Раневое покрытие Российский патент 2025 года по МПК A61L15/20 A61L15/32 A61L15/36 A61L15/44 A61P17/02 

Изобретение относится к области биотехнологии и медицины, а именно к покрытиям в виде биокомпозита на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы, обладающим высокой абсорбционной способностью, а также ранозаживляющим и антибактериальным действием, и может быть использовано в медицине и ветеринарии.

Покрытия, применяемые с целью заживления раневых повреждений тканей, становятся более многофункциональными. В настоящее время ведется разработка состава и технологии медицинских материалов, представляющих собой текстильные и полимерные композиции, содержащие субстанции различные по своим фармакологическим свойствам.

Известно достаточно много разнообразных покрытий, предназначенных для лечения ран и ожоговых поверхностей, изготовленных на основе вспомогательных веществ, природного или синтетического происхождения, с введенными в них лекарственными веществами. Перспективным вспомогательным веществом для получения раневых покрытий следует считать целлюлозу бактериального происхождения (бактериальная целлюлоза).

Известно раневое покрытие, обеспечивающее сохранность оптимальной влажности и газопроницаемости, необходимые для создания благоприятных условий процесса заживления и изолирования поврежденной поверхности от воздуха. Покрытие из бактериальной целлюлозы является небиодеградируемым, что позволяет легко отделять ее от раны. Покрытие включает гидрогель бактериальной целлюлозы, полученный культивированием бактерий Gluconacetobacter sucrofermentans BKПМ В-11267 на мелассе, 2% раствор хитозана в 1%-й уксусной кислоте (соотношение 50:50) или 2% раствор хитозана в 1%-й уксусной кислоте, 10% раствор желатина, 20% раствор трансглютаминазы (соотношение 5:5:15:5), фузидин натрия, ферменты, низкомолекулярные пептиды (CA2632767, МПК А61К 37/715, опубл. 07.06.2007).

Недостатком указанного раневого покрытия является сложность получения композиции на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы, полученной в результате культивирования бактерий Gluconacetobacter sucrofermentans, и однонаправленность действия полученного покрытия за счет введения антибактериального средства фузидина натрия.

Предложен биокомпозит с антибактериальными свойствами на основе измельченного гидрогеля с гидромодулем с соотношением 1:3 бактериальной целлюлозы, полученный культивированием Komagataeibacter sucrofermentans ВКПМ B-11267 в статических условиях на среде с мелассой, содержащий антибиотик фузидин натрия или фермент лизоцима в концентрации 7,5 мг/мл и 1 мг/мл гидрогеля соответственно (RU 2771864 С1, опубл. 13.05.2022).

Указанное средство характеризуется сложностью получения композита на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы, полученной в результате культивирования Komagataeibacter sucrofermentans, однонаправленностью действия полученного покрытия за счет введения антибактериального средства фузидина натрия.

Известно биологически активное раневое покрытие, изготовленное с использованием клеточного материала человека на основе гидратированной микробной целлюлозы и наслоенным на нее коллагеновым гелем. Гель содержит десятикратный концентрат ростовой среды M199 в количестве 3-5% от общего объема, антибиотики широкого спектра действия, например, смесь антибиотиков пенициллин от 50 до 100 единиц/мл и стрептомицин от 0,05 до 0,1 мг/мл. (RU 2430743, МПК A61L 15/28, A61F 13/02, A61L 15/44, опубл. 10.10.2011).

Недостатком представленного раневого покрытия является введение в его состав антибиотиков пенициллина и стрептомицина, к которым быстро развивается устойчивость микроорганизмов.

Известен биоактивный гидрогель для регенерации кожи, полученный посредством химической сшивки желатина глутаровым диальдегидом. Данный гидрогель характеризуется пониженным содержанием и расходом сшивающего агента, пониженной остаточной токсичностью сшивающего агента, повышенной биосовместимостью, повышенной регенеративной активностью. Биоактивный гидрогель дополнительно содержит анионный полимер и бивалентный металл в конечной концентрации не более 50 мМ (RU 2659383, МПК A61K 38/17, опубл. 29.06.2018).

