ЭНДОПРОТЕЗЫ, ИМЕЮЩИЕ ПОКРЫТИЕ АКТИВНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ
ENDOPROSTHESIS, COATED WITH ACTIVE COMPOUND

Настоящее изобретение относится к эндопротезам, имеющим покрытие активным агентом, которое содержит или состоит из по меньшей мере одного антибиотика и по меньшей мере одного дополнительного соединения, соответствующего одной из указанных ниже общих формул
Эндопротезы представляют собой имплантаты, которые находятся в организме постоянно или в течение длительного периода и заменяют поврежденную часть тела полностью или частично. Требования к таким заменяющим или вспомогательным элементам очень высокие, и, в зависимости от условий зоны имплантации, они значительно различаются. Существуют отличия между медицинскими, функциональными, пластиковыми эндопротезами, а также зубными имплантатами. К имплантатам относятся водители сердечного ритма, стенты и сосудистые трансплантаты, имплантаты для глубокой стимуляции мозга, так называемые водители ритма мозговой активности, используемые, например, при болезни Паркинсона, искусственные сердца и портальные катетеры, ортопедические имплантаты, например, для замены суставов, или материалы, применяемые для хирургического лечения переломов костей, офтальмологические имплантаты, такие как хрусталик глаза, имплантаты сетчатки, стекловидного тела, роговицы, зубные имплантаты, материалы для реконструкции черепа, костного замещения, протезы полового члена, сфинктерные протезы, кохлеарные имплантаты, а также съемные средства для функциональной поддержки, используемые в течение ограниченного периода, такие как катетеры, например, мочевые катетеры, сердечные катетеры, дыхательные трубки, венозные катетеры, канюли, а также имплантаты, которые применяют только в качестве депо активных веществ.
Производимые из биосовместимых материалов эндопротезы могут значительно различаться по материалу и внешнему виду, в зависимости от локализации применения, и могут состоять, например, из металла, металлических сплавов, пластмасс или полимеров, таких как PEAK (полиарилэфиркетоны), PEEK (полиэфирэфиркетон), PEK (полиэфиркетон), PEEEK, PEEKEK и PEKK, из керамических материалов, а также из их комбинаций. В зависимости от композиции материала, локализации применения эндопротезов и ревизии эндопротезов, с учетом частоты их хирургического применения, они могут быть биоустойчивыми, биоразлагаемыми, биоинертными или биологически активными и иметь шероховатую или гладкую, микропористую или макропористую, гидрофильную или гидрофобную поверхность с нанесенным покрытием или предварительно обработанную любым другим способом. Для покрытия имеет значение форма элемента, на который наносится покрытие, а также материал этого элемента, поскольку разные способы покрытия могут быть обусловлены геометрическими параметрами. В изобретении приведены такие способы, как покрытие погружением, напылением, накапыванием (нанесением пипеткой), электропрядением и т.д., а также комбинации из возможных способов, с помощью которых можно достичь оптимального подхода для высокого качества покрытия, и, таким образом, положительного влияния на терапевтическую эффективность и успешное применение покрытия.
Оптимально эффективное покрытие поверхности эндопротеза должно увеличивать запланированный ресурс работы эндопротеза или, по меньшей мере, увеличивать необходимое время пребывания в организме, и такое покрытие должно предотвращать ревизию протеза, которая может быть необходимой, несмотря на оптимальную подгонку протеза и отсутствие осложнений при его введении. С помощью покрытия должна осуществляться адаптация имплантата к окружающим тканям, покрытие должно способствовать процессу заживления без осложнений, содействовать принятию инородного тела в организме и предотвращать или уменьшать потенциальные посторонние факторы, которые могут препятствовать и предотвращать процесс заживления.
Например, ортопедические имплантаты, такие как протезы, используемые в костной системе, например, протез тазобедренного сустава или протез коленного сустава, должны входить в прочную и немедленную связь с принимающей костью. Эту связь можно улучшать путем нанесения на поверхность биологически активного слоя, например, гидроксиапатита, или слоя других подходящих покрытий с фосфатом кальция, который представляет собой важный минеральный компонент костной ткани. Один из примеров дальнейших разработок в области таких покрытий для костных имплантатов известен под торговым наименованием покрытия Palacos R+G Heraeus, которое состоит из смеси костного цемента высокой вязкости и гентамицина сульфата. Но даже в этом случае всегда существуют проблемы восприятия имплантата костью организма, поэтому это покрытие является эффективным лишь отчасти, так как вымывание активного агента из матрицы происходит без адаптации дозы, и матрица, не содержащая активный агент, становится неадекватной для дальнейшего процесса заживления и использования эндопротеза в течение длительного времени. Таким образом, желаемая цель не достигается, поскольку результаты остаются неудовлетворительными даже при уменьшении частоты ревизий при использовании Palacos R+G.
В других областях применения, например, в имплантатах хрусталика глаза или на поверхности просвета пищеводных стентов, требуется гладкая, гидрофильная, и также предпочтительно кислотоустойчивая поверхность. Оптимизация таких протезов путем нанесения покрытий представляет собой очень широкое поле деятельности; разработки в этой области, которые должны соответствовать типу заболевания, локализации заболевания, заданным условиям и, конечно, состоянию пациента, еще далеки от завершения и постоянно сталкиваются с отдельными трудностями.
Таким образом, можно утверждать, что, несмотря на наличие большого количества вариантов покрытий эндопротезов, применяемые во всех зонах локализации эндопротезы вызывают постоянные проблемы, которые не могут улучшать качество жизни пациентов и приводят к ревизии имплантата. Причины осложнений разнообразны и их примерно можно разделить на две группы:
1. Хирургическая техника, дефектные материалы, конструктивные проблемы общего характера, а также обусловленные встречающимися индивидуальными биологическими различиями и т.д.
2. В целом неблагоприятные явления адаптации различного происхождения, абразивные изменения кости или хряща, воспаление, бактериальное обсеменение, реакции иммунной системы на инородные тела.
Выявлена неэффективность покрытия эндопротезов чистыми антибиотиками без добавок или без матрицы, поскольку, во-первых, антибиотик растворяется за короткое время, а во-вторых, с веществом невозможно изготовить слой, обладающий адгезивностью к эндопротезу, так как покрытие имеет порошкообразный, сухой, крошащийся и рассыпчатый вид. Следовательно, невозможно понять, какое количество антибиотика достигает целевой локализации и может быть эффективным. В этих условиях терапевтический эффект и заключение об эффективности эндопротеза с покрытием ставится под сомнение в связи с отсутствием точности и воспроизводимости минимального высвобождаемого количества. Наличие этих недостатков не может соответствовать разнообразным необходимым условиям в зоне имплантации и ни при каких условиях не может гарантировать адекватный, оптимальный и беспроблемный процесс заживления. Фиг.4а и 4b показывают крошащуюся поверхность эндопротеза, покрытого гентамицина сульфатом путем напыления. Фиг.4а и 4b отчетливо показывают нежесткое, крошащееся, хрупкое покрытие гентамицина сульфатом, при этом гентамицина сульфат непрочно прилипает к поверхности медицинского устройства и, следовательно, покрытие легко отслаивается и является совершенно непригодным для получения медицинского устройства с покрытием, которое отвечает требованиям к медицинской продукции, требованиям к ее хранению, стерилизации и одобрения регулирующих органов.
К сожалению, покрытие эндопротезов, изготовленное из гентамицина сульфата и пальмитиновой кислоты, представляющей собой длинноцепочечную ненасыщенную жирную кислоту (С16:0), показывает неконтролируемое высвобождение гентамицина пальмитата in vitro и высокие начальные показатели вымываемой концентрации без видимой задержки высвобождения. Дополнительно, высвобождается только до 58% гентамицина сульфата, что также вызывает недостаточный терапевтический эффект. При этом гентамицина сульфат образует непрочное и крошащееся покрытие, которое отслаивается уже при стерилизации и упаковке медицинского устройства с покрытием, а с другой стороны, зоны с покрытием способны к такой прочной адгезии с поверхностью имплантата, что высвобождение гентамицина из этих зон практически не происходит, так что в конечном счете получаемый уровень высвобождения гентамицина только слегка превышает 50%. Таким образом, покрытие гентамицина сульфатом не подходит для нанесения и высвобождения антибиотика гентамицина с поверхности медицинского устройства. Кроме того, несмотря на более хорошую адгезию или даже по этой причине, в дополнение к недостаточному высвобождению антибиотика, в особенности антибиотика в пальмитатной матрице на эндопротезе, проблемой также является токсичность пальмитиновой кислоты в виде обнаруженной цитотоксичности пальмитиновой кислоты, и, следовательно, ее непригодность в качестве оптимальной матрицы для антибиотика. Другая проблема заключается в способности пальмитиновой кислоты препятствовать дальнейшему ходу заживления, что особенно заметно в отношении костных имплантатов, так как перемещение, или диффузия и скорость диффузии веществ в окружающую среду отличаются, в особенности по сравнению с имплантатом в содержащей жидкость среде.
Задачей настоящего изобретения является создание покрытых эндопротезов, которые после имплантации не имеют известных недостатков, или эти недостатки в значительной степени уменьшены, и при этом упомянутые эндопротезы отвечают минимально необходимым требованиям, предъявляемым к эндопротезам для гарантии отсутствия осложнений в ходе лечения и беспроблемного длительного применения. Эта задача решается с помощью технических предписаний независимых пунктов формулы настоящего изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения, из описания и примеров.
Было обнаружено, что вышеупомянутые недостатки, которые возникают после имплантации эндопротеза, и в частности, имплантата, контактирующего с костной тканью, могут быть предотвращены или могут быть уменьшены путем покрытия эндопротеза активным агентом, содержащим или состоящим по меньшей мере из одного антибиотика и по меньшей мере из одного соединения общей формулы (Ia) и/или (Ib).
