Композиция медицинского гидрогеля и медицинский гидрогель, способ его получения и его применение
Владельцы патента RU 2724057:
МЕДПРИН РЕДЖЕНЕРАТИВ МЕДИКАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ КО., ЛТД. (CN)
Группа изобретений относится к области биомедицинской технологии, а именно к медицинскому гидрогелю для гемостатических вспомогательных средств, продуктов для предупреждения утечки воздуха из легких или для предупреждения утечки спинномозговой жидкости и антиадгезионных продуктов, к комбинации для получения медицинского гидрогеля, способу получения медицинского гидрогеля, набору для получения медицинского гидрогеля и к применению медицинского гидрогеля в продуктах для предупреждения утечки спинномозговой жидкости. Медицинский гидрогель и комбинация для получения медицинского гидрогеля содержат смесь первого компонента - ε-полилизина и/или поли-L-лизина, и полиэтиленимина и второго компонента - одного или нескольких из 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната, причем полилизин имеет степень полимеризации 20 или более. Способ получения медицинского гидрогеля включает растворение первого компонента в первом буферном растворе с получением первого смешанного раствора, растворение второго компонента во втором буферном растворе с получением второго смешанного раствора, смешивание первого смешанного раствора и второго смешанного раствора с получением медицинского гидрогеля. Набор для получения медицинского гидрогеля содержит комбинацию для получения медицинского гидрогеля и буферный раствор для растворения каждого компонента комбинации. Группа изобретений обеспечивает хорошую биосовместимость, низкую степень набухания, хорошую биоразлагаемость медицинского гидрогеля и отсутствие раздражающего действия на ткани. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил., 7 табл., 11 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее раскрытие относится к композиции медицинского гидрогеля, медицинскому гидрогелю и способу его получения и его применению и принадлежит к области биомедицинской технологии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
С клинической точки зрения медицинский гидрогель можно применять в областях, связанных с ушиванием раны in vivo, антиадгезионными эффектами, введением лекарственных средств или подобным. Гидрогель представляет собой гель, в котором вода используется в качестве дисперсионной среды, и имеет трехмерную сетчатую структуру. Он не растворяется в воде, а также может набухать в воде и абсорбировать большое количество воды, увеличиваясь в объеме. Тем не менее, в узких частях, где плотно расположены черепные, спинномозговые и периферические нервы, сильно набухающий гидрогель может вызывать сдавливание периферических нервов, что может препятствовать нормальным функциям организма, и в тяжелых случаях в окружающих тканях может возникнуть некроз вследствие сдавливания.
В настоящее время большинство медицинских гидрогелей в клинической практике, например смешанный гель Coseal и смешанный гель Duraseal, имеют высокую степень набухания. Согласно документам (Evaluation of Absorbable Surgical Sealants: In vitro Testing; с англ. — «Оценка абсорбируемых хирургических герметиков: тестирование in vitro»), эти два геля имеют чрезвычайно высокую степень набухания. Эти два геля в отдельности смачивают раствором PBS в течение трех дней, и их масса соответственно увеличивается на 558% и 98%.
В патентном документе CN101843925A предложен гидрогель с низкой степенью набухания. Степень набухания гидрогеля составляет от приблизительно -50% до приблизительно 50%. Однако исходным материалом, применяемым в этом патенте, является трилизин, который является дорогостоящим, а полученный гидрогель с низкой степенью набухания является щелочным. Поскольку большинство тканей находятся в нейтральной среде в организме человека, то, если имплантат является щелочным, это может вызывать более сильное раздражающее действие на окружающие клетки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача
С учетом вышеизложенного, техническая задача, которую необходимо решить посредством настоящего раскрытия, заключается в создании композиции медицинского гидрогеля, обладающей хорошей биосовместимостью, низкой степенью набухания, хорошей биоразлагаемостью и низкой стоимостью, а также медицинского гидрогеля, получаемого из композиции медицинского гидрогеля. Кроме того, также предлагается медицинский гидрогель, который не раздражает ткани.
Решение задачи
Для решения вышеупомянутой технической задачи настоящим раскрытием предлагается композиция медицинского гидрогеля, содержащая первый компонент и второй компонент, первый компонент содержит полилизин и полиэтиленимин, второй компонент содержит один или несколько из 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната, где полилизин имеет степень полимеризации 20 или более, предпочтительно — 25-35.
Что касается вышеупомянутой композиции медицинского гидрогеля, то в одном конкретном варианте осуществления в первом компоненте массовое соотношение полилизина к полиэтиленимину составляет 0,1-10.
Что касается вышеупомянутой композиции медицинского гидрогеля, то в одном конкретном варианте осуществления полилизин представляет собой ε-полилизин и/или поли-L-лизин.
Что касается вышеупомянутой композиции медицинского гидрогеля, то в одном конкретном варианте осуществления средневесовой молекулярный вес ε-полилизина составляет 3000-5000 Да.
Что касается вышеупомянутой композиции медицинского гидрогеля, то в одном конкретном варианте осуществления средневесовой молекулярный вес поли-L-лизина составляет 7500-300000 Да, предпочтительно — 100000-200000 Да.
Что касается вышеупомянутой композиции медицинского гидрогеля, то в одном конкретном варианте осуществления среднечисловой молекулярный вес полиэтиленимина составляет 1000-3500 Да, предпочтительно — 1500-2000 Да.
Что касается вышеупомянутой композиции медицинского гидрогеля, то в одном конкретном варианте осуществления значения средневесового молекулярного веса 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната во всех случаях составляют 2000-40000 Да, предпочтительно — 10000-20000 Да.
Что касается вышеупомянутой композиции медицинского гидрогеля, то в одном конкретном варианте осуществления композиция медицинского гидрогеля загружена лекарственным средством или активным фактором, предпочтительно, первый компонент и/или второй компонент содержат лекарственное средство или активный фактор.
Настоящим раскрытием также предлагается медицинский гидрогель, который получен в результате реакции первого компонента и второго компонента композиции медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию; предпочтительно, медицинский гидрогель получен в результате реакции первого компонента и второго компонента в буферном растворе.
Что касается вышеупомянутого медицинского гидрогеля, в одном конкретном варианте осуществления медицинский гидрогель получен следующим образом: растворение первого компонента в первом буферном растворе, растворение второго компонента во втором буферном растворе, а затем смешивание двух полученных смесей и прохождение реакции между ними.
Что касается вышеупомянутого медицинского гидрогеля, в одном конкретном варианте осуществления медицинский гидрогель имеет степень набухания от -10% до 50%, предпочтительно — от 5% до 47%.
Что касается вышеупомянутого медицинского гидрогеля, в одном конкретном варианте осуществления после пропитывания медицинского гидрогеля значение pH полученного в результате пропитки раствора составляет 7-9,5, предпочтительно — 7-8.
Что касается вышеупомянутого медицинского гидрогеля, в одном конкретном варианте осуществления значение pH первого буферного раствора составляет 7,0-7,4 или 9,1-10,0, предпочтительно — 7,0-7,4; а значение pH второго буферного раствора составляет 5,0-6,0 или 7,0-7,4, предпочтительно — 7,0-7,4.
Настоящим раскрытием также предлагается способ получения вышеупомянутого медицинского гидрогеля, включающий следующие стадии:
растворение первого компонента в первом буферном растворе с получением первого смешанного раствора;
растворение второго компонента во втором буферном растворе с получением второго смешанного раствора; и
смешивание первого смешанного раствора и второго смешанного раствора с получением медицинского гидрогеля.
Что касается способа получения медицинского гидрогеля, в одном конкретном варианте осуществления в первом смешанном растворе концентрация полилизина составляет 1-50 мг/мл, а концентрация полиэтиленимина составляет 1-50 мг/мл; во втором смешанном растворе концентрация 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната или их смеси составляет 100-200 мг/мл; и первый смешанный раствор и второй смешанный раствор смешивают в равном объеме с получением медицинского гидрогеля.
