Hydrophile Schäume und Verfahren zu deren Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft Hydrogelschäume , insbesondere solche für medizinische Anwendungen, sowie Verfahren für ihre Herstellung.

Hydrogele sind makromolekulare, natürliche oder syn¬ thetische Stoffe die aufgrund eines hohen Gehaltes an hydrophilen Gruppen in der Lage sind, Wasser absorptiv zu binden. Die Wasseraufnahmekapazität vieler Hydrogele beträgt das Mehrfache des Eigengewichtes der wasser¬ freien Substanz.

Hydrogele werden in vielfältiger Form in der Medizin eingesetzt. Besonders geeignet sind sie in der Wund¬ versorgung; sie können

* Wunden vor der Austrocknung schützen

* Wundsekret aufsaugen

* als Matrix für Wirkstoffe aller Art dienen

* als Basis für die Besiedelung mit autologen oder heterologen Hautzellen dienen

Hydrogele können unter anderem in Form von Schäumen verwendet werden.

Schäume zur Versorgung von Hautwunden oder chirur¬ gischen Wunden sind an sich bekannt. Hauptsächlich finden dabei Polyurethanschäume oder Kollagenschäume Verwendung.

Die Hydrogele des Standes der Technik haben jedoch verschiedene Nachteile:

Aufgrund ihrer Hydrophilie sind die meisten in Frage kommenden Stoffe wasserlöslich. Dies ist meist uner¬ wünscht, weil derartige Produkte nicht formstabil sind. Außerdem lösen sich derartige Produkte in unerwünschter Weise am Einsatzort auf und stehen dann für den vorge¬ sehenen Zweck nicht mehr zur Verfügung.

Andere Produkte zeichnen sich durch starke Polymerver¬ netzung aus. Dadurch werden zwar manche der Nachteile der vorgenannten Stoffklasse vermieden. Die Quellbar- keit dieser Stoffe ist jedoch weitgehend eingeschränkt oder verloren, überdies sind die synthetischen Ver¬ netzer, die hier eingesetzt werden, alle mehr oder weniger toxisch.

Auch selbstklebende Gelschäume sind an sich bekannt. Diese lassen sich zwar im allgemeinen recht gut auf der Haut fixieren, haben aber meistens den Nachteil, daß ihre Wasseraufnahme- und -abgabekapazität stark einge¬ schränkt sind.

In EP-A-0 097 846 werden Wundbehandlungsmittel auf der Basis von Hydrogelen beschrieben. Dabei wird Gelatine in fester Form als Pulver, Schuppen oder Blatt in einer Zwei-Phasen Reaktion mit Vernetzern wie Formal¬ dehyd, Glyoxal, Glutarsäuredialdehyd , Dicarbonsäure- chloriden und/oder Diisocyanaten umgesetzt.

Der Vernetzer wirkt dabei auf die gequollene, nicht gelöste Gelatine ein. Dieses Verfahren und die daraus erhaltenen Produkte sind mit erheblichen Nachteilen behaftet, da die verwendeten Vernetzer erhebliche Zellschädigungen bewirken können.

Zudem ist das Verfahren nicht oder nur schwer reprodu¬ zierbar. Die Vernetzung hängt nicht nur von der Kon¬ zentration der verwendeten Vernetzer ab, sondern auch von Parametern wie Temperatur und Einwirkzeit der Reaktanden. Ferner sind die effektive Oberfläche und das mittlere Molekulargewicht der handelsüblichen Gelatinearten deutlichen Schwankungen unterworfen, so daß auch die Eigenschaften des vernetzten Hydrogels schwer voraussehbar sind.

Weiterhin ist in EP-A-0 097 846 ein Verbandmaterial aus Hydrogelen auf Polyvinylakoholbasis beschrieben. Als Vernetzer wird Formaldehyd eingesetzt, .der, wie ein¬ gangs erwähnt, physiologisch bedenklich ist.

Auch Schäume aus Polyvinylalkohol oder Collagen sind bekannt und gebräuchlich. Da deren Matrixsubstanzen aber die voranstehend beschriebenen Nachteile haben, sind sie zur Wundversorgung allenfalls bedingt geeig¬ net.