и/или
1
1
2
2
где Х представляет собой -СООН, -COOR, -CHOH, -CHOR,
2
3
4
5
4
5
4
5
R и R независимо друг от друга представляют собой -COOR, -COOR, -COR, -COR, -R, -R, -Н;
1
4
5
3
2
5
3
7
3
2
4
9
2
3
2
3
2
5
3
3
5
11
3
3
7
2
3
2
5
3
3
2
3
2
2
5
2
3
3
2
5
2
2
4
3
2
6
13
3
6
3
2
2
4
3
2
5
3
4
9
2
3
3
7
3
2
3
2
3
3
2
5
2
3
3
2
2
3
2
2
5
3
2
3
7
3
2
3
2
3
3
3
7
15
3
6
3
3
4
8
3
2
8
17
4
8
3
3
5
10
3
2
9
19
5
10
3
3
6
12
3
2
10
21
6
12
3
3
7
14
3
2
2
2
2
3
2
3
2
4
2
2
3
2
5
2
3
2
3
3
2
3
3
2
3
6
2
2
4
3
2
2
5
3
7
2
2
3
2
2
3
2
3
2
3
2
2
4
3
2
2
3
2
3
2
2
2
3
2
2
3
3
3
3
3
2
3
2
5
3
2
5
3
3
2
3
2
2
3
3
2
3
2
3
2
3
2
4
8
2
3
6
3
2
4
2
5
2
3
7
4
9
3
6
3
2
2
4
3
2
2
3
2
2
3
2
4
2
2
4
3
2
2
4
3
3
2
3
3
3
2
3
2
3
2
2
3
2
5
2
3
2
5
3
2
5
2
3
2
3
2
5
3
3
7
3
3
7
2
3
3
2
3
2
3
2
3
3
2
2
3
2
2
3
2
2
2
2
3
3
2
3
3
2
3
2
3
3
3
3
3
3
2
3
3
2
3
3
2
5
3
3
3
2
3
2
2
5
3
2
3
2
5
2
3
2
5
2
2
3
7
2
2
2
5
3
2
5
3
4
9
2
3
7
3
2
5
2
5
2
5
3
2
3
3
2
3
2
5
2
2
3
2
2
2
4
2
2
2
2
2
4
2
2
3
2
3
2
5
2
3
2
2
3
2
2
3
2
3
2
2
3
2
3
2
3
2
2
3
2
2
3
2
3
3
3
3
3
3
3
3
2
3
3
2
3
3
2
2
5
10
2
4
8
3
3
6
3
2
6
12
2
5
10
3
4
8
3
2
7
12
2
6
12
3
5
10
3
2
8
14
2
7
14
3
6
12
3
2
3
2
2
4
2
3
2
5
3
6
2
4
3
2
2
5
3
7
3
2
3
3
2
3
3
4
8
3
6
3
2
4
2
5
2
3
7
4
9
2
4
3
2
3
2
3
2
4
2
3
3
3
2
3
3
2
5
2
3
2
3
2
5
2
3
2
3
3
2
5
3
3
2
3
2
5
2
2
2
5
3
2
2
2
3
2
3
3
3
7
3
2
5
2
3
2
2
4
2
2
2
4
2
3
2
3
2
5
3
3
2
2
3
2
2
3
5
11
4
8
3
5
10
6
13
5
10
3
6
12
7
15
6
12
3
7
14
8
17
7
14
3
8
16
R, R и R независимо друг от друга представляют собой следующие соединения: -CH, -CH, -CH, -CH(CH), -CH, -CH-CH(CH), -CH(CH)-CH, -C(CH), -CH, -CH(CH)-CH, -CH-CH(CH)-CH, -CH(CH)-CH(CH), -C(CH)-CH, -CH-C(CH), -CH(CH), -CH-CH(CH), -CH, -CH-CH(CH), -CH-CH(CH)-CH, -CH(CH)-CH, -CH-CH(CH)-CH, -CH(CH)-CH-CH(CH), -CH(CH)-CH(CH)-CH, -CH-CH(CH)-CH(CH), -CH-C(CH)-CH, -C(CH)-CH, -C(CH)-CH(CH), -CH(CH)-C(CH), -CH, -CH-C(CH), -CH-CH(CH), -CH, -CH-C(CH), -CH-CH(CH), -CH, -CH-C(CH), -CH-CH(CH), -CH, -CH-C(CH) и -CH-CH(CH), -CH=CH, -CH-CH=CH, -C(CH)=CH, -CH=CH-CH, -CH-CH=CH, -CH-CH=CH-CH, -CH=CH-CH, -CH-C(CH)=CH, -CH(CH)-CH=CH, -CH=C(CH), -C(CH)=CH-CH, -CH=CH-CH=CH, -CH-CH=CH, -CH-CH=CH-CH, -CH-CH=CH-CH, -CH=CH-CH, -CH-CH=CH-CH=CH, -CH=CH-CH=CH-CH, -CH=CH-CH-CH=CH, -C(CH)=CH-CH=CH, -CH=C(CH)-CH=CH, -CH=CH-C(CH)=CH, -CH-C(CH)=CH, -CH-CH(CH)-CH=CH, -CH(CH)-CH-CH=CH, -CH-CH=C(CH), -CH-C(CH)=CH-CH, -CH(CH)-CH=CH-CH, -CH=CH-CH(CH), -CH=C(CH)-CH, -C(CH)=CH-CH, -C(CH)=C(CH), -C(CH)-CH=CH, -CH(CH)-C(CH)=CH, -C(CH)=CH-CH=CH, -CH=C(CH)-CH=CH, -CH=CH-C(CH)=CH, -CH-CH=CH, -CH-CH=CH-CH, -CH-CH=CH-CH, -CH-CH=CH-CH, -CH=CH-CH, -CH-C(CH)=CH, -CH-CH(CH)-CH=CH, -CH-CH(CH)-CH-CH=CH, -CH(CH)-CH-CH=CH, -CH-CH=C(CH), -CH-C(CH)=CH-CH, -CH-CH(CH)-CH=CH-CH, -CH(CH)-CH-CH=CH-CH, -CH-CH=CH-CH(CH), -CH-CH=C(CH)-CH, -CH-C(CH)=CH-CH, -CH(CH)-CH=CH-CH, -CH=CH-CH-CH(CH), -CH=CH-CH(CH)-CH, -CH=C(CH)-CH, -C(CH)=CH-CH, -CH-CH(CH)-C(CH)=CH, -CH(CH)-CH-C(CH)=CH, -CH(CH)-CH(CH)-CH=CH, -CH-C(CH)-CH=CH, -C(CH)-CH-CH=CH, -CH-C(CH)=C(CH), -CH(CH)-CH=C(CH), -C(CH)-CH=CH-CH, -CH(CH)-C(CH)=CH-CH, -CH=C(CH)-CH(CH), -C(CH)=CH-CH(CH), -C(CH)=C(CH)-CH, -CH=CH-C(CH), -C(CH)-C(CH)=CH, -CH(CH)-C(CH)=CH, -C(CH)(CH)-CH=CH, -CH(CH)-C(CH)=CH, -CH-C(CH)=CH, -CH-C(CH)=CH-CH, -CH(CH)-CH=CH-CH, -C(CH)=CH, -C(CH)=CH-CH, -C(CH)=CH-CH, -C(CH)=C(CH), -C[C(CH)]=CH, -C[CH(CH)(CH)]=CH, -C[CH-CH(CH)]=CH, -CH-CH=CH-CH=CH, -CH-CH=CH-CH-CH=CH, -CH=CH-CH-CH=CH, -CH-CH=CH-CH=CH-CH, -CH=CH-CH-CH=CH-CH, -CH=CH-CH=CH-CH, -CH-CH=CH-C(CH)=CH, -CH-CH=C(CH)-CH=CH, -CH-C(CH)=CH-CH=CH, -CH(CH)-CH=CH-CH=CH, -CH=CH-CH-C(CH)=CH, -CH=CH-CH(CH)-CH=CH, -CH=C(CH)-CH-CH=CH, -C(CH)=CH-CH-CH=CH, -CH=CH-CH=C(CH), -CH=CH-C(CH)=CH-CH, -CH=C(CH)-CH=CH-CH, -C(CH)=CH-CH=CH-CH, -CH=C(CH)-C(CH)=CH, -C(CH)=CH-C(CH)=CH, -C(CH)=C(CH)-CH=CH, -CH=CH-CH=CH-CH=CH, -CH-CH=CH, -CH-CH=CH-CH, -CH-CH=C(CH), -CH-CH=CH, -CH-CH=CH-CH, -CH-CH=C(CH), -CH-CH=CH, -CH-CH=CH-CH, -CH-CH=C(CH), -CH-CH=CH, -CH-CH=CH-CH и -CH-CH=C(CH), -C≡CH, -C≡C-CH, -CH-C≡CH, -CH-C≡CH, -CH-C≡C-CH, -C≡C-CH, -CH-C≡CH, -CH-C≡C-CH, -CH-C≡C-CH, -C≡C-CH, -CH(CH)-C≡CH, -CH-CH(CH)-C≡CH, -CH(CH)-CH-C≡CH, -CH(CH)-C≡C-CH, -CH-C≡CH, -CH-C≡C-CH, -CH-C≡C-CH, -CH-C≡C-CH, -C≡C-CH, -CH-CH(CH)-C≡CH, -CH-CH(CH)-CH-C≡CH, -CH(CH)-CH-C≡CH, -CH-CH(CH)-C≡C-CH, -CH(CH)-CH-C≡C-CH, -CH(CH)-C≡C-CH, -CH-C≡C-CH(CH), -C≡C-CH(CH)-CH, -C≡C-CH-CH(CH), -C≡C-C(CH), -CH(CH)-C≡C-CH, -C(CH)-C≡C-CH, -CH(CH)-CH-C≡CH, -CH-CH(CH)-C≡CH, -C(CH)-CH-C≡CH, -CH-C(CH)-C≡CH, -CH(CH)-CH(CH)-C≡CH, -CH(CH)-C≡CH, -C(CH)(CH)-C≡CH, -C≡C-C≡CH, -CH-C≡C-C≡CH, -C≡C-C≡C-CH, -CH(C≡CH), -CH-C≡C-C≡CH, -CH-C≡C-CH-C≡CH, -C≡C-CH-C≡CH, -CH-C≡C-C≡C-CH, -C≡C-CH-C≡C-CH, -C≡C-C≡C-CH, -C≡C-CH(CH)-C≡CH, -CH(CH)-C≡C-C≡CH, -CH(C≡CH)-CH-C≡CH, -C(C≡CH)-CH, -CH-CH(C≡CH), -CH(C≡CH)-C≡C-CH, -C≡C-CH, -CH-C≡C-CH, -CH-C≡CH, -C≡C-CH, -CH-C≡C-CH, -CH-C≡CH, -C≡C-CH, -CH-C≡C-CH, -CH-C≡CH, -C≡C-CH, -CH-C≡C-CH и -CH-C≡CH,
а также солей, гидратов, сольватов, энантиомеров, диастереомеров, рацематов, смесей энантиомеров и смесей диастереомеров вышеупомянутых соединений.
Неожиданно было обнаружено, что покрытие по изобретению, содержащее по меньшей мере один антибиотик и по меньшей мере одно соединение общей формулы (Ia) и/или (Ib), характеризуется предпочтительной кинетикой элюирования. Антибиотик высвобождается из покрытия быстро и полностью. Дополнительно, покрытие характеризуется пониженной хрупкостью и ломкостью и более хорошей адгезией к эндопротезу, и при этом показывает полное высвобождение, таким образом, значительно снижается риск отслойки покрытия при транспортировке, хранении, стерилизации или во время имплантации.
Предпочтительные соединения
Выявлено, что особенно предпочтительными являются покрытия, содержащие или состоящие из по меньшей мере одного антибиотика и по меньшей мере одного соединения, соответствующего одной из следующих общих формул:
1
2
3
в которых значения R, R и R соответствуют указанным выше значениям.
Более предпочтительным является покрытие, содержащее или состоящие из антибиотика и декспантенола или пантотеновой кислоты, а также пантоевой кислоты или пантокаина и/или их производных, таких как формиат, ацетат, пропионат, этиловый сложный эфир или этиловый эфир. Особенно предпочтительным является также покрытие, содержащее или, предпочтительно, состоящее из по меньшей мере одного аминогликозидного антибиотика с пантотеновой кислотой или декспантенолом или с их вышеупомянутыми производными.
Пантотеновая кислота ((R)-N-(2,4-дигидрокси-3,3-диметил-1-оксобутил)-β-аланин) представляет собой витамин из группы витаминов В (витамин B5), который поглощается из пищи и играет важную роль в обмене веществ в качестве компонента коэнзима А ацилтрансферазы. Пантотеновую кислоту в основном можно найти в качестве компонента средств по уходу за волосами и средств против угрей. Пантотеновая кислота может быть представлена одной из следующих формул:
Декспантенол (также называемый пантотенолом, пантенолом, D-пантенолом) имеет систематическое название (+)-(R)-2,4-дигидрокси-N-(3-гидроксипропил)-3,3-диметил-бутанамид и следующую структурную формулу
и давно используется в качестве средства против заболеваний кожи и слизистых оболочек и в косметических продуктах, поскольку обладает противозудным, противовоспалительным, ранозаживляющим эффектом, способствует образованию клеток и хорошо всасывается кожей в виде добавки в водно-масляные эмульсии, при этом накапливается в месте нанесения, и благодаря своим гидрофильным свойствам, увеличивает способность кожи удерживать влагу и улучшает эластичность кожи, а также обладает питательными свойствами и содействует регенерации клеток кожи, тем самым способствуя регенерации. Таким образом, к пантенол-содержащим продуктам относятся ранозаживляющие препараты для местного применения, такие как гели для лечения ожогов и ран, мази для лечения ран, глазные и назальные мази, назальные спреи, венозные мази, гели для полости рта, мази для лечения геморроя, препараты против угрей, кремы для ухода за сухой воспаленной кожей. Декспантенол также содержится в пастилках от боли в горле и в растворах для инъекций.