Известен биокомпозит на основе аэрогеля бактериальной целлюлозы, полученного путем культивирования штамма бактерий Gluconacetobacter sucrofermentans ВКПМ В-11267 в статических условиях на среде с мелассой, дополнительно содержащий 2%-ый раствор хитозана в 1%-й уксусной кислоте (в соотношении 80:20) и 25%-го глутарового альдегида, с добавлением фузидина натрия в комбинации с одним или более дополнительными компонентами. Второй вариант биокомпозита представляет собой состав, включающий бактериальную целлюлозу : хитозан : желатин : трансглютаминаза, взятых в соотношении 5:5:15:5 соответственно, с добавлением фузидина натрия в комбинации с одним или более дополнительными компонентами, причем дополнительные компоненты выбраны из физиологически активных соединений полифенольной природы - дегидрокварцетина или ресвератрола, низкомолекулярных пептидов - тинростима, и/или факторов свертывания крови - тромбина или трансглутаминазы (RU 2736061 C1, МПК A61K 35/74, A61K 47/36, A61L 15/28, A61L 15/18, C12N 1/20, A61P 7/04, опубл. 11.11.2020).

Предложенные биокомпозиты обладают кровоостанавливающими свойствами и антимикробным действием. Недостатком является сложность технологического процесса получения покрытия.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение арсенала средств, используемых в качестве раневого покрытия на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы.

Технический результат заявленного изобретения заключается в получении раневого покрытия на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы, обладающего высокой абсорбционной способностью, а также обладающего ранозаживляющим и антибактериальным действием.

Сущность изобретения заключается в том, что заявленное покрытие, обладающее высокой абсорбционной способностью, ранозаживляющим и антибактериальным действием, представляет собой биокомпозит на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы, полученного путем культивирования штамма бактерий Medusomyces gisevii в статических условиях на комплексной жидкой питательной среде, с добавлением к нему в соотношении 1:1 водного раствора следующих активных и вспомогательных ингредиентов, взятых из расчета содержания в мг на квадратный сантиметр раневого покрытия (мг/см²): коллаген - 2, метронидазол - 2, бета-циклодекстрин - 2, декспантенол - 5, бензалкония хлорид - 0,5.

Заявленное изобретение обладает новизной и изобретательским уровнем, т.к. из уровня техники неизвестен состав раневого покрытия, включающий гидрогель бактериальной целлюлозы, полученный путем культивирования штамма бактерий Medusomyces gisevii в статических условиях с использованием комплексной жидкой питательной среды, содержащей следующие ингредиенты (масс%): глюкоза - 0,99; сахароза -0,99; дрожжевой экстракт -0,99; пептон - 0,69; лимонная кислота -0,02; ледяная уксусная кислота - 0,099 и этанол 1,32, вода очищенная - до 100 мл, и дополнительно содержащий коллаген, метронидазол, декспантенол, бета-циклодекстрин и бензалкония хлорид, взятые из расчета содержания в мг на квадратный сантиметр раневого покрытия (мг/см²):

коллаген 2 метронидазол 2 бета-циклодекстрин 2 декспантенол 5 бензалкония хлорид 0,5

В качестве продуцента бактериальной целлюлозы в заявленном изобретении использована симбиотическая культура Medusomyces gisevii, положительными характеристиками которой являются высокая адаптивная способность, устойчивость к фагам, способность саморегулировать уровень активной кислотности в процессе ее культивирования, которая формирует матрицу-носитель из тонкой сети нановолокон, обладающая высокой влагосвязывающей и влагоудерживающей способностью, селективной проницаемостью для газов и пара, отсутствием проницаемости для бактерий (интернет-источник: https://cyberleninka.ru/article/n/biosintez-bakterialnoy-tsellyulozy-kulturoy-medusomyces-gisevii/viewer).

Коллаген обеспечивает гемостатическое действие, снижает воспалительные реакции, активизирует репаративные процессы и сокращает сроки заживления ран.

