Способ получения листового криоструктурированного коллагенсодержащего губчатого материала и листовые криоструктурированные коллагенсодержащие губчатые материалы

 

Использование: для получения материалов медицинского назначения, в частности перевязочных материалов и фильтрующих материалов для фильтрования жидкостей и газов. Сущность изобретения: промытое измельченное коллагенсодержащее сырье животного происхождения подвергают щелочно-солевой обработке водным раствором, содержащим 5-9 мас.% NaOH и 9-11 мас.% Na₂SO₄, при жидкостном модуле обработки, равном 2-5, в течение 24-48 час, после промывки водой коллагенсодержащее сырье дополнительно подвергают выдержке в 0,5-1,5 М водном растворе кислоты при жидкостном модуле обработки, равном 1,5-3, с последующей промывкой водой и разволокнением коллагенсодержащего сырья в водной среде, затем получают гомогенную пасту коллагена с рН 3-5,5 при обработке волокнистой массы водным 0,5-3%-ным раствором щелочи при массовом соотношении волокнистой массы к водному 0,5-3%-ному раствору щелочи, равном от 1:0,5 до 1:2,5, с последующим доведением рН до 3-5,5 добавлением кислоты, вводят физиологически приемлемый сшивающий агент и, при необходимости, модифицирующую добавку, криоструктурируют коллагенсодержащую пасту в виде слоя при -2 - -40^oC, размораживают, высушивают и получают листовой кpиоструктуpиpуемый губчатый материал. 4 с. и 18 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к способам получения листовых криоструктурированных губчатых материалов из коллагенсодержащего сырья животного происхождения и к листовым криоструктурированным коллагенсодержащим материалам. Изобретение может быть использовано для получения материалов медицинского назначения, в частности перевязочных материалов и фильтрующих материалов для фильтрования жидкостей и газов.

Известен способ получения коллагенсодержащих губчатых материалов (акцептованная заявка ФРГ N 2734503, кл. С 08 Н 1/06, опубл. 1979), заключающийся в промывке коллагенсодержащего сырья животного происхождения, измельчении, щелочно-солевой обработке, получении дисперсии коллагена с рН 3-5,5, введении сшивающего агента, разливе в поддоны тонким слоем, криоструктурировании в две стадии: шоковое замораживание при -20 -30^oС и последующее выдерживание при температуре -1 -2^oС в течение 10-20 дней. Однако этот способ не позволяет получить материал, обладающий высокими физико-механическими характеристиками.

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения "плетений" из коллагеновых волокон в форме войлокоподобных мембран или губчатых слоев, включающий промывку и измельчение коллагенсодержащего сырья животного происхождения, щелочно-солевую обработку измельченного коллагенсодержащего сырья животного происхождения с последующей промывкой водой, получение гомогенной пасты коллагена с рН 3-5,5, введение физиологически приемлемого сшивающего агента, пластификатора в количестве 0-3% считая на общий объем коллагеновой пасты и/или терапевтического средства в количестве 0-100 мас. в расчете на сухое вещество, криоструктурирование коллагеновой пасты в виде слоя, размораживание и сушку (патент ФРГ N 1811290, кл. С 08 Н 1/06, 1989). В качестве физиологически приемлемых сшивающих агентов используют, в частности, глутаровый альдегид и меламино-формальдегидную смолу. Получаемый материал может быть использован в качестве материала медицинского назначения, в том числе для изготовления перевязочных материалов, гигиенических салфеток и др. Недостатком известного материала и способа его получения являются невысокие физико-механические характеристики получаемого листового коллагенсодержащего криоструктурированного губчатого материала.

Целью настоящего изобретения является разработка способа получения листового коллагенсодержащего криоструктурированного губчатого материала, обладающего высокими физико-механическими характеристиками в сочетании со значительным паро- и водопоглощением.

