглощающую поверхность (в виде ленты) шириной 100 мм со скоростью от 0,25 до 3 литров в минуту, с использованием сопла, имеющего диаметр от 0,2 мм до 10 мм, движущегося со скоростью от 2 до 1,0 метра в минуту. Затем раствор оставляется для испарения растворителя в течение 48 часов. Поры получают путем многократного промывания 1 N HCl при температуре 28°C. Остаточные следы хлорида лития и растворителя удаляют путем многократных экстракций водой. Последним этапом является сушка полученного активного пористого гелевого полимерного слоя 1, возможно при пониженной температуре -40°C (фиг. 8).
Технические параметры, характеризующие гидрогелевую повязку с частицами смеси производных хитина на поверхности повязки, в зависимости от содержания производных хитина и толщины повязки:
3
2
- проницаемость кислорода (см/м) - от 100 до 8000;
- удлинение - от 0,5% до 40 %;
2
- прочность на растяжение (кг/см) - от 1 до 200;
2
- поглощение PBS (полисукцината бутила) - от 0,2 до 10 г PBS / 24 ч/100 см повязки.
Способ применения: В отличие от предыдущих примеров (Примеры от 1 до 7), повязка -этого типа должна быть удалена из раны по истечении определенного времени (от 5 до 168 часов, в зависимости от стадии заживления ран), однако этот шаг является безболезненным для пациента, потому что такая повязка не придерживается чрезмерно раны.
Пример 13
Пористая гелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1 на основе производных хитина
3
2
Гелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1, основанный на смеси производных хитина, полученных с использованием ангидрида этановой кислоты, в количестве 30% и ангидрида пропановой кислоты, в количестве 70%, а также системы LiCl (концентрация 5%)/ДМА. Поры получают химически с использованием химического процесса (с помощью реакции 3,5-процентного СаСО с 1 N HCl, в результате чего образуется CO при температуре 28°C). Получаются поры размером от 100 мкм до 1000 мкм. Как размер пор, так и пористость (от 5% до 85%) напрямую связаны с размером кристаллов карбоната кальция (желаемый размер зерен достигается с помощью соответствующих сит выбранного размера сетки от 20 мкм до 1000 мкм) и его концентрацией (от 1% до 80%).
Способ получения активного гелевого слоя полимера 1: в заранее приготовленный раствор LiCl (концентрация 5%)/ДМА возвращается 4-процентная смесь производных хитина (состав смеси был описан выше). Затем раствор перемешивают с помощью магнитной мешалки с оборотной скоростью 1500 оборотов в минуту при температуре 8°С в течение 24 часов. К полученному раствору добавляют 3,5-процентный карбонат кальция, и все это перемешивают при более низкой температуре с той же оборотной скоростью в течение еще 3 часов. Затем раствор выливают на не поглощающую поверхность (в виде ленты) шириной 100 мм со скоростью от 0,25 до 3 литров в минуту, с использованием сопла, имеющего диаметр от 0,2 мм до 10 мм, движущегося со скоростью от 2 до 1,0 метра в минуту. Затем раствор оставляется для испарения растворителя в течение 48 часов. Поры получают путем многократного промывания 1 N HCl при температуре 28°C. Остаточные следы хлорида лития и растворителя удаляют путем многократных экстракций водой. Последним этапом является сушка полученного активного пористого гелевого полимерного слоя 1, возможно при пониженной температуре -40°C (фиг. 8).
Технические параметры, как в примере 12.
Способ применения как для повязки, полученной в примере 12.