Для организма в целом декспантенол применяется в качестве компонента витаминных препаратов в виде капсул, таблеток и растворов для инъекций. Дексапантенол также используется в чистящих средствах для контактных линз. Декспантенол превращается в организме в пантотеновую кислоту (витамин B5), которая является предпочтительной в качестве компонента покрытия, и в этой связи его также можно применять для покрытия протезов.
Перечень антибиотиков, которые можно использовать в покрытии согласно изобретению, содержит, среди прочего, следующие: пенициллин, пенициллин G и V, амикацин, амоксициллин, ампициллин, бакампициллин, карбенициллин, инданил пивмециллинам, оксациллин, флуклоксациллин, аминопенициллин, аминокумарин, азитромицин, мезлоциллин, пиперациллин, азлоциллин, темоциллин, тикарциллин, амоксициллин, клавулановая кислота, ампициллин, сульбактам, пиперациллин, тазобактам, сульбактам, цефалоспорины, цефазолин, цефамандол, цефотиам, цефуроксим, цефменоксим, цефодизим, цефоперазон, цефотаксим, цефтазидим, цефсулодин, цефтриаксон, цефепим, цефпиром, цефокситин, цефотетан, цефаклор, цефадроксил, цефалексин, цефуроксимаксетил, цефиксим, цефподоксим, цефтибутен, хлоргексидин, имипенем, грамицидин, канамицин, цетромицин, нарбомицин, телитромицин, линкомицин, меропенем, эртапенем, дорипенем, азтреонам, джозамицин, эритромицин, рокситромицин, кларитромицин, спирамицин, полимиксин B, азитромицин, телитромицин, квинопристин, дальфопристин, клиндамицин, тетрациклин, окситетрациклин, доксициклин, миноциклин, триметоприм, тиротрицин, сульфаметоксазол, сульфаметрол, нитрофурантоин, ломефлоксацин, норфлоксацин, ципрофлоксацин, офлоксацин, флероксацин, левофлоксацин, офлоксацин, эноксацин, фосмидомицин, спарфлоксацин, метициллин, тинидазол, моксифлоксацин, ванкомицин, тейкопланин, линезолид, даптомицин, рифампицин, фузидиевая кислота, фосфомицин, трометамол, хлорамфеникол, метронидазол, колистин, мупироцин, бацитрацин, неомицин, нетилмицин, тигециклин, сульфасалазин, сульфадиазин, сульфадоксин, флуконазол, итраконазол, вориконазол, позаконазол, пириметамин, триметоприм, амфотерицин В, 5-флюцитозин, каспофунгин и/или анидулафунгин.
1
Особенно предпочтительными являются ингибиторы синтеза клеточной стенки, такие как имипенем, меропенем, эртапенем, азтреонам, пенициллин, аминопенициллины, ациламинопенициллины, изоксазолпенициллины, цефалоспорины, султамициллин, фосфомицин, гликопептиды, такие как ванкомицин и тейкопланин, полипептиды, такие как бацитрацин, колистин, грамицидин, полимиксин В, тиротрицин, и ингибиторы синтеза белка на рибосоме, такие как антибиотики из группы аминогликозидов, также называемые аминогликозидными антибиотиками. Группа аминогликозидов, которые являются особенно предпочтительными для покрытия по изобретению, содержит или состоит из следующих: стрептомицин, неомицин, фрамицетин, паромомицин, рибостамицин, канамицин, амикацин, арбекацин, беканамицин, дибекацин, тобрамицин, спектиномицин, гигромицин В, паромомицина сульфат, гентамицин, нетилмицин, сизомицин, изепамицин, вердамицин, астромицин, апрамицин, ансамицины, такие как рифампицин, генетицин. Особенно предпочтительным аминогликозидом является гентамицин (смесь типов), а также все отдельные соединения, принадлежащие к группе гентамицинов, например, гентамицин B (бетамицин) или гентамицин С. Используемый активный агент с фармацевтической точки зрения состоит из нескольких самостоятельных соединений группы субстанций гентамицинов, которые содержат почти исключительно гентамицины типа С. Если далее в изобретении не указано иное, термин "гентамицин" всегда означает упомянутую смесь типов.
Аминогликозиды относятся к группе олигосахаридных антибиотиков с комбинациями блоков аминосахара и циклогексана. Выведение происходит главным образом через почки, с коротким периодом полувыведения около двух часов.
Дополнительными предпочтительными антибиотиками являются: даптомицин, тигециклин, хлорамфеникол, доксициклин, моноциклин, тетрациклин, окситетрациклин, азитромицин, кларитромицин, эритромицин, рокситромицин, дальфопристин, хинупристин, клиндамицин, линкомицин, телитромицин, нарбомицин, цетомицин и фузидиевая кислота.
Покрытие согласно настоящему изобретению также может содержать комбинации по меньшей мере из двух указанных антибиотиков. Они могут находиться вместе в одном слое покрытия или могут быть расположены в отдельных слоях один над другим, или могут быть нанесены на разные части протеза.
Выбор антибиотика и его концентрация обычно зависит от инфекции, которая наиболее часто возникает в связи с имплантацией покрытого эндопротеза, и также может зависеть от известной непереносимости у пациента, подлежащего лечению.
Используемые антибиотики могут быть органического, полусинтетического и синтетического происхождения.
С помощью лекарственного покрытия согласно изобретению можно значительно уменьшить число возможных после имплантации жалоб, таких как частота ревизий, и, следовательно, раннее удаление эндопротеза, например, протеза тазобедренного сустава. Таким образом, это лекарственное покрытие идеально предотвращает или по меньшей мере минимизирует до приемлемого уровня первичные инфекции, вызванные грамположительными микроорганизмами и грамотрицательными кишечными бактериями и некишечными бактериями, так, что в конечном счете организм может успешно сдерживать немногочисленные оставшиеся микроорганизмы.
Предпочтительно, чтобы покрытие было нанесено равномерно на весь эндопротез. Кроме того, предпочтительно, если на эндопротезе имеется равномерное распределение антибиотика и по меньшей мере одного соединения с формулой (Ia) и/или (Ib).
В целом имеет преимущество полное покрытие эндопротеза активным веществом, то есть наличие покрытия по всей поверхности эндопротеза. Дополнительно, можно делать покрытие эндопротеза с таким эффектом, что покрытие со смесью антибиотиков и соединением формулы (Ia) и/или (Ib) наносится не равномерно, а с использованием градиента, с тем, чтобы на эндопротезе создавался градиент концентрации. Таким образом, антибиотик и соединение формулы (Ia) и/или (Ib) в более высоких концентрациях можно наносить, например, на середину или на определенные зоны эндопротеза, такие как остальные зоны эндопротеза.
Дополнительно, антибиотик и соединение формулы (Ia) и/или (Ib) также можно наносить только на одну сторону или на одну часть эндопротеза в более высоких концентрациях, чем концентрации на остальной поверхности. В этом случае возможны любые варианты.
Термин «покрытие» или «покрытие активным агентом» включает не только покрытие поверхности, но и заполнение или покрытие складок, полостей, пор, микроигл или других заполняемых зон или на поверхности или внутри эндопротеза.
Поверхность может дополнительно иметь гемосовместимый слой в качестве базового покрытия, который наносится путем ковалентной иммобилизации полусинтетических производных гепарина, например, десульфатированного, реацетилированного гепарина, или производных хитозана, например, N-карбоксиметилированного частично N-ацетилированного хитозана.
Эндопротез может быть полностью снабжен таким покрытием. Также возможно частичное покрытие эндопротезов.
Покрытие из по меньшей мере одного антибиотика и одного соединения общей формулы (Ia) или (Ib) можно смешивать с одним или несколькими другими активными агентами, предпочтительно с противовоспалительным, противоопухолевым, антиангиогенным, антипролиферативным или иммуносупрессивным веществом.
Применимые противовоспалительные, противоопухолевые, антиангиогенные, антипролиферативные или иммуносупрессивные агенты включают следующие: сиролимус (рапамицин), эверолимус, пимекролимус, соматостатин, такролимус, рокситромицин, дунаимицин, аскомицин, бафиломицин, эритромицин, мидекамицин, джозамицин, конканамицин, кларитромицин, тролеандомицин, фолимицин, церивастатин, симвастатин, ловастатин, флувастатин, розувастатин, аторвастатин, правастатин, питавастатин, винбластин, винкристин, виндезин, винорелбин, этопозид, тенипозид, нимустин, кармустин, ломустин, циклофосфамид, 4-гидроксициклофосфамид, эстрамустин, мелфалан, бетулиновая кислота, камптотецин, лапахол, β-лапахон, подофиллотоксин, бетулин, тропфосфамид, 2-этилгидразид подофиловой кислоты, ифосфамид, хлорамбуцил, бендамустин, дакарбазин, бусульфан, прокарбазин, треосульфан, тремозоломид, тиотепа, даунорубицин, доксорубицин, акларубицин, эпирубицин, митоксантрон, идарубицин, блеомицин, митомицин, дактиномицин, метотрексат, флударабин, флударабин-5'-дигидрофосфат, мофебутазон, ацеметацин, диклофенак, лоназолак, дапсон, о-карбамоилфеноксиуксусная кислота, лидокаин, кетопрофен, мефенамовая кислота, пироксикам, мелоксикам, хлорохин, пеницилламин, гидроксихлорохин, ауранофин, ауротиомалат натрия, оксацепрол, целекоксиб, β-ситостерин, адеметионин, миртекаин, полидоканол, нонивамид левоментол, бензокаин, аэсцин, кладрибин, меркаптопурин, тиогуанин, цитарабин, фторурацил, гемцитабин, капецитабин, доцетаксел, карбоплатин, цисплатин, оксалиплатин, амсакрин, иринотекан, топотекан, гидроксимочевина, милтефозин, пентостатин, алдеслейкин, третиноин, аспарагиназа, пегаспараза, анастрозол, экземестан, летрозол, форместан, аминоглютетемид, адриамицин, азитромицин, спирамицин, цефарантин, ингибитор пролиферации гладкомышечных клеток (SMC) 2w типа, эпотилоны А и В, митоксантрон, азатиоприн, микофенолата мофетил, антисмысловой c-myc, антисмысловой b-myc селектин (цитокиновый антагонист), ингибитор белка-переносчика эфиров холестерина (СЕТР), кадгерины, ингибиторы цитокинов, ингибитор COX-2, транскрипционный фактор NFkB, ангиопептин, ципрофлоксацин, камптотецин, флуробластин, моноклональные антитела, ингибирующие пролиферацию мышечных клеток, антагонисты bFGF, пробукол, простагландины, фолиевая кислота и ее производные, витамины группы В, производные витамина D, такие как кальципотриол и такальцитол, тимозин D-1, фумаровая кислота и ее производные, такие как диметилфумарат, ингибитор IL-1 бета, колхицин, доноры NO, такие как пентаэритритилтетранитрат и сиднонимин, S-нитрозированные производные, тамоксифен, стауроспорин, бета-эстрадиол, α-эстрадиол, эстрон, эстриол, этинилэстрадиол, фосфестрол, медроксипрогестерон, эстрадиолципионат, эстрадиолбензоат, траниласт, камебакаурин и другие терпеноиды, которые применяют в противораковой терапии, верапамил, ингибиторы тирозинкиназы (тирфостины), циклоспорин А, паклитаксел и его производные (6-α-гидрокси-паклитаксел, баккатин, таксотер и др.), макроциклические олигомеры