Поставленная цель достигается тем, что при получении листового коллагенсодержащего криоструктурированного губчатого материала щелочно-солевую обработку измельченного коллагенсодержащего сырья животного происхождения проводят водным раствором, содержащим 5-9 мас. NaOH и 9-11 мас. Na₂SO₄, при жидкостном модуле обработки, равном 2-5, в течение 12-48 часов, промытое водой после щелочно-солевой обработки сырье дополнительно подвергают выдержке в 0,5-1,5 М водном растворе кислоты при жидкостном модуле обработки, равном 1,5-3, с последующей промывкой водой и разволокнением коллагенсодержащего сырья в водной среде до выпадения волокнистой массы, получение гомогенной пасты коллагена с рН 3-5,5 осуществляют при обработке волокнистой массы водным 0,5-3%-ным раствором щелочи при массовом соотношении волокнистой массы к водному 0,5-3%-ному раствору щелочи, равном от 1:0,5 до 1:2,5, с последующим доведением рН до 3-5,5 добавлением кислоты.

Поставленная цель также достигается получением листового коллагенсодержащего криоструктурированного губчатого материала, сшитого физиологически приемлемым сшивающим агентом.

Изобретение реализуется следующим образом. Промытое измельченное коллагенсодержащее сырье животного происхождения подвергают щелочно-солевой обработке водным раствором, содержащим 5-9 мас. Na₂SO₄, при жидкостном модуле обработки, равном 2-5, в течение 12-48 часов, после промывки водой коллагенсодержащее сырье дополнительно подвергают выдержке в 0,5-1,5 М водном растворе кислоты при жидкостном модуле обработки, равном 1,5-3, с последующей промывкой водой и разволокнением коллагенсодержащего сырья в водной среде до выпадения волокнистой массы.

Разволокнение коллагенсодержащего сырья осуществляют в известных разволокнителях типа Ролл или Кондукс. Устройство для разволокнения содержит пару с подвижным и неподвижным элементами с зубчатой или шероховатой поверхностью. Для гомогенизации коллагеновой пасты используют емкость, снабженную лопастной мешалкой, или коллоидную мельницу, диспергатор, ультразвуковой кавитатор.

В качестве коллагенсодержащего сырья животного происхождения можно использовать шкуры крупного рогатого скота (КРС) или обработанные свиные шкуры (СВ). В качестве кислоты используют уксусную (УК), лимонную (ЛК), ортофосфорную (ОФК) и другие кислоты или их смеси.

Получение гомогенной пасты коллагена с рН 3-5,5 осуществляют при обработке волокнистой массы водным 0,5-3% -ным раствором щелочи при массовом соотношении волокнистой массы к водному 0,5-3%-ному раствору щелочи, равном от 1:0,5 до 1:2,5, с последующим доведением рН до 3-5,5 добавлением кислоты. Содержание коллагена в пасте составляет 0,3-4% (считая на сухое вещество). После этого вводят физиологически приемлемый сшивающий агент в количество 0,01-1% от общего объема пасты и, при необходимости, пластификатор в количестве 0-3 мас. в расчете на общий объем коллагеновой пасты, и/или терапевтическое средство в количестве 0-100 мас. в расчете на сухое вещество, и/или мелкодисперсный активированный уголь (АУ) в количестве 0-25 мас. считая на сухое вещество, и/или поверхностно-активное вещество в количестве 0-1 мас. считая на сухое вещество. В качестве физиологически приемлемого сшивающего агента используют, например, глутаровый альдегид (ГДА), меламино-формальдегидную смолу (МФС), гексаметилендиизоцианат (ГМДИ), нитрофурилакролеин (НФА) или их смеси. Физиологически приемлемый сшивающий агент добавляют к коллагеновой пасте в виде водного раствора.

В качестве пластификатора можно использовать глицерин (ГЛ), сорбит (СБ) и другие, в качестве терапевтического средства обычно используемые в медицинской и хирургической практике препараты бактерицидные средства, например колларгол (КГ), борную кислоту (БК), противогрибковые препараты, антибиотики, например биомицин или тетрациклин (ТЦ), анальгетики, например анальгин (АН), кровеостанавливающие препараты и другие лекарственные средства.

