Способ получения гемостатического пористого композитного материала

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения гемокоагулирующего аэрогеля из бактериальной целлюлозы и хитозана. Способ получения гемокоагулирующего аэрогеля из бактериальной целлюлозы и хитозана включает получение бактериальной целлюлозы культурой Medusomyces gisevii, очистку 1% раствором гидроксида натрия при 80°С в течение 2 часов с последующей многократной промывкой от реагента пятью объемами дистиллированной воды до достижения значения pH 5,5, гомогенизацию на гомогенизаторе ER-10 в течение 5 минут при 6000 об/мин до образования гелеобразной структуры и достижения динамической вязкости 10-15 Па*с, смешивание до получения однородной консистенции в соотношении 1:0,5 с гелем, полученным путем растворения хитозана со степенью деацетилирования 80% в 0,1 М уксусной кислоте до получения концентрации 1 моль/л в течение 12 часов, замораживание в алюминиевых лотках с последующим лиофильным высушиванием при определенных условиях. Вышеописанный способ позволяет расширить ассортимент гемостатических материалов на основе комплекса бактериальной целлюлозы и хитозана, обладающих выраженным гемостатическим действием. 4 пр.

 

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и медицине и направлено на создание эффективного гемостатического материала, которое может использоваться для остановки наружных кровотечений различной интенсивности, возникающих при открытых травмах и ранениях и представляет собой гемостатический аэрогель из бактериальной целлюлозы и хитозана со степенью деацетилирования не менее 80%.

Материалы, создаваемые для остановки кровотечений, могут быть произведены из природных биоразлагаемых полимеров и синтетических материалов. Эти материалы, в зависимости от своего состава и формы выпуска, вызывают ускорение формирования кровяного сгустка посредством активации разных механизмов свертывания крови. Природа компонентов гемостатических материалов будет определять как эффективность гемокоагуляции, что будет определять возможность применения этих материалов для остановки не только капиллярных кровотечений или венозных кровотечений, но и возможно, артериальных кровотечений, так и появление возможных побочных эффектов. В настоящее время распространение получают гемостатические материалы на основе природных полимеров, таких как целлюлоза и хитозан.

Известна гемостатическая губка полученная методом сублимационной сушки смеси раствора хитозана в уксусной кислоте и раствора фибриногена (Патент RU 2618896, A61K 9/18, A61L 15/28, A61L 15/32, A61L 15/20, A61L 15/44, A61P 7/04, опубл. 11.05.17). Гемостатическую губку получали растворением в 500 мл дистиллированной воды 1,0 г хитозана, 1,0 г уксусной кислоты при перемешивании на шейкере в течение 60 минут, с последующим добавлением 500 мл дистиллированной воды и 0,1 г фибрин-мономера. Полученную смесь перемешивали до получения однородной массы, затем разливали в лотки слоем толщиной от 2 до 10 мм, которые помещают в камеру сублимационной сушки при t до -50°C на 48 часов до образования губки.

Недостатком известного способа сложность получения фибрин-мономера, а также необходимость использования для выделения фибрин-мономера большого количества крови.

Известен способ получения гемостатической смеси на основе длинных и коротких волокон целлюлозы (RU 2731371, A61L 24/06, A61L 24/04, A61L 24/00, опубл. 02.09.20). Гемостатическую композицию получали путем измельчение материала на основе целлюлозы с образованием длинных волокон и мелких волокон и смешивание длинных и мелких волокон в соотношении в диапазоне 5-25% масс. и 95-75% масс. соответственно, с получением таким образом композиции гемостатических волокон. Для придания материалу гемостатических свойств в состав композиции включали двухвалентные катионы, положительно заряженный пептида и/или полисахарида, омега-аминокарбоновую кислоту по отдельности или в комбинации друг с другом.

Недостатком известного способа является сложность подбора условий получения волокон с требуемым диапазоном линейных размеров.

Известен способ получения гемостатического средства на основе окисленной целлюлозы с использованием микроволнового воздействия (RU 2563279, C08B 15/04, C08B 15/02, A61L 15/42, A61P 7/04, опубл. 20.09.2015). Медицинскую марлю или порошковую целлюлозу окисляли раствором двуокиси азота в инертном растворителе под воздействием микроволнового излучения мощностью 60-100 Вт в течение 1-5 часов при температуре 40-50°С, при этом используют постоянное внешнее охлаждение сосуда током воздуха, затем раствор удаляют в вакууме водоструйного насоса, окисленную ткань или порошковую целлюлозу промывают и высушивают.

