Способ нанесения антибиотического покрытия на материал с взаимосвязанными микрополостями, материал с таким покрытием и его применение - RU2236261C2

Описание

Настоящее изобретение относится к способу нанесения антибиотического покрытия на материал с взаимосвязанными микрополостями, покрытые материалы и их применение.

Снабженные антибиотиками материалы с взаимосвязанными микрополостями должны найти применение в качестве имплантатов в медицине и ветеринарии для лечения дефектов костей и при необходимости для лечения дефектов мягких тканей. При этом стремятся к непрерывному высвобождению антибиотиков из антибиотического покрытия, находящегося на внутренней поверхности взаимосвязанных микропор, по истечении нескольких дней с тем, чтобы можно было активно предотвратить или излечить микробную инфекцию на участке излечиваемого дефекта костей и/или дефекта мягкой ткани.

Дефекты костей встречаются относительно часто в медицине и ветеринарии и вызываются, в частности, фистулами костей, оскольчатыми переломами и опухолями. При открытых оскольчатых переломах часто дополнительно наблюдаются инфекции костной ткани. Лечение дефектов костей может производиться посредством заполнения соответствующими имплантатами. В последние годы интерес вызвали, в частности, пористые имплантаты, которые вследствие своего химического состава и пористости имеют остеокондуктивный эффект и способствуют врастанию окружающей костной ткани. Лечение дефектов костей всегда проблематично в том случае, когда дополнительно присутствуют микробные инфекции костной ткани. Инфекции костной ткани можно излечивать путем системного или местного применения соответствующих антибиотиков. Системное применение антибиотиков проблематично вследствие иногда значительной токсичности антибиотиков. В противоположность этому локальное применение непосредственно в или на инфицированной ткани имеет преимущество, а именно могут достигаться высокие местные концентрации антибиотиков, при этом исключаются наносящие вред высокие концентрации антибиотиков во всем организме. Благодаря этим высоким местным концентрациям антибиотиков на месте бактериальной инфекции возможно почти полное инактивирование микроорганизмов так, что бактериальные инфекции излечиваются очень эффективно. Особенно предпочтительно, когда на месте бактериальных инфекций эффективная концентрация антибиотика сохраняется по истечении нескольких дней и недель для того, чтобы антибиотик мог проникнуть как можно глубже в зараженную ткань и тем самым инактивировать также труднодоступные микроорганизмы. В медицине и ветеринарии также часто встречаются поражения мягких тканей бактериальными инфекциями. Поэтому для лечения этих инфекций вызывает интерес также локальное лечение антибиотиками.

До настоящего времени малорастворимым солям аминогликозидных антибиотиков уделялось относительно незначительное внимание при изготовлении препаратов продленного действия и антибиотических имплантатов. Известен ряд малорастворимых солей. Так, для гентамицина опубликовано получение малорастворимых солей на основе высших жирных кислот и арилалкилкарбоновых кислот (G.M.Luedemann, M.J.Weinstein: Gentamycin and method of production. 16.07.1962, US 3091572). Примерами этому являются гентамициновые соли лауриновой кислоты, стеариновой кислоты, пальмитиновой кислоты, олеиновой кислоты, фенилмасляной кислоты, нафтален-1-карбоновой кислоты. Синтез додецилсульфатов гентамицина в водном и воднометаноловом растворе описан Жюрадо Солер и др. (A.Jurado Soler, J.A.Ortiz Hernandez, C.Ciuro Bertran: Neue Gentamicinderivate, Verfahren zur Herstellung derselben und diese enthaltende antibiotisch wirksame Zusammiensetzung. 30.09.1974, DE 2446640). Однако эти соли неоднократно оказались непригодными, так как они представляют собой восковые, гидрофобные вещества, которые препятствуют галеновому использованию. Жюрадо Солер и др. показали, что гентамицин-пентакис-додецилсульфат растворим в растворителях, например метаноле, этаноле и диметилсульфоксиде. Они применяют гентамицин-пентакис-додецилсульфат для получения инъекционных препаратов, мазей и кремов.