Что касается способа получения вышеупомянутого медицинского гидрогеля, в одном конкретном варианте осуществления второй смешанный раствор также содержит проявитель, предпочтительно, проявитель включает один или несколько из синего красителя для химической и пищевой промышленности №1, синего красителя для химической и пищевой промышленности №2 и метиленового синего.
Настоящим раскрытием также предлагается набор для получения медицинского гидрогеля, который содержит композицию медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию и буферный раствор для растворения каждого компонента композиции медицинского гидрогеля.
Что касается вышеупомянутого набора для получения медицинского гидрогеля, в одном конкретном варианте осуществления первый компонент и второй компонент композиции медицинского гидрогеля хранятся раздельно, предпочтительно, полилизин и полиэтиленимин в первом компоненте композиции медицинского гидрогеля хранятся раздельно.
Настоящим раскрытием также предлагается применение вышеупомянутого медицинского гидрогеля в гемостатических вспомогательных средствах, продуктах для предупреждения утечки воздуха из легких или для предупреждения утечки спинномозговой жидкости и антиадгезионных продуктах.
Положительные эффекты
В настоящем раскрытии полученный медицинский гидрогель имеет низкую степень набухания, составляющую лишь от -10% до 50%, и его можно применять в узких частях, где плотно расположены черепные, спинальные и периферические нервы. Получаемый в настоящем раскрытии медицинский гидрогель обладает хорошей биосовместимостью и хорошим антибактериальным свойством и способностью к биоразложению. Кроме того, медицинский гидрогель по настоящему раскрытию также способен не оказывать раздражающего действия на ткани.
На основании приведенного далее подробного описания иллюстративных примеров с привязкой к прилагаемым чертежам станут понятны другие признаки и аспекты настоящего раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Совместно с описанием в прилагаемых чертежах, которые содержатся в описании и составляют часть описания, показаны иллюстративные примеры, признаки и аспекты настоящего раскрытия, и их используют для пояснения основных идей настоящего раскрытия.
На фигуре 1 показано состояние роста клеток, культивируемых в жидкости, полученной после экстракции из медицинского гидрогеля I из примера 1, в течение 24 ч;
на фигуре 2 показано состояние роста клеток, культивируемых в жидкости, полученной после экстракции из медицинского гидрогеля IV из примера 4, в течение 24 ч;
на фигуре 3 показано разложение медицинского гидрогеля IV из примера 4, подкожно имплантированного крысе, в момент вскрытия через пять недель;
на фигуре 4 показано разложение медицинского гидрогеля XI из сравнительного примера 4, подкожно имплантированного крысе, в момент вскрытия через пять недель;
на фигуре 5 представлено изображение гистологического среза участка, где медицинский гидрогель IV из примера 4 был подкожно имплантирован крысе, в момент вскрытия через пять недель;
на фигуре 6 представлено изображение гистологического среза участка, где медицинский гидрогель XI из сравнительного примера 4 был подкожно имплантирован крысе, в момент вскрытия через пять недель;
на фигуре 7 представлено изображение надрезанного эндокраниума собаки в качестве экспериментального животного;
на фигуре 8 представлено изображение зашитого эндокраниума собаки в качестве экспериментального животного;
на фигуре 9 представлено изображение, на котором введен медицинский гидрогель после того, как был зашит эндокраниум собаки в качестве экспериментального животного;
на фигуре 10 представлена фотография, на которой эндокраниум собаки в качестве экспериментального животного закрыт черепом после введения гидрогеля; и
на фигуре 11 представлена фотография состояния заживления и восстанавливающего эффекта на месте надреза эндокраниума у собаки в качестве экспериментального животного спустя 4 недели кормления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Ниже будут подробно описаны различные иллюстративные примеры, признаки и аспекты настоящего раскрытия с привязкой к прилагаемым чертежам. В контексте исключительно настоящего документа слово «иллюстративный» означает «служащий в качестве образца, примера или иллюстрации». Любой пример, описанный в настоящем документе как «иллюстративный», не нужно истолковывать как предпочтительный или превосходящий относительно других примеров.
Дополнительно, для лучшей иллюстрации настоящего раскрытия в подробном описании ниже изложены многочисленные конкретные детали. Специалистам в настоящей области техники должно быть понятно, что настоящее раскрытие также можно реализовать без некоторых конкретных деталей. С тем, чтобы сделать акцент на идее настоящего раскрытия, в некоторых других примерах не описаны подробно способы, средства, устройство и стадии, которые хорошо известны специалистам в настоящей области техники.
В настоящем раскрытии предложена композиция медицинского гидрогеля и медицинский гидрогель, получаемый в результате реакции различных компонентов композиции медицинского гидрогеля. Композиция медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию в основном содержит первый компонент, который содержит нуклеофильный реагент, и второй компонент, который содержит электрофильный реагент. Нуклеофильный реагент содержит полилизин и полиэтиленимин (PEI), а электрофильный реагент содержит один или несколько из 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата (4-разветвленного PEG-SG), 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината (4-разветвленного PEG-SS) и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната (4-разветвленного PEG-SC).
При этом первый компонент и второй компонент могут быть разделены, и первый компонент и второй компонент смешивают в момент применения. Предпочтительно, полилизин и полиэтиленимин (PEI) в первом компоненте также разделены, и полилизин и полиэтиленимин (PEI) смешивают за несколько часов до применения или в момент применения.
В способе по настоящей заявке каждый из полилизина и полиэтиленимина (PEI) могут храниться раздельно, и их растворяют в одном растворителе перед применением или в момент применения. Для удобства применения полилизин также может храниться в форме, когда он заранее растворен в растворителе. Например, полилизин может быть растворен в небольшом количестве буферного раствора, и перед применением эту смесь разводят с помощью буферного раствора; или полилизин может быть растворен и храниться в буферном растворе согласно концентрациям, в которых применяют полилизин. В момент применения полилизин, растворенный в буферном растворе, смешивают с полиэтиленимином (PEI). Второй компонент растворяют в растворителе перед применением или в момент применения. В настоящем раскрытии нет ограничения по способу хранения каждого компонента в композиции медицинского гидрогеля, и специалисты в настоящей области техники при необходимости могут выбрать конкретные способы хранения, при этом все они подпадают под объем настоящего раскрытия.
Полилизин по настоящему раскрытию может представлять собой ε-полилизин и/или поли-L-лизин. Полилизин имеет степень полимеризации 20 или более, предпочтительно — от 25 до 35. В настоящем раскрытии добавлен полилизин со степенью полимеризации 20 или более, который способен увеличивать плотность сшивания и позволяет снизить степень равновесного набухания. При этом средневесовой молекулярный вес ε-полилизина составляет предпочтительно 3000-5000 Да, а средневесовой молекулярный вес поли-L-лизина составляет 7500-300000 Да, предпочтительно — 100000-200000 Да. Среднечисловой молекулярный вес полиэтиленимина (PEI) составляет 1000-3500 Да, предпочтительно — 1500-2000 Да.
Массовое соотношение полилизина к полиэтиленимину составляет 0,1-10.
Значения средневесового молекулярного веса 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната, содержащихся во втором компоненте композиции медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию, во всех случаях составляют 2000-40000 Да, предпочтительно — 10000-20000 Да.
В целом, описываемый в настоящем раскрытии полилизин (включая ε-полилизин и поли-L-лизин) может существовать в форме гидрохлорида, гидробромида или других его солей, при этом все они входят в описываемый в настоящем раскрытии объем.
