Die Erfindung betrifft Wundabdeckungsmaterial in Folienform auf Basis von Kollagenfasern-

Bei zahlreichen Verletzungen, aber auch bei medizinischen Ein¬ griffen sind oftmals Hauttransplantationen notwendig, für die aber nicht immer geeignete Eigen- oder Spenderhaut zur Verfügung steht. Seit langem versucht man daher, besonders großflächige Wunden wie Brandwunden mit anderen Materialien abzudecken, um Flüssigkeitsverluste und externe Infektionen zu verhindern. Seit einigen Jahren wird auf diesem Gebiet auch mit "Kunsthaut" auf Basis von Kollagenfasern experimentiert. Die bisherigen Ergebniss mit einer solchen Art "Kunsthaut" werden unterschiedlich beurteil

Als Kollagen bezeichnet man die langfaserigen, linearcolloiden hochmolekularen Skieroproteine der extrazellulären Matrix, die im Bindegewebe, in der eiweißhaltigen Grundsubstanz des Knochens und im Dentin zusammen mit Proteoglykanen vorkommen. Die Zusammen setzung der Kollagene kann je nach Herkunft variieren, man kennt verschiedene Typen der Kollagene, die jedoch nicht alle eine Fase struktur besitzen. Auffällig bei den Kollagenen ist der geringe Anteil an Tryptophan, Tyrosin und Cystin, dagegen zeichnen sich Kollagene durch einen hohen Anteil an Glycin, Prolin und ins¬ besondere an 4-Hydroxyprolin aus. Kollagene werden in Fibrobla- sten, also in Bindegewebszellen zunächst als Prokollagenketten mit einem Molekulargewicht von etwa 140.000 synthetisiert. Erst in der Kette erfolgt die Hydroxilierung von Prolin und Lysin unte Einwirkung von Ascorbinsäure und die Glykosilierung, woran an¬ schließend jeweils 3 Ketten zusammentreten und zwar in Form links gewundener Helices, die wiederum rechtsgängig umeinander gedreht sind. Diese Substanz wird dann in den extrazellulären Raum ausge¬ schieden, wo von den Enden der Ketten Peptide abgespalten werden, so daß das sogenannte Tropokollagen entsteht, daß sich zu Fibrill

zusammenlagert. Während das Tropokollagen noch salz- bzw. säurelö lich ist, sind Kollagenfibrillen unlöslich. Das Tropokollagen mit einem Molekulargewicht von etwa 300.000 besteht aus 3 Poly- peptidketten, die eine etwas unterschiedliche Aminosäuresequenz aufweisen können. In der Regel sind 2 Ketten identisch, die dritt weist einen abweichenden Aufbau auf.

Im Gegensatz zu den meisten Proteinen des menschlichen oder tieri schen Körpers werden die Kollagene nicht laufend erneuert, sonder haben eine lange biologische Halbwertzeit, die bis zu 300 Tagen betragen kann. Gegen enzy atische Zersetzung sind die Kollagene recht beständig; ein enzymatischer Abbau nativen Kollagens läßt sich im wesentlichen nur durch Kollagenase erreichen. Die nach Proteolyse der Kollagenfabrillen entstehenden löslichen Spaltpro¬ dukte werden durch andere Proteasen zu Peptiden und Aminosäuren hydrolisiert.

Sowohl lösliche als auch unlösliche Kollagene sind bereits als "Kunsthaut" experimentell eingesetzt worden. Entsprechende Pro¬ dukte sind beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung 59 160464 oder im U.S.-Patent 46 00 533 beschrieben. Auch für Endo- prothesen ist das Material bereits vorgeschlagen worden, so bei¬ spielsweise in der europäischen Patentanmeldung 85 20 0045. Eine derartige "Kunsthaut" aus Kollagen vermindert den Flüssigkeits¬ verlust und schützt gegen externe Infektionen, außerdem soll dies Art Kunsthaut eine entzündungshemmende und haemostatische Wirkun haben und das Wachstum von Epithelzellen beschleunigen. Die bisher als Rohstoff eingesetzten Kollagene sind in der Regel aufgrund ihrer besseren Verarbeitbarkeit lösliche Kollagene. Dies bedingt den Nachteil, daß die Membranen oder Filme relativ nur eine gerin Festigkeit aufweisen, da sie aus nichtfaserigen Kollagenen besteh die in dieser Form nativ nicht vorkommen. Außerdem wird das verwe dete Kollagen weiterhin enzymatisch aufgelöst. Bisher werden dies