Пример 14
Пористая гелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1 на основе производных хитина
Гелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1, основанный на смеси производных хитина, полученных с использованием ангидрида этановой кислоты, в количестве 30% и ангидрида пропановой кислоты, в количестве 70%, а также системы LiCl (концентрация 6%)/ДМА. Пористость получается в процессе выщелачивания, в котором в качестве порообразующего вещества используется хлорид натрия. В форме (с формой в зависимости от конечной формы повязки) равномерно распределяется NaCl (соотношение массы полимеров к массе порообразующего вещества находится в диапазоне от одной пятой до 1/40) с кристаллами размеров 100 мкм до 800 мкм, а затем применяется осторожно раствор смеси производных хитина, растворенный в предварительно приготовленной системе LiCl/DMA; где концентрация полимерной смеси в растворителе составляет 0,03 г/мл. Выпаривание растворителя происходит при температуре 30°C и длится 48 часов. Растворитель и порообразующее вещество удаляются путем экстракции водой и повторяемую промывку деминерализованной водой (в течение до 24 часов). Затем активный полимерный слой 1 сушится возможно при пониженной температуре (-40°C). Размеры пор находятся в диапазоне от 50 мкм до 500 мкм. В результате этого процесса на поверхности повязки получается активный пористый полимерный слой 1 с трехмерной структурой и пористостью от 5% до 99% (фиг. 8).
Технические параметры, как в примере 12.
Способ применения как для повязки, полученной в примере 12.
Пример 15
Пористая гелевая повязка, содержащая активный полимерный слой 1 на основе производных хитина
Гелевая повязка, содержащая активный слой полимера 1 на основе смеси производных хитина, полученных с использованием ангидрида этановой кислоты, в количестве 30% и ангидрида пропановой кислоты, в количестве 70%, а также системы LiCl (концентрация 6%)/ДМА. Поры получают физически путем аэрации (фиг. 8).
Технические параметры, как в примере 12.
Способ применения как для повязки, полученной в примере 12.
Пример 16
Однослойная повязка, полностью биоразлагаемая, содержащая активный полимерный слой 1, полученный в процессе выщелачивания и обогащенный клетками (фибробластами 7 и/или кератиноцитами 6)
Активный полимерный слой 1 был получен в соответствии с примером 4. После активной стерилизации полимерным слоем 1, образующим повязку при помощи ионизирующего излучения, повязки погружаются в раствор, содержащий питательную среду для человеческих фибробластов 7 и/или кератиноцитов 6 (фиг. 9) вместе с клетками. Это средство было выполнено с использованием автоматического счетчика клеток, обладающего способностью связывать 80% клеток, содержащихся в полимере в диапазоне от 100000 до 500000 использованных клеток. Повязка приготовленная таким образом, предохраняемая от загрязнения примесями из внешней среды, и выдерживаемая при температуре 4°C, может транспортироваться для использования у пациента. Эта комбинация позволяет значительно стимулировать деление клеток у пациента в результате действия полимера, а также хемотактичных факторов в трансплантированных клетках. Повязки, содержащие наибольшее количество трансплантированных клеток, кроме того, что они ответственны за стимулирование клеток пациента, образуют компонент восстановленной ткани пациента.
Пример 17
Однослойная повязка, полностью биоразлагаемая, содержащая активный полимерный слой 1, полученный в процессе выщелачивания с процедурой применения клеток
Активный полимерный слой 1 был изготовлен в соответствии с примером 4. После активной стерилизации полимерным слоем 1, образующим повязку с помощью дутья перегретого пара или ионизирующего излучения, повязки погружаются в раствор, содержащий питательную среду для человеческих фибробластов 7. Повязка, приготовленная таким образом, предохраняемая от загрязнения примесями из внешней среды, и выдерживаемая при температуре 4°C, может транспортироваться для использования у пациента. Эта комбинация позволяет значительно стимулировать деление клеток у пациента в результате действия полимера, а также хемотактичных факторов в трансплантированных клетках. Повязки, содержащие наибольшее количество трансплантированных клеток, кроме того, что они ответственны за стимулирование клеток пациента, образуют компонент восстановленной ткани пациента.
Сравнительные результаты применяемых в настоящее время решений
Был проведен сравнительный анализ некоторых примерных решений согласно изобретению, который показал свойства лучше, чем для повязок, изготовленных на основе нетканого материала. Сравнение проводилось в условиях in vitro с использованием общепринятых исследований, среди других, для оценки процесса заживления.