Композиция медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию, где композиция медицинского гидрогеля загружена лекарственным средством или активным фактором. Предпочтительно, первый компонент и/или второй компонент содержат лекарственное средство или активный фактор. В целом, лекарственное средство может представлять собой антибактериальное средство, противовоспалительное лекарственное средство, противораковое лекарственное средство и др., которые применяют для предупреждения/снижения риска инфекции после хирургической операции или для ингибирования роста раковых клеток. Активный фактор может представлять собой фактор роста и др., которые применяют для стимуляции роста ткани.
Способы добавления лекарственного средства и/или активного фактора следующие: лекарственное средство и/или активный фактор добавляют к первому компоненту и/или второму компоненту. В целом, предпочтительно добавлять лекарственное средство ко второму компоненту. Кроме того, лекарственного средство можно привить на первый компонент с помощью способа химической модификации.
В другом варианте осуществления настоящим раскрытием также предлагается медицинский гидрогель, который получен следующим образом: растворение первого компонента композиции медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию в первом буферном растворе, растворение второго компонента композиции медицинского гидрогеля во втором буферном растворе, а затем смешивание двух полученных смесей и прохождение реакции между ними.
Медицинский гидрогель по настоящему раскрытию, где степень набухания медицинского гидрогеля составляет от -10% до 50%, предпочтительно — от 5% до 47%.
В частности, степень набухания описываемого в настоящем раскрытии медицинского гидрогеля обозначает изменение объема или веса между моментом времени, когда сшивание фактически завершилось и образовался медицинский гидрогель, и моментом времени после размещения медицинского гидрогеля в физиологическом солевом растворе или в растворе PBS в свободном состоянии на 24 часа (в этот момент времени можно с достаточной степенью уверенности предположить, что гидрогель уже достиг своего состояния равновесного набухания). Степень набухания можно представить следующей формулой:
степень набухания, % = [(вес через 24 ч - вес при изначальном образовании) / вес при изначальном образовании] × 100%.
Для образования медицинского гидрогеля смешивают первый компонент и второй компонент в композиции медицинского гидрогеля согласно настоящему раскрытию. При пропитывании медицинского гидрогеля водой значение pH полученного в результате пропитки раствора составляет 7-9,5, предпочтительно — 7-8.
Кислотность или основность (значение pH) медицинского гидрогеля, описываемого в настоящем раскрытии, или значение pH полученного в результате пропитки раствора, описываемого в настоящем раскрытии, измеряют с помощью следующего способа: определенное количество медицинского гидрогеля помещают в чистую воду, вес чистой воды в 80 раз превышает вес медицинского гидрогеля, медицинский гидрогель помещают в условия постоянной температуры 37°C на 24 ч и тестируют значение pH полученного в результате пропитки раствора.
Предпочтительно, значение pH первого буферного раствора, применяемого для растворения нуклеофильного реагента, составляет 7,0-7,4 или 9,1-10,0, а значение pH второго буферного раствора, применяемого для растворения электрофильного реагента, составляет 5,0-6,0 или 7,0-7,4.
Значения pH растворителей, применяемых для растворения нуклеофильного реагента и электрофильного реагента, оказывают значительное влияние на pH получаемого гидрогеля. Если значение pH буферного раствора, применяемого для растворения нуклеофильного реагента, составляет 7,0-7,4, полученный медицинский гидрогель будет почти нейтральным, будет оказывать слабое раздражающее действие на ткани и будет способствовать росту клеток и тканей. Если все значения pH буферных растворов, применяемых для растворения нуклеофильного реагента и электрофильного реагента, составляют 7,0-7,4, полученный медицинский гидрогель, по-видимому, будет нейтральным, не будет оказывать раздражающего действия на ткани и клетки и будет более подходящим для роста клеток и тканей.
В еще одном варианте осуществления настоящим раскрытием также предлагается способ получения медицинского гидрогеля:
растворение первого компонента в первом буферном растворе с получением первого смешанного раствора;
растворение второго компонента во втором буферном растворе с получением второго смешанного раствора; и
смешивание первого смешанного раствора и второго смешанного раствора с получением медицинского гидрогеля;
где первый компонент содержит полилизин и полиэтиленимин, а второй компонент содержит один или несколько из 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната.
После смешивания первого смешанного раствора и второго смешанного раствора в способе получения медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию для перемешивания можно применять, например, смеситель двойного действия. Происходит реакция присоединения по Михаэлю нуклеофильного реагента (полилизина и полиэтиленимина) в первом смешанном растворе с электрофильным реагентом (одним или несколькими из 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната) во втором смешанном растворе, и может быстро образоваться гидрогель, т. е. получают медицинский гидрогель по настоящему раскрытию. Данный медицинский гидрогель обладает хорошим свойством малой степени набухания и обладает хорошей биосовместимостью, способностью к разложению и антибактериальным действием.
Предпочтительно, значение pH первого буферного раствора, применяемого для растворения нуклеофильного реагента, составляет 7,0-7,4 или 9,1-10,0, а значение pH второго буферного раствора, применяемого для растворения электрофильного реагента, составляет 5,0-6,0 или 7,0-7,4. Кроме того, если значение рН первого буферного раствора, применяемого для растворения нуклеофильного реагента, составляет 7,0-7,4, полученный медицинский гидрогель, по-видимому, будет нейтральным.
Предпочтительно, в первом смешанном растворе концентрация полилизина составляет 1-50 мг/мл, а концентрация полиэтиленимина составляет 1-50 мг/мл; во втором смешанном растворе концентрация 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната или их смеси составляет 100-200 мг/мл, и первый смешанный раствор и второй смешанный раствор смешивают в равном объеме с получением медицинского гидрогеля.
Способ получения медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию, при котором во второй смешанный раствор, содержащий электрофильный реагент, можно добавить синий проявитель, и альтернативный синий проявитель включает синий краситель для химической и пищевой промышленности №1, синий краситель для химической и пищевой промышленности №2, метиленовый синий и др.
В еще одном варианте осуществления настоящим раскрытием также предлагается набор для получения медицинского гидрогеля, который содержит композицию медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию, а также первый буферный раствор и второй буферный раствор по настоящему раскрытию.
Набор для получения медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию содержит первый компонент, второй компонент, первый буферный раствор и второй буферный раствор. Первый компонент содержит полилизин и полиэтиленимин; а второй компонент содержит один или несколько из 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната, где полилизин имеет степень полимеризации 20 или более, предпочтительно — 25-35.
Набор для получения медицинского гидрогеля по настоящему раскрытию, при этом первый компонент и второй компонент могут храниться раздельно, и первый компонент и второй компонент смешивают в момент применения. Предпочтительно, полилизин и полиэтиленимин (PEI) в качестве нуклеофильного реагента в первом компоненте также могут храниться раздельно, и полилизин и полиэтиленимин (PEI) смешивают за несколько часов до применения или в момент применения.
В конкретном наборе для получения медицинского гидрогеля каждый из полилизина и полиэтиленимина (PEI) могут храниться раздельно, и их растворяют в одном растворителе перед применением или в момент применения. Для различных потребностей в применении полилизин может быть заранее растворен и храниться в первом буферном растворе, например, полилизин может быть растворен в небольшом количестве первого буферного раствора, и его разводят перед применением. Полилизин также может быть растворен и храниться в первом буферном растворе согласно концентрациям, в которых применяют полилизин. В момент применения полилизин, растворенный в первом буферном растворе, смешивают с нерастворенным полиэтиленимином (PEI).
Кроме того, второй компонент по настоящему раскрытию может храниться отдельно, и перед применением его растворяют в растворителе. В настоящем раскрытии нет ограничения по способу хранения и способу применения каждого компонента в наборе для получения медицинского гидрогеля, и при необходимости можно выбрать подходящий способ хранения и способ применения.