Weiterhin sind hydrophile Schäume aus Polyurethangelen bekannt. Die PCT-Patentanmeldungsschrift WO-88/01878 beschreibt selbstklebende Polyurethanschäume bzw. Polyurethanschaumgele, welche unter anderem Methacrylate enthalten können.

Polyurethangele auf der Basis einer Polyurethanmatrix und höhermolekularen Polyolen werden auch in EP-B-0 057 839 beschrieben. Selbsthaftende Flächengebilde aus Polyurethangelen sind aus EP-B-0 147 588 bekannt. Die

in diesen beiden letztgenannten Schriften offenbarten Polyurethangele sind jedoch wasserfrei und ungeschäumt.

Es war daher die Aufgabe der Erfindung, Hydrogelschäume zu entwickeln, welche nicht die Nachteile des Standes der Technik haben und als Wundversorgungsmittel geeig¬ net sind. Außerdem sollten die Schäume nach reprodu¬ zierbaren Verfahren wirtschaftlich herstellbar sein.

überraschend wurde gefunden, und darin besteht die Lösung dieser Aufgaben, daß

Hydrophile Schäume, basierend auf einer Polyurethan¬ gelmasse, die erhältlich ist aus einem oder mehreren Polyetherpolyolen , gewählt aus der Gruppe der durch Anlagerung von Propylenoxid und gegebenenfalls Ethylenoxid an übliche Startermoleküle gebildeten Substanzen einem oder mehreren Diisocyanaten, * einem oder mehreren Superabsorbern einem oder mehreren Beschleunigern, gewählt aus der Gruppe der üblichen Beschleuniger für Polyurethane, Wasser, sowie gegebenenfalls üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstoffen

die Nachteile des Standes der Technik beseitigen.

In besonderem Maße zeichnen sich die erfindungsgemäßen hydrophilen Schäume durch eine extrem hohe Wasserauf¬ nahmekapazität aus. Die Wasseraufnahmefähigkeit kann beispielsweise das Hunderfache des Trockeneigenge¬ wichtes der erfindungsgemäßen Hydrogelschäume betragen.

Die Startermoleküle für die Polyetherpolyole sind bevorzugt Pentaerythrit, Sorbit, Trimethylolpropan oder Ethylendiamin .

Besonders vorteilhaft werden solche Polyetherpolyole eingesetzt, wie sie auch in EP-B-0 057 839 und EP-B-0 147 588 beschrieben werden.

Die Diisocyanate werden entweder gewählt aus der Gruppe der unmodifizierten aromatischen oder aliphatischen Diisocyanate, sehr vorteilhaft beispielsweise 4,4'- Diisocyanatodiphenylmethan , oder aber aus durch Prä- polymerisierung mit Polyolen oder Polyetherpolyolen gebildete modifizierte Produkte. Als sehr günstig hat sich beispielsweise durch Präpolymerisierung mit Tripropylenglycol verflüssigtes 4 , 4 ' -Di isocyanat- odiphenylmethan erwiesen. Besonders vorteilhaft werden solche Diisocanate eingesetzt, wie sie auch in EP-B-0 057 839 und EP-B-0 147 588 beschrieben werden.

Besonders vorteilhaft werden die Beschleuniger gewählt aus der Gruppe bestehend aus

Organischen Säuren, insbesondere p-

Toluolsulfonsäure, n-Butylphosphorsäure,

Organozinnverbindungen , einschließlich deren

Salze organischer und anorganischer Säuren, insbesondere Zinn-Naphthenat, Zinnbenzoat,

Dibutylzinndioctoat, Dibutylzinndi laurat,

Zinn-I I-ethylhexoat und Dibutylzinndiacetat,

Eisensalzen höherer Fettsäuren, insbesondere

Eisenstearat,

Isophorondia in , Methylendianil in ,

Imidazolen. tertiären Aminen, insbesondere der

Trialkylamine, wobei die Alkylreste vorteilhaft 2 - 6 Kohlenstoffato e haben.

Unter Superabsorbern im Sinne der vorliegenden Erfin¬ dung werden insbesondere verstanden Substanzen, die ein hohes Absorptionsvermögen für Flüssigkeiten, namentlich Wasser, aufweisen und die aufgenommene Flüssigkeiten auch unter Belastung festhalten, im Gegensatze zu beispielsweise Zellstoffasern .