Недостатком известного способа является сложность процедуры окисления целлюлозы в ходе ее окисления, а также однокомпонентность гемостатического средства.

Известен способ получения гемостатического порошка из окисленной регенерированной целлюлозы (RU 2014152706, A61L, опубл. 20.07.2016). Гемостатический материал, представляет собой порошок из окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ), который содержит частицы размером от 1,75 мкм до 116 мкм с медианным размером 36 мкм, имеющие средний коэффициент пропорциональности от приблизительно 1 до приблизительно 18, насыпную плотность после уплотнения по меньшей мере 0,67 г/см³ и текучесть по меньшей мере 7,5 см/с. Гемостатический материал может быть использован самостоятельно или содержать добавки, представляющие собой карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) или другие полисахариды, соль кальция, противоинфекционный агент, активатор гемостаза, желатин, коллаген или их комбинации.

Недостатками известного способа являются стадии механической обработки окисленной регенирированной целлюлозы путем ее прессования для получения порошка до тех пор, пока коэффициент пропорциональности указанного порошка не достигнет значения от приблизительно 1 до приблизительно 18.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ получения гемостатического средства на основе хитозанового аэрогеля (RU 2743425, A61K 9/70, A61K 31/722, A61L 15/22, опубл. 18.02.2021). Гемостатический материал представлял собой одно- или многослойный нетканый материал, с поверхностной плотностью 70 г/м², полученный из целлюлозного волокна (69%) и штапельного волокна (31%), пропитанный раствором хитозана, с молекулярной массой 125 и 343-420 кДа и степенью деацетилирования 75% и 90%, с концентрацией от 1 до 4 моль/л для формирования геля хитозана в течение не менее 6 часов с последующим проведением сверхкритической сушки.

Недостатком прототипа является то, что лишь хитозан гемостатического материала присутствует в виде аэрогеля. Кроме того гемостатический материал обладает низкой эффективностью, а также существует вероятность инфицирования раны из-за осыпания частиц хитозана.

Технический результат заявленного гемостатического материала и способа его получения заключается в расширении ассортимента гемостатических материалов на основе хитозана и бактериальной целлюлозы с выраженным гемостатическим действием, направленным на остановку кровотечений, возникающих при травмах и ранениях.

Технический результат достигается тем, что создан гемостатический аэрогель, обладающий выраженным кровеостанавливающем действием, состоящий из бактериальной целлюлозы, выделенной из культуры Medusomyces gisevii и хитозана со степенью деацетилирования 80%, полученного из хитина панцирей креветок.

Сущностью изобретения является то, что гемостатическая губка в виде аэрогеля получена из бактериальной целлюлозы, выделенной из культуры Medusomyces gisevii посредством ее химической обработки 1% раствором гидроксида натрия при температуре 80°С в течение 2 часов с последующей многократной промывкой полимера от реагента пятью объемами дистиллированной воды до значения pH 5,5 и последующей гомогенизацией гель пленки бактериальной целлюлозы на гомогенизаторе ER-10 в течение 5 минут при 6000 об/мин с последующим смешиванием с хитозановым гелем с концентрацией 1 моль/л, полученного путем растворения хитозана со степенью деацетилирования 80%, выделенного из хитина панцирей креветок в ходе последовательного процесса деминерализации, депортеинизации и деацетилировании в присутствии 7% HCl, 7% NaOH и 50% NaOH в течение 1,5 часов при температуре 90-145°С, в 0,1 М уксусной кислоте, замораживанием полученной смеси и ее лиофильным высушиванием до влажности 0,1%. Полученный таким способом гемостатический аэрогель обладает развитой пористостью, которая достигает 99%, что позволяет этому материалу впитывать жидкую часть крови, усиливая скорость формирования кровяного сгустка, который заполняет рану и останавливает кровотечение.