В еще одном варианте осуществления медицинский гидрогель по настоящему раскрытию можно применять в гемостатических вспомогательных средствах, продуктах для предупреждения утечки воздуха из легких или для предупреждения утечки спинномозговой жидкости, антиадгезионных продуктах и др., например, в таких задачах, как блокировка отверстий от хирургических игл для артериовенозной реконструкции, блокировка отверстий от хирургических игл на эндокраниуме, блокировка участка реконструкции эндокраниума, предупреждение утечки воздуха из легких после пульмонэктомии и предупреждение адгезии в твердой оболочке спинного мозга.
ПРИМЕРЫ
Ниже будут подробно описаны варианты осуществления настоящего раскрытия в сочетании с примерами, однако специалисты в настоящей области техники поймут, что приведенные далее примеры предназначены лишь для иллюстрации настоящего раскрытия и не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего раскрытия. Если в примерах не было указано какого-либо конкретного условия, эксперимент проводили в соответствии с общими условиями или условиями, предложенными производителями. Все реагенты или инструменты, применяемые в настоящем контексте без обозначенного производителя, являются общеизвестными продуктами, которые коммерчески доступны.
4-Разветвленный PEG-SG (Beijing JenKem Technology Co., LTD.), 4-разветвленный PEG-SS (Beijing JenKem Technology Co., LTD.), 4-разветвленный PEG-SC (Beijing JenKem Technology Co., LTD.), ε-полилизин (Shanghai Yantuo Biotechnology Co., LTD.), поли-L-лизин (Shanghai JiNingShiye Co., LTD.), полиэтиленимин (Dow Chemical (Китай) Co., LTD.), трилизин (Sigma Co.) и 4-разветвленный PEG-SH (Beijing JenKem Technology Co., LTD.).
Пример 1
Брали 0,5 г 4-разветвленного PEG-SG (средневесовой молекулярный вес: 15 кДа, то же самое применимо и далее) и растворяли в 5 мл кислого буферного раствора на основе моногидрофосфата натрия с рН 5,60 с получением раствора А, имеющего концентрацию 100 мг/мл; брали 20 мг ε-полилизина (средневесовой молекулярный вес: 3500 Да, степень полимеризации: 25-35, то же самое применимо и далее) и 80 мг полиэтиленимина (среднечисловой молекулярный вес: 1800 Да, то же самое применимо и далее) и растворяли в 5 мл раствора щелочного буфера с рН 9,90 с получением раствора В, имеющего концентрацию 20 мг/мл; и раствор А и раствор В распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля I.
Пример 2
Брали 0,5 г 4-разветвленного PEG-SG и растворяли в 5 мл кислого буферного раствора на основе моногидрофосфата натрия с рН 5,60 с получением раствора А, имеющего концентрацию 100 мг/мл; брали 50 мг ε-полилизина и 50 мг полиэтиленимина и растворяли в 5 мл физиологического раствора с рН 7,4 с получением раствора В, имеющего концентрацию 20 мг/мл; и раствор А и раствор В распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля II.
Пример 3
Брали 0,75 г 4-разветвленного PEG-SG и растворяли в 5 мл кислого буферного раствора на основе моногидрофосфата натрия с рН 5,60 с получением раствора А, имеющего концентрацию 150 мг/мл, и в раствор А добавляли проявитель, синий краситель для химической и пищевой промышленности №1; брали 100 мг поли-L-лизина (средневесовой молекулярный вес: 150 кДа, то же самое применимо и далее) и 25 мг полиэтиленимина и растворяли в 5 мл физиологического раствора с рН 7,4 с получением раствора В, имеющего концентрацию 25 мг/мл; и раствор А и раствор В распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля III.
Пример 4
Брали 0,5 г 4-разветвленного PEG-SG и растворяли в 2,5 мл физиологического раствора с рН 7,4 с получением раствора А, имеющего концентрацию 200 мг/мл, и в раствор A добавляли проявитель, синий краситель для химической и пищевой промышленности №1; брали 10 мг ε-полилизина и 90 мг полиэтиленимина и растворяли в 2,5 мл физиологического раствора с рН 7,4 с получением раствора В, имеющего концентрацию 40 мг/мл; и раствор А и раствор В распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля IV.
Пример 5
Брали 0,25 г 4-разветвленного PEG-SS (средневесовой молекулярный вес: 15 кДа, то же самое применимо и далее) и растворяли в 2,5 мл физиологического раствора с рН 7,4 с получением раствора А, имеющего концентрацию 100 мг/мл, и в раствор A добавляли проявитель, синий краситель для химической и пищевой промышленности №1; брали 5 мг ε-полилизина и 45 мг полиэтиленимина и растворяли в 2,5 мл физиологического раствора с рН 7,4 с получением раствора В, имеющего концентрацию 20 мг/мл; и раствор А и раствор В распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля V.
Пример 6
Брали 0,25 г 4-разветвленного PEG-SS и 0,25 г 4-разветвленного PEG-SC (средневесовой молекулярный вес: 15 кДа, то же самое применимо и далее) и растворяли в 2,5 мл кислого буферного раствора на основе моногидрофосфата натрия с pH 5,60 с получением раствора А, имеющего концентрацию 200 мг/мл, и в раствор А добавляли проявитель, синий краситель для химической и пищевой промышленности №1; брали 100 мг поли-L-лизина и 25 мг полиэтиленимина и растворяли в 2,5 мл физиологического раствора с pH 7,4 с получением раствора В, имеющего концентрацию 50 мг/мл; и раствор А и раствор В распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля VI.
Пример 7
Брали 0,5 г 4-разветвленного PEG-SC и растворяли в 5,0 мл физиологического раствора с рН 7,4 с получением раствора А, имеющего концентрацию 100 мг/мл, и в раствор A добавляли проявитель, синий краситель для химической и пищевой промышленности №1; брали 60 мг ε-полилизина и 90 мг полиэтиленимина и растворяли в 5,0 мл физиологического раствора с рН 7,4 с получением раствора В, имеющего концентрацию 30 мг/мл; и раствор А и раствор В распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля VII.
Сравнительный пример 1
Брали 0,5 г 4-разветвленного PEG-SH (средневесовой молекулярный вес: 15 кДа) и растворяли в 2,5 мл буферного раствора на основе дигидрофосфата натрия с pH 6,0 с получением раствора А, имеющего концентрацию 200 мг/мл; брали 0,5 г 4-разветвленного PEG-SG и растворяли в 2,5 мл буферного раствора на основе моногидрофосфата натрия и гидрокарбоната натрия с pH 9,6 с получением раствора В, имеющего концентрацию 200 мг/мл; и раствор А и раствор В распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля VIII.
Сравнительный пример 2
Применяли приобретенный шприц Duraseal (шприц представлял собой двойной шприц, который содержал нуклеофильный реагент и буферный раствор 1, применяемый для растворения нуклеофильного реагента, и электрофильный реагент и буферный раствор 2, применяемый для растворения электрофильного реагента. В частности, нуклеофильным реагентом был трилизин, а буферным раствором 1 был боратный буферный раствор с рН приблизительно 10, электрофильным реагентом был 4-разветвленный PEG-SG, а буферным раствором 2 был фосфатно-буферный раствор с pH приблизительно 4,5). Нуклеофильный реагент, растворенный в буферном растворе 1, и электрофильный реагент, растворенный в буферном растворе 2, распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля IX.
Сравнительный пример 3
Брали 0,5 г 4-разветвленного PEG-SG и растворяли в 2,5 мл физиологического раствора с pH 7,4 с получением раствора А, имеющего концентрацию 200 мг/мл; брали 0,1 г полиэтиленимина и растворяли в 2,5 мл физиологического раствора с pH 7,4 с получением раствора В, имеющего концентрацию 40 мг/мл; и раствор А и раствор В распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля X.