Die Superabsorber werden vorteilhaft gewählt aus der Gruppe der Natriumsalze der Polyacrylate. Besonders vorteilhaft werden solche gewählt, die unvernetzt oder nur schwach vernetzt sind und aus allen üblichen Handelsprodukten dieser Art gewählt werden können. Insbesondere sind solche Produkte geeignet wie sie in der DE-A-37 13 601 offenbart werden. Aber auch andere übliche Superabsorber, z.B. gewählt aus der Gruppe der Carboxymethylcellulosederiväte, Karaya, Cellulose, Pektin, Polyvinylalkohol , Polyvinylpyrrol idon oder Gelatine sind von Vorteil.

Die Hilfs- und Zusatzstoffe können ebenfalls aus den üblichen Substanzklassen gewählt werden. Insbesondere sind vorteilhaft Farbstoffe, Pigmente, Lichtschutzmit¬ tel, Konservierungsmittel, Duftstoffe, Antimikrobiell wirksame Substanzen, sonstige Wirkstoffe wie bei¬ spielsweise kühlend wirkende Substanzen (z.B.Menthol ) oder solche die die Durchblutung fördern oder ein Wärmegefühl erzeugen und so weiter.

Besonders vorteilhaft können die erfindungsgemäßen Hydrogelschäume nach an sich bekannten Verfahren auf flächige Träger, z.B. Gewebe, Gewirke, Vliese, Folien oder dergleichen aufgetragen werden.

Erfindungsgemäß ist ferner auch ein Verfahren zur Herstellung hydrophiler Schäume, dadurch gekennzeich¬ net, daß

ein oder mehrere Polyetherpolyole, gewählt aus der Gruppe der durch Anlagerung von

Propylenoxid und gegebenenfalls Ethylenoxid an übliche Startermoleküle gebildeten

Substanzen ein oder mehrere Diisocyanate, ein oder mehrere Superabsorber ein oder mehrere Beschleuniger, gewählt aus der Gruppe der üblichen Beschleuniger für

Polyurethane,

Wasser,

vereinigt und miteinander vermischt und gegebenenfalls zusätzlich mechanisch und/oder durch Gaseinleitung zu Schäumen aufgeschlagen werden und gegebenenfalls

zu flächigen Gegenständen ausgegossen oder ausgestrichen werden oder auf flächige Träger aufgebracht werden oder zu raumfüllenden Gegenständen gegossen werden.

Die Polyetherpolyole können beispielsweise Handelspro¬ dukte sein wie Levagel VP SN 100. Als Diisocyanate haben sich Handelsprodukte wie Desmodur PF, Des odur N 100, IPDI und Desmodur W als geeignet erwiesen. Als Superabsorber hat sich Natrium-polyacrylat insbesondere ein Natrium-polyacrylathat der Bezeichnung Favor 922-SK als vorteilhaft herausgestellt.

Für die Beschleuniger, so das Dibutylzinndi laurat , ist Desmorapid Z/SN, für Zinn-II-ethylhexoat Desmorapid SO ein vorteilhaftes Handelsprodukt.

Vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Schäume erhält¬ lich aus

20 - 95 Gew.-.. Polyetherpolyol 1 - 60 Gew.-% Diisocyanat 5 - 60 Gew.-% Superabsorber 0,001 - 1,00 Gew.-?. Beschleuniger * 0,01 - 20 Gew.-* Wasser

Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Schäume erhältlich aus

Gew.- Polyetherpolyol

Gew.- Diisocyanat

Gew.-% Na-Polyacrylat ,00 Gew.-% Beschleuniger Gew.-% Wasser

Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Schäume erhältlich aus

Gew.-/. Polyetherpolyol Gew.-% Diisocyanat Gew.-% Superabsorber ,00 Gew.-% Beschleuniger Gew.-% Wasser

Besonders bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Schäume erhältlich aus

70 Gew.-% Polyetherpolyol

25 Gew.-% Diisocyanat

35 Gew.-% Na-Polyacrylat

1,00 Gew.-/. Beschleuniger 10 Gew. -5. Wasser

Vorteilhaft ist es, Verhältnisse von Polyetherpolyol Diisocyanat von (5 - 15) : 1 zu wählen, insbesondere etwa (8 - 12) : 1.

Es ist möglich, die Hafteigenschaften der Erfindungs¬ gemäßen Schäume durch das Verhältnis von Polyol zu Isocyanat zu steuern. So erhält man bei einem Verhält¬ nis von Polyol : Isocyanat von etwa 10 : 1 schwach, wenn überhaupt, adhäsive und kräftig kohäsive Schäume. Wird das Verhältnis größer als etwa 10 : 1, so wird die Adhäsionskraft größer. Wird das Verhältnis geringer, so nimmt auch die Kohäsionskraft ab.

Die Schäume können nach einer vorteilhaft etwa 2 - 30 Minuten messenden Topfzeit zu flächigen Gebilden aus¬ gegossen oder ausgestrichen werden. Auf diese Weise sind Schaumdicken von 0,10 mm bis mindestens 15 mm problemlos erreichbar. Es ist aber auch möglich und vorteilhaft, Gegenstände aus den erfindungsgemäßen Hydrogelschäumen anzufertigen, welche nicht flächig, sondern ausgeprägt raumfüllend sind, beispielsweise durch übliche Gußverfahren.

Die entstehenden Schäume sind offenporige Schäume, wenn der Schaumrohstoff auf einen abhäsiven Träger, also einen Träger, dessen Oberfläche klebstoffabweisend ausgebildet ist, gegossen und abgedeckt werden. Es ist dann also nicht notwendig, sie durch Schnitt in offen¬ porige Schäume umzuwandeln.

Obwohl es, wie erwähnt, möglich ist, die Hafteigen¬ schaften der erfindungsgemäßen Schäume zu steuern, so daß die erhaltenen Schäume oder die damit beschichteten Träger selbstklebend sein können, können sie vorteil¬ haft zudem auf einer oder der beiden oder auch beiden Großflächen mit einer üblichen Selbstklebemasse be¬ schichtet werden.

Der fertige Schaum, vorzugsweise die vorabbeschriebenen flächigen Gebilde, vorteilhaft aber auch die mit Hydrogelschaum beschichteten Träger, können

beispielsweise dazu dienen, Oberflächenwunden oder chirurgische Wunden zu versorgen.

Ein besonderer überraschender Vorteil der erfindungsgemäßen Schäume absolut rückstandsfrei vom menschlichen Gewebe, und insbesondere von Wunden wieder entfernt werden kann, ohne daß das ohnehin beeinträch¬ tigte Gewebe weitere Schäden erfährt.

Ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet ist daher die Versorgung tiefer Wunden. Insbesondere deshalb, weil die erfindungsgemäßen Schäume aufeinander haften können .

Mehrere dünne Schaumschichten, die einzeln sehr bequem in geeignete Formen zu schneiden sind können so in oder auf der Wunde übereinandergestapelt werden, ohne daß es weiterer Fixierungshilfsmittel bedürfte. Dadurch wird die gleiche Wirkung erzielt wie mit einer dicken Schaumschicht.

Die kohäsive Eigenschaft einiger der erfindungsgemäßen Schäume eignet sie auch gut zur Verwendung als kohäsive Binden. Darunter sind solche Binden zuverstehen, welche zwar auf sich selbst, nicht jedoch auf menschlichem Gewebe haften.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne daß aber beabsichtigt ist, die Erfin¬ dung auf diese Beispiele zu beschränken.

Bei sp i e l 1

Levagel VP SN 100 61 Gew.-

Favor 922 SK 24 Gew.-

Dibutylzinndilaurat 0,1 Gew.-%

Wasser 4,9 Gew.-%

Desmodur PF 7 Gew.-%

Beispiel 2

Levagel VP SN 100 69 Gew.-%

Favor 922 SK 18 Gew.-%

Dibutylzinndilaurat 0,1 Gew.-!.

Wasser 2,9 Gew.-%

Desmodur PF 10 Gew.-%

Beispiel 3

Levagel VP SN 100 58 Gew.-%

Favor 922 SK 33 ^' Gew.-%

Dibutylzinndilaurat 0,1 Gew.-%

Wasser 2,9 Gew.-%

Desmodur PF 6 Gew.-J.

Die Zusammensetzungen gemäß den Beispielen 1 - 3 werden auf einmal zusammengegeben und miteinander vermischt. Die Topfzeit, d.i. die Verarbeitungszeit der noch flüssigen Mischung, beträgt 1,5 - 10 Minuten. Die Schäume können ausgestrichen und weiter verarbeitet werden .