1. Исследование регенерации кожи
В сосуде с круглым поперечным сечением были помещены две матрицы в форме полумесяца, и таким образом подобранным размером, чтобы после их помещения между ними осталась зона пустой поверхности, имеющей ширину 7 мм. На полимерный слой, ограниченный описанными матрицами были нанесены 250 000 клеток в объеме 0,5 мл. После седиментации клеток и их связывания с подложкой матрицы были удалены. Время регенерации кожи на пустом пространстве между занятыми территориями приведено в таблице. Самое быстрое время регенерации кожи свидетельствует о наибольшем лечебном потенциале.
2. Оценка жизнеспособности после культивирования на выбранной подложке/функциональный анализ
Клетки (500 000 в каждом культуральном сосуде) на подложке, изготовленной из полимеров, культивировались в течение 2 недель. В это время, каждые 2-3 дня были проведены необходимые обмены культуральной среды, а также контролировалось под микроскопом состояние роста культуры. После этого периода клетки обрабатывались раствором трипсина в ЭДТА (от компании ПАК) для того, чтобы освободить фермент от подложки (полимера), с которой были связаны в процессе роста. Затем клетки были перенесены в идентичные сосуды для культивирования, и через 12 часов была оценена плотность клеток после осаждения. Это исследование позволяет на функциональную оценку состояния клеток. Клетки, культивированные с производными, в соответствующих для них условиях роста, имеют очень высокую способность к адгезии и терапевтический эффект. Более высокая плотность клеток свидетельствует о поддержании наиболее подходящих условий для роста и функций клеток.
3. Оценка жизнеспособности после культивирования на выбранной подложке/ иммунофлуоресцентный анализ
Клетки (500 000 в каждом культуральном сосуде) на подложке, изготовленной из выбранных полимеров, культивировались в течение 1 недели. В это время, каждые 2-3 дня были проведены необходимые обмены культуральной среды, а также контролировалось под микроскопом состояние роста культуры. После этого периода клетки обрабатывались раствором трипсина в ЭДТА (от компании ПАК) для того, чтобы освободить фермент от подложки (полимера), с которой были связаны в процессе роста. Затем клетки, суспендированные в буфоре PBS, были нанесены на микроскопное стекло и были смешаны с диацетатом флуоресцеина (красящим живые клетки) и бромистым этидием (красящим мертвые клетки). Эти красители используются в исследованиях жизнеспособности, основанных на двойном окрашивании, которое позволяет визуализировать одновременно живые и мертвые клетки. После 3 минут, под флуоресцентным микроскопом (в голубо-фиолетовом свете) считаются клетки, светящиеся зеленым (живые) и светящиеся красным (мертвые) светом. Более большое число жизнеспособных клеток означает более хорошие свойства роста данного полимера и его примера изготовления, что имеет влияние на более высокий терапевтический потенциал.
4. Исследование адгезии клеток к поверхности полимера
Клетки (500 000 в каждом культуральном сосуде) на подложке, изготовленной из выбранных полимеров, культивировались в течение 3 дней. В это время, каждые 2-3 дня были проведены необходимые обмены культуральной среды, а также контролировалось под микроскопом состояние роста культуры. Затем из каждого сосуда были вымыты мертвые клетки путем осторожного обмена культуральной среды таким образом, чтобы на поверхности полимера остались только живые клетки. Снова было нанесено 0,5 мл культуральной среды в каждый сосуд, делая это с максимальной мощностью инъекции жидкости с помощью автоматической пипетки. Культуральная среда над полимером была собрана с разделенными клетками. Было проведено измерение количества клеток в цифровом устройстве для подсчета клеток ADAM Mammalian Cell Counter (ADAM-MC). Количество клеток в измерении обратно пропорционально связующей силе полимера. Чем выше сила, тем выше терапевтический потенциал полимера.