Сравнительный пример 4
Брали 0,5 г 4-разветвленного PEG-SG и растворяли в 2,5 мл буферного раствора на основе дигидрофосфата натрия с pH 6,0 с получением раствора А, имеющего концентрацию 200 мг/мл; брали 0,1 г ε-полилизина и растворяли в 2,5 мл буферного раствора на основе моногидрофосфата натрия и гидрокарбоната натрия с pH 9,6 с получением раствора В, имеющего концентрацию 40 мг/мл. Раствор А и раствор В распыляли в равной дозе с помощью смесителя двойного действия с получением медицинского гидрогеля XI.
Измеряли значения степени набухания медицинских гидрогелей I-VII, полученных в примерах 1-7, и медицинских гидрогелей VIII-IX, полученных в сравнительных примерах 1-2. Вышеупомянутые медицинские гидрогели пропитывали чистой водой и измеряли значения рН полученных в результате пропитки растворов. Результаты показаны в приведенной далее Таблице 1.
Таблица 1
| Испытуемый объект | Степень набухания | Значение pH |
| Пример 1 | 21,61% | 9,10 |
| Пример 2 | 18,04% | 7,31 |
| Пример 3 | 7,37% | 7,44 |
| Пример 4 | 43,34% | 7,02 |
| Пример 5 | 37,92% | 7,15 |
| Пример 6 | 12,56% | 7,30 |
| Пример 7 | 40,68% | 7,21 |
| Сравнительный пример 1 | 129,05% | 8,64 |
| Сравнительный пример 2 | 198,30% | 8,55 |
Из приведенных выше результатов видно, что степень набухания медицинских гидрогелей I-VII, полученных в примерах 1-7 по настоящему раскрытию, была намного ниже, чем у медицинских гидрогелей VIII-IX, полученных в сравнительных примерах 1-2. В примерах 1-7 плотность сшивания увеличивалась, а степень набухания была ниже в сравнении со сравнительными примерами 1-2.
В примере 1 и в сравнительных примерах 1-2 растворители, применяемые для растворения электрофильного реагента и нуклеофильного реагента, представляли собой соответственно кислый раствор и щелочной раствор, и все полученные в результате пропитки растворы соответствующих медицинских гидрогелей были щелочными. В примерах 2-7 буферные растворы, применяемые для растворения нуклеофильного реагента, были нейтральными, и полученные в результате пропитки растворы от приготовленных медицинских гидрогелей были нейтральными. Вышеупомянутые результаты свидетельствовали, что, если растворитель, применяемый для растворения нуклеофильного реагента, был нейтральным, полученный в результате пропитки раствор от приготовленного медицинского гидрогеля был нейтральным и ближе к физиологической среде организма человека. Поэтому приготовленный согласно такому условию медицинский гидрогель был более безопасным во время применения.
Эксперимент по цитотоксичности
Согласно стандарту GB/T16886.5-2005, токсические эффекты медицинских гидрогелей, полученных в примере 1 и примере 4, оказываемые на клетки in vitro, оценивали путем приведения в контакт и культивирования клеток с полученной после экстракции жидкостью и изучения морфологии и пролиферации клеток.
Конкретный процесс эксперимента был следующим: экспериментальная группа: медицинский гидрогель подвергали процедуре экстракции посредством содержащей сыворотку среды в соотношении 0,1 г/мл, полученную после экстракции жидкость определяли как полученную после экстракции жидкость с концентрацией 100%; полученную после экстракции жидкость с концентрацией 100% поэтапно разводили содержащей сыворотку средой, поэтапный градиент концентрации после разведения представлял собой 100%, 50% и 25%, и полученные после экстракции жидкости с указанным поэтапным градиентом концентрации применяли для культивирования клеток; контрольная группа: применяли только содержащую сыворотку среду, а остальные условия культивирования клеток были такими же, как и в экспериментальной группе. Для приготовления полученной после экстракции жидкости применяли соответственно медицинский гидрогель I из примера 1 и медицинский гидрогель IV из примера 4. Температура экстракции составляла (37±1) °C, а время экстракции составляло (24±2) ч. Условия культивирования клеток: клетки культивировали в стерильном СО2-инкубаторе при 37°C.
На фигуре 1 показано состояние роста клеток, культивируемых в жидкости, полученной после экстракции из медицинского гидрогеля I из примера 1, в течение 24 ч. На фигуре 2 показано состояние роста клеток, культивируемых в жидкости, полученной после экстракции из медицинского гидрогеля IV из примера 4, в течение 24 ч. Как можно видеть из фигуры 1, в сравнении с контрольной группой жидкость, полученная после экстракции из медицинского гидрогеля I, с концентрацией 100% оказывала значимое влияние на рост клеток L929. При снижении концентрации полученной после экстракции жидкости цитотоксичность имела тенденцию к снижению, а состояние роста клеток было близким к состоянию роста клеток в контрольной группе.
Медицинский гидрогель I, полученный в примере 1, был щелочным, что свидетельствует о том, что полученная после экстракции щелочная жидкость будет в некоторой степени влиять на рост клеток.
Как можно видеть из фигуры 2, состояние роста клеток в жидкости, полученной после экстракции из медицинского гидрогеля IV, с концентрацией 100% было близким к росту в контрольной группе. При снижении концентрации полученной после экстракции жидкости цитотоксичность имела тенденцию к снижению, клеточный рост демонстрировал хорошую тенденцию, а состояние роста клеток было лучше состояния роста клеток в контрольной группе. Медицинский гидрогель IV, полученный в примере 4, был нейтральным, что обозначало, что полученная после экстракции жидкость с нейтральным pH не оказывала какого-либо препятствующего действия на рост клеток L929, и нейтральный медицинский гидрогель был безопаснее при его применении в организме человека.
Эксперимент по оценке антибактериального свойства
Эксперимент по оценке антибактериального свойства проводили с помощью способа диффузии в агаре: после взятия и растворения стерилизованной питательной агаровой среды приблизительно 20 мл полученной среды выливали в чашку диаметром 10 см и после затвердевания среды получали агаровую пластинку. Стерилизованную ватную палочку погружали в тестируемый раствор бактерии, и с ее помощью раствор равномерно наносили на агаровую пластинку. На каждую агаровую пластинку наносили бактерии одного типа. Затем для равномерного перфорирования использовали стерильное стальное кольцо с диаметром 10 мм и на каждой пластине делали по 3 отверстия. После удаления агара из отверстия в отверстия вводили медицинский гидрогель или ε-полилизин и в каждое отверстие вводили медицинский гидрогель, образованный растворами в одинаковом объеме, или ε-полилизин. После культивирования при постоянной температуре 37°С в течение 24 ч пластинку извлекали. Как можно видеть из результатов, на периферии каждого отверстия было кольцо, где бактерии не росли, то есть бактериостатическое кольцо. Эксперимент повторяли дважды и рассчитывали эффективный диаметр бактериостатического кольца.
Эффективный диаметр бактериостатического кольца (мм) = фактический диаметр бактериостатического кольца (мм) - диаметр отверстия (10 мм).
Обсуждение результатов: в случае, когда эффективный диаметр бактериостатического кольца был меньше 10 мм, бактерия была менее чувствительной или резистентной к лекарственному средству; в случае, когда эффективный диаметр бактериостатического кольца составлял от 10 до 15 мм, бактерия была умеренно чувствительной; и в случае, когда эффективный диаметр бактериостатического кольца составлял более 15 мм, бактерия была высокочувствительной.
