PL231919B1 - Sposób wytwarzania opatrunków medycznych na bazie pochodnej chityny - Google Patents

Abstract

Sposób polega na tym, że środek aktywny jakim jest dibutyrylochityna (DBC) w postaci białego submikrokrystalicznego proszku o temperaturze topnienia TT = 97°C, temperaturze początku rozkładu związku TPR = 173°C, temperaturze rozkładu TR = 337°C w ilości 1 - 20 części masowych, korzystnie 2 - 10 części masowych rozpuszcza się w 40 - 100 częściach objętościowych, korzystnie w 10 - 50 częściach objętościowych 96% alkoholu etylowego, który to roztwór w temperaturze otoczenia nanosi się na uprzednio zgręplowaną włókninę z materiału syntetycznego lub naturalnego albo mieszaninę włókna syntetycznego i naturalnego w proporcji od 4:1 do 1:4 masowo, korzystnie 1:1 poprzez namaczanie, po czym całość grawitacyjnie odsącza się. Następnie suszy w temperaturze do 95°C w czasie do 30 min. i formuje się materiał opatrunkowy poprzez spłaszczanie przy nacisku prasowania 20 - 40 MPa, po czym tak wytworzony materiał opatrunkowy wykrawa się o dowolnym kształcie i wielkości.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania opatrunków medycznych na bazie pochodnej chityny.

Chityna jest naturalnym polimerem o dużym ciężarze cząsteczkowym, o wysokim stopniu krystaliczności, charakteryzującym się obecnością licznych wiązań wodorowych, występujących pomiędzy łańcuchami polimeru. Ta wysoce krystaliczna struktura powoduje praktycznie nierozpuszczalność chityny w większości rozpuszczalników organicznych, co praktycznie uniemożliwia jego przetwórstwo.

Bioaktywność chityny i niektórych jej pochodnych jest powszechnie znana i była wielokrotnie potwierdzana w licznych badaniach naukowych, prowadzonych na świecie i w Polsce. Zauważono, że substancja ta wpływa korzystnie na leczenie ran. Wprowadzenie do łańcucha polimeru różnych podstawników powoduje zniszczenie jego struktury nadcząsteczkowej prowadzących do polepszenia rozpuszczalności pochodnych chityny.

Pierwsze wzmianki o pochodnych chityny podali Japończycy. Sposoby wytwarzania estrów chityny opisano w czasopiśmie Polymer Journal, 13 (1981) s. 241-245.

Z opisu patentowego PL 169077 znany jest sposób wytwarzania dibutyrylochityny, (DBC) na drodze acylowania chityny bezwodnikiem masłowym w obecności katalizatora, polega na tym, że chitynę handlową, po usunięciu z niej węglanu wapnia, poddaje się działaniu bezwodnika masłowego stosowanego w ilości 10-20 części objętościowych na 1 część wagową chityny, w środowisku roztworu kwasu nadchlorowego w kwasie masłowym, pełniącego równocześnie rolę katalizatora, użytego w ilości 0,5-3 części objętościowych na 1 część wagową chityny, wpierw w czasie do 72 godzin w temperaturze od -10°C do -15°C, a następnie w czasie 1-200 godzin w temperaturze 20-50°C, po czym z odsączonego w eterze etylowym produktu reakcji usuwa się kwas masłowy i w końcu wyodrębnia się dibutyrylochitynę albo w postaci folii, względnie dibutyrylochitynę wyodrębnia się w postaci proszku.

Z opisu patentowego PL 203621 także znany jest sposób otrzymywania dibutyrylochityny (DBC) na drodze acylowania chityny handlowej (pozbawionej węglanu wapnia) bezwodnikiem masłowym, użytym w mieszaninie acylującej, składającej się z bezwodnika masłowego i kwasu nadchloro wego, a następnie oczyszczenia produktu reakcji. Sposób polega na tym, że chitynę acyluje się przy mieszaniu w temperaturze 0-15°C działaniem mieszaniny acylującej, wprowadzanej stopniowo do strefy reakcji, na przykład przez wkroplenie, w czasie 0,25-10 godzin, przy czym na 1 część wagową chityny stosuje się mieszaninę acylującą, zawierającą 5-10 części objętościowych bezwodnika masłowego oraz 0,2-0,5 części objętościowych 68-72% kwasu nadchlorowego, potem kontynuuje się reakcję w temperaturze 20-30°C w czasie do 10 godzin i masę poreakcyjną miesza z rozpuszczalnikiem organicznym, rozpuszczającym produkt i mieszającym się z wodą użytym w ilości odpowiadającej 20-60 częściom objętościowym na 1 część wagową wyjściowej chityny, a uzyskany roztwór ewentualnie poddaje się filtracji klarującej i produkt wyodrębnia przez wytrącenie w postaci osadu dodatkiem wody użytej w nadmiarze oraz odsączenie, po czym osad przemywa się wodą i suszy. Opracowany sposób pozwala w pełni kontrolować biegnące równolegle reakcje degradacji wyjściowej chityny oraz jej estryfikacji tak, iż otrzymuje się dibutyrylochitynę o wysokiej masie cząsteczkowej z dobrą wydajnością i o całkowitym stopniu estryfikacji chityny równym 2. Proces wyodrębniania i oczyszczania dibutyrylochityny jest łatwy w technicznej realizacji, a powstające odcieki mogą być utylizowane prostymi metodami.

Założono, że jako polimerowe substancje biologicznie czynne w tych opatrunkach zostaną użyte kopoliestry chityny uzyskane w wyniku modyfikacji DBC poprzez zamianę niewielkiej ilości grup butyrylowych grupami acetylowymi.

W poszukiwaniu nowych rozpuszczalnych pochodnych chityny podejmowano badania nad nową formą opatrunku, z mieszanych estrów chityny w postaci porowatej błonki, otrzymywanej bezpośrednio z roztworu polimeru w rozpuszczalniku, dopuszczonym do stosowania w medycynie.

Modyfikacja chemiczna chityny polegająca na przyłączeniu do makrocząsteczki reszt kwasu masłowego w reakcji estryfikacji chityny (synteza dibutyrylochityny - DBC) przyczyniła się do uzyskania polimeru rozpuszczalnego w popularnych rozpuszczalnikach organicznych takich jak aceton, niższe alkohole, chlorowane węglowodory, dimetyloformamid i inne. Pozwoliło to na uzyskanie materiału włóknotwórczego, a w konsekwencji różnych form użytkowych tej pochodnej np. folie, membrany, powłoki żelowe, włókniny i inne formy użytkowe znajdujące zastosowanie w medycynie np. w produkcji biodegradowalnych materiałów opatrunkowych na trudno gojące się rany po oparzeniach.

Jak wynika z doświadczenia, w metodzie z kwasem nadchlorowym, ze względu na bezpieczeństwo procesu (zagrożenie wybuchem), nie jest możliwe wykonanie reakcji acylacji w większej objętości

PL231 919 Β1 niż 20 I. W konsekwencji z jednej szarży otrzymać można około 1 kg produktu. Uniemożliwia to przemysłowe wykorzystanie DBC. Niemożliwe jest również wykorzystywanie w tej syntezie innych bezwodników bez uprzednich szerokich badań derywatograficznych, określających parametry termodynamiczne procesu i jego bezpieczeństwo. W związku z powyższym, zmodyfikowano sposób wytwarzania DBC rezygnując z zastosowania kwasu nadchlorowego w syntezie estrów chityny zastępując go kwasem metanosulfonowym, zapewniającym bezpieczne prowadzenie procesu estryfikacji.

Zmodyfikowana synteza kopoliestrów polega więc na reakcji acylowania grup hydroksylowych chityny bezwodnikami kwasu octowego i kwasu masłowego w obecności kwasu metanosulfonowego.

>'^θ

H₂ęocoR Roęo o—< > o

ROCO

NH iw h₂cocor gdzie: R = C3H7 i CH3

Znana z literatury butyrylowa pochodna chityny o stopniu estryfikacji 1.8 była otrzymana w niskiej temperaturze przy użyciu kwasu metanosulfonowego jako rozpuszczalnika chityny i jednocześnie jako katalizatora reakcji estryfikacji chityny bezwodnikiem masłowym.

Badania syntezy prowadzone są dalej w kierunku optymalnego doboru składu kopoliestra i opracowania technologii jego wytwarzania.