Декспантенол обладает дерматопротективным, противовоспалительным, стимулирующим регенерацию действием. Восполняет дефицит пантотеновой кислоты, стимулирует процессы регенерации. В организме образует активный метаболит - пантотеновую кислоту, являющуюся субстратным (единственный незаменимый компонент) стимулятором синтеза кофермента A; последний катализирует в организме ацилирование, участвует практически во всех метаболических процессах (цикл трикарбоновых кислот, обмен углеводов, жиров и жирных кислот, фосфолипидов, белков и др.), обеспечивает образование кортикостероидов, ацетилирование холина с образованием ацетилхолина. При местном применении быстро абсорбируется и превращается в пантотеновую кислоту, связывается с белками плазмы (главным образом с бета-глобулином и альбумином). Стимулирует регенерацию кожи.

Метронидазол относится к антибактериальным химиотерапевтическим препаратам, обладает высокой активностью в отношении широкого спектра бактерий и простейших. Механизм действия метронидазола заключается в биохимическом восстановлении 5-нитрогруппы внутриклеточными транспортными протеинами анаэробов и простейших. Восстановленная 5-нитрогруппа взаимодействует с ДНК микроорганизмов и ингибирует ее синтез, приводя к подавлению роста и гибели патогенной микрофлоры.

Бета-циклодекстрин - вспомогательное вещество, обладающее солюбилизирующей активностью, повышает растворимость труднорастворимых в воде препаратов за счет гидрофильной наружной оболочки, увеличивает биодоступность, снижает раздражающее действие веществ на слизистые оболочки.

Бензалкония хлорид - антисептическое средство, как катионный детергент встраивается в клеточную оболочку, взаимодействует с мембранными липопротеидами микроорганизмов, повреждает мембраны и вызывает гибель клеток микроорганизмов. Проявляет бактерицидную активность в отношении различных грамположительных (в т.ч. стафилококки, стрептококки) и грамотрицательных (кишечная и синегнойная палочка, протей, клебсиелла и др.) микроорганизмов, фунгицидную - в отношении грибов.

Изложенные характеристики активных и вспомогательных веществ позволяют обеспечить высокую абсорбционную способность, ранозаживляющее и антибактериальное действие предлагаемого состава раневого покрытия в виде пленки из биокомпозита на основе бактериальной целлюлозы.

Раневое покрытие на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы получают следующим образом.

Гель-пленку бактериальной целлюлозы, полученную путем культивирования симбиотической культуры Medusomyces gisevii на комплексной жидкой питательной среде, после очищения подвергают механическому измельчению до однородной массы с помощью гомогенизатора механического. Затем перемешивают измельченную бактериальную целлюлозу в соотношении 1:1 с водным раствором ингридиентов, взятых из расчета содержания в мг на квадратный сантиметр раневого покрытия: коллаген - 2, метронидазол - 2, бета-циклодекстрин - 2, декспантенол - 5, бензалкония хлорид - 0,5, до получения гомогенной массы однородной консистенции.

Полученную массу с гидромодулем 1:1 распределяют на подложку слоем толщиной 8 мм, выдерживают в морозильной камере при температуре минус 40°С в течении суток, после чего высушивают в лиофильной сушилке. Полученный биокомпозит обладает высокой абсорбирующей способностью, ранозаживляющим и антибактериальным действием, и может быть использован в медицине и ветеринарии в качестве раневых покрытий.

Пример 1. Получение гель-пленки бактериальной целлюлозы

Получают гель-пленку бактериальной целлюлозы путем культивирования симбиотической культуры Medusomyces gisevii на комплексной жидкой питательной среде следующего состава: (масс%):

глюкоза - 0,99; сахароза - 0,99; дрожжевой экстракт - 0,99; пептон - 0,69; лимонная кислота - 0,02; ледяная уксусная кислота - 0,099 и этанол 1,32, вода очищенная - до 100 мл; причем для приготовления сначала в воде очищенной растворяют глюкозу, сахарозу, дрожжевой экстракт, пептон и лимонную кислоту, затем полученный раствор автоклавируют при 115°С в течение 30 мин, и после охлаждения добавляют при перемешивании этанол и ледяную уксусную кислоту. Затем в питательную среду добавляют Medusomyces gisevii в количестве 1,0 грамма, культивируют в течение 7 суток при комнатной температуре. Использование для культивирования указанного состава позволяет увеличить прирост биомассы на 60%. Для очищения от клеток и компонентов культуральной среды полученной гель-пленки, проводят её обработку 0,1 Н раствором NaOH при нагревании на водяной бане до 90°C в течение 60 мин, после чего образцы замачивают в 3% растворе перекиси водорода при комнатной температуре в течение 1,5-2 часов и промывают водой очищенной до достижения нейтральной реакции. Полученные очищенные гель-пленки бактериальной целлюлозы подвергают механическому измельчению до однородной массы с помощью гомогенизатора механического.