Membranen oder Filme aus Kollagengelen hergestellt, die nach unte schiedlichen an und für sich bekannten Techniken erzeugt und dann in eine feste Form überführt werden. Entsprechende Produkte sind beispielsweise in den U.S.-Patenten 4600533, 4689399 oder 4725641 und 4294241 beschrieben. Die mangelnde Haltbarkeit solcher Filme versucht man entsprechend U.S.-Patent 3800792 dadurch zu verbesse daß die aus einem Kollagengel hergestellte Schwammstruktur vernet und mit einem plastischen Film versehen wird, wodurch aber die Anpassung und Adhärenz des Materials an die Wunde deutlich ver¬ schlechtert wird. Nachteilig bei allen bisher bekannten Kollagen¬ filmen als Verbandmaterial ist die Tatsache, daß wie bereits darg legt, die Adhärenz zur Wunde bei diesen Filmen nicht sehr ausgeprägt i so daß in der Regel eine zusätzliche Randfixierung notwendig ist, insbesondere, wenn größere Flächen abgedeckt werden müssen. Eine weitere Schwierigkeit mit dem bisher bekannten Materialien besteht darin, daß sie relativ schnell abbaubar sind und daß sie aufgrund ihrer Aufbereitung noch einen beträchtlichen Gehalt an Proteogly- kanen aufweisen, die zu einer in der Regel zwar geringen, aber in Einzelfällen deutlich ausgeprägten allergischen Reaktion führe können, da es sich trotz allem um körperfremdes, nicht humanes Material handelt. Außerdem ist es nicht ganz einfach, beispielswei aus löslichen Kollagenen hergestellte Produkte steril zu erhalten und lagerfähig zu machen, da der Abbau bzw. der weitere Abbau der Aminosäureketten nicht völlig unterbrochen werden kann. Bei der Herstellung von Filmen oder Membranen aus unlöslichen Kollagen besteht aber stets die Schwierigkeit, die Fasern überhaupt soweit von Begleitmaterial wie beispielsweise den allergisierenden Proteo glykanen zu reinigen, daß eine unbedenkliche Verwendung, insbe¬ sondere auf größeren Körperflächen möglich ist. Aus der japani¬ schen Patentanmeldung 61 041 462 ist bereits die Kombination eines Kollagenfilmes aus löslichem Kollagen mit Hyaluronsäure bekannt. Hyaluronsäure besteht aus den Grundbausteinen D-Glukuronsäure und N-Acetyl-D-glucosamin in 1,3-glykosidischer Bindung und kann

je nach Herkunft und Aufarbeitung Molekulargewichte zwischen et 50.000 und mehreren Millionen aufweisen. Hyaluronsäure kann sic an Fibrine binden und bildet mit diesen eine dreidimensionale Matrix, wodurch die ursprüngliche Fibrinmatrix verformt wird, aufquillt und porös wird. Dadurch wird eine schnellere und bess Infiltration und Migration von Zellen in die Matrix ermöglicht. Hyaluronsäure hat einen intensiven, stimulierenden Effekt auf die Geschwindigkeit der Bildung von Fibrinmatrizes, die durch Thrombin induziert wurden. So steigt kurz nach einer Verletzung der Gehalt an Hyaluronsäure in der Wunde an, wobei die Substanz außer Zellinfiltration und Quellung der Matrix, auch die Phagoc tose und die Vascularisation neugebildeten Gewebes beeinflußt. Hyaluronsäure spielt daher beim Auf-, Um- und Abbau der Fibrinm trix eine ganz wesentliche Rolle, so daß der Zusatz zu Kollagen filmen wünschenswert ist, da Hyaluronsäure für eine schnellere und komplikationslosere Abheilung der Wunde sorgt.