Бактериальную целлюлозу для получения гемостатической губки получали с помощью симбиотической культуры Medusomyces gisevii согласно ранее описанному способу (Гладышева Е.К., Скиба Е.А. Биосинтез бактериальной целлюлозы культурой Мedusomyces gisevii. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2015. №3, С 149-156). Очистку бактериальной целлюлозы от бактериальных клеток проводили путем ее обработки 1% раствором гидроксида натрия при 80°С в течение 2 часов с последующей многократной промывкой полимера от реагента пятью объемами дистиллированной воды до достижения значения pH 5,5. Бактериальную целлюлозу подвергали гомогенизации на гомогенизаторе ER-10 в течение 5 минут при 6000 об/мин до достижения гелеобразной консистенции, имеющей динамическую вязкость в диапазоне от 10 Па*с до 15 Па*с.Полученный гидрогель бактериальной целлюлозы смешивали до получения однородной консистенции с гелем хитозана, полученного путем растворения хитозана со степенью деацетилирования 80% в 0,1 М уксусной кислоте до получения концентрации 1 моль/л в течение 12 часов. Полученный композитный гидрогель, состоящий из бактериальной целлюлозы и хитозана, переносили в алюминиевые лотки необходимой формы до получения слоя гидрогеля равного 2 см и замораживали при -60°С в течение 24 часов с последующим лиофильным высушиванием до достижения влажности 0,1% при давлении 0,035 мБар в течение 48 часов. Полученный материал представлял собой гемостатический аэрогель, который обладал высокой пористостью, достигающей 99%, что позволяло этому материалу впитывать жидкую часть крови, усиливая скорость формирования кровяного сгустка, который заполняет рану и останавливает кровотечение.

Преимущества предлагаемого изобретений заключаются в том, что гемостатический аэрогель состоит из наноразмерных волокон бактериальной целлюлозы, которые тесно взаимодействуют с хитозаном, обеспечивая тем самым сильный гемостатический эффект. Особенности технологического процесса получения гемостатического аэрогеля существенно повышают гемостатическую активность биополимерного материала, сформированного заявленным способом. Полученный гемостатический аэрогель обладает высокой кровоостанавливающей активностью за счет способности впитывать развитой пористой структурой жидкую части крови, а также за счет взаимодействия крови с активными гемокоагулирующими компонентами материала.

Примеры реализации заявленного способа.

Пример 1.

Гемокоагулирующий аэрогель с пористостью 99% получали из бактериальной целлюлозы, синтезированной симбиотической культурой Medusomyces gisevii. Бактериальную целлюлозу получали путем очистки гель пленки от симбиотической культуры ее обработкой 1% раствором NaOH при 80°С в течение 2 часов с последующей многократной промывкой полимера от реагента пятью объемами дистиллированной воды до достижения значения pH 5,5. Бактериальную целлюлозу подвергали гомогенизации на гомогенизаторе ER-10 в течение 5 минут при 6000 об/мин до образования гелеобразной консистенции, имеющей динамическую вязкость в диапазоне от 10 Па*с до 15 Па*с.Полученный гидрогель, состоящий из бактериальной целлюлозы, переносили в алюминиевые лотки необходимой формы до получения слоя гидрогеля равного 2 см и замораживали при -60°С в течение 24 часов с последующим лиофильным высушиванием до достижения влажности 0,1% при давлении 0,035 мБар в течение 48 часов. Полученный материал представлял собой гемостатический аэрогель, хорошо впитывающий жидкую часть крови, усиливая скорость формирования кровяного сгустка, который заполняет рану и останавливает кровотечение.

Пример 2

Гемокоагулирующий аэрогель с пористостью 99% получали из хитозана со степенью деацетилирования 80%, выделенного из хитина панцирей креветок. Хитозан со степенью деацетилирования получали путем последовательной обработкой хитина панцирей креветок в ходе процессов деминерализации, депротеинизации и деацетилировании в присутствии 7% HCl, 7% NaOH и 50% NaOH в течение 1,5 часов при температуре 90-145°С, соответственно. Для получения геля хитозан со степенью деацетилирования 80% растворяли в течение 12 часов в 0,1 М уксусной кислоте до получения концентрации 1 моль/л. Полученный гидрогель хитозана переносили в алюминиевые лотки необходимой формы до получения слоя гидрогеля равного 2 см и замораживали при -60°С в течение 24 часов с последующим лиофильным высушиванием до достижения влажности 0,1% при давлении 0,035 мБар в течение 48 часов. Полученный материал представлял собой гемостатический аэрогель, эффективно впитывающий жидкую часть крови, усиливая скорость формирования кровяного сгустка, который заполняет рану и останавливает кровотечение.