Другие возможности применения растворов гентамицин-пентакис-додецилсульфата не изучены. Соли жирных кислот и алифатические сульфаты гентамицина и этамицина были синтезированы из свободного основания или из их солей в воде при 50-80°С (H.Voege, P.Stadler, H.J.Zeiler, S.Samaan, K.G.Metzger:

Saize von Aminoglykosiden sowie diese enthaltende Formulierungen mit Wirkstoff-Freigabe. 28.12.1982, DE 3248328). Эти соли антибиотиков и жирных кислот должны быть пригодными в качестве препаратов для инъекции. Более новую разработку представляют аминогликозидные флавоноидные фосфаты (H.Wahlig, Е.Dingeldein, R.Kirchlechner, D.Orth, W.Rogalski: Flavonoid phosphate salts of aminoglycoside antibiotics. 13.10.1986, US 4617293). Описаны соли моноэфира фосфорной кислоты производных гидроксифлавана, гидроксифлавена, гидроксифлаванона, гидроксифлавона и гидроксифлавилия. При этом особенно предпочтительны производные флаванона и флавона. Данные труднорастворимые соли должны найти применение в качестве препаратов продленного действия. Эти соли вводятся, например, в коллагеновые волокнистые структуры (H.Wahlig, Е.Dingeldein, D.Braun: Medicinally useful, shaped mass of collagen resorbable in the body. 22.09.1981, US 4291013).

Приготовление простых антибиотиков/депо антибиотиков в системах пор пористых материалов путем пропитки пористых материалов водными растворами антибиотиков известно из уровня техники (R.Reiner, W.Kiβing,

H.Heide: Implantierbares Pharmaka-Depot. 20.02.1978, DE 2807132). Тем самым можно добиться замедленного высвобождения растворимого в воде активного вещества посредством адсорбции и/или диффузии, которое зависит от используемого материала, объема пор и пористости. Наряду с этим можно также растворить малорастворимые в воде соли антибиотиков в соответствующих органических растворителях и пропитать этими растворами формованные изделия. Тем самым в формованных изделиях создаются депо активного вещества, которые обеспечивают замедленное высвобождение активного вещества. Примером этого является описанный Cimbollek и Nies метод растворения малорастворимой в воде соли гентамицина и ее применение для нанесения покрытия (М.Cimbollek, В.Nies: Solvent for a sparingly soluble gentamicin salt. 04.05.1994, US 5679646). Эта соль гентамицина была синтезирована на основе 3-п-метоксибензилиден-6-гидрокси-4'-метоксифлаванон-6-фосфата. Kurtz описал очень интересный способ, в котором малорастворимые в воде соли антибиотиков, образованные из гентамицина или полимицина и пеницилина или цефалоспорина, растворяют в органическом растворителе и этими растворителями пропитывают не поясненные подробнее подложки (L.D.Kurtz: biocide Antibiotikasalze. 13.11.1973, DE 2301633). Остатки пенициллина и соответственно цефалоспорина образуют анионные компоненты солей и аминогликозидные остатки -катионные компоненты.

Таким образом, показано, что до настоящего времени неизвестны способы, в которых антибиотические покрытия наносятся на поверхности взаимосвязанных микропористых систем, которые состоят из малорастворимых в воде солей гентамицина, содержащих анионный остаток из группы алкилсульфатов и/или алкилсульфонатов. Способность образовывать слои малорастворимых солей антибиотиков на основе органических сульфатов и сульфонатов до настоящего времени также не исследовалась.

Задачей настоящего изобретения является разработка улучшенного материала с антибиотическим покрытием, а также простого, коммерчески доступного способа нанесения антибиотического покрытия на материалы со взаимосвязанными микрополостями. Эти снабженные антибиотиками материалы со взаимосвязанными полостями должны применяться в качестве имплантатов в медицине и ветеринарии для лечения дефектов костей и мягких тканей. С помощью данного способа при отказе от полимерных связующих веществ должны получать антибиотические покрытия, позволяющие высвобождать антибиотики по истечении нескольких дней. Антибиотическое покрытие должно хорошо держаться на внутренней поверхности материала с взаимосвязанными микрополостями и не должно закрывать взаимосвязанные микрополости.

Задача решается признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты указаны в зависимых пунктах формулы.

Изобретение основывается на неожиданном факте, что антибиотическое покрытие с замедленным высвобождением активного вещества образуется в микрополостях материала с взаимосвязанными микрополостями, в частности, посредством того, что в микрополости вводят раствор гентамицин-пентакис-додецилсульфоната в соответствующем органическом растворителе, например из группы спиртов, посредством соответствующих приемов, например погружением, опрыскиванием или накапыванием, и после удаления (например, выпариванием или испарением) органического растворителя остается слой из гентамицин-пентакис-додецилсульфата или гентамицин-пентакис-додецилсульфоната на поверхности микрополостей. Микрополости могут быть выполнены в виде пор.

