ES2343606T3

ES2343606T3 - Matriz de sustancias activas en forma de un vellon poroso bioreabsorbible elaborado de fibrillas de colageno, procedimiento para su fabricacion y su uso.

Info

Publication number: ES2343606T3
Application number: ES99966929T
Authority: ES
Inventors: Edmund Scholl
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: DE59915145D1; EP1137405A1; WO2000033822A9; JP2003534234A; WO2000033822A1; EP1137405B1; DE19856668A1

Abstract

Matriz de sustancias activas en forma de un vellón poroso biorreabsorbible a base de fibrillas de colágeno no reticuladas en forma liofilizada, con una liberación de sustancias activas retardada durante más de 10 días y conteniendo en repartición homogénea de un 3 a un 30% en peso de al menos una sustancia activa difícilmente soluble en el agua y líquidos corporales, presentando la al menos una sustancia activa en un ambiente fisiológico una solubilidad de < 10 mg/ml, presentando la matriz de sustancias activas una estructura abierta y teniendo una estabilidad a la humedad y aparte de las fibrillas de colágeno, como estructura de soporte, y la al menos una sustancia activa está esencialmente exenta de otros componentes y de sal, y en la cual la al menos una sustancia activa es retardada después de la implantación y liberada en una concentración apropiada.

Description

Matriz de sustancias activas en forma de un vellón poroso bioreabsorbible elaborado de fibrillas de colágeno, procedimiento para su fabricación y su uso.

La invención se refiere a una matriz de sustancias activas en forma de un vellón poroso biorreabsorbible, compuesto de fibrillas de colágeno en forma liofilizada; un procedimiento para la fabricación de la matriz de sustancias activas y su utilización.

La necesidad en fármacos hemostáticos reabsorbibles ha dado lugar al desarrollo de una serie de productos a base de colágeno en estos años pasados. Las esponjas de colágeno son utilizadas clínicamente en gran volumen desde hace muchos años. Como un ejemplo para la utilización quirúrgica se pueden nombrar:

- hemorragias capilares

- hemorragias parenquimatosas

- medidas de apoyo para otras técnicas hemostáticas.

Las esponjas de colágeno en combinación con los sistemas de fijación de fibrina comercialmente disponibles se usan para la hemostasia difusa, sobre todo en la región de los órganos parenquimatosos.

Desde hace algunos años existen productos en el mercado que consisten en colágeno cargado de aminoglicósidos. En estos productos se trata de soluciones liofilizadas de colágeno disuelto y sulfato de gentamicina. La desventaja de estas esponjas de colágeno con contenido de antibióticos liofilizados es que el efecto del agente disminuye rápidamente tras la implantación.

En la patente DE 32 12 412 C2 se describe un apósito de colágeno adherente al tejido. Los tendones bovinos aislados son homogeneizados y a continuación es extraído el colágeno soluble en una solución cítrica o una solución acética de pepsina. Tras la diálisis son añadidas al colágeno disuelto extraído de esta manera las correspondientes sustancias activas como antifibrinolíticos o antibióticos solubles en agua, y son liofilizadas.

La patente DE 31 24 981 A1 describe un implante de colágeno con contenido en sustancias activas para el implante en huesos o partes blandas. También aquí el colágeno es obtenido como extracto de ácido cítrico a partir de tendones bovinos y este extracto está provisto de la sustancia activa. El extracto, consistente en colágeno disuelto y antibióticos disueltos, es liofilizado. Si se introduce este implante de colágeno por ejemplo en la tibia, el mismo es completamente reabsorbido allí en 3 semanas, liberando el antibiótico durante este tiempo.

En la patente europea EP 0 360 180 B1 está descrito un procedimiento para la fabricación de espumas de colágeno en forma de bandas continuas. También aquí el colágeno se pone en solución, disociando una parte definida de los enlaces intermoleculares. Esta disociación es dirigida de tal manera que una gran parte del colágeno se hace soluble en agua. Los enlaces intramoleculares del colágeno no son atacados. La disociación sin embargo puede ser controlada también de manera que solamente sea disociado un número pequeño de enlaces intermoleculares, de modo que se obtengan predominantemente agregados de colágeno de un peso molecular superior, insolubles en agua, que estén dispersados en agua. Con qué medios se realiza la disociación intermolecular controlada, no está descrito.

En la solicitud de patente europea EP 0137297 A están descritos unos depósitos de sustancias activas reabsorbibles a base de colágeno. En este caso, el colágeno que está formado como vellón o estructura de esponja, se carga con un antibiótico así como con un polímero polianiónico biorreabsorbible.

En la publicación de Wachol-Drewek, Pfeiffer und Scholl (Biomaterials, tomo 17 (1996); 1733-1738) están descritos igualmente unos implantes de colágeno de las estructuras más diversas así como esponjas de gelatina que se emplean como depósito para antibióticos. Tanto los implantes como las esponjas son embebidos con soluciones acuosas de antibióticos y a continuación es documentada la duración del suministro de sustancias activas. Para el sulfato de gentamicina podría ser establecida como la duración más larga en comparación con otros antibióticos. En este caso, el lapso de tiempo del suministro estaba entre 3 y 4 días.

Otros procedimientos para la fabricación de esponjas de colágeno por liofilización de soluciones o dispersiones de colágeno son conocidos desde hace mucho tiempo (por ejemplo EP 0 209 726, Beutler/Eblingerl Lindner; DE-OS
32 03 957, Eckmayer; US-PS 3 157 524, Artandi; DE-OS 33 15 678, Cioca y DE 18 11 290, Chvapil).

Existe el deseo de crear una matriz de sustancias activas, en la cual el efecto de la sustancia activa dure un tiempo prolongado. Además, la matriz de sustancias activas debe ser fácil de fabricar, ser biotolerable y poder absorber sustancias activas o combinaciones de sustancias activas de diferentes tipos.

Según la invención esto se soluciona con una matriz de sustancias activas con las características de las reivindicaciones 1 y 2 independientes. Las formas de realización preferidas son objeto de las reivindicaciones dependientes 3 a 10. Además, la invención se refiere a un procedimiento con las características de la reivindicación 11 independiente. Las formas de realización preferidas son objeto de las reivindicaciones dependientes 12 a 21. La utilización de la matriz de sustancias activas está descrita en la reivindicación 22 independiente.

El objeto de la invención es una matriz de sustancias activas en forma de un vellón poroso biorreabsorbible, elaborada a partir de fibrillas de colágeno no reticuladas en forma liofilizada con una liberación de sustancias activas retardada durante más de 10 días y conteniendo en repartición homogénea de un 3 a un 30% en peso de al menos una sustancia activa difícilmente soluble en agua y líquidos corporales, en la cual al menos una sustancia activa presenta una solubilidad de < 10 mg/mL en un ambiente fisiológico, presentando la matriz de sustancias activas una estructura abierta y teniendo una estabilidad a la humedad y aparte de las fibrillas de colágeno, como estructura de soporte, y la al menos una sustancia activa está esencialmente exenta de otros componentes y de sal, y en la cual la al menos una sustancia activa es retardada tras la implantación y es liberada en una concentración apropiada.

El objeto de la invención es además una matriz de sustancias activas biodegradable en forma de un vellón de poros abiertos o de una esponja a base de fibrillas de colágeno reabsorbibles no reticuladas, especialmente para la fabricación de la matriz de sustancias activas según la reivindicación 1, obtenible de manera que se dejen hinchar piezas de una piel limpiada, desengrasada y secada en soluciones acuosas diluidas de ácidos orgánicos, hasta que se produzca un material elástico, enjuagando las piezas hinchadas bajo aumento del valor de pH varias veces con fluidos acuosos, particularmente con agua desmineralizada, desfibrando las piezas lavadas mecánicamente para la formación de una suspensión de fibrillas de colágeno, añadiendo a la suspensión fluida de colágeno, que presenta un valor pH de 3,5 a < 4,8, al menos una sustancia activa en forma finamente distribuida y homogeneizándola, siendo al menos una sustancia activa difícilmente soluble en un ambiente fisiológico y presentando una solubilidad de < 10 mg/mL, y liofilizando a continuación la suspensión con contenido en sustancias activas para formar el vellón o la esponja.

Las matrices de sustancias activas según la invención que son adecuadas para implantes de colágeno con contenido en sustancias activas satisfacen los siguientes requisitos:

: La matriz de sustancias activas o matriz de soporte es esterilizable, reabsorbible, no muestra ninguna reacción permanente del tejido, no causa alteración alguna de la curación de una herida, es fácilmente aplicable y ofrece un contacto del tejido de gran dimensión.

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La liberación de sustancias activas está prolongada, es completa. Se pueden lograr altos niveles de tejidos locales, relacionados con una escasa concentración sistémica.

Con la invención se crea además un procedimiento que permite la elaboración de formas de sustancias activas difícilmente solubles en agua, en particular formas de medicamentos, en una suspensión de colágeno. La elaboración ocurre de manera que esté garantizada la homogeneidad de la distribución de sustancias activas.

Es objeto de la invención un procedimiento para la fabricación de una matriz de sustancias activas biodegradable en forma de un vellón de poros abiertos, elaborado a partir de fibrillas de colágeno reabsorbibles no reticuladas, particularmente de origen bovino, que está caracterizado por el hecho de que se dejan hinchar piezas de piel limpiadas, desengrasadas y secadas en ácidos orgánicos diluidos, hasta que se produzca un material elástico, se enjuagan las piezas hinchadas varias veces con fluidos acuosos bajo aumento del valor pH, se desfibran las piezas hinchadas mecánicamente para formar una suspensión de fibrillas de colágeno, se añade a la suspensión fluida de colágeno que presenta un valor pH de > 3,5 a < 4,8 al menos una sustancia activa difícilmente soluble en forma finamente distribuida y se homogeneiza esta mezcla y a continuación se liofiliza la suspensión con contenido en sustancias activas para formar el vellón.

Como material inicial para la matriz de sustancias activas sirve preferiblemente la piel bovina. Para lograr las piezas hinchables, la piel es desmenuzada en piezas en forma de dados preferiblemente tras su incineración y la eliminación de la epidermis y el subcútis. Éstas son seguidamente depuradas, desengrasadas y secadas, de modo que estén presentes en una forma adecuada para el hinchamiento.

La matriz de sustancias activas según la invención se presenta ventajosamente con un espesor de capa de 0,5 mm a 15 mm, en particular de 2 mm a 5 mm. En la zona delgada inferior se puede hablar de un vellón. En la zona gruesa superior, la estructura de la matriz de sustancias activas se asimila a una esponja y se puede denominar como tal. La densidad del vellón generalmente está entre 12 mg/cm^{3} y 180 mg/cm^{3}, particularmente entre 40 mg/cm^{3} y 80 mg/cm^{3} Cuanto mayor sea la densidad, mayor es el tiempo de resorción, lo cual tiene también una influencia sobre la duración del suministro de sustancias activas.

Debido a su fabricación por liofilización, el volumen de poros de la matriz de sustancias activas según la invención puede ser mantenido muy alto. Generalmente se encuentra entre el 60 y el 80% del volumen total. El tamaño medio de poros se encuentra aproximadamente en el orden de entre 20 y 150 \mum. La superficie específica, medida según Brunauer, Emmett y Teller (BET) se encuentra generalmente entre 150 y 350 m^{2}/m^{2} de vellón de colágeno. Esto condiciona a que haya también una alta permeabilidad del aire preferida de 2.500 a 5.000 ml/cm^{2}/min, en particular de 2.700 a 3.400 ml/cm^{2}/min, con un espesor de capa de 4,2 mm.

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Como sustancias activas difícilmente solubles en líquidos corporales rigen aquellas que tienen una solubilidad inferior a 10 mg/ml en el ambiente fisiológico, siendo especialmente importantes y ventajosas aquellas sustancias activas que tienen una solubilidad igual o inferior a 1 mg/ml. Las sustancias activas pueden tener tanto la función de medicamentos, lo cual es generalmente el caso. Se pueden emplear sin embargo también otras sustancias como sustancias activas, como por ejemplo diagnósticos, en las cuales puede ser igualmente importante que las mismas se liberen lentamente durante un período prolongado.

Como medicamentos adecuados se pueden nombrar en este caso:

: De la clase de los antibióticos esteroides: el ácido fusidínico.

: De la clase de las sulfonamidas: la sulfadiazina de plata

: Antibióticos macrólidos: la eritromicina, la rifampicina.

: De la clase de los antibióticos aminoglicósidos: el palmitato de clindamicina, el clorhidrato de palmitato de clindamicina (Sobelin^{R}, Fa. Pharmacia et Upjohn) así como el crobefato de gentamicina (E. Merck, Darmstadt, EMD 46/217, EP 0 173 186 A1, ejemplo 9).

: De la clase de los glicopéptidos: la vancomicina.

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De la clase de las quinolonas: el ácido nalidíxico, la ciprofloxacina.

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El contenido en sustancia activa en la matriz de sustancias activas es de entre un 3 y un 30% en peso, con respecto al peso total de la matriz de sustancias activas liofilizada, particularmente de entre un 5 y un 20% en peso. El peso de superficie de la matriz de sustancias activas puede variar en amplios límites según el espesor de la capa. Generalmente se encuentra entre 1 y 50 mg/cm^{2}, particularmente entre 10 y 20 mg/cm^{2}.

Entre los medicamentos con características antibióticas son especialmente preferidos los antibióticos aminoglicósidos como el palmitato de clindamicina o el clorhidrato de palmitato de clindamicina así como el crobefato de gentamicina. La matriz de sustancias activas según la invención puede contener también varias sustancias activas difícilmente solubles, particularmente con diferentes sentidos de acción. De una manera similar es también posible prever, junto a la al menos una sustancia activa difícilmente soluble, una o varias sustancias activas con una solubilidad menos difícil o con una solubilidad fácil en la matriz de sustancias activas. También es posible en este caso prever sustancias activas con diferentes sentidos de acción. Generalmente es preferido prever sustancias activas con el mismo sentido de acción, pero con una liberación de diferente rapidez. Así por ejemplo, en los antibióticos, un antibiótico con liberación retardada como el crobefato de gentamicina puede ir combinado de un antibiótico con el mismo efecto con liberación rápida, como el sulfato de gentamicina. Por ello es posible lograr altos niveles iniciales deseados del tejido en antibióticos, relacionados con una liberación retardada persistente del antibiótico difícilmente soluble. La matriz de sustancias activas según la invención es por eso excelentemente adecuada para su utilización como depósito implantable y reabsorbible para sustancias activas con liberación de sustancias activas retardada, en su caso en relación con las sustancias activas con suministro rápido de sustancias activas.

Durante la fabricación de la matriz de sustancias activas según la invención se consideró que el manejo de la suspensión de fibrillas de colágeno, que existen en gran parte en forma aislada en la suspensión, puede ser esencialmente simplificado, cuando la suspensión tenga un valor de pH de > 3,5 a < 4,8. En este rango de pH, la suspensión de colágeno es fluida y permite distribuir de manera homogénea las sustancias activas tras su adición a la suspensión, de manera que estén presentes en la matriz acabada igualmente en forma homogénea, incluidas entre las fibrillas de colágeno. Es fundamentalmente posible ajustar el valor pH adecuado después de la desfibración mecánica de la estructura de colágeno por adición de ácido o una base. Con una gran ventaja para el procedimiento y el producto está relacionado sin embargo un modo de funcionamiento preferido, en el cual se ajusta la concentración de ácido ya durante el proceso de hinchamiento, de manera que después del enjuague de las piezas de colágeno hinchadas y durante la sucesiva desfibración de las piezas en las fibrillas de colágeno se obtiene una suspensión, en la cual resulta este rango de pH por sí solo. Un rango de pH de entre 4.0 y 4.5 es preferido. Ya que el rango de pH es ajustable por elección de la concentración del ácido orgánico en combinación con el número de enjuagues y en su caso de la cantidad de líquido de enjuague, existen en este caso suficientes posibilidades de variación, para obtener el resultado deseado. Normalmente se realizan al menos dos enjuagues, particularmente al menos cinco enjuagues. En un ciclo de enjuagues se elimina el agua tras cada enjuague. Generalmente se enjuaga o se lava con agua desmineralizada. Si se añade la sustancia activa en un ambiente acuoso, por ejemplo en una suspensión, entonces ésta posee preferiblemente aproximadamente el mismo valor de pH, para evitar desplazamientos de pH debidos a la adición de sustancias activas. Debido a que se usa agua desmineralizada para el enjuague o el lavado y no es necesaria una corrección de pH después del enjuague, se puede evitar el aporte de sales en la matriz de sustancias activas, por lo cual la matriz de sustancias activas está esencialmente exenta de sal, lo cual es deseado en muchos
casos.

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El hinchamiento puede ser realizado en un tiempo de entre 5 y 60 horas, particularmente de entre 6 y 48 horas. La duración del hinchamiento depende de la concentración del ácido y del origen del material de colágeno. La concentración del ácido orgánico durante el proceso de hinchamiento normalmente es de 0,01 a 2 N, en particular de 0,05 a 0,5 N, funcionando generalmente con 0,1 N. Un ácido orgánico adecuado es el ácido acético. También pueden ser usados otros ácidos orgánicos, siendo preferidos aquellos con tolerancia biológica. Los ácidos volátiles son especialmente preferidos, porque se eliminan durante la liofilización.

Por el hinchamiento, las piezas de piel que, según lo mencionado anteriormente, son particularmente de origen bovino, están hinchadas, hasta 3 a 10 veces, particularmente de 4 a 8 veces más que su peso. Entonces se selecciona el tamaño de las piezas de piel secas previamente limpiadas con ventaja de tal manera que después del hinchamiento resulten unas piezas con un diámetro de aprox. 1 cm. Este tamaño es especialmente adecuado para el manejo y la sucesiva desfibración. A continuación del hinchamiento y una vez eliminada el agua de enjuague se absorbe el granulado de colágeno en agua desmineralizada, para prepararlo para la sucesiva desfibración. En este caso se elige la cantidad de agua preferiblemente de tal manera que resulte una mezcla del 0,1 al 10%, con respecto al material de colágeno seco. La desfibración se efectúa preferiblemente por dispersión bajo agitación, rompiendo la estructura de colágeno bajo la producción de fibrillas de colágeno aisladas. Después de la adición de la al menos una sustancia activa difícilmente soluble y en su caso otras sustancias activas menos difícilmente solubles para la suspensión y después de una nueva homogeneización, ésta está entonces lista para la sucesiva liofilización, sin que haya necesidad de otro tratamiento intermedio.

La invención se explica detalladamente con ayuda de la siguiente descripción de formas de realización preferidas, que también permiten reconocer las relaciones más detalladas así como acompañadas de un ejemplo de realización.

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Etapa de hinchamiento

El ahora presente colágeno de piel bovina limpiada es hinchado en una primera etapa de elaboración con ácido diluido, preferiblemente con ácido acético 0,1 N, en un período de entre 6 y 48 horas, preferiblemente de 16 horas. Mediante el hinchamiento ácido se obtiene a partir del colágeno de piel bovina duro y quebradizo un material elástico, del cual pueden ser aisladas las fibrillas de colágeno en una etapa posterior con ayuda de un procedimiento mecánico (proceso de corte).

La concentración de ácido acético en toda la etapa de hinchamiento se elige con 0,1 N de tal manera que surja un valor de pH de 4,0 a 4,5 en la suspensión de colágeno a producir en una segunda etapa. Si el valor de pH de la suspensión de colágeno a producir en la segunda etapa está por encima de 4,8, las fibras de colágeno se precipitan de la suspensión, y ya no están presente en una solución homogénea. Si el valor pH está por debajo de 3,5, la masa de colágeno es viscosa y ya no se puede elaborar más.

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Etapa de enjuague

Con ayuda de dos planteamientos de ensayo se comprueba la influencia de los ciclos de enjuague sobre el valor de pH o la concentración del ácido acético en el agua de enjuague.

La determinación del valor de pH ocurre de manera potenciométrica. La concentración del ácido acético en la respectiva agua de enjuague se averigua de manera enzimática.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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Resultan los siguientes valores medidos:

TABLA 1 Valor de pH y concentración del ácido acético en las soluciones de enjuague

1

Según se puede deducir de la tabla, bastan 5 enjuagues para obtener en la solución de enjuague un valor de pH de aproximadamente 4.0.

Conforme a lo mencionado anteriormente ha sido elegida la concentración del ácido acético de 0,1 N durante el proceso de hinchamiento de tal manera que se establezca un valor de pH de 4.0 a 4.5 durante la preparación de la suspensión de colágeno. Durante el proceso de hinchamiento, el peso del granulado de colágeno ha aumentado en el factor de 4 a 8 por una correspondiente absorción de agua. Ahora se presenta como un material blando, flexible y elástico del tamaño de 1 x 1 x 1 cm.

Desmenuzamiento mecánico

Al granulado de colágeno hinchado se añade ahora agua hasta obtener una suspensión acuosa del 0,1 a 10%. Esta suspensión acuosa es homogeneizada durante 2 a 15 minutos a 400-1200 r.p.m. en una máquina de dispersión de alta potencia. A través del proceso de desarrollo mecánico se origina un trenzado de fibras en mallas anchas suspendido que, con la disposición de fibras de colágeno en vivo ya no presenta características comunes en el corium. Las fibras de colágeno potentes en vivo, trenzadas en todas las direcciones, están rotas y descompuestas en fragmentos más cortos.

Se consideró ahora que una modificación del valor de pH de la suspensión de colágeno da lugar a las siguientes variaciones en la consistencia de la suspensión debido a la adición de sosa cáustica 0,1 N o de ácido clorhídrico 0,1 N:

2

Las siguientes observaciones fueron constatadas en los diferentes ajustes del valor de pH en la suspensión de colágeno:

-: Por debajo de un valor de pH de 3.6 la suspensión de colágeno se hace pastosa. Pero no tiene lugar ninguna aglomeración de fibras en haces de fibras. No se constata una separación de fibras y líquido.

-: Si se añade a una suspensión de colágeno con un valor de pH de 3.6 la correspondiente cantidad de sosa líquida, para lograr un valor de pH de 4.3, se produce a partir del gel viscoso nuevamente una suspensión fluida. Si se sigue aumentando el valor de pH (5.0), tiene lugar una separación de fibras y líquido. Las fibras individuales se conjuntan en haces de fibras.

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Los exámenes justifican que en el rango de pH preferido de 3.8 a 4.5 existe siempre una suspensión fluida de colágeno que puede ser elaborada posteriormente sin problemas.

Homogeneización

A esta suspensión de colágeno se le añade ahora la cantidad correspondiente de la forma de medicamentos difícilmente solubles.

Entre formas de medicamentos difícilmente solubles han de entenderse particularmente aquellas sustancias activas que presentan una solubilidad de < 1 mg/ml en el ambiente fisiológico.

Después de la adición de la forma de medicamentos difícilmente solubles, la suspensión con contenido en sustancias activas es homogeneizada durante 5 a 30 minutos bajo agitación con un agitador eléctrico a 20 a 300 r.p.m. La introducción de las sustancias activas se efectúa como suspensión acuosa o en forma de polvo.

La liofilización de productos farmacéuticos se practica desde hace muchos años y en primer lugar con el objetivo de convertir las formas de medicamentos inestables en formas secas aptas para el almacenamiento, a partir de las cuales puedan ser fabricados medicamentos estériles.

La etapa más importante de la liofilización es la etapa de congelación. En esta etapa se crea la estructura cristalina, de la cual se produce la sublimación consecutiva. Puesto que en la suspensión de colágeno no se trata de ninguna solución homogénea, sino de un sistema de sustancias múltiples con componentes sólidos, de los exámenes a efectuar habitualmente para la detección de parámetros de congelación, como

-: determinación del punto eutéctico

-: determinación de la temperatura de colapso

-: mediciones DSC (Differential Scanning Calorimetry = Calorimetría diferencial de barrido) en el rango de temperaturas bajas

se determinó solamente la temperatura eutéctica. Unos exámenes de varias suspensiones de colágeno procedentes de varias cargas de granulado de colágeno resultaron en una bajada del punto de congelación al rango de -2 a -4ºC para una suspensión de colágeno con una parte del 2% en masa en colágeno. La temperatura eutéctica para la combinación de la suspensión de colágeno y de la forma de medicamentos difícilmente solubles se averigua para cada composición preferiblemente por separado. Los datos obtenidos durante la determinación del punto eutéctico forman la base del control de la liofilización. La condición para una liofilización reglamentaria en las suspensiones de colágeno con contenido en sustancias activas es que la temperatura eutéctica pasa claramente a un nivel inferior.

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Las modificaciones del valor de pH de la suspensión de colágeno por adición de sosa líquida o ácido clorhídrico dan lugar a las siguientes variaciones en la estabilidad física del vellón liofilizado o del tiempo necesario para la humectabilidad completa.

TABLA 3 Influencia del valor pH de la suspensión de colágeno sobre la estabilidad física de la matriz de colágeno liofilizada y el tiempo para la humectación completa tras la inmersión en agua

3

Los exámenes demuestran que de las suspensiones de colágeno en el rango de pH de 3.8 a 4.5 se obtienen siempre vellones de colágeno con una buena "estabilidad a la humedad".

Otras conclusiones son:

-: los valores de pH < 3.8 muestran una humectabilidad más lenta que los vellones con valores de pH de > 3.8.

-: en caso de valores de pH > 4.5 ajustados, la estabilidad de los vellones fabricados disminuye intensamente.

-: el ajuste del valor de pH óptimo para la suspensión de colágeno se encuentra entre los valores de pH 3.8 y 4.5.

-: si el valor de pH de la suspensión de colágeno está por encima de 4.8, las fibras de colágeno precipitan de la suspensión de colágeno y ya no existe más solución homogénea.

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La matriz de colágeno con contenido en sustancias activas, obtenida de la piel bovina, permite reconocer por medio del proceso de reelaboración mecánico y químico en múltiples etapas un trenzado de fibras de mallas anchas (diagnóstico por microscopio óptico), que ya no presenta características comunes en el corium con la disposición de fibras de colágeno en vivo. Las haces de fibras de colágeno potentes en vivo que se entretejen en todas las direcciones están rotas y descompuestas en fragmentos más cortos, de modo que surge un sistema con intersticios interfibrilares. Durante la liofilización se produce un retículo bruto, que se puede comparar con una esponja natural en cuanto al espacio. Se crea un agrandamiento interior enorme de la superficie que se forma por las fibras de colágeno.

Unos preparados de corte para la microscopía electrónica muestran un modelo de fibrillas de colágeno ordenadas en haces de diferentes espesores, que se extienden en todas las direcciones del espacio. Por consiguiente se encuentran cortes longitudinales, transversales y tangenciales de fibrillas de colágeno. Las fibrillas encontradas longitudinalmente poseen su rayado transversal típico. Es especialmente impresionante el relieve de la superficie visible por la microscopía electrónica de retículo de las suspensiones de colágeno liofilizadas. De las haces de fibras fuertes se ramifican fibras más finas hacia los dos lados. Donde coinciden varias fibras delgadas, surgen frecuentemente unos espesamientos en forma de nudos. Junto a ellos se presentan fibrillas de colágeno fuertes que están trenzadas en forma de cuerdas.

De dos implantes de colágeno diferentes (la matriz con palmitato de clindamicina así como la matriz con clorhidrato de palmitato de clindamicina) se cortan respectivamente piezas de 1 cm^{2}. Las piezas se pesan y se protocoliza su peso. A continuación, los implantes con un contenido de sustancias activas son introducidos en tubos de ensayo con respectivamente 5 mi de tampón de fosfato de 0,066 M (pH = 7.4) o suero humano y son eluidos en un baño de agua a 37ºC. Transcurridas 24 horas, el implante es retirado e introducido en una solución de tampón fresca o en un suero fresco. El tiempo de elución total es de 10 días en caso de un cambio de tampón de 24 horas. Como medida biológica para la concentración de antibióticos sirve el efecto inhibidor (determinación del diámetro del halo de inhibición) sobre los organismos de prueba Staphylococcus aureus ATCC 6538 así como Micrococcus luteus DSM 348. En este caso se compara el efecto inhibidor de la prueba con el efecto inhibidor de las dosis escalonadas de un estándar (en el presente caso el clorhidrato de clindamicina). De los halos de inhibición iguales en muestras y estándares se puede deducir una misma concentración de antibióticos.

La emisión de antibióticos de los diferentes implantes puede deducirse de la tabla 4.

TABLA 4 Emisión de sustancias activas palmitato de clindamicina como función del tiempo de elución

4

En la tabla se puede reconocer claramente que la emisión de antibióticos de ambos implantes tampoco está finalizada después de 10 días. La cantidad de antibióticos emitida en el clorhidrato del éster de palmitato de clindamicina y el éster de palmitato libre es aproximadamente igual por cada unidad de tiempo.

A fin de verificar si quedan restos de antibióticos en el material de soporte, los implantes fueron introducidos tras unos 10 días de tiempo de elución sobre una superficie de agar contaminada con el Staphylococcus aureus o Micrococcus luteus y fueron incubados a 37ºC. También en las esponjas de colágeno se puede verificar si aún quedan antibióticos tras este tiempo.

Si hay una demanda de implantes que deben proteger una zona herida en un período de 5 a 15 días, los materiales descritos en el presente caso son adecuados para garantizar esta protección. Existe aquí una combinación de la matriz y la sustancia activa, que liberan la sustancia activa retardada en concentraciones adecuadas en un período de 5 a 15 días. Adicionalmente, la matriz está protegida contra la colonización de gérmenes hasta la resorción completa por un antibiótico adherente. Durante el examen de las sustancias activas palmitato de clindamicina y clorhidrato de palmitato de clindamicina fue considerado entonces sorprendentemente que contrariamente a los resultados publicados en la bibliografía (Antimicrobial Chemotherapy (Quimioterapia antimicrobiana), publicado por David Green Wood, 3ª Edición, Oxford University Press 1995) también la clindamicina esterificada con ácido palmítico muestra una actividad antibiótica. Durante la elución en el sistema del tampón acuoso podía verificarse sorprendentemente una eficacia antibiótica en un período de al menos 11 días. La esterificación del grupo OH de la clindamicina con ácido palmítico rebaja drásticamente el porcentaje de la solubilidad de clindamicina (véase la tabla 5), pero no da lugar a una desactivación de la molécula en relación a su eficacia antibiótica. Es decir, el palmitato de clindamicina no tiene que ser disociado enzimáticamente antes por esterasas en la molécula eficaz de clindamicina. Esto es importante, ya que por ello la utilización de una matriz de colágeno con contenido de palmitato de clindamicina no está asociada a la existencia de encimas.

TABLA 5 Comportamiento de solubilidad irregular del éster de palmitato de lincomicina y clindamicina*

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Bibliografía: E.L. Rowe, Journal of Pharmaceutical Sciences, vol. 68, No. 10 (1979), páginas 1292-1296.

