способ получения коллагеновых материалов

Формула изобретения

1. Способ получения биологически активных коллагеновых материалов замораживанием исходных веществ, сублимационной сушкой и структурированием, отличающийся тем, что исходные вещества замораживают диспергированием в хладагент при температуре -70 ... -196^oC.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный после сублимационной сушки материал уплотняют и подвергают структурированию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения биокомпозиционных материалов на основе коллагена, используемых в медицине, а именно для реконструктивной хирургии.

Известен способ получения материала из коллагена, при котором раствор коллагена наливают на полимерную сетку, замораживают его, проводят сублимационную сушку до остаточной влажности 12-60%, затем уплотняют, повторно замораживают и подвергают сублимационной сушке [Авторское свид. СССР N 1207474, A 61 K 37/00 от 29.04.82].

Недостатками этого способа являются трудности, возникающие при определении остаточной влажности продукта на стадии сублимационной сушки, а также необходимость повторных замораживания и сублимационной сушки уплотненного коллагенового материала.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ получения коллагеновых материалов замораживанием исходных веществ при -30^oC, сублимационной сушкой в течение 24 ч, обработкой их парами воды, уплотнением, подсушкой и структурированием [Патент РФ N 2118176, A 61 L 15/32//A 61 K 38/39 от 27.08.98, Бюл. N 24].

Недостатками этого способа является наличие стадий насыщения продуктов сублимационной сушки парами воды и подсушкой на воздухе готового уплотненного коллагенового материала.

Задачей данного предложения является упрощение процесса получения коллагеновых материалов за счет устранения стадий насыщения продуктов сублимационной сушки парами воды и подсушкой на воздухе готового продукта.

Задача решается предложенным способом, состоящим в том, что исходные вещества замораживают при -70...-196^oC, подвергают их сублимационной сушке и структурируют. При необходимости получения более плотных материалов из коллагена, продукты сублимационной сушки уплотняют известными методами (пропусканием через вальцы или прессованием в пресс-формах) и после этого структурируют.

Отличием предложенного способа является температурный интервал замораживания исходных веществ. При температурах замораживания исходных веществ выше -70^oC продукты сублимационной сушки не обладают достаточной пластичностью и для уплотнения требуют наличия пластификаторов, например, воды. Использование температур замораживания ниже -196^oC нецелесообразно из-за экономических и аппаратурных затруднений.

Замораживание исходных веществ можно проводить любым из известных способов, необходимо осуществлять его достаточно резко во избежание разделения компонентов материала, а также для улучшения их пластичных свойств.

Исходные вещества: раствор коллагена или смеси: "раствор коллагена - гидроксиапатит", "раствор коллагена - лекарственное вещество", "раствор коллагена - гидроксиапатит - лекарственное вещество" замораживают в виде гранул диспергированием в охлажденный до -70...-94^oC гексан, жидкий азот (T_кип = -196^oC) или в виде пластин выливанием исходных веществ на охлажденную до -70...-196^oC металлическую поверхность.

Замороженные исходные вещества подвергают сублимационной сушке в стандартных условиях в течение 24 ч.

Продукты сублимационной сушки в виде порошка, пластин или гранул структурируют стандартным методом и в стандартных условиях парами формальдегида или гутарового альдегида.

Полученные структурированные коллагеновые материалы нерастворимы в воде, хотя и быстро ею насыщаются, устойчивы к действию биожидкостей, ферментов и клеток.

Кроме того, коллагеновые материалы, содержащие лекарственные вещества, обладают хорошо выраженным пролонгированным действием. Так, коллагеновые материалы "коллаген - гидроксиапатит - антибиотик" по данным микробиологических исследований обладают высокой антимикробной активностью 16-20 суток, в течение которых происходит равномерное выделение лекарственного вещества в окружающие ткани.