Материалы могут быть органической или неорганической природы или так называемыми композитами из неорганического и органического материала, например из коллагена, желатины, сложного полиэфира, титана, сплавов титана, высококачественной стали, карбоната кальция, сульфата кальция, трикальцийфосфата или гидроксиапатита. Под металлическими материалами со взаимосвязанными микрополостями имеют в виду, в частности, такие материалы, которые имеют на своей поверхности микропоры, которые соединены между собой, и к ним относят также металлические материалы, поверхности которых была придана шероховатость таким образом, что они имеют открытые, соединенные между собой полости. Разумеется, что используемые растворы по возможности являются однородными. В качестве растворителей речь идет, прежде всего, о низших спиртах, а также об N,N-диметилформамиде (ДМФ) или диметилсульфоксиде (ДМСО). Предпочтительными растворителями являются метанол или этанол.

Гентамицин-пентакис-додецилсульфат, гентамицин-тетракис-додецилсульфат, гентамицин-тетракис-додецилсульфонат и также гентамицин-пентакис-додецилсульфонат представляют собой некристаллические, воскообразные вещества, которые при выпаривании и испарении органического растворителя характеризуются определенным растеканием и при этом на поверхностях образуют слои. Они неожиданно хорошо закрепляются на поверхностях стекла, керамики и пластмассы.

Неожиданно растворяются также клиндамициндодецилсульфат, клиндамициндодецилсульфонат, линкозаминдодецилсульфат, линкозаминдодецилсульфонат в метаноле, этаноле, диметилсульфоксиде и N,N-диметилформамиде. Тем самым эти вещества можно без труда добавлять в растворы гентамицина. Можно также вводить в растворы тетрациклиндодецилсульфат или тетрациклиндодецилсульфонат. Вместо тетрациклиндодецилсульфата можно применять также додецилсульфаты и/или додецилсульфонаты хлортетрациклина, окситетрациклина, деметилхлортетрациклина, метациклина, доксициклина, ролитетрациклина и миноциклина. Добавляют также копрофлоксациндодецилбензилсульфонат. Соответственно на поверхностях микрополостей образуются покрытия, содержащие компоненты гентамицина и по меньшей мере один из указанных ниже антибиотических компонентов. Изобретение включает также приготовление антибиотических слоев только с растворенными в метаноле, этаноле, диметилсульфоксиде и N,N-диметилформамиде додецилсульфатами, додецилсульфонатами и додецилбензилсульфонатами указанных антибиотиков без антибиотических компонентов, содержащих гентамицин.

Неожиданным образом в слоях из гентамицин-пентакис-додецилсульфата или гентамицин-тетракис-додецилсульфата и гентамицин-пентакис-додецилсульфоната или гентамицин-тетракис-додецилсульфоната могут быть механически зафиксированы другие антибиотики посредством включения или перекрывания. Поэтому во взаимосвязанные микрополости материалов можно вводить сначала водный раствор, содержащий по меньшей мере один легкорастворимый в воде антибиотический компонент из групп аминогликозидных антибиотиков, тетрациклиновых антибиотиков, линкозамидных антибиотиков и 4-хинолон-антибиотиков, и затем после выпаривания или испарения воды раствор, который состоит из гентамицин-пентакис-додецилсульфата, и/или гентамицин-тетракис-додецилсульфата, и/или гентамицин-пентакис-додецилсульфоната, и/или гентамицин-тетракис-додецилсульфоната и раствора метанола, или этанола, или диметилсульфоксида, или N,N-диметилформамида, посредством погружения, или опрыскивания, или прикапывания. В результате создается двойной слой. При использовании в имплантатах высвобождается сначала второй антибиотик, если гентамициновый слой растворен по меньшей мере частично. В качестве легкорастворимых в воде антибиотических компонентов в этой форме выполнения изобретения предпочтительно применяются гентамицинсульфат, клиндамицингидрохлорид, клиндамицингидрофосфат, линкозамингидрохлорид, канамицинсульфат, амикацинсульфат, тобрамицинсульфат, тетрациклингидрохлорид, хлортетрациклингидрохлорид, окситетрациклингидрохлорид, деметилхлортетрациклингидрохлорид, метациклингидрохлорид, доксициклингидрохлорид, ролитетрациклингидрохлорид, миноциклингидрохлорид и/или ципрофлоксацингидрохлорид, и/или моксифлоксацингидрохлорид.