Криоструктурирование коллагеновой пасты, содержащей физиологически приемлемый сшивающий агент и, при необходимости, различные модифицирующие добавки, осуществляют в виде слоя толщиной 0,5-30 мм при температуре -2 - -40^oС. Возможно проведение криоструктурирования в две стадии: при -18 - -40^oС в течение 25-30 мин и затем при -2 -20^oС в течение не менее 6 час.

После размораживания в ряде случаев осуществляют перевод коллагенсодержащего материала в ионизированную форму путем промывки 0,08-0,12 М водным раствором кислоты или щелочи.

Для лучшего удаления влаги можно помещать размороженный коллагеновый материал между расположенными на расстоянии 0,2-0,5 см вращающимися прижимными валиками. Сушку полученного листового губчатого коллагенсодержащего материала осуществляют конвективной или сублимационной, или лиофильной, или вакуумной сушкой. Можно использовать сочетание различных видов сушки.

При необходимости полученный листовой криоструктурированный губчатый материал подвергают стерилизации радиационным способом дозой до 2,5 МРад.

Пример 1. Спилковую гольевую обрезь шкур крупного рогатого скота (КРС) промывают в проточной воде. Сырье измельчают на куски 5 х 5 см. Затем проводят щелочно-солевую обработку водным раствором, содержащим 5 мас. NaOH и 7 мас. Na₂SO₄, при жидкостном модуле обработки, равном 3, и постоянном перемешивании в течение 48 час. После обработки щелочно-солевую смесь сливают, а сырье промывают водой. Промытое коллагенсодержащее сырье подвергают выдержке в 1 М водном растворе уксусной кислоты при жидкостном модуле обработки, равном 2, в течение 20 час с последующей промывкой водой и разволокнением коллагенсодержащего сырья в водной среде до выпадения волокнистой массы. Разволокненную массу отжимают до влажности 80-95% Получение гомогенной пасты коллагена с рН 4,5 осуществляют при обработке волокнистой массы водным 1,5%-ным раствором NaOH при массовом соотношении волокнистой массы к водному 0,8%-ному раствору NaOH, равном 1:1,5, с последующим доведением рН до 4,5 добавлением уксусной кислоты. Содержание коллагена в пасте оставляет 2,5% (считая на сухое вещество). После этого вводят 10% -ный водный раствор глутарового альдегида из расчета 0,15% глутарового альдегида на общий объем пасты. Полученную массу заливают в кюветы слоем толщиной 10 мм, замораживают при температуре -20^oС в течение 8 час. Сформированный материал замораживают в водной среде, промывают водой, отжимают до влажности 40-45% и сушат конвективно. Мягкий мелкопористый листовой губчатый коллагенсодержащий материал имеет прочность при растяжении 0,4 МПа при относительном удлинении при разрыве 10% влагоемкость 6 г/г, паропроницаемость 12 мг/см² x час.

Сушку полученного криоструктурированного коллагенсодержащего материала осуществляют сублимационной или конвективной, или лиофильной, или вакуумной сушкой по известной технологии (Отделка кож /Под ред. И.П. Страхова. М. Легкая и пищевая промышленность, 1983, с. 156-222).

Подготовку образцов для физико-механических испытаний проводят по ГОСТ 9186-76, при этом предварительное замачивание не производится. Испытания осуществляются в соответствии с ГОСТ 13525.1-79.

Содержание коллагеновых белков определяют в соответствии с ВФС 42-1581-85, 1985.

Паропроницаемость определяют по ГОСТ 938.17-70, влагоемкость по ГОСТ 938,24-72.

Примеры 2-10 осуществляют по методике, аналогичной примеру 1. Условия приготовления коллагенсодержащей пасты, подвергаемой криоструктурированию, приведены в таблице 1, состав криоструктурированной пасты в таблице 2, условия криоструктурирования коллагенсодержащей пасты, содержащей, при необходимости, модифицирующие добавки, в таблице 3, свойства листового криоструктурированного коллагенсодержащего материала в таблице 4.