Die bisher bekannten "Kunsthäute auf Kollagenbasis" weisen aber immer noch die Nachteile auf, daß sie keine gute Adhärenz zeige Immunreaktionen und Allergien auslösen können und in der Herste lung nicht besonders preisgünstig sind. Zudem ist die Wasserdur lässigkeit hoch und die Abbaubarkeit zu schnell. Es besteht dah noch ein Bedürfnis nach weiteren Wundabdeckungsmaterialien auf Basis von Kollagenfasern, die diese Nachteile nicht aufweisen.

Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Wundabdeckungsmaterial in Foli form auf Basis von Kollagenfasern vorgeschlagen, das dadurch ge zeichnet ist, daß es aus unlöslichem, teilmodifizierten Kollage besteht, das sich insbesondere durch folgende Parameter vom nat Kollagen unterscheidet, nämlich hinsichtlich Amidstickstoff, Gl min- und Galactosamingehalt, isoelektrischer Punkt und Schrumpf temperatur.

überraschenderweise wurde jetzt festgestellt, daß durch die Teil¬ modifizierung von nativem, unlöslichen Kollagen eine Substanz ge¬ wonnen werden kann, die sich hervorragend zur Herstellung von als Verbandmaterial einsetzbaren Filmen eignet. Die Modifizierung er¬ folgt durch eine schonende Hydrolyse, wobei insbesondere der An¬ teil der Amidgruppen des Asparagins und des Glutamins reduziert und damit der isoelektrische Punkt verschoben werden. Außerdem erfolgt eine Spaltung von Quervernetzungen der natürlichen Fibril¬ len, aber im wesentlichen bleibt die Fibrillenstruktur des nativen unlöslichen Kollagens erhalten. Die schonende Hydrolyse kann in verschiedener, dem Fachmann auf dem Proteinsektor bekannte Weise durchgeführt werden. Als Rohstoff werden erfindungsgemäß Rinder¬ hautspalten nach dem den Fachleuten geläufigen Aufbereitungsver¬ fahren, beispielsweise gemäß der DE-PS 659 490 sauer gequollen. Der Trockenstoffgehalt der so vorbehandelten Kollagenschwarten beträgt etwa 16,0 Gew.-., der Amidstickstoffgehalt liegt bei 0,28 mol/gr Trockenmasse, der Aschegehalt beläuft sich auf etwa 0,4 Gew.-% (bezogen auf Trockenmasse) und er pH-Wert beträgt 2,8 bis 2,9. Diese vor vorbehandelten Schwarten werden dann in geeigne¬ ter Weise vorzerkleinert. Die Schwartenmasse wird dann mit Eis und Wasser aufgenommen und diese Suspension wird zusätzlich mit Glycerin und Sorbit oder sonstigen physiologisch unbedenklichen Feuchthaltemitteln versetzt. Ggf. kann auf dieser Verarbeitungs¬ stufe zusätzlich ein physiologisch unbedenklicher organischer oder anorganischer Gerbstoff zugesetzt werden. Die Suspension wird im Ansatzbehälter aufgerührt und sorgfältig vermischt; der pH-Wert wird mit Salzsäure wieder auf etwa 2,8 bis 2,9 eingestellt. Die Partikel dieser Suspension werden dann in an sich bekannter Weise weiter zerkleinert, so daß schließlich eine makroskopisch homogen erscheinende, gelartig gequollene Dispersion mit einem pH-Wert von etwa 2,8 und einem Trockenkollagen-

gehalt von 2,0 % erhalten wird. Diese Dispersion wird anschließe als Folie in an sich bekannter Weise extrudiert. Die noch feucht Folie wird neutralisiert auf einen physiologisch annehmbaren Ber vorzugsweise pH 5, beispielsweise durch Begasung mit Ammoniak.Vo dem Wickeln wird die Folie konditioniert durch Wiederanheben des Wassergehaltes auf etwa 12 bis 18 und vorzugsweise etwa 15 Gewic prozent und kann dann verpackt und gelagert bzw. verwendet werde Das so hergestellte Material ist sterilisierbar und, soweit die bisherigen Untersuchungen ergeben haben, fast unbegrenzt lagerfähig, da chemische Reaktionen auch bei längerer Lagerung praktisch nicht ablaufen.