Поскольку в нормальном состоянии ε-полилизин представлял собой порошок и ε-полилизин необходимо растворять в воде, то для проведения более качественного сравнения с медицинским гидрогелем по настоящему раскрытию в случае ε-полилизина применяли способ диффузии из диска. То есть, готовили раствор ε-полилизина с определенной концентрацией (40 мг/мл), наносили каплю раствора на диск диаметром 8 мм, сушили на воздухе, а затем высушенный диск помещали в агаровую пластинку питательной среды.
Для проведения эксперимента на антибактериальные свойства были выбраны медицинский гидрогель IV из примера 4, медицинский гидрогель V из примера 5, медицинские гидрогели X-XI из сравнительных примеров 3-4 и раствор ε-полилизина. Выбранными видами были Staphylococcus aureus и Escherichia coli, а их концентрации составляли приблизительно 106 КОЕ/мл. Эффективные диаметры бактериостатических колец показаны в приведенной далее Таблице 2.
Таблица 2
| Объект экспериментального исследования | Staphylococcus aureus/мм | Escherichia coli/мм |
| Пример 4 | 11,5 | 10,2 |
| Пример 5 | 11,3 | 10,0 |
| Сравнительный пример 3 | 9,2 | 9,0 |
| Сравнительный пример 4 | 5,7 | 5,5 |
| ε-полилизин | 4,3 | 4,1 |
Эксперименты по in vitro и in vivo разложению
Для проведения экспериментов по in vitro и in vivo разложению применяли медицинский гидрогель IV из примера 4 и отслеживали разложение медицинского гидрогеля IV в различные моменты времени. Способ проведения эксперимента по in vitro разложению был следующим: для получения гидрогеля в мягкую трубку с диаметром 6 мм и высотой 7 мм в равном объеме вводили раствор A и раствор B, полученные в примере 4. Гидрогель извлекали и помещали в прозрачную стеклянную бутылку и добавляли фосфатно-солевой буферный раствор со значением pH 7,2±0,2. Гидрогель полностью погружали, а стеклянную бутылку герметично закрывали и помещали в термостат с температурой 37±1°C. Гидрогель обследовали через одну неделю, три недели и пять недель после начала эксперимента и регистрировали разложение гидрогеля. Результаты показаны в таблице 3.
Способ проведения эксперимента по in vivo разложению был следующим: отбирали 8 здоровых экспериментальных крыс и случайным образом делили на 4 группы по 2 крысы в каждой группе. Затем крыс наркотизировали, брали медицинский гидрогель IV из примера 4 и подкожно имплантировали в брюхо крыс, закрывали раны и кормили крыс как обычно. Вскрытие производили через одну неделю, три недели, пять недель и три месяца после проведения хирургической операции (для проведения вскрытия в каждый момент времени случайным образом отбирали одну группу) и исследовали разложение медицинского гидрогеля IV у крыс. Результаты показаны в Таблице 3.
Таблица 3
| Условие разложения | Предмет изучения | 1 неделя | 3 недели | 5 недель | 3 месяца |
| In vitro | Виден невооруженным глазом или нет | Виден | Виден | Не виден | --- |
| Форма гидрогеля | Объемная | Пленкоподобная | --- | --- | |
| In vivo | Виден невооруженным глазом или нет | Виден | Виден | Не виден | Не виден |
| Форма гидрогеля | Объемная | Аморфная | --- | --- | |
| Остаточное количество | Много | Мало | Минимальное | Отсутствовало |
Примечание: «---» обозначает, что данных не было.
Согласно вышеупомянутым способам эксперимента по in vitro разложению и эксперимента по in vivo разложению, брали соответственно медицинский гидрогель V из примера 5 и медицинский гидрогель VII из примера 7 для проведения эксперимента по in vitro разложению и эксперимента по in vivo разложению, и результаты согласовывались с результатами, наблюдаемыми для примера 4 (таблица 3).
Как можно видеть из результатов эксперимента, медицинский гидрогель по настоящему раскрытию был все еще способен поддерживать морфологию гидрогеля спустя три недели, гидрогель не был виден невооруженным глазом через пять недель, и гидрогель полностью разложился спустя три месяца. Как правило, заживление раны занимало определенный период времени, и приблизительно через две недели после хирургической операции обычно имели место адгезия ткани и утечка спинномозговой жидкости. Гидрогель по настоящему раскрытию был все еще способен сохранять морфологию гидрогеля спустя практически три недели, что было благоприятным для стимуляции заживления раны и для уменьшения адгезии ткани и риска утечки спинномозговой жидкости.
Сравнительные эксперименты по in vivo разложению
Крыс наркотизировали, брали соответственно медицинский гидрогель IV из примера 4 и медицинский гидрогель XI, полученный в сравнительном примере 4, и имплантировали подкожно в брюхо крыс, а раны закрывали. Вскрытие производили через три недели, пять недель и восемь недель после хирургической операции и изучали разложение медицинского гидрогеля. Брали ткань возле медицинского гидрогеля, и делили на гистологические срезы, и изучали биосовместимость медицинского гидрогеля с тканью. Производили комплексную оценку в соответствии с таблицей критериев оценки для воспаления и некроза, а также критериев оценки для фиброплазии и восстановления. Способ расчета комплексной оценки был следующим: комплексная оценка = (общая 1)×2+(общая 2), где общая 1 — общая сумма баллов при оценивании воспаления и некроза, а общая 2 — общая сумма баллов при оценивании фиброплазии и восстановления. Рассчитанная общая оценка представляла собой комплексную оценку, и указанная комплексная оценка был ограничена только общей оценкой площади в процентах вокруг имплантата.
На фигуре 3 показано разложение медицинского гидрогеля IV из примера 4, подкожно имплантированного крысе, в момент вскрытия через пять недель. На фигуре 4 показано разложение медицинского гидрогеля XI из сравнительного примера 4, подкожно имплантированного крысе, в момент вскрытия через пять недель. Как видно на фигуре 3, во время вскрытия через пять недель на участке подкожной имплантации у крысы присутствовало большое количество гиперплазированных капилляров, не было подкожного экссудата, и не было никакого некроза; медицинский гидрогель IV из примера 4 нельзя было обнаружить, а разложение было очевидным (черные гранулы на фигуре были хирургическими нитями). Как видно на фигуре 4, во время вскрытия через пять недель присутствие медицинского гидрогеля XI из сравнительного примера 4 все еще можно было видеть на участке подкожной имплантации у крысы, а разложение материала не было очевидным (черные гранулы на фигуре были хирургическими нитями, а часть кисты была неразложившимся гидрогелем, обернутым фиброзной капсулой).
На фигуре 5 представлено (20×) изображение гистологического среза участка, где медицинский гидрогель IV из примера 4 был подкожно имплантирован крысе, в момент вскрытия через пять недель. Как видно на фигуре 5, материал имплантата (медицинский гидрогель IV из примера 4) был мелкозернистым. Вокруг материала имплантата можно было видеть небольшое количество фиброплазии и можно было видеть несколько очагов лимфоцитарной инфильтрации (1-5/HPF), много очагов инфильтрации макрофагов (5-10/HPF) и гиперплазию множества капилляров (4-7/HPF). Вокруг материала имплантата можно было видеть образование фиброзно-кистозной полости с тонкой лентообразной стенкой кистозной полости. Результаты оценки воспаления и некроза показаны в таблице 4, результаты оценки фиброплазии и восстановления показаны в таблице 5, а комплексная оценка была равна 9.