Для получения более плотных коллагеновых материалов продукты сублимационной сушки уплотняют до нужной плотности известными методами (пропусканием через вальцы или прессованием в пресс-формах) без применения каких-либо пластификаторов и, после этого, структурируют. Это возможно благодаря пластичности продуктов сублимационной сушки замороженных при -70...-196^oC исходных веществ.

Предложенный способ позволяет получать коллагеновые материалы, содержащие различные лекарственные вещества (при необходимости - их смеси), такие, как антибиотики, антисептики, стимуляторы регенерации и др.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 500 мл 1 мас.% коллагена замораживают через многодырочную фильеру с диаметром отверстий 50 мкм при избыточном давлении 1,5 атм и частоте вибрации фильеры 6,9 кГц в охлажденный до -70^oC гексан. Гранулы замороженного раствора коллагена отделяют от охлажденного гексана фильтрованием на воронке Бюхнера, помещают на поддоны из нержавеющей стали и подвергают сублимационной сушке при температурах: на конденсаторе -50...-60^oC; на продукте от -70 до +30^oC и остаточном давлении в камере 310^-2 мм рт.ст. в течение 24 ч. Полученный порошок делят на две части.

Первую часть порошка структурируют в парах формальдегида (или глутарового альдегида) 8 ч, проветривают на воздухе в течение 24 ч, фасуют герметично в полимерные пакеты по 0,1 - 0,3 г, маркируют и стерилизуют радиационным методом в стандартных условиях гамма-облучением дозой 2,2 - 2,5 Мрад.

Другую часть порошка прессуют в пресс-формах в виде пластин 20х30х2 мм (ширина х длина х толщина) или 15х30х1 мм или любом другом виде, например, 5х30х5 мм, 5х20х4 мм (удельное давление прессования 85 - 100 кгс/см²), после чего их структурируют, проветривают, фасуют герметично в полимерные пакеты, маркируют и стерилизуют радиационным методом в стандартных условиях (см. первую часть примера).

Пример 2. К 200 мл 2 мас.% раствора коллагена при интенсивном перемешивании прибавляют 100 мл воды очищенной (ФС 42-2619-97) и 76 г порошка гидроксиапатита. Полученную смесь "раствор коллагена - гидроксиапатит" замораживают в виде гранул диаметром 3 - 4 мм в охлажденном до -94^oC гексане. Гранулы замороженной исходной смеси отделяют от охлажденного гексана фильтрованием по примеру 1, помещают на поддоны и подвергают сублимационной сушке при температурах: на конденсаторе -50. ..-60^oC; на продукте от -94 до +30^oC и остаточном давлении в камере 310^-2 мм рт.ст. в течение 24 ч. Продукты сублимационной сушки "коллаген - гидроксиапатит" структурируют в парах глутарового альдегида 8 ч, проветривают на воздухе в течение 24 ч, фасуют герметично в полимерные пакеты по 0,1-0,4 г, маркируют и стерилизуют в стандартных условиях.

Пример 3. К 350 мл 1,2 мас.% раствора коллагена при интенсивном перемешивании прибавляют 25 мл 0,1 мас.% раствора сангвиритрина. Полученную смесь "раствор коллагена - сангвиритрин" замораживают в виде пластин выливанием на предварительно охлажденный до -70^oC поддон из нержавеющей стали и подвергают сублимационной сушке по примеру 1. Продукты сублимационной сушки в виде пластин толщиной 5-7 мм пропускают через вальцы с зазором 4 мм, а затем - с зазором 2 мм, разрезают на изделия 20х30х2 мм или 30х40х2 мм, или на любой другой вид, структурируют в парах формальдегида 8 ч, проветривают на воздухе 24 ч, фасуют герметично в полимерные пакеты, маркируют и стерилизуют стандартным радиационным методом.