Wenn die Folie mit Hyaluronsäure kombiniert werden soll, wird diese in der geeigneten Konzentration entweder schon bei der Her stellung der Suspension zugegeben oder nachträglich nach der Ex- trusion auf den fertigen Film aufgeschichtet. Anstelle von Hyalu säure können aber auch andere Substanzen zugegeben werden, die die Wundheilung positiv beeinflussen wie beispielsweise Antibio¬ tika, zellwachstumsfördernde Substanzen, blutstillende Verbindun oder Adhäsionsfaktoren. Die Einarbeitung erfolgt wie im Falle der Hyaluronsäure entweder bei der Herstellung der Suspension oder durch nachträgliche Aufbringung auf die extrudierte Folie.

Das erfindungsgemäße Wundabdeckungsmaterial zeichnet sich dadurch aus, daß im Vergleich zum Ausgangsmaterial Amidstickstoff, Gluco¬ samin- und Galactosamingehalt, isoelektrischer Punkt und Schrumpf temperatur deutlich verändert sind. Im Durchschnitt ergeben sich Ausgangsmaterial der frischen Rinderhaut folgende Werte:

Schrumpfungstemperatur 68°C Amidstickstoff 0,52 mmol/g

Isoelektrischer Punkt 7,0 bis 7,8

Im Vergleich dazu weist das erfindungsgemäß modifizierte Basisko lagen folgende Werte auf:

Schrumpfungstemperatur 45-60°C

Amidstickstoff 018-0,40 mmol/g

Isoelektrischer Punkt 4,3 bis 6,0

Glucosamin- und Gelactosa in: je kleiner als 6 μmol/g

Die erfindungsgemäßen Kollagenfolien sind deutlich reißfester als die bisher nach dem Stand der Technik hergestellten Kollagen¬ membranen und sie verfügen über eine bisher unerreichte Adhärenz, da sie in feuchtem Zustand besonders elastisch und anpassungsfähi sind, wodurch eine gute Bedeckung auch bei unregelmäßigen oder unebenen Wunden ermöglicht wird und regelmäßig keine Randfixierun mehr notwendig ist. Falls erforderlich, können auch mehrere Schic ten übereinandergelegt werden, ohne daß die Adhärenz negativ beei flußt wird. Die Folien sind hydrophil, so daß Feuchtigkeit und Gase durchtreten und von der Wunde abgeleitet werden können, währ das Material gleichzeitig einen Schutz gegen exogene Mikroorganismen bildet. Die Folien weisen hämostatische und schme stillende Eigenschaften auf und lassen sich leicht und ohne Schme zen lösen, so daß bei Wundkontrollen oder Verbandswechsel keine unnötige Beeinträchtigung des Patienten entsteht. Besonders wicht ist aber auch, daß die erfindungsgemäßen Folien praktisch keine allergisierende Wirkung haben, so daß selbst bei empfindlichen oder prädisponierten Patienten nicht mit Reaktionen zu rechnen

ist. Das Material wird im übrigen vollständig resorbiert und im Körper abgebaut, ohne daß auch in diesem Bereich irgendwelche immunologischen Probleme selbst in schwierigen Fällen festzustell waren.

Ein weiterer Vorzug liegt darin, daß das Ausgangsmaterial in groß Mengen hergestellt werden kann und daß die Produktionskosten für die Folie im Vergleich zu den bisher üblichen Verfahren relativ niedrig sind, so daß die Kosten eine umfangreichere Verwendung als bisher ermöglichen.