Sposób wytwarzania opatrunków medycznych na bazie pochodnej chityny według wynalazku polega na tym, że środek aktywny jakim jest dibutyrylochityna (DBC) w postaci białego submikrokrystalicznego proszku o temperaturze topnienia Tt = 97°C, temperaturze początku rozkładu związku Tpr = 173°C, temperaturze rozkładu Tr = 337°C w ilości 1-20 części masowych, korzystnie 2-10 części masowych rozpuszcza się w 40-100 częściach objętościowych, korzystnie w 10-50 częściach objętościowych 96% alkoholu etylowego, który to roztwór w temperaturze otoczenia nanosi się na uprzednio zgręplowaną włókninę z materiału syntetycznego lub naturalnego albo mieszaninę włókna syntetycznego i naturalnego w proporcji od 4:1 do 1:4 masowo, korzystnie 1:1 poprzez namaczanie, po czym całość grawitacyjnie odsącza się, następnie suszy się w temperaturze do 95°C w czasie do 30 min. i formuje się materiał opatrunkowy poprzez spłaszczanie przy nacisku prasowania 20-40 MPa, po czym tak wytworzony materiał opatrunkowy wykrawa się o dowolnym kształcie i wielkości.

Przed nanoszeniem roztworu włókninę z materiału syntetycznego lub naturalnego albo mieszaninę włókna syntetycznego i naturalnego korzystnie co najmniej dwa razy grępluje się. Włóknina z materiału syntetycznego lub naturalnego albo mieszanina włókna syntetycznego i naturalnego zawiera do 50% suchej masy DBC w stosunku do całkowitej masy włókniny.

Tak więc nieoczekiwanie stwierdzono, że zastosowanie DBC w postaci roztworu w alkoholu etylowym o różnym stężeniu i naniesieniu go na włókninę z tworzywa syntetycznego, i/lub naturalnego pozwoliło na uzyskanie materiału opatrunkowego do łatwego posługiwania się nim. Ilość naniesionej substancji czynnej na osnowę włóknistą ustala się poprzez porównanie retencji roztworu na włókninie przed nanoszeniem i po jego odsączeniu.

Takie rozwiązanie jest korzystne ze względu na to, że dodatek włókniny z tworzywa syntetycznego do tworzywa naturalnego powoduje, że struktura ulega wzmocnieniu przy jednoczesnym zachowaniu struktury przestrzennej materiału, a całość „oddycha”, zapewniając dostęp tlenu do opatrywanego miejsca zranienia. Obecność bawełny powoduje lepszą chłonność wilgoci wydzielającą się z miejsca zranienia.

Badaniom poddano włókninę syntetyczną polipropylenową (PP) w postaci włókna ciętego oraz włókno naturalne bawełniane. Zastosowane włókno syntetyczne wykonane jest z czystego polipropylenu przeznaczonego do zastosowań medycznych, obojętne chemicznie, o właściwościach hydrofilowych, gwarantujących jego łatwą zwilżalność, o następującej charakterystyce:

- długość włókna 19 mm,

- średnica 30,5 mikrona,

PL 231 919 B1

- absorpcyjność zerowa,

- odporność chemiczna pełna,

- barwa przejrzysto-biała.

Materiał wyjściowy charakteryzuje się brakiem puszystości (Fig. 1). Dla celów badawczych gręplowano włókno dwukrotnie. Włóknina uzyskuje przyrost objętości ok. 15 x (Fig. 2). Dibutyrylochitynę (DBC) w postaci białego, submikrokrystalicznego proszku rozpuszcza się w nadmiarze 96% alkoholu etylowego. Tak przygotowany roztwór nanosi się na strukturę włókna metodą namaczania a następnie suszy i spłaszcza metodą prasowania do postaci cienkiej warstwy, z której wykrawa się krążki (Fig. 3).

Przedmiot wynalazku jest bliżej przedstawiony w poniższych przykładach realizacji.

P r z y k ł a d I g DBC w postaci białego submikrokrystalicznego proszku o temperaturze topnienia Tt = 97°C, temperaturze początku rozkładu związku Tpr = 173°C, temperaturze rozkładu Tr = 337°C rozpuszczono w 50 ml 96% alkoholu etylowego. Tak przygotowany roztwór naniesiono na dwukrotnie zgręplowaną strukturę włókna polipropylenowego (PP) metodą namaczania po czym odsączano na sicie, a następnie suszono w temperaturze 85°C w czasie 25 min, po czym spłaszczano na prasie do postaci cienkiej warstwy i wykrawano krążki o średnicy 70 mm. Włóknina PP zawiera 5% suchej masy DBC w stosunku do całkowitej masy PP. Prasowanie a następnie wykrawanie materiału opatrunkowego w kształcie krążków przebiegało na prasie przy nacisku prasowania 20 MPa. Wytworzony opatrunek medyczny posiada zwartą strukturę zachowując wymaganą elastyczność i nie sklejone ze sobą włókna PP. Materiał opatrunkowy nie ulega rozwarstwieniu, ani nie daje się łatwo rozrywać pod działaniem niewielkiej siły mechanicznej.