Пример 3

Гемокоагулирующий аэрогель с пористостью 99% получали из бактериальной целлюлозы, синтезированной симбиотической культурой Medusomyces gisevii, и хитозана со степенью деацетилирования 80%, выделенного из хитина панцирей креветок. Бактериальную целлюлозу получали путем очистки гель пленки от симбиотической культуры обработкой 1% раствором NaOH при 80°С в течение 2 часов с последующей многократной промывкой полимера от реагента пятью объемами дистиллированной воды до достижения значения pH 5,5. Хитозан со степенью деацетилирования получали путем последовательной обработкой хитина панцирей креветок в ходе процессов деминерализации, депротеинизации и деацетилировании в присутствии 7% HCl, 7% NaOH и 50% NaOH в течение 1,5 часов при температуре 90-145°С, соответственно. Бактериальную целлюлозу подвергали гомогенизации на гомогенизаторе ER-10 в течение 5 минут при 6000 об/мин до образования гелеобразной консистенции, имеющей динамическую вязкость в диапазоне от 10 Па*с до 15 Па*с.Полученный гидрогель бактериальной целлюлозы смешивали до получения однородной консистенции с гелем хитозана в соотношении 1:0,5, полученного путем растворения хитозана со степенью деацетилирования 80% в 0,1 М уксусной кислоте до получения концентрации 1 моль/л в течение 12 часов. Полученный композитный гидрогель, состоящий из бактериальной целлюлозы и хитозана, переносили в алюминиевые лотки необходимой формы до получения слоя гидрогеля равного 2 см и замораживали при -60°С в течение 24 часов с последующим лиофильным высушиванием до достижения влажности 0,1% при давлении 0,035 мБар в течение 48 часов. Полученный материал представлял собой гемостатический аэрогель, эффективно впитывающий жидкую часть крови, усиливая скорость формирования кровяного сгустка, который заполняет рану и останавливает кровотечение.

Пример 4.

Гемокоагулирующий аэрогель с пористостью 99% получали из бактериальной целлюлозы, синтезированной симбиотической культурой Medusomyces gisevii, и хитозана со степенью деацетилирования 80%, выделенного из хитина панцирей креветок. Бактериальную целлюлозу получали путем очистки гель пленки от симбиотической культуры обработкой 1% раствором NaOH при 80°С в течение 2 часов с последующей многократной промывкой полимера от реагента пятью объемами дистиллированной воды до достижения значения pH 5,5. Хитозан со степенью деацетилирования получали путем последовательной обработкой хитина панцирей креветок в ходе процессов деминерализации, депротеинизации и деацетилировании в присутствии 7% HCl, 7% NaOH и 50% NaOH в течение 1,5 часов при температуре 90-145°С, соответственно. Бактериальную целлюлозу подвергали гомогенизации на гомогенизаторе ER-10 в течение 5 минут при 6000 об/мин до образования гелеобразной консистенции, имеющей динамическую вязкость в диапазоне от 10 Па*с до 15 Па*с.Полученный гидрогель бактериальной целлюлозы смешивали до получения однородной консистенции с гелем хитозана в соотношении 1:1, полученного путем растворения хитозана со степенью деацетилирования 80% в 0,1 М уксусной кислоте до получения концентрации 1 моль/л в течение 12 часов. Полученный композитный гидрогель, состоящий из бактериальной целлюлозы и хитозана, переносили в алюминиевые лотки необходимой формы до получения слоя гидрогеля равного 2 см и замораживали при -60°С в течение 24 часов с последующим лиофильным высушиванием до достижения влажности 0,1% при давлении 0,035 мБар в течение 48 часов. Полученный материал представлял собой гемостатический аэрогель, эффективно впитывающий жидкую часть крови, усиливая скорость формирования кровяного сгустка, который заполняет рану и останавливает кровотечение.

Способ получения гемокоагулирующего аэрогеля из бактериальной целлюлозы и хитозана, включающий получение бактериальной целлюлозы культурой Medusomyces gisevii, её очистку путем обработки 1% раствором гидроксида натрия при 80°С в течение 2 часов с последующей многократной промывкой от реагента пятью объемами дистиллированной воды до достижения значения pH 5,5, гомогенизацию на гомогенизаторе ER-10 в течение 5 минут при 6000 об/мин до образования гелеобразной структуры и достижения динамической вязкости 10-15 Па*с, смешивание до получения однородной консистенции в соотношении 1:0,5 с гелем, полученным путем растворения хитозана со степенью деацетилирования 80% в 0,1 М уксусной кислоте до получения концентрации 1 моль/л в течение 12 часов, замораживание в алюминиевых лотках необходимой формы слоя гидрогеля, равного 2 см, при -60°С в течение 24 часов с последующим лиофильным высушиванием при давлении 0,035 мБар в течение 48 часов до влажности 0,1%.