Таблица 4
| Тип клетки/реакция | Оценка | ||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Нейтрофильный гранулоцит | 0 | 1-5/HPF* | 5-10/HPF | >10/HPF | Срез был полностью заполнен. |
| Лимфоцит | 0 | 1-5/HPF | 5-10/HPF | >10/HPF | Срез был полностью заполнен. |
| Плазмоцит | 0 | 1-5/HPF | 5-10/HPF | >10/HPF | Срез был полностью заполнен. |
| Макрофаг | 0 | 1-5/HPF | 5-10/HPF | >10/HPF | Срез был полностью заполнен. |
| Многоядерный гигантоцит | 0 | 1-2/HPF | 3-5/HPF | >5/HPF | Участки инфильтрации. |
| Денатурация или некроз | 0 | Очень мало (<20%∆) | Мало (21% - 40%) | Средние (41% - 70%) | Тяжелые (>70%) |
| (Общая 1)×2 | 6 | ||||
| HPF* = поле зрения микроскопа при большом увеличении (400×) ∆ представлен процент площади всего среза. |
Таблица 5
| Реакция | Оценка | ||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Фиброплазия | 0 | Гиперплазия очень малого количества капилляров (1-3/HPF), очаговая, гиперплазия 1-3 фибробластов в виде зачаточного очага | 4-7 капиллярных масс (4-7/HPF), сопровождаемые гиперплазией фибробластов | Обширные лентообразные капилляры (8-20/HPF) и гиперплазия фибробластов | Масштабные лентообразные капилляры (>20 /HPF) и гиперплазия фибробластов |
| Образование фиброзно-кистозной полости | 0 | Тонкая лентообразная стенка полости кисты (<10 слоев) | Лентообразная средней толщины (10-50 слоев) | Толстая лентообразная (50-100 слоев) | Масштабная лентообразная (>100 слоев) |
| Инфильтрация жировых клеток | 0 | Очень мало адипоцитов, сопровождающихся фиброзом (<20%) вокруг имплантата. | Мало адипоцитов и фиброзных слоев (21% - 40%) вокруг имплантата. | Вокруг имплантата можно было видеть узкую и большую область агрегации адипоцитов (41% - 70%). | Вокруг имплантата можно было видеть масштабную инфильтрацию жировых клеток (>70%). |
| Общая 2 | 3 |
На фигуре 6 представлено (20×) изображение гистологического среза участка, где медицинский гидрогель XIV из сравнительного примера 4 был подкожно имплантирован крысе, в момент вскрытия через пять недель. Как видно на фигуре 6, материал имплантата (медицинский гидрогель XI из сравнительного примера 4) был фрагментирован и оставался внутри. Можно было видеть, что многие фибробласты вросли в материал, процент площади остального материала составлял приблизительно 1% - 5%, и между материалом и окружающими тканями не наблюдали значительного зазора. Вокруг материала имплантата можно было видеть многочисленные фиброплазии и можно было видеть немногочисленные лимфоцитарные инфильтрации (1-5/HPF), многочисленные инфильтрации макрофагов (5-10/HPF), немногочисленные инфильтрации многоядерных гигантоцитов (1-2/HPF) и большое количество гиперплазий капилляров (4-7/HPF). Вокруг материала имплантата можно было видеть образование лентообразной волокнистой капсулы средней толщины и большую область инфильтрации адипоцитов (21% - 40%). Результаты оценки воспаления и некроза показаны в таблице 6, результаты оценки фиброплазии и восстановления показаны в таблице 7, а комплексная оценка воспаления и фиброплазии была равна 14.
Таблица 6
| Тип клетки/ответ | Оценка | ||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Нейтрофильный гранулоцит | 0 | 1-5/HPF* | 5-10/HPF | >10/HPF | Срез был полностью заполнен. |
| Лимфоцит | 0 | 1-5/HPF | 5-10/HPF | >10/HPF | Срез был полностью заполнен. |
| Плазмоцит | 0 | 1-5/HPF | 5-10/HPF | >10/HPF | Срез был полностью заполнен. |
| Макрофаг | 0 | 1-5/HPF | 5-10/HPF | >10/HPF | Срез был полностью заполнен. |
| Многоядерный гигантоцит | 0 | 1-2/HPF | 3-5/HPF | >5/HPF | Участки инфильтрации. |
| Денатурация или некроз | 0 | Очень мало (<20%∆) | Мало (21% - 40%) | Средние (41% - 70%) | Тяжелые (>70%) |
| (Общая 1)×2 | 8 | ||||
| HPF* = поле зрения микроскопа при большом увеличении (400×) ∆ представлен процент площади всего среза. |
Таблица 7
| Реакция | Оценка | ||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Фиброплазия | 0 | Гиперплазия очень малого количества капилляров (1-3/HPF), очаговая, гиперплазия 1-3 фибробластов в виде зачаточного очага | 4-7 капиллярных масс (4-7/HPF), сопровождаемые гиперплазией фибробластов | Широкие лентообразные капилляры (8-20/HPF) и гиперплазия фибробластов | Масштабные лентообразные капилляры (>20/HPF) и гиперплазия фибробластов |
| Образование фиброзно-кистозной полости | 0 | Тонкая лентообразная стенка полости кисты (<10 слоев) | Лентообразная средней толщины (10-50 слоев) | Толстая лентообразная (50-100 слоев) | Масштабная лентообразная (>100 слоев) |
| Инфильтрация жировых клеток | 0 | Очень мало адипоцитов, сопровождающихся фиброзом (<20%) вокруг имплантата. | Мало адипоцитов и фиброзных слоев (21% - 40%) вокруг имплантата. | Вокруг имплантата можно было видеть узкую и большую область агрегации адипоцитов (41% - 70%). | Вокруг имплантата можно было видеть масштабную инфильтрацию жировых клеток (>70%). |
| Общая 2 | 6 |
Как можно было видеть из анализа вышеупомянутых результатов, медицинский гидрогель IV из примера 4 обладал лучшей биосовместимостью с тканями, и медицинский гидрогель IV из примера 4 полностью разложился под кожей у крысы спустя восемь недель, тогда как часть медицинского гидрогеля XI из сравнительного примера 4 все еще оставалась неразложившейся.
Что касается организма, in vivo имплантат, как инородное тело, должен выводиться или разлагаться после достижения его определенной цели. Время для посттравматического заживления составляло 1-8 недель для большинства хирургических операций на организме человека, поэтому медицинский гидрогель IV из примера 4 был более подходящим для клинического применения с точки зрения времени разложения.
Эксперимент на животном по блокировке отверстий от хирургических игл на эндокраниуме
Собаку в качестве экспериментального животного наркотизировали, разрезали левую теменную кость собаки в качестве экспериментального животного и забирали кусочек черепа размером 3 см × 2,5 см. Надрезали левый эндокраниум собаки в качестве экспериментального животного, и длина надреза составляла 2,0 см. Надрез эндокраниума зашивали хирургической нитью (нейлоновой нитью 4-0) с интервалом 2 мм - 3 мм. В зашитый участок вводили медицинский гидрогель IV из примера 4. После затвердевания медицинского гидрогеля IV удаленный кусок черепа помещали обратно и зашивали кожу раны. Собаку в качестве экспериментального животного кормили в течение 4 недель.
Наблюдаемые индикаторы: (1) после хирургической операции подвергали количественной оценки следующее: было ли поведение собаки в качестве экспериментального животного нормальным, информация об общем состоянии здоровья (например, заживание надреза, аппетит и масса тела) и аномальное поведение, которое могло быть вызвано утечкой спинномозговой жидкости; (2) перед умерщвлением собаки в качестве экспериментального животного сначала измеряли внутричерепное давление собаки в качестве экспериментального животного с помощью ряда спинномозговых пункций, а затем регистрировали значение, внутричерепное давление поднимали до 200 мм водяного столба путем инъекции физиологического раствора и удерживали в течение по меньшей мере 5 секунд и наблюдали, имела ли место утечка спинномозговой жидкости в отверстиях от игл; (3) невооруженным взглядом наблюдали следующее: положение надреза эндокраниума и разложение и адгезия (тканью головного мозга) медицинского гидрогеля IV.