2
Как показано в таблице, каждая из исследуемых повязок согласно изобретению проявляет более хорошее биологическое действие по отношению к референтной повязке, т.е. содержащей активный слой на базе волокна из дибутрилового хитина, в чаще всего проводимых исследованиях in vitro (изучение регенерации кожи, оценка жизнеспособности после культивирования на выбранной подложке/функциональный анализ, оценка жизнеспособности после культивирования на выбранной подложке/анализ иммунофлуоресценции, исследование клеточной адгезии к поверхности полимера). Только гидрогелевая повязка с частицами производных хитина или их смеси на поверхности повязки, гидрогелевая повязка с взвешенными частицами производных хитина или их смеси, а также однослойная повязка, полностью биоразлагаемая, показали похоже друг на друга биологическое действие в тесте адгезии клеток к поверхности полимера, и однослойная повязка, полностью биоразлагаемая, изготовленная в процессе выщелачивания, содержащая DBC 100% (40,5 г/м), и однослойная повязка, полностью биоразлагаемая, изготовленная в процессе выщелачивания в тесте регенерации кожи. Кроме того, следует подчеркнуть, неожиданный терапевтический эффект однослойной повязки, полностью биоразлагаемой, изготовленной в процессе выщелачивания, обогащенной клетками (фибробластами), а также однослойной повязки, полностью биоразлагаемой, изготовленной в процессе выщелачивания с процедурой применения клеток, которые показали самый высокий уровень регенерации кожи, жизнеспособность, а также силу связывания с полимером во всех проведенных исследованиях.
Проведенные исследования позволили на такую модификацию активного полимерного слоя повязок, что позволила создать уникальные применения для различных ран. Кроме того, было проведено до сих пор неизвестное и не описанное в мире соединение биополимера с клетками. Это привело к получению раневой повязки, которая много раз превзошла повязку из нетканого материала, а описанное функционирование клеток и полимеров после соединения дали синергический терапевтический эффект.
Было проведено исследование структуры активного полимерного слоя 1 согласно изобретению по сравнению с перевязочным материалом на основе нетканого материала.
Фотографии, представленные на фиг. 10 получены из флуоресцентного микроскопа Nikon Eclipse Ci-S и инверсионного оптического микроскопа Olympus CKX41.
Фотография, представленная на фиг. 10, полученная из флуоресцентного микроскопа (при увеличении 10×10), показывает фрагмент тканой повязки (волокнистой) на основе производного хитина. Правильные, адгезивные клетки (средний диаметр 25 мкм) были нанесены на полимерный каркас, а их ядра были окрашены красителем DAPI. Фотография, представленная на фиг. 11, полученная из оптического микроскопа (при увеличении 4×10), показывает фрагмент тканой повязки (волокнистой) на основе производного хитина.
Фотография, представленная на фиг. 12, полученная из флуоресцентного микроскопа (при увеличении 10×10), показывает фрагмент повязки, показывающий часть трехмерного каркаса активного полимерного слоя на основе производного хитина и изготовленного в процессе выщелачивания. Правильные, адгезивные клетки (средний диаметр 25 мкм) были нанесены на полимерный каркас, а их ядра были окрашены красителем DAPI. Из вышеприведенной фотографии следует, что клетки расположены на разных высотах, с указанием пространственной структуры исследуемой повязки. Фотография, представленная на фиг. 13, полученная из оптического микроскопа (при увеличении 4×10), показывает фрагмент повязки, полученной в процессе выщелачивания и основанной на производном хитина.
Фотография, представленная на фиг. 14, полученная из флуоресцентного микроскопа (при увеличении 10×20), показывает фрагмент повязки, показывающий часть трехмерного каркаса активного полимерного слоя на основе производного хитина и изготовленного в процессе выщелачивания. Фотография трехмерного каркаса повязки показывает шесть пор, размер которых является от 2 до 4 раз больше, чем толщина стенки каркаса. Правильные, адгезивные клетки, имеющие средний диаметр 25 мкм, были нанесены на полимерный каркас, а их ядра были окрашены красителем DAPI. Из вышеприведенной фотографии следует, что клетки расположены на разных высотах, указывая пространственную структуру исследуемой повязки. Клетки покрыли стенки каркаса полимера, позволяя визуализировать его трехмерную структуру.