Im übrigen hat sich herausgestellt, -_.aß es für spezielle Änwendun zwecke durchaus wünschenswert sein kann, die erfindungsgemäße Fo¬ lie in Form eines Laminates einzusetzen. Die Kollagenfolie kann dabei entweder mit okklusiven Filmen auf Basis von beispielswei¬ se Polyestern, Polymethylmetacrylaten, Polyurethanen oder Ply- etherurethanen laminiert sein oder mit Filmen geschäumter Materi¬ alien wie beispielsweise Polyurethanschaum oder schwammartige Ge¬ bilde beispielsweise auf Basis von Kallagen oder Hydrokolloiden. Auch Laminate mit textilen Flächengebilden wie beispielsweise Ga¬ zen, Vliesmaterialien unterschiedlichsten Typs oder Mullbinden können in besonderen Anwendungsfällen von großem Nutzen sein. Die Herstellung solcher Laminate durch Kalandrieren, Verkleben mit physiologisch unbedenklichen Klebstoffen oder in anderer Weise ist dem Fachmann geläufig. Es ist auch möglich, die erfindungsge¬ mäßen Folien zu matallisieren, indem in an sich bekannter Weise dünne Aluminium-, Kupfer- oder Silberschichten aufgebracht werden. Die Technik der Metallisierung von Folien ist dem Fachmann geläufi Derartige metallisierte Folien zeichnen sich durch eine äußerst geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aus, die in machen Fällen er¬ wünscht ist. Bei Verwendung von oligodynamisch wirkenden Matallen wie Kupfer oder Silber kann außerdem ein bakterizider Effekt er¬ zielt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beispiele näher erläu¬ tert:

Beispiels 1

Aus Rinderhautspalten werden sauer gequollene Kollagenschwarten nach einem dem Fachmann geläufigen Aufbereitungsverfahren, bei¬ spielsweise entsprechend der DE-PS 659 490 hergestellt. Der Trocke massegehalt beträgt 10,0 Gew.- , der Amidstickstoffgehalt liegt bei 0,28 mol/g Trockenmasse, der Aschegehalt beläuft sich auf 0,4 Gew.-% (bezogen auf Trockenmasse) und der pH beträgt 2,0.

Diese Kollagenschwarten werden dann in einer dem Fachmann geläufi Art grob vorzerkleinert.

45 kg der resultierenden Rohmasse werden in einem entsprechenden Ansatzbehälter mit 80 kg Eis, 212,5 1 Wasser, 1,8 1 Glycerin (84 gewichtsprozentig) , 0,4 1 Sorbit (70 gewichtsprozentig) und 0,2 kg AL2 (S0 ₄ )3XI8H2O versetzt. Alle Komponenten werden im Ansatz behälter aufgerührt und sorgfältig vermischt. Der pH-Wert wird mit Salzsäure auf 2,8 eingestellt.

Ausgehend von dieser Mischung wird eine makroskopisch homogen erscheinende, entlüftete, gelartig gequollene Dispersion mit einem pH-Wert von 2,8 und einem Trockenkollagengehalt von 2,0% erzeugt, die anschließend über eine Schlitzdüse auf ein endloses Transport¬ band extrudiert wird.

Das Transportband durchläuft einen Trockentunnel. Vor Abschluß des Trocknungsvorgangs wird die Folie mit Ammoniak begast, bis der pH-Wert der fertigen Folie bei ca. 5 liegt. Nach dem Trocknen wird die Folie rekonditioniert durch Anheben des Wassergehaltes auf etwa 15 Gewichtsprozent und abgelängt und verpackt.

Beispiel 2

Zur Herstellung einer Kollagenfolie mit Hyaluronsäure wird gemäß Beispiel 1 verfahren, jedoch mit folgendem Ansatz: 45 kg der grob vorzerkleinerten Schwarten werden mit 80 kg Eis, 211 1 Wasser,

1,8 1 Glycerin (84 gewichtsprozentig), 0,4 1 Sorbit (70 gewichts¬ prozentig), 2,0 kg Al2(Sθ4)3 l8H2θ und 0,18 kg Hyaluronsäure (Mole kulargewicht = größer als 500.000) gelöst in 1,2 1 Wasser, vermisc und mit Salzsäure auf pH 2,8 eingestellt. Die weitere Verarbeitung erfolgt wie beschrieben.