На фигуре 7 представлено изображение надрезанного эндокраниума собаки в качестве экспериментального животного. На фигуре 8 представлено изображение зашитого эндокраниума собаки в качестве экспериментального животного. На фигуре 9 представлено изображение, на котором был введен медицинский гидрогель после того, как был зашит эндокраниум собаки в качестве экспериментального животного. На фигуре 10 представлена фотография, на которой эндокраниум собаки в качестве экспериментального животного закрыт черепом после введения гидрогеля. На фигуре 11 представлена фотография состояния заживления и восстанавливающего эффекта на месте надреза эндокраниума у собаки в качестве экспериментального животного спустя 4 недели кормления. Как видно на фигурах 7-11, через 1-4 недели после хирургической операции надрез кожи у собаки в качестве экспериментального животного зажил в обычном порядке, не было значимого отличия аппетита и массы тела, а само животное вело себя нормально. Вскрытие проводили через 4 недели после хирургической операции, и какая-либо адгезия между эндокраниумом и верхними тканями отсутствовала. Медицинский гидрогель не был виден невооруженным глазом. При увеличении внутричерепного давления до 200 мм водяного столбца на месте хирургической операции за промежуток 8 секунд не появлялось какой-либо спинномозговой жидкости.
Как можно видеть из вышеупомянутого эксперимента, полученный в настоящем раскрытии медицинский гидрогель IV обладает низкой степенью набухания, имеет нейтральный pH и обладает хорошей биосовместимостью, способностью разлагаться in vivo и антибактериальным эффектом; а также не будет возникать утечка спинномозговой жидкости.
Упомянутое выше является лишь конкретными вариантами осуществления настоящего раскрытия, однако объем защиты настоящего раскрытия ими не ограничен, и любые вариант или альтернатива, которые специалистам в настоящей области техники без труда придут на ум в пределах технического объема, раскрытого в настоящем раскрытии, должны охватываться объемом защиты настоящего раскрытия. Следовательно, объем защиты настоящего раскрытия должен подпадать под объем защиты формулы изобретения.
Применимость
Композицию медицинского гидрогеля, медицинский гидрогель и способ его получения и его применение, приведенные в примерах настоящего раскрытия, можно применять в области биомедицинской технологии, в частности, применять в гемостатических вспомогательных средствах, продуктах для предупреждения утечки воздуха из легких или для предупреждения утечки спинномозговой жидкости, антиадгезионных продуктах и др., например, в таких задачах, как блокировка отверстий от хирургических игл для артериовенозной реконструкции, блокировка отверстий от хирургических игл на эндокраниуме, блокировка участка реконструкции эндокраниума, предупреждение утечки воздуха из легких после пульмонэктомии и предупреждение адгезии в твердой оболочке спинного мозга. Получаемый в настоящем раскрытии медицинский гидрогель обладает хорошей биосовместимостью и обладает хорошим антибактериальным свойством и способностью к биоразложению. Кроме того, медицинский гидрогель по настоящему раскрытию также способен не оказывать раздражающего действия на ткани.
1. Медицинский гидрогель для гемостатических вспомогательных средств, продуктов для предупреждения утечки воздуха из легких или для предупреждения утечки спинномозговой жидкости и антиадгезионных продуктов, который содержит смесь первого компонента и второго компонента, где первый компонент содержит полилизин, выбранный из ε-полилизина и/или поли-L-лизина, и полиэтиленимин, второй компонент содержит один или несколько из 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната, и где полилизин имеет степень полимеризации 20 или более, где первый компонент растворен в первом буферном растворе, а второй компонент растворен во втором буферном растворе, и где концентрация полилизина составляет 1-50 мг/мл, а концентрация полиэтиленимина составляет 1-50 мг/мл; концентрация 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната или их смеси составляет 100-200 мг/мл.
2. Медицинский гидрогель по п. 1, где медицинский гидрогель имеет степень набухания от -10% до 50%, предпочтительно от 5% до 47%.
3. Медицинский гидрогель по п. 1 или 2, где после пропитывания медицинского гидрогеля в воде значение pH полученного в результате пропитки раствора составляет 7-9,5, предпочтительно - 7-8.
4. Медицинский гидрогель по любому из пп. 1-3, где значение pH первого буферного раствора составляет 7,0-7,4 или 9,1-10,0, предпочтительно - 7,0-7,4; а значение pH второго буферного раствора составляет 5,0-6,0 или 7,0-7,4, предпочтительно - 7,0-7,4.
5. Комбинация для получения медицинского гидрогеля по любому из пп. 1-4, где комбинация содержит первый компонент и второй компонент, первый компонент содержит полилизин, выбранный из ε-полилизина и/или поли-L-лизина, и полиэтиленимин, второй компонент содержит один или несколько из 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната, и где полилизин имеет степень полимеризации 20 или более.
6. Комбинация по п. 5, где в первом компоненте массовое соотношение полилизина к полиэтиленимину составляет 0,1-10.
7. Комбинация по п. 5 или 6, где степень полимеризации полилизина составляет от 25 до 35.
8. Комбинация по любому из пп. 5-7, где средневесовой молекулярный вес ε-полилизина составляет 3000-5000 Да.
9. Комбинация по любому из пп. 5-7, где средневесовой молекулярный вес поли-L-лизина составляет 7500-300000 Да, предпочтительно - 100000-200000 Да.
10. Комбинация по любому из пп. 5-9, где среднечисловой молекулярный вес полиэтиленимина составляет 1000-3500 Да, предпочтительно - 1500-2000 Да.
11. Комбинация по любому из пп. 5-10, где значения средневесового молекулярного веса 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината и 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната во всех случаях составляют 2000-40000 Да, предпочтительно - 10000-20000 Да.
12. Комбинация по любому из пп. 5-11, где комбинация загружена лекарственным средством или активным фактором, предпочтительно, первый компонент и/или второй компонент содержат лекарственное средство или активный фактор.
13. Способ получения медицинского гидрогеля по любому из пп. 1-4, где способ получения включает следующие стадии:
растворение первого компонента в первом буферном растворе с получением первого смешанного раствора, где значение pH первого буферного раствора составляет 7,0-7,4 или 9,1-10,0, а концентрация полилизина составляет 1-50 мг/мл, и концентрация полиэтиленимина составляет 1-50 мг/мл;
растворение второго компонента во втором буферном растворе с получением второго смешанного раствора, где значение pH второго буферного раствора составляет 5,0-6,0 или 7,0-7,4, а концентрация 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилглутарата, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилсукцината, 4-разветвленного полиэтиленгликоль-сукцинимидилкарбоната или их смеси составляет 100-200 мг/мл; и
смешивание первого смешанного раствора и второго смешанного раствора с получением медицинского гидрогеля.
14. Способ получения медицинского гидрогеля по п. 13, где первый смешанный раствор и второй смешанный раствор смешивают в равном объеме с получением медицинского гидрогеля.
15. Способ получения медицинского гидрогеля по п. 13 или 14, где второй смешанный раствор дополнительно содержит проявитель, предпочтительно, проявитель включает один или несколько красителей из FD&C синего № 1, FD&C синего № 2 и метиленового синего.
16. Набор для получения медицинского гидрогеля, где набор для получения медицинского гидрогеля содержит комбинацию по любому из пп. 5-12 и буферный раствор для растворения каждого компонента комбинации.
17. Набор для получения медицинского гидрогеля по п. 16, где первый компонент и второй компонент комбинации хранятся раздельно, предпочтительно, полилизин и полиэтиленимин в первом компоненте комбинации хранятся раздельно.
18. Применение медицинского гидрогеля по любому из пп. 1-4 в продуктах для предупреждения утечки спинномозговой жидкости.