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Ejemplo de realización

1. Etapa de hinchamiento

1.823,1 g de granulado de colágeno (15,0% de contenido en agua, granulometría media de 4 a 6 mm) son enjuagados 5 veces con 5 l de agua después del hinchamiento en 36 l de ácido acético 0,1 N durante 16 horas, para fines de inyección. El valor de pH de la solución de enjuague debe ser de > 4,0 después del quinto enjuague. De lo contrario se debe seguir enjuagando.

2. Desmenuzamiento mecánico

A continuación se rellena con agua hasta un peso total de 90,0 kg para la preparación inyectable, tomando en consideración la cantidad de formas de medicamentos difícilmente solubles a añadir más tarde. La suspensión arriba citada es homogeneizada durante 2 minutos a 680 r.p.m. en una máquina de dispersión de alta potencia. El valor de pH de la masa homogeneizada es comprobado.

3. Homogeneización

En la suspensión de colágeno son añadidos ahora 224,48 g de clorhidrato de palmitato de clindamicina (correspondientes a 136,26 g de la base de clindamicina), suspendidos en 5 l de tampón de acetato 0,1N de pH = 3.6 a 3.8. La suspensión con contenido de sustancias activas es de nuevo homogeneizada durante 15 minutos a 150 r.p.m. con un agitador eléctrico. La masa total de la suspensión con contenido de sustancias activas es ahora de 90,0 kg.

4. Liofilización

Para la determinación del peso de llenado en las cubetas de liofilización (tamaño 45,6 x 45,6 cm), la cantidad necesaria en suspensión de colágeno con contenido en sustancias activas por vellón se pone en relación con la superficie disponible por cada cubeta de liofilización.

El tamaño de las placas de los vellones de colágeno después de la liofilización es de 43,5 cm x 43,5 cm 1.892,15 cm^{2}. Un vellón de colágeno con contenido en sustancias activas del tamaño de 5 cm x 8 cm = 40,0 cm^{2} debe contener 35 mg de clindamicina y 400 mg de colágeno anhidro.

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deben verterse en cada cubeta de liofilización.

Las cubetas de liofilización llenas se introducen en el sistema de liofilización. Las siguientes especificaciones rigen para el proceso de liofilización:

Carga de la instalación:: +7ºC

Temperatura del producto durante la congelación:

Presión interior de la cámara durante la congelación:: +7ºC 10^{3} mbar -45ºC

Temperatura del producto durante el secado principal:

Presión interior de la cámara durante el secado principal:: -45ºC 0,9 mbar +38ºC

Temperatura del producto durante el post-secado:

Presión interior de la cámara durante el post-secado:: +38ºC 0,03 mbar +21ºC

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5. Esterilización

La esterilización se efectúa por esterilización de rayos con 25 kGy u óxido de etileno.

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Documentos citados en la descripción

Esta lista de los documentos relacionados por el solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información del lector y no forma parte del documento de patente europea. La misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u omisiones.

Documentos de patente mencionados en la descripción

\bullet DE 3212412 C2 [0005]

\bullet DE 3124981 A1 [0006]

\bullet EP 0360180 B1 [0007]

\bullet EP 0137297 A [0008]

\bullet EP 0209726 A, Beutler/Eblingerl Lindner [0010]

\bulletDE 3203957 A, Eckmayer [0010]

\bullet US 3157524 A, Artandi [0010]

\bullet DE 3315678 A, Cioca [0010]

\bullet DE 1811290, Chvapil [0010]

\bullet EP 0173186 A1 [0022]

Bibliografía diferente de patente relacionada en la descripción

\bullet Von Wachol-Drewek Pfeiffer Scholl Biomaterials, 1996, vol. 17, 1733-1738 [0009]

\bullet Antimicrobial Chemotherapy Oxford University Press 1995 [0055]

\bullet E.L. Rowe Journal of Pharmaceutical Sciences, 1979, vol. 68, No. 10. 1292-1296 [0056].

Claims

1. Matriz de sustancias activas en forma de un vellón poroso biorreabsorbible a base de fibrillas de colágeno no reticuladas en forma liofilizada, con una liberación de sustancias activas retardada durante más de 10 días y conteniendo en repartición homogénea de un 3 a un 30% en peso de al menos una sustancia activa difícilmente soluble en el agua y líquidos corporales, presentando la al menos una sustancia activa en un ambiente fisiológico una solubilidad de < 10 mg/ml, presentando la matriz de sustancias activas una estructura abierta y teniendo una estabilidad a la humedad y aparte de las fibrillas de colágeno, como estructura de soporte, y la al menos una sustancia activa está esencialmente exenta de otros componentes y de sal, y en la cual la al menos una sustancia activa es retardada después de la implantación y liberada en una concentración apropiada.