Пример 4. К 200 мл 2 мас.% раствора коллагена при интенсивном перемешивании прибавляют 100 мл воды очищенной (ФС 42-2619-97), 76 г порошка гидроксиапатита и 0,21 г порошка метилурацила. Полученную смесь "раствор коллагена - гидроксиапатит - метилурацил" замораживают в виде пластин выливанием на предварительно охлажденный до -110^oC поддон из нержавеющей стали и подвергают сублимационной сушке при температурах: на конденсаторе -50...-60^oC; на продукте -110...+30^oC и остаточном давлении в камере 410^-2 мм рт.ст. в течение 24 ч. Продукты сублимационной сушки в виде пластин толщиной 5-7 мм пропускают через вальцы с зазором 3 мм, а затем с зазором 1,5 мм, разрезают на изделия 20х30х1,5 мм или 30х30х1,5 мм или на любой другой вид, структурируют в парах формальдегида, проветривают на воздухе, фасуют герметично в полимерные пакеты, маркируют и стерилизуют радиационным методом в стандартных условиях.

Пример 5. К 400 мл 1 мас.% раствора коллагена при интенсивном перемешивании прибавляют 32 мл 0,25 мас.% раствора цитохрома C и 72 г порошка гидроксиапатита. Полученную смесь "раствор коллагена-цитохром C - гидроксиапатит" замораживают в виде пластин выливанием на предварительно охлажденный до -196^oC поддон из нержавеющей стали и подвергают сублимационной сушке при температурах: на конденсаторе -50...-60^oC; на продукте от -196^oC до +30^oC и остаточном давлении в камере 410^-2 мм рт.ст. в течение 24 ч. Продукты сублимационной сушки в виде пластин толщиной 5-7 мм пропускают через вальцы, разрезают на изделия, структурируют, проветривают, фасуют, маркируют и стерилизуют (см. пример 4).

Пример 6. К 232 мл 1 мас.% раствора коллагена при интенсивном перемешивании прибавляют 50 г порошка гидроксиапатита, 2 г порошка клафорана и 0,12 г порошка метилурацила. Полученную смесь "раствор коллагена - гидроксиапатит-клафоран-метилурацил" замораживают диспергированием через пневматическую форсунку при избыточном давлении 0,4 атм в жидкий азот (T_кип = -196^oC), переносят гранулы в поддоны из нержавеющей стали и подвергают их сублимационной сушке (в условиях, аналогичных примеру 5). Продукты сублимационной сушки в виде порошка прессуют в пресс-формах в виде пластин 20х30х2 мм или 20х30х1 мм или любом другом виде, например, 5х30х5 мм, 5х20х5 мм (удельное давление прессования 85 - 100 кгс/см²), структурируют в парах формальдегида, проветривают, фасуют герметично в полимерные пакеты, маркируют и стерилизуют (см. пример 1).

Пример 7. К 479 мл 1 мас.% раствора коллагена при интенсивном перемешивании прибавляют 91 г порошка гидроксиапатита и 25 мл 30 мас.% раствора линкомицина гидрохлорида. Полученную смесь "раствор коллагена - гидроксиапатит-линкомицин гидрохлорид" замораживают диспергированием в виде гранул диаметром 3 - 4 мм в жидкий азот (T_кип= -196^oC), помещают на поддоны и подвергают сублимационной сушке в условиях, представленных в примере 4. Продукты сублимационной сушки в виде гранул коллагенового материала структурируют в парах формальдегида, проветривают, фасуют герметично в полимерные пакеты по 0,1 - 0,4 г, маркируют и стерилизуют стандартным радиационным методом (см. пример 2).

По данным микробиологических исследований, полученные коллагеновые материалы, содержащие линкомицин гидрохлорид, обладают высокой антимикробной активностью 16-20 суток, в течение которых происходит равномерное выделение лекарственного вещества в окружающие ткани.

Таким образом, предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет упростить процесс получения коллагеновых материалов за счет устранения стадий насыщения продуктов сублимационной сушки парами воды и подсушкой на воздухе готового продукта.

Кроме того, предложенный способ позволяет получать коллагеновые материалы в виде порошков, гранул, разного рода пластин и содержащие различные лекарственные вещества (или их смеси) такие как антибиотики, антисептики, стимуляторы регенерации и др.