недоокиси углерода (MCS) синтетического и природного происхождения и их производные, молграмостим (rhuGM-CSF), пегинтерферон альфа-2b, ланограстим (r Hug-CSF), филграстим, макрогол, дакарбазин, базиликсимаб, даклизумаб, эллиптицин, D-24851 (Калбиохем), колцемид, цитохалазин АЕ, Инданоцин, нокадазол, белок S 100, PI-88, меланоцитстимулирующий гормон (α-МСГ), бацитрацин, антагонисты рецепторов витронектина, азеластин, стимулятор гуанидилциклазы, тканевый ингибитор металлопротеиназы типа 1 и типа 2, свободные нуклеиновые кислоты, нуклеиновые кислоты, включенные в вирусные трансмиттеры, фрагменты ДНК и РНК, ингибитор активатора плазминогена типа 1, ингибитор активатора плазминогена типа 2, антисмысловые олигонуклеотиды, ингибиторы фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), например, IGF-1. Положительный эффект в послеоперационный период также имеют антикоагулянты, такие как аргатробан, аспирин, абциксимаб, синтетический антитромбин, бивалирудин, кумадин, эноксопарин, гемопарин (десульфатированный и N-реацетилированный гепарин), тканевой активатор плазминогена, GpIIb/IIIa рецептор оболочки тромбоцитов, ингибитор Ха фактора, активированный протеин С, антитела, гепарин, гирудин, r-гирудин, Phe-Pro-Arg хлорметил кетон (РРАСК), протамин, проурокиназа, стрептокиназа, варфарин, урокиназа, вазодилататоры, такие как дипиридамол, трапидил, нитропруссид, антагонисты фактора роста тромбоцитов (PDGF), такие как триазолопиримидин и Серамин, ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), такие как каптоприл, цилазаприл, лизиноприл, эналаприл, лозартан, ингибиторы тиопротеазы, ингибиторы каспаз, ингибиторы апоптоза, регуляторы апоптоза, такие как p65, антисмысловые олигонуклеотиды NF-kB и Bcl-xL и простациклин, вапипрост, α-, β- и γ-интерфероны, антагонисты гистамина, блокаторы серотонина, галофугинон, нифедипин, токоферол, транираст, молсидомин, чайные полифенолы, эпикатехингаллат, эпигаллокатехингаллат, босвеллиевые кислоты и их производные, лефлуномид, анакинра, этанерцепт, сульфасалазин, этопозид, диклоксациллин, тетрациклин, триамцинолон, мутамицин, прокаинамид, ретиноевая кислота, хинидин, дизопиримид, флекаинид, пропафенон, сотолол, амидорон. Другие лекарственные средства представляют собой стероиды (гидрокортизон, бетаметазон, дексаметазон), нестероидные противовоспалительные средства (НПВС), такие как фенопрофен, ибупрофен, индометацин, напроксен, фенилбутазон и другие. Также в этой области применяются противовирусные средства, такие как ацикловир, ганцикловир и зидовудин. Различные противогрибковые агенты применяются в этой области. Их примеры включают клотримазол, флуцитозин, гризеофульвин, кетоконазол, миконазол, нистатин, тербинафин. Противопротозойные агенты, равные по эффективности, представляют собой, например, хлорохин, мефлохин, хинин, кроме того, существуют природные терпеноиды, такие как гиппоцескулин, баррингтогенол-С21-ангелат, 14-дегидроагростистахин, агроскерин, агростистахин, 17-гидроксиагростистахин, оватодиолид, 4,7-оксициклоанизомелиновая кислота, бакхариноид В1, В2, B3 и В7, тубеимозид, бруцеанол А, В и С, бруцеантинозид С, яданзиозид N и Р, изодезоксиэлефантопин, томенфантопин А и В, коронарин А, В, С и D, урсоловая кислота, гиптатовая кислота А, зеорин, изоиридогерманал, майтенфолиол, эффузантин А, эксцизанин А и В, лонгикаурин В, скульпонеатин С, камебаунин, лейкаменин А и В, 13,18-дегидро-6-альфа-сенециоилоксичапаррин, 1,11-диметоксикантин-6-он, 1-гидрокси-11-метоксиксантин-6-он, скополектин, таксамаирин А и В, регенилол, триптолид, а также цимарин, апоцимарин, аристолохиевая кислота, аноптерин, гидроксианоптерин, анемонин, протоанемонин, берберин, челибуринхлорид, циктоксин, синококулин, бомбрестатин А и В, кудраизофлавон А, куркумин, дигидронитидин, нитидинхлорид, 12-бета-гидроксипрегнадиен-4,16-диен-3,20-дион, билобол, гинкгол, гинкголевая кислота, геленалин, индицин, индицин-N-оксид, лазиокарпин, инотодиол, гликозид 1а, подофиллотоксин, джустицидин А и В, ларреатин, маллотерин, маллотохроманол, изобутирилмаллотохроманол, махирозид А, марчантин А, майтанзин, ликоридицин, маргетин, панкратистатин, лириоденин, оксоушинсунин, аристолактам-AII, биспартенолидин, периплокозид А, галакинозид, урсоловая кислота, дезоксипсороспермин, психорубин, рицин А, сангвинарин, метилсорбифолин, сфателиахромен, стизофиллин, мансонин, стреблозид, акагерин, дигидроусамбаренсин, гидроксиусамбарин, стрихнопентамин, стрихнофиллин, усамбарин, усамбарензин, берберин, лириоденин, оксоушинсунин, дафноретин, ларицирезинол, метоксиларицирезинол, сирингарезинол, умбеллиферон, афромозон, ацетилвисмион В, дезацетилвисмион А, висмион А и В, другие природные терпеноиды, такие как гиппоцескулин, 14-дегидроагростистахин, агроскерин, агростистахин, 17-гидроксиагростистахин, оватодиолид, 4,7-оксициклоанизомелиновая кислота, яданзиозид N и Р, изодезоксиэлефантопин, томенфантопин А и В, коронарин А, В, С и D, урсоловая кислота, гиптатовая кислота А, зеорин, изоиридогерманал, майтенфолиол, эффузантин А, эксцизанин А и В, лонгикаурин В, скульпонеатин. Эти активные агенты используются по отдельности или их комбинируют в одинаковых или разных концентрациях. Кроме того, выше или ниже слоя соединения по настоящему изобретению располагается дополнительный слой с активным агентом, содержащий противовоспалительное, противоопухолевое, антиангиогенное, антипролиферативное и иммуносупрессивное вещество. Дополнительный слой активного агента может состоять из единственного лекарственного средства, или в полимерное покрытие могут быть включены дополнительные лекарственные средства. Соответствующие полимеры дополнительно перечислены ниже. Выбор активного агента и его концентрации будет зависеть от индивидуальных симптомов и в итоге должен способствовать излечению пациента.
В зависимости от требований по изобретению покрытие можно наносить на существующий нижний слой (базовый слой). Предпочтительным является базовое покрытие из биоустойчивых или биоразлагаемых полимеров, или из фосфата кальция (например, из гидроксиапатита) или из керамических материалов. Такие материалы также можно смешивать с покрытием согласно изобретению или их можно наносить в качестве верхнего слоя поверх покрытия согласно изобретению, при этом в упомянутом базовом покрытии или в верхнем слое может присутствовать антибиотик, предпочтительно диспергированный.
Дополнительные варианты для покрытия представляют собой ковалентное присоединение антибиотика к материалу эндопротеза для создания постоянной антимикробной поверхности. На втором этапе наносится соединение формулы (Ia) и/или (Ib). Этот слой может содержать по меньшей мере один другой антибиотик. Этот другой антибиотик может быть ковалентно связан с поверхностью эндопротеза, или это может быть второй антибиотик. Согласно изобретению, комбинации антибиотиков или смеси антибиотиков с другим активным агентом(-ами) необходимо подбирать индивидуально, и такой подбор проводят в интересах пациента.
Биоразлагаемый полимер, который может содержаться в базовом покрытии, в верхнем слое и в дополнительном слое активного агента, может быть выбран из группы, содержащей или состоящей из следующих соединений: поливалеролактон, поли-ε-декалактоны, полилактоновая кислота, полигликолевая кислота, полилактиды, полигликолиды, сополимеры полилактидов и полигликолидов, поли-ε-капролактон, полигидроксимасляная кислота, полигидроксибутираты, полигидроксивалераты, полигидроксибутират-со-валерат, поли(1,4-диоксан-2,3-дионы), поли(1,3-диоксан-2-оны), поли-пара-диоксаноны, полиангидриды, такие как полималеиновые ангидриды, полигидроксиметакрилаты, фибрин, полицианоакрилаты, поликапролактондиметилакрилаты, поли-β-малеиновая кислота, поликапролактонбутил-акрилаты, мультиблок-полимеры, например, из олигокапролактондиолов и олигодиоксанондиолов, полиэфирные сложноэфирные мультиблок-полимеры, например, ПЭГ и поли(бутилентерефталат), полипивотолактоны, триметил-карбонаты полигликолевой кислоты, поликапролактон-гликолиды, поли-γ-этилглутамат, поли(DTH-иминокарбонат), поли(DTE-со-DT-карбонат), поли(бисфенол-А-иминокарбонат), полиортоэфиры, триметил-карбонаты полигликолевой кислоты, политриметилкарбонаты, полииминокарбонаты, поли(N-винил)-пирролидон, поливиниловые спирты, сложные полиэфирамиды, гликолированные полиэфиры, сложные полифосфоэфиры, полифосфазены, поли[п-(карбоксифенокси)пропан], полигидроксипентановая кислота, полиангидриды, полиэтиленоксид-пропиленоксид, мягкие полиуретаны, полиуретаны с аминокислотными остатками в основной цепи, полиэфиры, содержащие сложноэфирные группы, такие как полиэтиленоксид, полиалкеноксалаты, полиортоэфиры, а также их сополимеры, липиды, каррагинаны, фибриноген, крахмал, коллаген, полимеры на белковой основе, полиаминокислоты, синтетические полиаминокислоты, зеин, модифицированный зеин, полигидроксиалканоаты, пектиновая кислота, актиновая кислота, модифицированные и немодифицированные фибрин и казеин, карбоксиметилсульфат, альбумин, кроме того, гиалуроновая кислота, гепарансульфат, гепарин, хондроитинсульфат, декстран, β-циклодекстрины и их сополимеры с ПЭГ и полипропиленгликолем, аравийская камедь, гуаровая камедь, желатин, коллаген, коллаген-N-гидроксисукцинимид, липиды, фосфолипиды, модификации и сополимеры и/или смеси вышеуказанных веществ.
Биоразлагаемый полимер, который может содержаться в базовом покрытии, в верхнем слое и в дополнительном слое активного агента, может быть выбиран из группы, содержащей или состоящей из полиакриловой кислоты и полиакрилатов, таких как полиметилметакрилат, полибутилметакрилат, полиакриламид, полиакрилонитрилы, полиамиды, полиэфирамиды, полиэтиленамин, полиимиды, поликарбонаты, поликарбоуретаны, поливинилкетоны, поливинилгалогениды, поливинилиденгалогениды, простые поливиниловые эфиры, поливиниларены, сложные поливиниловые эфиры, поливинилпирролидоны, полиоксиметилены, полиэтилен, полипропилен, политетрафторэтилен, полиуретаны, полиолефиновые эластомеры, полиизобутилены, EPDM смолы, фторсиликоны, карбоксиметил-хитозаны, полиэтилентерефталат, поливалераты, карбоксиметилцеллюлоза, целлюлоза, вискоза, триацетат вискозы, нитраты целлюлозы, ацетаты целлюлозы, гидроксиэтилцеллюлоза, бутираты целлюлозы, ацетатбутираты целлюлозы, сополимеры этил-винилацетата, полисульфоны, эпоксидные смолы, ABS смолы, EPDM смолы, силиконы, такие как полисилоксаны, поливинилгалогены и сополимеры, эфиры целлюлозы, триацетаты целлюлозы, хитозан, и сополимеры и/или смеси указанных соединений.