P r z y k ł a d II g DBC w postaci białego submikrokrystalicznego proszku o temperaturze topnienia Tt = 97°C, temperaturze początku rozkładu związku Tpr = 173°C, temperaturze rozkładu Tr = 337°C rozpuszczono w 60 ml 96% alkoholu etylowego. Tak przygotowany roztwór naniesiono na trzykrotnie zgręplowaną strukturę włókniny bawełnianej metodą namaczania po czym odsączano na sicie, a następnie suszono w 90°C w czasie 20 min, po czym spłaszczano na prasie do postaci cienkiej warstwy i wykrawano krążki o średnicy 90 mm. Włóknina bawełniana zawiera 15% suchej masy DBC w stosunku do całkowitej masy bawełny. Prasowanie a następnie wykrawanie materiału opatrunkowego w kształcie krążków przebiegało na prasie przy nacisku prasowania 30 MPa. Wytworzony opatrunek medyczny posiada zwartą strukturę zachowując wymaganą elastyczność i nie sklejone ze sobą włókna bawełniane. Materiał opatrunkowy nie ulega rozwarstwieniu, ani nie daje się łatwo rozrywać pod działan iem niewielkiej siły mechanicznej.

P r z y k ł a d III g DBC w postaci białego submikrokrystalicznego proszku o temperaturze topnienia Tt = 97°C, temperaturze początku rozkładu związku Tpr = 173°C, temperaturze rozkładu Tr = 337°C rozpuszczono w 45 ml 96% alkoholu etylowego. Tak przygotowany roztwór naniesiono na trzykrotnie zgręplowaną strukturę mieszaniny włókna PP i naturalnego włókniny bawełnianej w proporcji 1:1 metodą namaczania po czym odsączano na sicie, a następnie suszono w 95°C w czasie 15 min, po czym spłaszczano na prasie do postaci cienkiej warstwy i wykrawano krążki o średnicy 90 mm. Mieszanina włókniny zawiera 35% suchej masy DBC w stosunku do całkowitej masy mieszaniny. Prasowanie a następnie wykrawanie materiału opatrunkowego w kształcie krążków przebiegało na prasie przy nacisku prasowania 40 MPa. Wytworzony opatrunek medyczny posiada zwartą strukturę zachowując wymaganą elastyczność i nie sklejone ze sobą włókna PP i włókna bawełniane. Materiał opatrunkowy nie ulega rozwarstwieniu, ani nie daje się łatwo rozrywać pod działaniem niewielkiej siły mechanicznej.

Zilustrowany wynalazek przedstawiono jako przykładowe możliwości jego realizacji, jednakże obejmuje on również wszelkie postacie, modyfikacje i odmiany mieszczące się w ramach zastrzeżeń patentowych, do których przedmiotowy wynalazek się odnosi.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania opatrunków medycznych na bazie pochodnej chityny znamienny tym, że środek aktywny jakim jest dibutyrylochityna (DBC) w postaci białego submikrokrystalicznego proszku o temperaturze topnienia Tt = 97°C, temperaturze początku rozkładu związku Tpr = 173°C, temperaturze rozkładu Tr = 337°C w ilości 1-20 części masowych, korzystnie

   PL 231 919 B1
2. 2-10 części masowych rozpuszcza się w 40-100 częściach objętościowych, korzystnie w 10-50 częściach objętościowych 96% alkoholu etylowego, który to roztwór w temperaturze otoczenia nanosi się na uprzednio zgręplowaną włókninę z materiału syntetycznego lub naturalnego albo mieszaninę włókna syntetycznego i naturalnego w proporcji od 4:1 do 1:4 masowo, korzystnie 1:1 poprzez namaczanie, po czym całość grawitacyjnie odsącza się, następnie suszy się w temperaturze do 95°C w czasie do 30 min i formuje się materiał opatrunkowy poprzez spłaszczanie przy nacisku prasowania 20-40 MPa, po czym tak wytworzony materiał opatrunkowy wykrawa się o dowolnym kształcie i wielkości.

   2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że przed nanoszeniem roztworu włókninę z materiału syntetycznego lub naturalnego albo mieszaninę włókna syntetycznego i naturalnego korzystnie co najmniej dwa razy grępluje się.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że włóknina z materiału syntetycznego lub naturalnego albo mieszanina włókna syntetycznego i naturalnego zawiera do 50% suchej masy DBC w stosunku do całkowitej masy włókniny.