Пример 10 относится к материалу "Коласпон".

Листовые криоструктурированные губчатые материалы обладают размером пор от 20 до 500 мкм (по данным электронной микроскопии, электронной микроскоп JSM-840 JEOL, Япония).

Содержание коллагеновых белков в материале составляет 35-88% при влажности материала 10-12% Получаемый в соответствии с изобретением листовой криоструктурированный материал может быть использован в качестве материала медицинского назначения, а также для изготовления фильтрующих материалов.

Формула изобретения

1. Способ получения листового криоструктурированного коллагенсодержащего губчатого материала, включающий промывку и измельчение коллагенсодержащего сырья животного происхождения, щелочно-солевую обработку измельченного коллагенсодержащего сырья животного происхождения с последующей промывкой водой, получение гомогенной пасты коллагена с pН 3,0 5,5, введение физиологически приемлемого сшивающего агента, криоструктурирование коллагеновой пасты в виде слоя при -2 -40^oС, размораживание и сушку, отличающийся тем, что щелочно-солевую обработку измельченного коллагенсодержащего сырья животного происхождения проводят водным раствором, содержащим 5 9 мас. NaOH и 9 11 мас. Na₂SO₄ при жидкостном модуле обработки 2 5 в течение 12 48 ч, промытое после щелочно-солевой обработки сырье дополнительно подвергают выдержке в 0,5 1,5 М водном растворе кислоты при жидкостном модуле обработки 1,5 3,0 с последующей промывкой водой и разволокнением коллагенсодержащего сырья в водной среде до выпадения волокнистой массы, получение гомогенной пасты коллагена с pН 3,0 5,5 осуществляют при обработке волокнистой массы водным 0,5 3,0% -ным раствором щелочи при массовом соотношении волокнистой массы и водного 0,5 3,0%-ного раствора щелочи 1 05 2,5 с последующим доведением pН до 3,0 5,5 добавлением кислоты.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в гомогенную пасту коллагена дополнительно вводят пластификатор в количестве до 3% считая на общий объем коллагеновой пасты.

3. Способ по пп.1 2, отличающийся тем, что в гомогенную пасту коллагена дополнительно вводят поверхностно-активное вещество в количестве до 1 мас. считая на сухое вещество.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что криоструктурирование коллагеновой пасты проводят в две стадии: при -18 -40^oС в течение 5 30 мин и затем при -2 -20^oС в течение не менее 6 ч.

5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что размораживание криоструктурированной коллагеновой пасты осуществляют в водной среде или в водном растворе щелочи при pН 8 10.

6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что после размораживания листовой криоструктурированный коллагенсодержащий губчатый материал переводят в ионизированную форму путем промывки 0,08 0,12 М водным раствором кислоты или щелочи.

7. Способ по пп.1 6, отличающийся тем, что сушку листового криоструктурированного губчатого материала осуществляют сублимационной, или конвективной, или лиофильной, или ваккумной сушкой.

8. Способ получения листового криоструктурированного коллагенсодержащего губчатого материала, включающий промывку и измельчение коллагенсодержащего сырья животного происхождения, щелочно-солевую обработку измельченного коллагенсодержащего сырья животного происхождения с последующей промывкой водой, получение гомогенной пасты коллагена с pН 3,0 5,5, введение физиологически приемлемого сшивающего агента и терапевтического средства в количестве до 100 мас. считая на сухое вещество, криоструктурирование коллагеновой пасты в виде слоя при -2 -4^oС, размораживание и сушку, отличающийся тем, что при получении материала щелочно-солевую обработку измельченного коллагенсодержащего сырья животного происхождения проводят водным раствором, содержащим 5 9 мас. NaOH и 9 11 мас. Na₂SO₄ при жидкостном модуле обработки 2 5 в течение 12 48 ч, промытое после щелочно-солевой обработки сырье дополнительно подвергают выдержке в 0,5 1,5 М водном растворе кислоты при жидкостном модуле обработки 1,5 3,0 с последующей промывкой водой и разволокнением коллагенсодержащего сырья в водной среде до выпадения волокнистой массы, получение гомогенной пасты коллагена с pН 3,0 5,5 осуществляют при обработке волокнистой массы водным 0,5 3,0%-ным раствором щелочи при массовом соотношении волокнистой массы и водного 0,5 3,0%-ного раствора щелочи 1,0 0,5 2,5 с последующим доведением pН до 3,0 5,5 добавлением кислоты.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в гомогенную пасту коллагена дополнительно вводят пластификатор в количестве до 3% считая на общий объем коллагеновой пасты.

10. Способ по пп.8 и 9, отличающийся тем, что в гомогенную пасту коллагена дополнительно вводят мелкодисперсный активированный уголь в количестве до 25 мас. считая на сухое вещество.

11. Способ по пп.8 10, отличающийся тем, что в гомогенную пасту коллагена дополнительно вводят поверхностно-активное вещество в количестве до 1 мас. считая на сухое вещество.

12. Способ по пп.8 11, отличающийся тем, что криоструктурирование коллагеновой пасты проводят в две стадии: при -18-40^oС в течение 5 - 30 мин и затем при -2 -20^oС в течение не менее 6 ч.

13. Способ по пп.8 12, отличающийся тем, что размораживание криоструктурированной коллагеновой пасты осуществляют в водной среде или в водном растворе щелочи при pН 8 10.

14. Способ по пп.8 13, отличающийся тем, что после размораживания листовой криоструктурированный коллагенсодержащий губчатый материал переводят в ионизированную форму путем промывки 0,08 0,12 М водным раствором кислоты или щелочи.

15. Способ по пп.8 14, отличающийся тем, что сушку листового криоструктурированного губчатого материала осуществляют сублимационной, или конвективной, или лиофильной, или вакуумной сушкой.

16. Листовой криоструктурированный коллагенсодержащий губчатый материал, сшитый физиологически приемлемым сшивающим агентом, отличающийся тем, что характеризуется следующим комплексом физико-химических характеристик: Влагоемкость, г/г 6 50 Паропроницаемость, мг/см²·ч 1 12 Размер пор, мкм 20 500 Прочность при растяжении, МПа 0,1 0,4 Относительное удлинение при разрыве, 10 15 Содержание коллагеновых белков при влажности материала 10 12% 70 88
17. Материал по п.16, отличающийся тем, что дополнительно содержит пластификатор в количестве до 3% в расчете на общий объем коллагеновой пасты.

18. Материал по пп.16 и 17, отличающийся тем, что дополнительно содержит поверхностно-активное вещество в количестве до 1 мас. считая на сухое вещество.

19. Листовой криоструктурированный коллагенсодержащий губчатый материал, сшитый физиологически приемлемым сшивающим агентом, содержащий терапевтическое средство в количестве до 100 мас. в пересчете на сухое вещество (коллагеновые белки), отличающийся тем, что характеризуется следующим комплексом физико-химических характеристик:
Влагоемкость, г/г 6 50
Паропроницаемость, мг/см²·ч 1 12
Размер пор, мкм 20 500
Прочность при растяжении, МПа 0,1 0,4
Относительное удлинение при разрыве, 10 15
Содержание коллагеновых белков при влажности материала 10 12% 35,0 87,9
20. Материал по п.19, отличающийся тем, что дополнительно содержит пластификатор в количестве до 3% в расчете на общий объем коллагеновой пасты.

21. Материал по пп.19 и 20, отличающийся тем, что дополнительно содержит мелкодисперсный активированный уголь в количестве до 25 мас.

22. Материал по пп.19 21, отличающийся тем, что дополнительно содержит поверхностно-активное вещество в количестве до 1 мас. считая на сухое вещество.