Изобретение относится также к способу нанесения антибиотического покрытия на материалы с взаимосвязанными микропорами, посредством которого в микропоры вводится одно или несколько веществ из группы ципрофлоксациндодецилбензилсульфоната, и/или моксифлоксациндодецилсульфата, и/или моксифлоксациндодецилбензилсульфоната, и/или моксифлоксациндодецилсульфоната, и/или додецилсульфаты и/или додецилсульфонаты клиндамицина, тетрациклина, линкозамина, хлортетрациклина, окситетрациклина, деметилхлортетрациклина, метациклина, доксициклина, ролитетрациклина и миноциклина и после выпаривания или испарения растворителя создается слой этих веществ на поверхности микропор.

Кроме того, в соответствии с изобретением предпочтительно наносится слой на волокнистую структуру, войлок, ткань или трикотаж из сложных полиэфиров, коллаген и желатину.

Соответствующий додецилсульфат или додецилсульфонат предпочтительно применяется в концентрации 0,1-20,0 массовых процентов в расчете на растворитель.

Также в соответствии с изобретением предпочтительно наносят покрытие на пористые формованные изделия из сложных полиэфиров, карбоната кальция, сульфата кальция, трикальцийфосфата, гидроксиапатита и ресорбирующего стекла.

Согласно изобретению покрытые антибиотиками материалы со взаимосвязанными микрополостями применяются в качестве имплантатов.

Нижеследующие примеры поясняют изобретение, не ограничивая его.

Примеры

Изобретение поясняется нижеследующими примерами 1 и 2.

В качестве материала с взаимосвязанными микрополостями для примеров 1 и 2 применялись ресорбирующиеся фосфатные стекла в форме параллелепипеда с габаритами 20х20х10 мм. Они имели общую пористость 65 объемных процентов.

Для примеров 1 и 2 применялся гентамицин-пентакис-додецилсульфат, приготовление которого производилось в соответствии с методикой, описанной Жюрадо Солер и др. (А.Jurado Soler, J.A.Ortiz Hernandez, C.Ciuro Bertran: Neue Gentamicinderivate, Verfahren zur Herstellung derselben und diese enthaltende antibiotisch wirksame Zusammensetzung, 30.09.1974, DE 2446640). 135 мг гентамицин-пентакис-додецилсульфата были растворены в 1 г метанола. В поры фосфатного стекла в форме параллелепипеда прикапывали приготовленный заранее метанольный раствор. Испытуемые образцы насыщали раствором и затем их высушили при комнатной температуре до постоянной массы.

Высвобождение антибиотиков испытуемых образцов примера 1 и 2.

Формованные изделия, полученные в примерах 1 и 2, были введены каждое в 20 мл физиологического раствора поваренной соли и были выдержаны при 37°С в течение 28 дней. Отбор пробы производился через 1, 2, 3, 6, 9, 13, 15, 21 и 28 дней выдерживания. После каждого отбора пробы высвободившаяся среда полностью заменялась свежей средой. Определение количества антибиотиков проводилось тестом диффузии в агаре с применением Bacillus subtilis ATCC 6633 в качестве тестового микроорганизма. Результаты представлены в таблице 2.

Реферат

Изобретение относится к медицине, конкретно к получению антибиотического покрытия материалов с взаимосвязанными микрополостями, к материалам с таким покрытием, а также к их применению. В предпочтительном варианте выполнения в микрополости неметаллических материалов с взаимосвязанными микрополостями, выполненных из коллагена, или желатины, или сложных полиэфиров, или трикальцийфосфата, или гидроксиапатита, вводят однородный раствор гентамицин-пентакис-додецилсульфата, гентамицин-тетракис-додецилсульфата, гентамицин-пентакис-додецилсульфоната или гентамицин-тетракис-додецилсульфоната, содержащий метанол, и/или этанол, и/или N,N-диметилформамид, и/или диметилсульфоксид в качестве растворителя, погружением, опрыскиванием и подачей каплями и после выпаривания или испарения органического растворителя на поверхности микрополостей образуется слой из гентамицин-пентакис-додецилсульфата, гентамицин-тетракис-додецилсульфата, гентамицин-пентакис-додецилсульфоната или гентамицин-тетракис-додецилсульфоната. Антибиотическое покрытие хорошо держится на внутренней поверхности материала с взаимосвязанными микрополостями и не закрывает взаимосвязанные микрополости. 4 с. и 20 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула