Produit collagène pour applications médicales ou cosmétiques, mode de fabrication et son utilisation

Domaine technique

L'invention concerne un produit collagène pour applications médicales ou cosmétiques comme sont les pansements curatifs ou hémostatiques, les membranes de séparation implantables, les feuilles et membranes pour la régénération osseuse et tissulaire guidée, les porteurs solides ou injectables de principes actifs pharmacologiquement ou cosmétiquement ou les produits cosmétiques et les masques faciaux. Outre, l ^' invention concerne le mode de fabrication du produit collagène susmentionné et son utilisation.

Etat actuel des connaissances techniques

Pour la préparation de produits cosmétiques, curatifs et hémostatiques, de membranes de séparation et de porteurs de principes actifs pharmalogiquement, sont utilisés de nombreux polymères qui, en contact avec le tissus vivant, ont une compatibilité acceptable et sont biologiquement dégradables après une période acceptable.

Parmi les polymères qui entrent en ligne de compte occupe une place privilégiée le collagène qui, tout d'abord débarrassé des télopeptides - par exemple par le procédé décrit dans le brevet CZ 276891, est très bien toléré dans le tissu vivant et se distingue par une activité hémostatique importante et favorise la guérison. Dans certains cas, la vitesse de résorbsion des collagènes natifs est trop rapide et afin de parvenir au résultat voulu, il est utile de la ralentir. Dans ce but, il a été déjà auparavant adopté la manière dite de la réticulation du collagène par des liaisons intramoléculaires transversales covalentes en utilisant les aldéhydes. Plus tard, ces procédés ont été abandonnés car il s'est révélé que les collagènes réticulés par les aldéhydes implantés dans le tissus vivant se calcifient et se transforment peu à peu en formations minérales solides indésirables.

Pour prolonger la période de résorbsion des fils chirurgicaux collagènes, par exemple la dite corde en boyau ,,cat gut", sont couramment utilisés avec de bons résultats, leur réticulation par des sels chromés. L ^' utilisation des sels métalliques, les plus souvent chromés, d'aluminium, de zirconium et de titane pour la réticulation du collagène de la peau est une pratique connue et largement utilisée dans l'industrie de la tannerie. Quelquefois, il est aussi utilisé la radiation ultraviolette (UV) pour la réticulation du collagène, cependant elle n'augmente que de quelque peu la résistance de la substance collagène radiée pour la dégradation avec des collagénases et l'apparition de radicaux libres pouvant dégrader divers composants actifs est un inconvénient pouvant par exemple dépolymériser les

glucosaminoglycannes. En pharmacie, des agents réactifs organiques sont utilisés comme les isocyanates, les composés vinyles ou les carboimides. Cependant, ce procédé introduit dans le tissage des dérivés étrangers qui ne sont pas propres à l'organisme, leur métabolisme n'est pas tout à fait éclairci et donc une possibilité éventuelle d'effets secondaires indésirables n'est pas exlue. La toxicité des restes ou des produits non réagis se produisant lors de la libération progressive des agents réticulants organiques utilisés est aussi un inconvénient.

Nombreuses étaient aussi les expériences d'introduire diverses substances actives biologiques dans la matrice collagène, dont parmi elles, occupent une place privilégiée les glycosaminoglycannes et principalement l'hyaluronane qui influence favorablement la guérison des plaies. Par exemple, un complexe de gélatine et de deux glycosaminoglycannes, l'hyaluronane et le sulfate de chondroïtine a été décrit (voir Bychov S. M., Nikolajeva S. S., Charlamova V.N. dans Biull. Eksp. Biol. Med., 1976; 82(10), p. 1211-1213). Principalement l'hyaluronane provoque une augmentation favorable de migration et de prolifération des fibroblastes cutanés. Les produits composés d'hyluronane et de collagène natif sont sujet de nombreux brevets, par exemple les demandes de brevet CZ PV 1991-2025.

Les hyaluronanes et même les glycosaminoglycannes peuvent être dimérisés ou réticulés par divers agents avant leur utilisation dans les produits médicaux, cosmétiques et autres. Parmi eux sont connus les dérivés des complexes métalliques. Leur préparation et leur utilisation pharmaceutique sont sujet de nombreux procédés brevetés, par exemple selon les brevets CZ 264 719 ou 267 079. De cette manière, il est possible d'agrandir les macromolécules et ainsi soutenir leur effet physiologique.

L'inconvénient de toutes les solutions fondées sur les mélanges de biopolymères est l' extraction progressive des glucosaminoglycannes de la matrice collagène ou de gélatine si bien que les implants ou les pansements perdent progressivement leur activité respective. Pour améliorer la constance des composites, il a été proposé de lier les deux biopolymères par des liaisons chimiques à l'aide de divers agents synthétiques organiques, par exemple l'hexaméthylènediisocyanate ( voir par ex. Bakos D., Jorge-Herrero E., Koller J. v Polim Med. 2000, 30 (3-4), 57-64), ou l-ethyl-3-(3-dimethy inaminopropyl), le carbodiimide (voir Hong S.R., Chong M.S., Lee S.B., Lee Y.M., Song K. W., Park M.H., Hong S.H. dans J. Biomater Sci Polym Ed. 2004; 15(2):201-214) et autres.). Il est vrai que de cette manière il est possible de parvenir à des composites constants, mais la question des possibles effets secondaires indésirables des métabolites se produisant des substances réticulantes organiques étrangères utilisées ainsi que du problème de la toxicité chez les dérivés vinyles et même de la cancérigénité des restes non réagis des agents réticulants reste ouverte.

Principe de l'invention

Selon l'invention, le produit collagène contribue à l'écartement des insuffisences susmentionnées en applications médicales et cosmétiques. Le principe de l'invention consiste en le fait que le produit contient des biopolymères du groupe des glycosaminoglycannes liées à la substance collagène du moins en partie par des liaisons chimiques transmises par les cations des métaux polyvalents.

Les liaisons chimiques citées peuvent être avantageusement transmises par des composés métalliques liés en coordination du groupe des éléments de transition, principalement Cr, Zr, Al, Fe, Mn, Ti et/ou avec les cations métalliques polyvalents des sols alcalins, principalement Ca, Mg, Zn, Ba, Sr.

Les liaisons chimiques des substances collagènes et biopolymères transmises par les cations métalliques polyvalents peuvent être aussi combinées avec des liaisons d'agents réticulants organiques comme les aldéhydes ou les tannins.

Le susmentionné est le résultat de nos propres recherches sur le mécanisme de réticulation, de greffe de biopolymères par les liaisons de complexes métalliques. L'importante acquisition constatée concerne la capacité des cations polyfonctionnels des métaux polyvalents de créer des liaison de coordination et des tremplins de complexes métalliques liant le collagène avec les glucosaminoglycannes par une liaison chimique forte. Une telle liaison est indiquée comme une réticulation interpolymère, greffe ou copolymèrisation. Analytiquement, cela prouve une réduction du contenu des glucosaminoglycannes extractibles des composites collagènes greffés par les complexes métalliques (voir tableau 1 dans la partie des exemples). A partir de ces données, il est évident que le type de cation utilisé influence considérablement la force de la liaison de coordination. Parmi les métaux essayés, les cations chromiques produisaient la plus grande stabilité des composites créés permettant même le plus petit contenu de glucosaminoglycanne extractible.

Parce que les cations des métaux polyvalents représentatifs de ces nouveaux agents greffants inorganiques font souvent même partie des composés constituant les composants cellulaires naturels et les tissus des organismes vivants, leur métabolisme est dans la majorité des cas bien connu et analytiquement facilement suivi. Lors de ces études, il a été aussi constaté que la présence de glucosaminoglycannes dans le collagène provoque dans des cas déterminés une inhibition d'ossification des ligaments de la cuisse des dindons (voir graphe 1 dans la partie des exemples). Le complexe collagène-glucosaminoglycanne résout donc même le problème de calcification non désirée chez les collagènes réticulés par les aldéhydes.

En exploitant ces acquisitions, principalement la faculté des groupes carboxyles des acides aminés ,,acides" dans le collagène et dans les carboxyles d'acide glucoronique présents

dans l'hyaluronane de former des liaisons de coordination fortes avec les atomes des composés hydratés des métaux polyvalents, il est possible de résoudre tous les deux désavantages principaux des procédés connus jusqu'à présent.

Le nouveau procédé neutralise la tendance de calcification non désirée du collagène réticulé par les aldéhydes dans les implants, mais surtout résout nouvellement la manière de formation des liaisons transversales intramoléculaires et même intermoléculaires physio logiquement plus sûres, ce qui est significatif particulièrement pour les composites pharmaceutiques et cosmétiques. Les réactions réticulantes et greffantes ne sont pas ici transmises par des agents organiques étrangers comme aux procédés connus jusqu'à présent, mais par des ions inorganiques qui sont physiologiquement et métaboliquement propre aux organismes vivants. Il est même possible d'opter avantageusement pour des ions métalliques polyvalents indispensables à l'organisme, c.à.d. essenciels et ceux qui font souvent défaut dans le métabolisme.

Exemple de réalisation de l ^' invention

Dans l'exemple de réalisation, le produit selon l'invention contient du collagène, dont sur sa structure protéinique est lié, par l'intermédiaire des groupes carboxyles, un glucosaminoglycanne bioplymère par liaison de coordination avec les ions métalliques. Sous l'appellation de glucosaminoglycanne, nous entendons le groupe de biopolymères contenant répététivement de la glucosamine liée par liaison glycosidique avec n'importe quel glyco- amino acide simple, et, dans le cas de l'hyaluronane avec de l'acide glucoronique. Le produit peut même contenir des substances auxiliaires, comme les produits de régulation de la viscosité, les produits hydratants, les agglomérats, les adoucisseurs, les accélérateurs de pénétration, les agents de conservation et de désinfection, les régulateur de pH, les antioxydants, les stabilisateurs de principes actifs, les huiles, les graisses, les cires, les émulsifiants, les substances aromatiques, les colorants et/ou les masses de remplissage inertes.

Dans l'exemple de réalisation, le collagène du produit est de type I, tout au moins partiellement débarrassé des télopeptides, sa structure n'est pas réticulée de manière significative. Il contient un glycosaminoglycanne lié -l'hyaluronane de sodium- dont la liaison de coordination est transmise par les sels de magnésium.

Le produit collagène peut être sous forme de poudre, de microparticules, de fibres, de flocons, de mousse, de matière feutre, d'épongé, d'éguilles, de bâtonnets, de tablettes, de gel, de solution visqueuse, de crème, de feuille ou de stratifié.

Le procédé de fabrication du produit collagène dans l'exemple de réalisation comprend le séchage dans un séchoir à pulvérisation, le séchage par congélation, le

revêtement ou le coulage avec séchage s 'ensuivi, les processus de séparation et la précipitation des phases, le remplissage dans les récipients, les récipients sous pression y compris pour la formation de mousses et/ou d'aérosols.

Les produits collagènes contenant des glycosaminoglycannes liés sont, selon l'état technique, fabriqués en règle générale par réticulation et par liaison covalente de composés biopolymères par des agents réactifs organiques contenant des groupes isocyanates, vinyles ou carboimides, ou encore par radiation UV. A l ^' inverse, pour la liaison et/ou la réticulation des biopolymères d'après le produit selon l'invention, sont utilisés des réactions de complexes métalliques dans lesquelles les groupes carboxyles des biopolymères se posent en ligand donneur et les cations des métaux polyvalents hydratés, par avantage hydroxylisés, sont receveurs de la paire électronique du carboxyle lors de la formation très stable de la dite liaison de coordination. Parce que les protéines contiennent beaucoup de groupes carboxyles libres appartenant aux chaînes secondaires des restes aminoacides d'acide asparagique et glutamique, la réaction est très rapide et il est utile de la retarder par diminution du pH, lequel réprime la dissociation et la réactivité des groupes carboxyles. De cette manière se sont formées des liaisons intermoléculaires transversales tout comme un ,,greffement" extramoléculaire, c.à.d. une liaison réciproque des chaînes polymères des biopolymères individuels. Il est possible de réguler très simplement le degré de réticulation transversale du collagène. Lors d'une réaction du pH sous une valeur aux alentours de 2,0, il ne se produit principalement qu'une liaison des ions métalliques en un point et une réticulation quasi nulle du collagène ce qui est évident même du fait qu'il ne se produit pas d ^' augmentation de sa température dénaturante. A des fins pharmaceutiques et cosmétiques, une réticulation basse est appropriée élevant la température dénaturante de la transformation du collagène en gélatine d'environ 1 à 5°C.

La démarche essentielle pour la formation d'un glucosaminoglycanne lié en coordination est la liaison du cation receveur polyfonctionnel du métal polyvalent par l'intermédiaire des groupes carboxyles des éléments sacharides acides et des acides aminés, l'acide glutamique et asparagique dans le collagène. La solution de sels métalliques utilisée devrait avoir un taux de pureté élevé et une contenance faible en sels neutres. La réaction se passe ordinairement dans un milieu faiblement acide et est suivie d'une augmentation de la viscosité et dans le cas d'un degré supérieur de réticulation par l ^' apparition d'un précipité fibreux. La démarche importante suivante est la réaction du collagène contenant les glucosaminoglycannes liés avec un surplus supplémentaire de collagène. Elle s'effectue avantageusement par ajout lent d ^' une suspension du complexe déjà créé à une solution colloïdale de collagène natif tout en mélangeant. Tout d'abord, se produit une précipitation du

mélange réactionnel, mais d'autres additifs supplémentaires mènent à sa dispersion progressive et à la formation d'une solution visqueuse colloïdale.

Les différences dans le degré de réticulation du collagène, dans le contenu d'hyaluronane lié et dans le contenu éventuel de collagène libre ont une influence considérable sur les propriétés du produit collagène, par ex. elles influencent la stabilité du gel et de la mousse et de la vitesse de résorbsion de l'implant. Par le choix du type d'ions des complexes métalliques, de la contenance d'hyaluronane et du degré de réticulation, il est possible en larges termes de réguler sans à-coups les propriétés du produit selon les exigences requises à son utilisation.

Le produit collagène dans l'exemple de réalisation selon l'invention trouve son application prioritairement comme hémostatique résorbant avec une durée de résorbsion prolongée, comme membrane implantable résorbante pour la régénération osseuse et tissulaire guidée, pour la séparation des tissus et la constitution de barrières d'agglutination lors des opérations chirurgicales, comme pansement curatif pour le soin des lésions cutanées et comme porteur de principes actifs pharmacologiquement permettant une conduite progressive et ciblée de la cinétique de leur libération.

Comme principes actifs fournis par le produit collagène selon l'invention font partie par ex. les antibiotiques, les antiseptiques, les anesthésiques, les analgésiques, les cytostatiques, les hormones, les stéroïdes, les cytokines, les stimulants et les facteurs pour la libération et l'inhibition de la libération des hormones, des prostaglandines, des enzymes, et des facteurs de croissance et ostéoinductifs.

Domaines d'utilisation de l'invention

Le produit collagène selon l'invention est applicable sur la peau sous forme de produits cosmétiques, de masques faciaux mousseux ou de feuilles pour le soin par ex. de peau viellies, ridées ou sales, pour le soin et la protection de l'épiderme exposé en milieu ou à des radiations défavorables.

Le produit collagène peut aussi contenir d'autres substances auxiliaires:

- hydratantes, comme les glycérines, le sorbitol, le polyéthylenglycol, le polypropylenglycol ou les glycosaminoglycannes libres;

- adoucissantes, comme par ex. les esters d'acide citrique, vinique ou glycérique;

- de conservation, comme les dérivés du crésol, l'alcool phénéthylique, le chlorbutanol, le méthyl- et ethyl- ou propyl-esther d'acide hydroxybenzoïque, le chlorure de benzalconium, le chlorure de cetylpyridinium, le diacétate et digluconate de chlorhexidine, l'éthanol, l'isopropanol, le propylenglycol.

- Les produits désinfectants, comme l'iode, le brome, l'iode polyvidone, les composés hallogènes comme le chlorure de sodium, l ^' hypochlorite de sodium, les produits oxidants comme l ^' eau oxigénée (peroxide d'hydrogène), le permanganate de potassium, les composés aryl et alkyl du mercure, les composés organostanniques comme le tri-n- butylétain benzoate, les composés d'argent comme l'acétyltannate d'argent protéine, les alcools, les phénols ou les composés organiques d'azote comme 8-hydroxyquinoline, le chloroquinaldol, le clioquinol, l'ethacridine, l'hexetidine, la chlorexidine, l'ambazone;

- Les régulateurs de Ph comme les tampons de citrate-borate-phosphate et leurs composés

- Les antioxidants comme l'axcide ascorbique, le palmitate d'ascorbyle, l'acétate de tocopherol, le propyl galatte, le butylhydroxyanisole ou le butylhydroxytoluène

- Les stabilisateurs de substances actives comme le mannitoLle glucose, le lactose, le fructose et le saccharose

- Les substances auxiliaires émulsifiables comme les huiles, les graisses et les cires

- Les substances odorantes, les colorants, les agents purifiants, les produits pour le soin de la peau

- Les stabilisants d'émulsion comme les émulgateurs non-ionogéniques, amphotériques, cationiques et les tensides anioniques

- Les masses de remplissage comme la cellulose microcristallique, l'oxyde d'alluminium, l'oxyde de zinc, l'oxyde de titane, le talc, l'oxyde de silicium, silicate de magnésium, magnésium alumino silicate, le kaolin, les dérivés d'amidon, stéarate de zinc ou de calcium et le phosphate de calcium.

Il est possible d'introduire les substances actives et auxiliaires dans le produit selon l'invention de manière que la substance se dissout ou se disperse dans la dispersion du ;ollagène terminée avec un hyaluronane lié encore avant le processus de formation. S'il est utilisé plusieurs substances, il est possible d'introduire certaines de celles-ci après le processus de formation par enrobage, vaporisation, imprégnation, immersion au par d'autres processus d'absorbsion.

Lors de l'utilisation du produit collagène selon l'invention pour application dermale, intradermale et transdermale des substances pharmaceutiquement ou cosmétiquement actives, il est donné la priorité aux formes plates de réalisation, comme les feuilles, les membranes, les mousses ou les éponges. Ces formes plates peuvent avoir une structure stratifiée formée par les couches de séparation sans substances actives, des couches de séparation perméables, des membranes de régulation et une couche de colle. Ces produits collagène uni- ou multi- ;ouches sont revêtis prioritairement d'une couche-arrière et, du côté opposé, d'une couche de

protection détachable, lesquelles sont composées d'un matériau courant pour un spécialiste comme ceux qui s'utilisent pour la fabrication par ex. de pansements ou de rubans adhésifs.

Dans la réalisation du produit collagène selon l'invention destiné aux plaies superficielles et même intracorporelles, la forme du produit est poreuse, par ex. mousseuse, en feutre fibreux ou spongieuse. La grandeur et la structure du produit est disposée de manière à permettre la pénétration des cellules, par ex. des fibroblastes ou des ostéoblastes dans la structure du produit et leur orientation d'une manière semblable comme pour les tissus ligamenteux collagènes.

Tableau 1 : contenance d'hyaluronane extractible par l'eau dans 500 mg de composite collagène. (documente la réduction de la contenance de glucosaminoglycannes extractibles des composites de complexes métalliques collagènes greffés).

Graphe 1 : contenance d'hyaluronane déterminée colométriquement le long du ligament jugal du dindon, (documente comment la région d'ossification inhibée corrèle considérablement avec la présence d'hyaluronane dans le tissu conjonctif collagène )