Эндопротезы с покрытием согласно изобретению можно получать способом нанесения покрытия, который основан на следующих принципах:
a) предоставление эндопротеза без покрытия или эндопротеза, снабженного базовым покрытием, и
b) по существу полное покрытие поверхности раствором для покрытия, содержащим по меньшей мере один антибиотик и одно соединение общей формулы (Ia) и/или (Ib).
После покрытия эндопротеза согласно изобретению раствором для покрытия, содержащим по меньшей мере один антибиотик и одно соединение общей формулы (Ia) или (Ib), после выпаривания или удаления растворителя получают состав с противовоспалительными, бактерицидными свойствами, высвобождающий антибиотик, который при этом расширяет использование гидрофильных активных агентов до гидрофобных систем.
Покрытие наносят на поверхности эндопротеза, предназначенные для контакта с костью или тканью, предпочтительно на поверхность имплантата, контактирующего с костью. Соответствующие поверхности имплантата, т.е. поверхности имплантата, которые контактируют или могут контактировать с другими поверхностями имплантата, не требуют покрытия согласно изобретению. Термин "соответствующая зона поверхности" известен специалисту в данной области. Примером соответствующих поверхностей являются поверхности большеберцового элемента или искусственного межпозвонкового имплантата, которые могут вступать в контакт с накладкой. Обычно цикл нанесения покрытия повторяют один, или два, или три раза, но это не является обязательным. Также может быть достаточным единственный цикл нанесения на эндопротез покрытия с необходимым количеством антибиотика и соединения общей формулы (Ia) и/или (Ib).
Покрытие также можно высушивать нагреванием или активной сушкой с применением вакуума или потока газа. Используемый в изобретении термин «раствор» не ограничен прозрачными гомогенными растворами и также означает эмульсию или дисперсию.
В качестве растворителя для смеси антибиотика и соединения общей формулы (Ia) и/или (Ib) и их производных можно использовать хлороформ, этанол, метанол, тетрагидрофуран, гексан, ацетон, метилацетат, этилацетат, метиленхлорид, ДМСО или их смеси друг с другом или с водой.
В смесь антибиотика и соединения общей формулы (Ia) и/или (Ib) можно также добавлять дополнительный неполимерный адъювант в качестве матрицы. Например, подходят контрастные агенты или аналоги контрастных агентов, а также биологически совместимые органические соединения, которые улучшают свойства покрытия. Вместе с тем, предпочтительно, если слой покрытия настоящего изобретения из по меньшей мере одного антибиотика и по меньшей мере одного соединения общей формулы (Ia) и/или (Ib) не содержит полимеров.
Нанесение покрытие представляет собой способы напыления, окунания, нанесения кистью, разбрызгивания, подмешивания, оборачивания лекарственным средством, раскатывания и/или накапывания из пипетки, и их можно применять универсально с технологической точки зрения, что означает возможность применения для поверхностей произвольной формы.
Используемый в изобретении термин "раствор для нанесения покрытия" означает смесь композиции из по меньшей мере одного антибиотического агента и по меньшей мере одного соединения общей формулы (Ia) и/или (Ib) и/или их производных, и растворителя или смеси растворителей и/или дополнительного наполнителя, при этом упомянутый раствор для нанесения покрытия представляет собой истинный раствор, дисперсию, суспензию или эмульсию. Термин "раствор" также предназначен для иллюстрации жидкого состояния смеси, при этом плотность жидкой смеси можно варьировать в широких пределах.
Термины "смесь" или "смешивать" подразумевают комбинацию по меньшей мере двух соединений, присутствующих в растворе для покрытия. В смеси двух соединений не должны появляться новые вещества. Вместе с тем, используемое в изобретении определение термина "смесь" также включает образование новых соединений из комбинации по меньшей мере двух соединений. Таким образом, термин явно включает химические реакции между по меньшей мере двумя соединениями. Смесь может представлять собой партию, сплав, полимер, сополимер, композит, губку, пену, раствор, суспензию, эмульсию или дисперсию. В частности, это могут быть гомогенные смеси, состоящие из одной фазы, и гетерогенные смеси с двумя или несколькими фазами. В определение терминов "смесь" или "смешивать" явно включено, что соединения в смеси потеряли способность к разделению их на исходные материалы, и возможно также, что соединения потеряли свои первоначальные свойства или приобрели новые свойства. Возможно, что соединения в смеси соединены друг с другом посредством ионных, ковалентных, ван-дер-ваальсовых или водородных связей.
2
2
2
В общем, наносимое на поверхность количество антибиотика составляет от 1 мкг до 500 мкг на см поверхности эндопротеза, предназначенной для покрытия, предпочтительное количество составляет от 10 мкг до 200 мкг антибиотика на см площади поверхности, и более предпочтительное количество составляет от 20 мкг до 100 мкг антибиотика на см. Для эндопротеза применяется антибиотик в предпочтительном количестве от 0,5 до 1000 мг, и более предпочтительно, от 3 мг до 200 мг на эндопротез. Вместе с тем, это количество значительно варьируется в зависимости от размера эндопротеза, подлежащего покрытию, типа эндопротеза, подлежащего покрытию, от состояния поверхности и используемого антибиотика. Соотношение по меньшей мере одного антибиотика и по меньшей мере одного соединения общей формулы (Ia) и/или (Ib) предпочтительно составляет от 3:1 до 1:10, наиболее предпочтительно от 1:1 до 1:5.
Эндопротезы, как правило, представляют собой имплантаты, которые находятся в организме постоянно и заменяют поврежденную часть тела полностью или частично. Используемый в изобретении термин "эндопротез" также включает, в дополнение, протезы и имплантанты, которые остаются в организме не постоянно, а в течение длительного периода (по меньшей мере в диапазоне от нескольких дней). Примерный и не исчерпывающий перечень эндопротезов согласно настоящему изобретению включает зубные имплантаты, водители сердечного ритма, стенты, сосудистые трансплантаты, водители ритма мозговой активности, искусственные сердца и портальные катетеры, ортопедические имплантаты, офтальмологические имплантаты, такие как имплантаты хрусталика глаза, имплантаты сетчатки, стекловидного тела, роговицы, материалы для реконструкции черепа, костного замещения, протезы полового члена, сфинктерные протезы, кохлеарные имплантаты, а также съемные средства для функциональной поддержки, используемые в течение ограниченного периода, такие как катетеры, например, мочевые катетеры, сердечные катетеры, дыхательные трубки, венозные катетеры, канюли. Особенно предпочтительными являются ортопедические имплантаты, используемые для скелета.
В качестве примеров таких ортопедических имплантатов можно назвать: имплантаты позвоночника, имплантаты тазобедренного сустава, протезы для вертлужной впадины, имплантаты плечевого сустава, имплантаты локтевого сустава, имплантаты суставов пальцев, имплантаты голеностопного сустава, имплантаты большого пальца, имплантаты коленного сустава, имплантаты подтаранного сустава, имплантаты лучезапястного сустава или, в целом, имплантаты суставов, имплантаты для сращения костей, имплантаты головки лучевой кости, транспедикулярные винты, фиксирующие штифты имплантатов или для имплантатов, имплантаты для черепа, угловые имплантаты, костные клинья, костные винты, межпозвонковые имплантаты, такие, как кейджи искусственные диски или дистрактор остистых отростков, баллоны для костной ткани для кифопластики, имплантаты для остеотомии (высокой остеотомии большеберцовой кости), для метатарзальных операций, или, в целом, имплантаты, которые соединяют кости или по меньшей мере частично вставляются в кость. Особенно предпочтительным ортопедическим имплантатом является имплантат суставов, в частности, имплантат тазобедренного сустава. Имплантат тазобедренного сустава может представлять собой протез головки и протез диафиза (ножку эндопротеза или диафиз бедренной кости) и протез вертлужной впадины.
Упомянутые ортопедические имплантаты, как правило, полностью изготовлены из жесткого материала, в частности, из металла или металлического сплава, такого как титан, цирконий, окисленный цирконий, гафний, платина, родий, ниобий, медицинская нержавеющая сталь, CoCr-сталь (кобальт-хром), тантал, а также могут быть изготовлены из армированных волокнистых пластмасс (стекло-/углеродные волокна с соответствующей матрицей), PEEK [поли(эфирэфиркетон)] или других полимерных материалов. Кроме того, в металлические сплавы могут быть добавлены такие металлы, как алюминий, медицинская сталь и/или золото.
Эндопротезы, как правило, изготовлены из биосовместимых материалов, которые могут быть очень различными в зависимости от применения. Поверхности эндопротезов, предназначенные для покрытия, могут быть гидрофильными или гидрофобными, шероховатыми или гладкими, при этом подходят микропористые или макропористые и другие текстурированные поверхности. Возможно также предварительное покрытие эндопротеза (базовым покрытием) перед нанесением покрытия согласно изобретению или предварительная обработка любым другим способом. Вышеупомянутые имплантаты могут также иметь керамические покрытия для отверждения, после чего используют покрытие по изобретению. Кроме того, было обнаружено, что способ нанесения покрытия нижеупомянутого типа очень хорошо решает существующую проблему.
Этот способ нанесения покрытия на эндопротез содержит следующие этапы:
а) предоставление эндопротеза без покрытия или с покрытием,
b) предоставление раствора для покрытия, содержащего по меньшей мере один антибиотик и одно соединение общей формулы (Ia) и/или (Ib)по меньшей мере в одном растворителе,
c) нанесение раствора для покрытия путем напыления, погружения, окрашивания, нанесения кистью, пипеткой, осаждением из паровой фазы или обрызгиванием.
Предпочтительно, если по меньшей мере один антибиотик присутствует в растворе для покрытия в виде соли по меньшей мере одного соединения формулы (а) и/или (Ib), или если в растворе для покрытия по меньшей мере один антибиотик и по меньшей мере одно вещество формулы (Ia) и/или (Ib) присутствуют в виде анионов и катионов. Особенно предпочтительно, если для покрытия эндопротеза используется пантотенат антибиотика.
Для этой цели предпочтительно, что первый этап покрытия эндопротеза заключается в получении соли по меньшей мере одного антибиотика и по меньшей мере одного соединения формулы (Ia) и/или (Ib), предпочтительно путем ионного обмена. После этого раствор этой соли служит раствором для покрытия, с необязательным добавлением адъювантов.
Описание фигур
Фигура 1 показывает зависимость поверхностного покрытия из гентамицина пента-пантотената на шероховатой поверхности тестовых титановых образцов от увеличения скорости экстракции.
Фигура 2 показывает зависимость поверхностного покрытия из гентамицина пента-пантотената на шероховатой поверхности тестовых титановых образцов от повторения циклов погружения.
Фигура 3 показывает с 250-кратным увеличением изображение сканирующей электронной микроскопии (SEM), полученное при нанесении путем напыления этанольного раствора гентамицина пента-пантотената. Покрытие не является порошкообразным, ломким и хрупким, при этом прочно удерживается на поверхности эндопротеза.
2
Фигура 4а показывает покрытие гентамицина сульфатом (3,1 мг гентамицина сульфата/см) в смеси ацетон/вода (об/об 1:4), нанесенное с помощью пипетки на разогретые титановые пластины с микропористым титановым покрытием, и последующим высушиванием (с 200-кратным увеличением). Покрытие с чистым антибиотиком является хрупким, порошкообразным и легко отслаивается, поэтому не подходит для одобрения регистрации изделия медицинского назначения.
2
Фигура 4b показывает покрытие гентамицина сульфатом (4,7 мг гентамицина сульфата/см) в смеси ацетон/вода (об/об 1:3), нанесенное с помощью пипетки на разогретые титановые пластины с микропористым титановым покрытием, и последующим высушиванием. Покрытие наносили в 30 отдельных этапов напыления с промежуточной сушкой (показано с 200-кратным увеличением). Даже при нанесении напылением покрытие с чистым антибиотиком не улучшается и остается хрупким, порошкообразным и легко отслаивается, так что невозможно проверить фактическую эффективную дозу и ставится под сомнение терапевтический эффект.
Фигура 5. Протез тазобедренного сустава с противоинфекционным покрытием и рентгеновское изображение его размещения.
Фигура 6 в экспериментах in vitro показывает отсутствие контролируемого in vitro высвобождения гентамицина пальмитата (в течение 11 дней), но достаточно высокую начальную концентрацию без видимой задержки высвобождения, при этом выявлено высвобождение только 58% гентамицина, по сравнению со 100% высвобождением гентамицина пантотената и гентамицина пантотената/ПВП.
ПРИМЕРЫ
Пример 1: Получение гентамицин-пента-додецилсульфата
4,6 г додецилсульфата натрия растворяли в 37,5 мл дистиллированной воды и объединяли со вторым раствором, содержащим 2,5 г сульфата гентамицина в 37,5 мл дистиллированной воды. Раствор разводили 50 мл дистиллированной воды, и таким образом получали эмульсию, из которой затем осаждали преципитат. Твердый преципитат фильтровали и высушивали.
Пример 2: Получение гентамицин-пента-пантотената
2 г гентамицина сульфата и 3,3 г кальция дипантотената растворяли, каждый, в 35 мл деионизированной воды, и оба раствора соединяли с дополнительным добавлением 35 мл воды. Раствор фильтровали и выпаривали досуха в роторном испарителе при 50°С, затем осажденное твердое вещество растворяли в метаноле. После этого метанольную суспензию центрифугировали, и осадок высушивали в течение ночи.
Пример 3: Получение тобрамицин-пента-пантотената
2 г тобрамицина сульфата и 3,3 г кальция дипантотената, каждый, растворяли в 25 мл деионизированной воды. После этого оба раствора соединяли с дополнительным добавлением 25 мл деионизированной воды. Полученный раствор фильтровали и выпаривали досуха в роторном испарителе, затем твердый преципитат растворяли в метаноле, центрифугировали, после чего выпаривали досуха в роторном испарителе. Полученное твердое вещество дополнительно высушивали в течение ночи.
Пример 4: Получение тобрамицин-пента-додецилсульфата
4,6 г додецилсульфата натрия растворяли в 37,5 мл дистиллированной воды, затем соединяли со вторым раствором 2,0 г тобрамицина сульфата в 37,5 мл дистиллированной воды. Раствор разбавляли 50 мл дистиллированной воды, и таким образом, получали эмульсию, из которой затем осаждали преципитат. Твердый преципитат фильтровали и высушивали.
Пример 5: Получение гентамицина в виде свободного основания путем ионного обмена
1 г гентамицина сульфата растворяли в 25 мл деионизированной воды и добавляли 0,26 г гидроксида кальция. Молочную суспензию фильтровали, затем отфильтрованный раствор выпаривали досуха. Остаток в колбе растворяли в метаноле и затем выпаривали досуха. В колбе присутствовал не содержащий сульфата гентамицин в виде прозрачного, гелеобразного, аморфного вещества.
Пример 6: Получение гентамицина (в виде свободного основания) путем ионного обмена с помощью анионного ионообменника
-
5 г сульфата гентамицина растворяли в 10 мл деионизированной воды и пропускали через колонку, наполненную анионной ионообменной смолой "Dowex 1×2", сильноосновная, тип CI, размер ячейки 50-100. Элюат собирали и выпаривали досуха. Затем десульфатированный гентамицин высушивали. Перед этим смолу промывали деионизированной водой, затем подщелачивали 4% раствором гидроксида натрия, затем промывали деионизированной водой до нейтральной реакции. После этого промытую до нейтральной реакции смолу анализировали с раствором нитрата серебра на отсутствие хлорида и снова промывали деионизованной водой.
Пример 7: Получение тобрамицина пента-декспантенола
2,2 г декспантенола растворяли в 75 мл метанола, а затем к раствору добавляли 1 г тобрамицина (в виде свободного основания, см. пример 5). Затем раствор выпаривали досуха.
Пример 8: Получение гентамицина пента-декспантенола
2 г гентамицина сульфата добавляли к 25 мл деионизированной воды и добавляли 0,5 г гидроксида кальция к водному раствору. Полученную молочную суспензию выпаривали досуха. Остаток в колбе растворяли в метаноле, фильтровали, и фильтрат выпаривали досуха. В результате получали не содержащий сульфата гентамицин в виде прозрачного гелеобразного аморфного вещества. Декспантенол в количестве 2,2 г растворяли в 75 мл метанола, затем добавляли 1 г гентамицина в виде свободного основания и выпаривали досуха.
Пример 9: Получение хлоргексидина дипантотената
Кальция дипантотенат добавляли к 0,5 М серной кислоте, и водный раствор пантотеновой кислоты выпаривали досуха. Остаток в колбе растворяли в метаноле и снова выпаривали досуха. Затем высушенную пантотеновую кислоту взвешивали, растворяли в 75 мл метанола и обрабатывали раствором хлоргексидина (в виде свободного основания) с соотношением пантотеновой кислоты и хлоргексидина 2:1, и выпаривали досуха.
Хлоргексидина дипантотенат кристаллизовался в виде хрупкого белого твердого вещества. Стехиометрическое соотношение 2:1 можно с точностью выявлять с помощью ВЭЖХ.
Пример 10: Определение аминогликозидов с помощью ВЭЖХ-анализа
В качестве примера описано обнаружение гентамицина сульфата и гентамицин-пента-пантотената. Гентамицина сульфат и гентамицин-пента-пантотенат окрашивали реагентом, содержащим ортофталевый альдегид, и затем анализировали с помощью ВЭЖХ.
100 мкл образца, содержащего аминогликозид, помещали в пробирку для ВЭЖХ и смешивали с 240 мкл метанола. После этого к смеси добавляли 160 мкл реагента для дериватизации. Затем образцы в течение 20 минут нагревали при 60°С в сушильном шкафу, после чего проводили измерения.
Таблица 1Обнаружение гентамицина сульфата с помощью ВЭЖХ
Стандарт
Объем стокового раствора (мкл)
Объем дистиллированной воды (мкл)
Коэффициент разведения
Концентрация гентамицина сульфата (мкг/мл)
Общая площадь пика (мкV*мин)
Ответ (мкV*мин/мкг)
1
25
975
0,025
29,3375
79566
2712
2
50
950
0,05
58,675
163974
2795
3
100
900
0,1
117,35
321742
2742
4
200
800
0,2
234,7
629286
2681
Таблица 2Обнаружение гентамицина пента-пантотената с помощью ВЭЖХ
Наименование образца
Общая площадь пика (мкV*мин)
Концентрация гентамицина (мкг/мл)
Номинальное значение (мкг/мл)
Восстановление (%)
Значение холостой пробы
0
-1,98
-
-
Гентамицин-пента-пантотенат
2444747
914,82
918,54
99,6
Гентамицин-пента-пантотенат
2202916
824,14
918,54
89,72
Пример 11: Нанесение покрытия гентамицин-пента-пантотената путем погружения микропористых титановых поверхностей
Получали этанольные растворы гентамицин-пента-пантотената с различным процентным содержанием по массе (10%, 12,5%, 15%, 17,5% и 20%). Затем тестовые образцы титана с микропористой поверхностью погружали в указанные растворы для покрытия и высушивали после извлечения из раствора для нанесения покрытия. Было показано, что при увеличении скорости извлечения возрастает масса покрытия на образцах (фиг.1). Кроме того, было показано, что масса покрытия на тестовых образцах значительно возрастает при повторении циклов погружения (фиг.2).
Пример 12: Получение безводного гентамицин-пента-пантотената
1,65 г кальция дипантотената растворяли в 25 мл ДМСО при комнатной температуре и добавляли 1 г гентамицина сульфата. Слегка мутный раствор фильтровали и затем осаждали в 75 мл ацетона. Твердый преципитат растворяли в 25 мл этанола и затем выпаривали досуха. Полученное твердое вещество дополнительно высушивали в течение ночи.
Пример 13: Покрытие путем напыления этанольных растворов гентамицин-пента-пантотената
2
Гентамицин-пента-пантотенат напыляли на шероховатые титановые поверхности. Для этого на цилиндрические шероховатые тестовые образцы титана с номинальной площадью поверхности 3,85 см наносили покрытие с разным временем напыления, с учетом следующих параметров.
Интервал между напылением: 15 сек
Интервал для высушивания: 30 сек
Раствор для напыления: 0,6% этанольный гентамицин пента-пантотенат
Таблица 3Количество напыленного гентамицин-пента-пантотената
Номер серии
Количество циклов напыления
Общее время напыления (сек)
Масса покрытия (мкг)
1
4
60
2025
2
6
90
3211
3
8
120
4904
4
7
105
3995
5
7
105
3946
6
7
105
4002
На поверхности было сформировано однородное аморфное покрытие, которое очень хорошо заметно при электронной микроскопии (фиг. 3).
Пример 14: Покрытие эндопротеза гентамицин-пента-пантотенатом в сочетании с даптомицином или ванкомицином
Смешивали 0,6% этанольный гентамицин-пента-пантотенат с 0,5% раствором этанольного даптомицина (или ванкомицина) (об/об 1:1) и равномерно напыляли на протез тазобедренного сустава, изготовленного из медицинской нержавеющей стали. Покрытие располагалось непосредственно на поверхности протеза, или наносилось, в качестве примера, на поверхность протеза, покрытую биоразлагаемым или биологически стабильным полимером или гидроксиапатитом.
Пример 15: Покрытие эндопротезов гентамицин-пента-пантотенатом и пористым верхним слоем полисульфона, как пример покрытия со слоем дополнительного активного агента
На протез коленного сустава наносили с помощью пипетки полученный в эксперименте из примера 12 гентамицин-пента-пантотенат в виде 20% раствора этанола. На следующем этапе после выпаривания растворителя путем напыления наносили раствор полисульфона/поливинилпирролидона (ПС/ПВП) (например, 0,80% ПС, 0,08% ПВП, или, например, 0,84% ПС, 0,04% ПВП в хлороформе). К распыляемому раствору полисульфона также можно добавлять гентамицин или другое вещество, например, другой антибиотик, такой как ванкомицин, фузидиевая кислота, рифампицин и т.д., или такие лекарственные средства, как паклитаксел, рапамицин.
Растворы для напыления, подходящие для таких дополнительных покрытий активным агентом, могут представлять собой:
Раствор для напыления: 0,58% ПС, 0,22% симвастатин, 0,08% ПВП в хлороформе;
Раствор для напыления: 0,58% ПС, 0,08% ПВП, 0,22% паклитаксел в хлороформе;
Раствор для напыления: 0,62% ПС, 0,22% симвастатин, 0,04% ПВП в хлороформе;
Раствор для напыления: 0,66% ПС, 0,22% симвастатин в хлороформе;
Раствор для напыления: 0,66% ПС, 0,22% паклитаксел в ацетоне;
Раствор для напыления: 0,66% ПС, 0,22% 17-β-эстрадиол в хлороформе;
Раствор для напыления: 0,66% ПС, 0,22% трапидил в хлороформе;
Раствор для напыления: 0,62% ПС, 0,22% амикацин, 0,04% ПВП в хлороформе;
Раствор для напыления: 0,62% ПС, 0,22% гентамицин, 0,04% ПВП в этаноле.
Пример 16: Покрытие эндопротезов аминогликозид-пантотенатом с верхним слоем биоразлагаемого полимера
Аминогликозид пантотенат, полученный согласно примерам 8 или 12, наносили на стент с помощью пипетки. Затем наносили биоразлагаемый полимерный слой согласно примеру 15. Ниже приведены примеры подходящих растворов для напыления:
Раствор для напыления: 19,8 мг полилактида и 6,6 мг таксола дополняли хлороформом до 3 г;
Раствор для напыления: 145,2 мг полилактида и 48,4 мг рапамицина дополняли хлороформом до 22 г;
Раствор для напыления: 22 мг полилактида и 22 мг гидрофильного активного ингредиента взвешивали и дополняли хлороформом до 20 г;
Раствор для напыления: 176 мг полилактид-гликолида взвешивали и дополняли хлороформом до 20 г;
Раствор для напыления: 22 мг полилактид-гликолида и 22 мг канамицина взвешивали и дополняли хлороформом до 22 г.
Пример 17: Полное покрытие поверхности протеза смесью полимер/пантотенат антибиотика
Полиуретан растворяли в тетрагидрофуране (ТГФ) таким образом, чтобы получить 14% раствор, и смешивали с пантотенатом антибиотика выбора, чтобы содержание действующего вещества по массе в растворе составляло 30%. Этот раствор разбавляли ТГФ или хлороформом до 10%, наносили на поверхность эндопротеза путем погружения, напыления или с помощью пипетки.
Пример 18: Покрытие катетера тобрамицина пантотенатом с помощью пипетки
Для этого полученный в эксперименте примера 7 тобрамицина пантотенат в виде 10% этанольного раствора равномерно распределяли накапыванием из пипетки на поверхности катетера и высушивали.
Пример 19: Покрытие титановых цилиндров с помощью пипетки для тестов на цитотоксичность
На наружные поверхности титановых цилиндров из пипетки наносили покрытие этанольным раствором гентамицин-пента-пантотената (W=10%).
Таблица 4Покрытие титановых цилиндров с помощью пипетки для тестов на цитотоксичность
Образец
Масса взятого образца
Конечная масса
Масса покрытия (мкг)
Покрытие
Номинальное нанесение
Среднее значение
Среднее значение
Фактическое значение
Номинальное значение
[мкг/см<sup>2</sup>]
[г]
[г]
[мг]
[мг]
[%]
900
44,89078
44,91764
26,86
27,14
99,0
800
44,79786
44,82141
23,55
24,13
97,6
700
44,97982
45,00092
21,10
21,11
99,9
Пример 20: Покрытие титановых цилиндров с помощью пипетки для анализов пролиферации
На наружные поверхности титановых цилиндров из пипетки наносили покрытие этанольным раствором гентамицина пента-пантотената (1% масс).
Таблица 5Покрытие титановых цилиндров с помощью пипетки для анализов пролиферации
Образец
Масса взятого образца
Конечная масса
Масса покрытия (мкг)
Покрытие
Номинальное нанесение
Среднее значение
Среднее значение
Фактическое значение
Номинальное значение
[мкг/см<sup>2</sup>]
[г]
[г]
[мг]
[мг]
[%]
100
44,76058
44,76332
2,74
3,02
90,9
50
44,86333
44,86472
1,39
1,51
92,0
20
44,87962
44,88018
0,56
0,60
92,3
Пример 21: Подбор дозы для образцов покрытия протезов тазобедренного сустава гентамицин-пента-пантотенатом
2
Эксперименты предназначены для определения количества наносимого гентамицина пантотената/см, при этом в качестве нижнего предела указана достаточная антибактериальная активность, и в качестве верхнего предела указано максимальное количество наносимого покрытия, которое можно использовать без цитотоксического эффекта для клеток в непосредственной близости от покрытого имплантата. Для этой цели на шероховатые титановые цилиндры наносили с помощью пипетки разное количество этанольного раствора гентамицина-5-пантотената, и после высушивания взвешиванием определяли массу покрытия. Затем титановые трубки с покрытием подвергали γ-стерилизации.
2
2
2
Были получены примерные значения верхнего предела и нижнего предела количества покрытия на тестовых образцах с помощью данных об известной цитотоксичности гентамицина в виде чистого вещества. Для этой цели результатом определения нижнего предела в отношении частично резистентных штаммов Staphylococcus aureus была минимальная ингибирующая концентрация 64 мкг/мл (Alt et al., 2004). Пересчет нижнего предела для гентамицина пантотената/см таким образом показал математически необходимую минимальную дозу 28 мкг/см. Верхние пределы образцов определяли на основе моделированных расчетов в сочетании с экспериментально определенной конкретной цитотоксичностью гентамицина сульфата. На основании обнаруженных данных была рассчитана максимальная доза 873 мкг/см, классифицированная как безопасная, но при условии, что высвобождение гентамицина пантотената в худшем случае происходит немедленно и полностью.
Таблица 6Количество покрытия для определения нижнего и верхнего предела дозы на одинаковых титановых цилиндрах с шероховатой поверхностью
№ образца (n=3 каждый)
Количество покрытия (мг)
Определение дозы
1
26,9
верхний предел
2
23,6
верхний предел
3
21,1
верхний предел
4
0,6
нижний предел
5
1,5
нижний предел
6
3,0
нижний предел
Пример 22: Тесты на противомикробную активность
2
Покрытие цилиндрических титановых образцов гентамицин-пента-пантотенатом удаляли водой в объеме 6 мл (объем экстракции рассчитывали по неблагоприятно высокому столбу жидкости между имплантатом и костью высотой 2 мм при площади поверхности образца 30 см) и инкубировали 24 часа при температуре 30-35°C. Затем определяли минимальную ингибирующую концентрацию (MIC) для Staphylococcus aureus (АТСС 6538) в серии серийных разведений в соответствии с DIN 58940 (часть 7).
Таблица 7Расчет необходимой дозы гентамицин-пента-пантотената для эффективной антимикробной активности (нижний предел)
№ образца
MIC (разведение тестового раствора)
Вычисленная MIC
Титановый цилиндр без покрытия
не достигнута
-
Титановый цилиндр, шероховатая поверхность, 20 мкг/см<sup>2</sup> гентамицин-пента-пантотената
1:2
50 мкг/мл
Титановый цилиндр, шероховатая поверхность 50 мкг/см<sup>2</sup> гентамицин-пента-пантотената
1:4
62,5 мкг/мл
Титановый цилиндр, шероховатая поверхность, 100 мкг/см<sup>2</sup> гентамицин-пента-пантотенат
1:16
31,25 мкг/мл
MIC: минимальная ингибирующая концентрация
Было обнаружено, что значения минимальной ингибирующей концентрации (MIC) достигаются даже при самой низкой концентрации, рассчитанной по литературным данным.
Пример 23: Определение максимальной возможной дозы гентамицин-пента-пантотената при отсутствии цитотоксических побочных эффектов (верхний предел)
Через 24 часа экстракции покрытия гентамицин-пента-пантотената, нанесенного на цилиндрические титановые образцы, которую проводили в клеточной культуральной среде, и после инкубации экстрактов с клетками L929 в течение 68 ч при 37°С определяли содержание белка в образцах с помощью колориметрической тест-системы BCA согласно ISO 10993-5. Этот тест позволяет делать выводы о пролиферации клеток при инкубации.
Таблица 8Результаты цитотоксичности образцов при разной концентрации гентамицин-5-пантотената
Образец
Ингибирование роста (%)
Цитотоксичность согласно ISO 10993-5
Титановый цилиндр, шероховатая поверхность, без покрытия
15
Нет
Титановый цилиндр, шероховатая поверхность, 700 мкг/см<sup>2</sup> гентамицин-пента-пантотената
23
Нет
Титановый цилиндр, шероховатая поверхность 800 мкг/см<sup>2</sup> гентамицин-пента-пантотената
18
Нет
Титановый цилиндр, шероховатая поверхность, 900 мкг/см<sup>2</sup> гентамицин-пента-пантотенат
20
Нет
Пример 24: Эксперименты на вымывание с использованием титановых образцов с покрытием гентамицина пантотенатом и гентамицина пальмитатом
В этом эксперименте образцы помещали в 2 мл деминерализованной воды и выдерживали при 37° в течение заданного периода в статическом водной системе. В определенное время отбирали тестовые пробы с объемом каждой пробы 50 мкл. Количественное определение содержания антибиотика в образце выполняли с помощью нингидриновой цветной реакции. Этот способ количественного определения работает со всеми антибиотиками, имеющими аминогруппы, такими, как показанный репрезентативный пример структуры аминогликозида гентамицина:
Пример 25: Сравнение цитотоксичности in vitro кальция пантотената с цитотоксичностью гентамицина сульфата, пальмитиновой кислоты, салициловой кислоты и бензойной кислоты
Цитотоксический эффект анализировали по ингибированию роста клеточной линии L929 после инкубационного периода от 68 до 72 часов при шести разных концентрациях в соответствии с применимыми действующими стандартами DIN и ISO. В качестве отрицательного контроля использовали среду DMEM с 10% эмбриональной телячьей сыворотки (FCS), и для положительного контроля использовали 5% ДМСО в DMEM, 10% FCS.
Таблица 9Сравнительные показатели ингибирования роста (GI) клеточной линии L929 в %
Образцы (n=3)
бензойная кислота
салициловая кислота
гентамицина сульфат
пальмитиновая кислота
кальция патотенат
C [мг/мл]
GI [%]
c [мг/мл]
GI [%]
c [мг/мл]
GI [%]
c [мг/мл]
GI [%]
c [мг/мл]
GI [%]
3,0
77
1,3
74
3,0
29
0,05
30
3,0
2
2,1
64
1,1
67
2,4
22
0,04
22
2,4
1
1,5
50
0,8
54
1,8
12
0,03
17
1,8
7
0,9
35
0,5
42
1,2
12
0,02
8
1,2
4
0,6
20
0,3
19
0,6
8
0,01
5
0,6
0
0,3
10
0,1
16
0,3
4
0,005
2
0,3
0
Pos.C.
87
86
86
88
89
Neg.C.
0
0
0
2
5
S.C.
0
0
0
0
0
а: Контроль растворителя: 0,5% этанола с добавлением DMEM с 10% FCS, другой DMEM с 10% FCSPos.C.: положительный контрольNeg.C.: Отрицательный контрольS.C.: контроль растворителя
Пример 26: Получение доксициклин-ди-пантотената
Смешивали 3,5 г доксициклина гидрохлорида гемиэтанолата (Merck) в 50 мл 50% раствора этанола и 3,3 г кальция пантотената, растворенного в 36 мл деионизированной воды, и дополнительно добавляли 35 мл воды. Раствор фильтровали и выпаривали в роторном испарителе при 50°С досуха, затем твердый преципитат переносили в метанол. После этого метанольную суспензию центрифугировали, и осадок высушивали в течение ночи.
Пример 27: Получение тетрациклина моно-пантотената
Смешивали 3,5 г гидрохлорида тетрациклина (Merck) в 50 мл 50% раствора этанола в деионизированной воде и 1,7 г кальция дипантотената, растворенного в 35 мл деионизированной воды, и дополнительно добавляли 35 мл воды. Раствор фильтровали и выпаривали в роторном испарителе при 50°С досуха, затем твердый преципитат переносили в метанол. После этого метанольную суспензию центрифугировали, и осадок высушивали в течение ночи.
Пример 28: Получение миноциклин-моно-пантотената
Смешивали 3,3 г миноциклина гидрохлорида (Sigma Aldrich) в 50 мл 50% раствора этанола в деионизированной воде и 1,7 г кальция дипантотената, растворенного в 35 мл деионизированной воды, и дополнительно добавляли 35 мл воды. Раствор фильтровали и выпаривали в роторном испарителе при 50°С досуха, затем твердый преципитат переносили в метанол. После этого метанольную суспензию центрифугировали, и осадок высушивали в течение ночи.
Пример 29: Получение клиндамицин-моно-пантотената
Смешивали 3,3 г клиндамицина гидрохлорида (AppliChem) в 50 мл 50% раствора этанола в деионизированной воде и 1,7 г кальция дипантотената, растворенного в 35 мл деионизированной воды, и дополнительно добавляли 35 мл воды. Раствор фильтровали и выпаривали в роторном испарителе при 50°С досуха, затем твердый преципитат переносили в метанол. После этого метанольную суспензию центрифугировали, и осадок высушивали в течение ночи.
Пример 30: Получение безводного тетрациклин-моно-пантотената
При комнатной температуре растворяли 1,65 г кальция дипантотената в 25 мл ДМСО и добавляли 3 г тетрациклина гидрохлорида. Слегка мутный раствор фильтровали и затем осаждали в 75 мл ацетона. Твердый преципитат растворяли в 25 мл этанола и затем выпаривали досуха. Полученное твердое вещество дополнительно высушивали в течение ночи.
Пример 31: Получение тетрациклина в виде свободного основания путем ионного обмена
Растворяли 1 г тетрациклина гидрохлорида в 25 мл деионизированной воды и добавляли 0,26 г гидроксида кальция. Молочную суспензию выпаривали досуха. Остаток в колбе переносили в этанол, полученную суспензию фильтровали и затем фильтрат концентрировали досуха. В результате в колбе присутствовал не содержащий хлорида тетрациклин в виде желтого аморфного твердого вещества.
Пример 32: Получение доксициклина в виде свободного основания путем ионного обмена
Растворяли 1 г доксициклина гидрохлорида гемиэтанолата в 25 мл деионизированной воды и добавляли 0,26 г гидроксида кальция. Молочную суспензию выпаривали досуха. Остаток в колбе переносили в этанол, полученную суспензию фильтровали, после чего фильтрат концентрировали досуха. В результате в колбе присутствовал не содержащий хлорида доксициклин в виде желтого аморфного твердого вещества.
Пример 33: Получение тетрациклин-моно-декспантенола
Растворили 2,2 г декспантенола в 75 мл метанола с последующим добавлением к раствору 1 г тетрациклина (см. пример 31, в виде свободного основания). Затем раствор выпаривали досуха.
Пример 34: Получение доксициклин-моно-декспантенола
Растворили 2,2 г декспантенола в 75 мл метанола с последующим добавлением к раствору 1 г доксициклина (см. пример 32, в виде свободного основания). Затем раствор выпаривали досуха.
Пример 35: Получение метилового эфира гентамицин-пента-пантотеновой кислоты
Метиловый эфир пантотеновой кислоты получали путем общепринятой органической этерификации пантотеновой кислоты и метанола. 2 г гентамицина сульфата добавляли к 25 мл деионизированной воды и 0,5 г гидроксида кальция в водном растворе. Полученную молочную суспензию выпаривали досуха. Остаток в колбе переносили в метанол, фильтровали, и затем фильтрат выпаривали досуха. В результате получали не содержащий сульфата гентамицин в виде прозрачного гелеобразного аморфного вещества. 2,2 г метилового эфира пантотеновой кислоты растворяли в 75 мл метанола, и затем добавляли 1 г этого свободного основания гентамицина и выпаривали досуха.
Пример 36: Получение гентамицин-пента-пантенилэтилового эфира
2 г сульфата гентамицина добавляли к 25 мл деионизированной воды и к водному раствору добавляли 0,5 г гидроксида кальция. Полученную молочную суспензию выпаривали досуха. Остаток в колбе переносили в метанол, фильтровали, и затем фильтрат концентрировали досуха. В результате в колбе присутствовал не содержащий сульфата гентамицин в виде прозрачного гелеобразного аморфного вещества. 2,2 г пантенилэтилового эфира (Sigma Aldrich, также называемый как пантотенилэтиловый эфир) растворяли в 75 мл метанола, и затем добавляли 1 г этого свободного основания гентамицина и выпаривали досуха.
Пример 37: Получение гентамицин-пента-пантенилтриацетата
Пантенилтриацетат был синтезирован согласно патенту US 6982346B2 с использованием декспантенола и уксусного ангидрида. После этого 2 г сульфата гентамицина в 25 мл деионизованной воды и 0,5 г гидроксида кальция добавляли к водному раствору. Полученную молочную суспензию выпаривали досуха. Остаток в колбе переносили в метанол, фильтровали, и затем фильтрат выпаривали досуха. В результате в колбе присутствовал не содержащий сульфата гентамицин в виде прозрачного гелеобразного аморфного вещества. 2,8 г пантенилтриацетата растворяли в 75 мл метанола, и затем добавляли 1 г гентамицина в виде свободного основания и выпаривали досуха.
Пример 38: Получение гентамицин-пента-пантенилмоноакрилата
Пантенил-моноакрилат синтезировали в соответствии с патентом WO 2008053051 из декспантенола и метилакрилата. После этого 2 г гентамицина сульфата в 25 мл деионизованной воды и 0,5 г гидроксида кальция добавляли к водному раствору. Полученную молочную суспензию выпаривали досуха. Остаток в колбе переносили в метанол, фильтровали, и затем фильтрат выпаривали досуха. В результате получали не содержащий сульфата гентамицин в виде прозрачного гелеобразного аморфного вещества. Пантенилмоноакрилат в количестве 2,2 г растворяли в 75 мл метанола, и затем добавляли 1 г этого свободного основания гентамицина и выпаривали досуха.
Пример 39: Нанесение покрытия тетрациклин-моно-пантотената путем погружения микропористых фиксирующих штифтов
Получали этанольные растворы тетрациклина моно-пантотената с разными концентрациями (10%, 12,5%, 15%, 17,5% и 20%). Было показано, что при увеличении скорости извлечения возрастает масса покрытия на образцах. Кроме того, было показано, что масса покрытия на тестовых образцах значительно возрастает при повторении циклов погружения. Дополнительно было показано, что толщина пленки на стадии погружения пропорционально увеличивается за счет повышения концентрации растворов тетрациклина моно-пантотената.
Пример 40: Нанесение покрытия клиндамицин-моно-пантотената путем погружения микропористого элемента протеза
Получали этанольные растворы клиндамицин-моно-пантотената с разными концентрациями (10%, 12,5%, 15%, 17,5% и 20%). Было показано, что при увеличении скорости извлечения возрастает масса покрытия на образцах. Кроме того, было показано, что масса покрытия на тестовых образцах значительно возрастает при повторении циклов погружения. Дополнительно было показано, что толщина пленки на стадии погружения пропорционально увеличивается за счет повышения концентрации растворов клиндамицина моно-пантотената.
Пример 41: Нанесение покрытия доксициклин-ди-пантотената на имплантат сустава пальца с помощью пипетки
Для этого получали доксициклин-ди-пантотенат в виде 10% раствора этанола согласно эксперименту из примера 26 и равномерно распределяли его на поверхности имплантата с помощью пипетки.
Пример 42: Нанесение покрытия тетрациклин-моно-пантотената на имплантат сустава пальца с помощью пипетки
Для этого получали тетрациклин-ди-пантотенат в виде 10% раствора этанола согласно эксперименту из примера 27 и равномерно распределяли его на поверхности имплантата с помощью пипетки.
Пример 43: Покрытие путем напыления этанольных растворов тетрациклина моно-декспантенола
Тетрациклина моно-декспантенол напыляли на шероховатые титановые поверхности имплантата плечевого сустава. Для этого на имплантаты плечевого сустава наносили покрытие с разным временем напыления, с учетом следующих параметров.
Интервал между напылением: 15 сек
Интервал для высушивания: 30 сек
Раствор для напыления: 0,4% этанольный тетрациклин моно-пантенол
Таблица 10
Номер серии
Количество циклов напыления
Общее время напыления (сек)
Масса покрытия (мкг)
1
4
60
1025
2
6
90
1644
3
8
120
2302
4
7
105
2001
5
7
105
1977
6
7
105
2012
Пример 44: Покрытие путем напыления этанольных растворов доксициклин-ди-пантотената
Доксициклин-ди-декспантенол напыляли на шероховатые титановые поверхности имплантата плечевого сустава. Для этого на имплантаты плечевого сустава наносили покрытие с разным временем напыления, с учетом следующих параметров.
Интервал между напылением: 15 сек
Интервал для высушивания: 30 сек
Раствор для напыления: 0,4% этанольный доксициклин-моно-декспантенол
Таблица 11
Номер серии
Количество циклов напыления
Общее время напыления (сек)
Масса покрытия (мкг)
1
4
60
1618
2
6
90
2445
3
8
120
3255
4
7
105
3002
5
7
105
3021
6
7
105
3001
Пример 45: Покрытие путем напыления этанольных растворов миноциклин-моно-пантотената
Миноциклин-моно-пантотенат напыляли на шероховатые титановые поверхности имплантата плечевого сустава. Для этого на имплантаты плечевого сустава наносили покрытие с разным временем напыления, с учетом следующих параметров.
Интервал между напылением: 15 сек
Интервал для высушивания: 30 сек
Раствор для напыления: 0,4% этанольный миноциклин-моно-пантотенат
Таблица 12
Номер серии
Количество циклов напыления
Общее время напыления (сек)
Масса покрытия (мкг)
1
4
60
1467
2
6
90
2036
3
8
120
2949
4
7
105
2455
5
7
105
2611
6
7
105
2487
Пример 46: Покрытие межпозвонкового имплантата метиловым эфиром гентамицин-пента-пантотеновой кислоты
Метиловый эфир гентамицин-пента-пантотеновой кислоты сначала растворяли в этаноле с получением 15%-ного раствора. Этот раствор для покрытия затем напыляли на межпозвоночный имплантат, изготовленный из титана, на который предварительно наносили слой гидроксилапатита. Затем межпозвоночный имплантат высушивали при медленном вращении вокруг продольной оси в течение по меньшей мере четырех часов при комнатной температуре. Затем проводили вторую стадию напыления с последующей стадией сушки в течение ночи.
Пример 47: Покрытие зубного имплантата этиловым эфиром гентамицин-пента-пантенила
Этиловый эфир гентамицин-пента-пантенила растворяли в этаноле с получением 4% раствора. Этот раствор наносили напылением на винтовой имплантат, изготовленный из керамического оксида циркония для имплантации в челюсть. На винтовую часть, предназначенную для последующей установки в челюсть, наносили второй слой покрытия этилового эфира гентамицин-пента-пантенила на второй стадии покрытия, при этом на винтовой части покрытие становилось толще. Таким образом, покрытие на верхнюю часть наносили при втором напылении. Имплантат высушивали в течение 4 часов при 37°С в сушильном шкафу с вращением.
Пример 48: Покрытие протеза вертлужной впадины гентамицин-пента-пантенилтриацетатом
Гентамицин-пента-пантенилтриацетат растворяли в метаноле с получением 7% раствора. Протез вертлужной впадины имеет выраженную шероховатость на выпуклой внешней стороне, и на его вогнутую внутреннюю поверхность избирательно с помощью пипетки и раствора для покрытия наносили покрытие трикальция фосфатом. После этого протез вертлужной впадины сушили в течение 6 часов при комнатной температуре.
2
Измерения показали, что на поверхность протеза вертлужной впадины было нанесено 49 г/см покрытия гентамицин-пента-пантенилтриацетата.
Пример 49: Покрытие имплантата для остеотомий (для высокой остеотомии большеберцовой кости) гентамицин-пента-пантенилмоноакрилатом
Пантенил-моноакрилат растворяли в метаноле с получением 10% раствора для нанесения покрытия. На зажим для остеотомии большеберцовой кости, изготовленный из медицинской нержавеющей стали, наносили с помощью пипетки этот раствор для покрытия и сушили при 37°С в течение 2 часов.