2. Matriz de sustancias activas biodegradable en forma de un vellón de poros abiertos o de una esponja de fibrillas de colágeno no reticuladas reabsorbibles, especialmente para la fabricación de la matriz de sustancias activas según la reivindicación 1, obtenible dejando hincharse piezas de piel limpiadas, desengrasadas y secadas en soluciones acuosas diluidas de ácidos orgánicos hasta que se produce un material elástico, aclarando las piezas hinchadas varias veces con fluidos acuosos, especialmente agua desmineralizada, bajo aumento del valor de pH, desfibrando mecánicamente las piezas lavadas para formar una suspensión de fibrillas de colágeno, añadiendo a la suspensión fluida de colágeno que presenta un valor de pH de > 3.5 a < 4.8, al menos una sustancia activa en forma finamente distribuida y homogeneizándola, siendo al menos una sustancia activa difícilmente soluble en un ambiente fisiológico y presentando una solubilidad de < 10 mg/ml, y liofilizando a continuación la suspensión con contenido de sustancias activas para obtener el vellón o la esponja.

3. Matriz de sustancias activas según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por el hecho de que la misma posee un espesor de capa de 0,5 mm a 15 mm, en particular de 2 mm a 5 mm.

4. Matriz de sustancias activas según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que la misma tiene una densidad de entre 12 mg/cm^{3} y 180 mg/cm^{3}.

5. Matriz de sustancias activas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que la misma presenta un volumen de poros de entre el 60 y el 80% del volumen total.

6. Matriz de sustancias activas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que la misma presenta un tamaño de poros medio del orden de entre 20 \mum y 150 \mum.

7. Matriz de sustancias activas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que la misma tiene una permeabilidad al aire de 2.500 a 5.000 ml/cm^{2}/min, particularmente de 2.700 a 3.400 ml/cm^{2}/min, en caso de un espesor de capa de 4,2 mm.

8. Matriz de sustancias activas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que la al menos una sustancia activa difícilmente soluble es un medicamento, particularmente un antibiótico.

9. Matriz de sustancias activas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que como antibiótico están previstos antibióticos aminoglicósidos, particularmente el palmitato de clindamicina, el clorhidrato de palmitato de clindamicina y/o el crobefato de gentamicina.

10. Matriz de sustancias activas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que además de la al menos una sustancia activa difícilmente soluble contiene al menos una sustancia activa menos difícilmente soluble o fácilmente soluble.

11. Procedimiento para la fabricación de una matriz de sustancias activas biodegradables en forma de un vellón de poros abiertos o de una esponja a base de fibrillas de colágeno no reticuladas reabsorbibles, especialmente para la fabricación de la matriz de sustancias activas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se dejan hinchar las piezas de piel limpiadas, desengrasadas y secadas en soluciones acuosas diluidas de ácidos orgánicos, hasta que se produce un material elástico, aclarando las piezas hinchadas varias veces con fluidos acuosos, especialmente agua desmineralizada, bajo aumento del valor de pH, desfibrando las piezas lavadas mecánicamente para formar una suspensión de fibrillas de colágeno, añadiendo a la suspensión fluida de colágeno que presenta un valor de pH de > 3.5 a < 4.8, al menos una sustancia activa difícilmente soluble en forma finamente distribuida y homogeneizándola y liofilizando a continuación la suspensión con contenido de sustancias activas para obtener el vellón o la esponja.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que la concentración del ácido orgánico utilizado para el hinchamiento y el número de enjuagues son elegidos y ajustados de tal manera que se obtiene una suspensión de colágeno con un valor de pH de > 3.5 a < 4.8, particularmente de 4 a 4.5 después del enjuague y la desfibración sin una previa corrección del pH.

13. Procedimiento según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado por el hecho de que el enjuague comprende al menos dos, particularmente al menos cinco ciclos de enjuague.

14. Procedimiento según la reivindicación 11 a 13, caracterizado por el hecho de que el hinchamiento se efectúa durante 5 a 60 horas, particularmente 6 a 48 horas.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por el hecho de que para el hinchamiento se utiliza una solución de ácido con una concentración de ácido de entre 0,01 y 2 N, en particular de entre 0,05 y 0,5 N.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado por el hecho de que las piezas de piel son hinchadas en el ácido orgánico de 3 a 10 veces, en particular de 4 a 8 veces más de su peso.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado por el hecho de que después del enjuague y la eliminación del agua de enjuague, el granulado de colágeno hinchado se convierte por adición de agua en una mezcla al 0,1 - 10 %, con respecto al peso del material de colágeno seco, y esta mezcla es homogeneizada por dispersión en la suspensión de colágeno, rompiendo el compuesto en fibras de las fibrillas de colágeno.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizado por el hecho de que la al menos una sustancia activa difícilmente soluble es añadida en forma finamente distribuida, particularmente en suspensión en un fluido acuoso.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizado por el hecho de que después de la adición de la al menos una sustancia activa difícilmente soluble, la suspensión de las fibrillas de colágeno es homogeneizada para la repartición uniforme de la al menos una sustancia activa en la suspensión.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 19, caracterizado por el hecho de que aparte de la al menos una sustancia activa difícilmente soluble es añadida al menos una sustancia activa menos difícilmente soluble, preferiblemente con el mismo sentido de acción.

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 20, caracterizado por el hecho de que la suspensión de colágeno homogeneizada con contenido en sustancias activas, es liofilizada sin otro tratamiento intermedio para obtener particularmente vellones o esponjas de gran extensión.

22. Uso de la matriz de sustancias activas según una de las reivindicaciones 1 a 10 para la fabricación de un depósito implantable y completamente reabsorbible para sustancias activas con una liberación de sustancias activas retardada.