Пример 2. Получение раневого покрытия

Для формирования 100 см² раневого покрытия изготавливают водный раствор ингридиентов, при нагревании до 70°С, путем последовательного растворения в 25 мл воды очищенной 0,2 г бета-циклодекстрина, 0,2 г метронидазола. Полученный водный раствор охлаждают и в нем растворяют 0,2 г коллагена, 0,5 г декспантенола и 0,05 г бензалкония хлорида.

Перемешивают полученный водный раствор ингридиентов с измельченной бактериальной целлюлозой в соотношении 1:1 до получения гомогенной массы однородной консистенции.

Полученную массу распределяют на подложку размером 10×10 см слоем толщиной 8 мм, выдерживают в морозильной камере при температуре минус 40°С в течении суток, после чего высушивают в лиофильной сушилке (модель АК 5-40) в течение 24 часов по следующей программе:

1) 5 минут - температура лиофилизации минус 40°С, давление 1 мбар без нагрева полок;

2) 18 часов - температура лиофилизации минус 40°С, давление 0,2 мбар температура полок 30°С;

3) 4 часа - температура лиофилизации минус 40°С, давление 0,15 мбар температура полок 40°С;

4) 2 часа - температура лиофилизации минус 40°С, давление 0,1 мбар температура полок 50°С.

Полученное раневое покрытие по внешнему виду представляет собой легкую пористую пластину желтоватого цвета размером 10×10 см, с содержанием из расчета в мг на квадратный сантиметр раневого покрытия (мг/см²):

коллаген 2 метронидазол 2 бета-циклодекстрин 2 декспантенол 5 бензалкония хлорид 0,5

Пример 3. Изучение ранозаживляющей активности

Изучение ранозаживляющей активности биокомпозита, полученного по примеру №2 проводили в эксперименте на крысах-самцах породы «Вистар» массой 180-200 г, у которых моделировали гнойную рану по методике П.И. Толстых (1976). Экспериментальные животные были разделены на две группы по 36 животных в каждой: в 1-й контрольной группе лечение не проводили, во 2-й опытной группе проводили лечение предлагаемым средством один раз в сутки в течение первых 5 дней течения раневого процесса. Течение раневого процесса у экспериментальных животных оценивали планиметрическим методом Л.И. Поповой по площади заживления раневой поверхности. Применение раневого покрытия повышает скорость заживления раневой поверхности: на 3-и сутки при использовании средства отмечается слабая инфильтрация свежих грануляций лейкоцитами, на 10-е сутки происходит восстановление кожи (наползание эпителиального вала с краев раны), на 14-е сутки рана эпителизирована, наблюдалось практически полное восстановление кожи (таблица 1).

Таблица 1

Ранозаживляющая активность

Примечание: - p<0,05 в сравнении с группой контроля на соответствующие сутки.

Пример 4 Изучение антибактериальной активности проводили в отношении Staphylococcus aureus АТСС 6538-Р

Антибактериальные свойства полученного биокомпозита по примеру 2 определяли методом, основанным на способности антибактериальных веществ диффундировать в агаровую среду и образовывать зоны задержки роста тест-культуры. В качестве тест-микроорганизма использовали бактерии Staphylococcus aureus АТСС 6538-Р. В центр чашки Петри, засеянной тест-культурой, помещают раневое покрытие размером 0,5×0,5 см. Зона отсутствия роста тест-культуры при использовании предложенного раневого покрытия, составляет 19,3±2,1 мм. При этом, обнаружен рост микроорганизмов при исследовании гель-плёнки, полученной путем культивирования штамма бактерий Medusomyces gisevii, без добавления активных и вспомогательных ингредиентов.

Пример 5. Изучение абсорбирующей способности

Образцы раневого покрытия с фиксированной массой помещали на фильтровальную бумагу и перемещали в чашки Петри с 10 мл воды очищенной. Затем через 5 мин переносили образец вместе с фильтровальной бумагой в центрифужную пробирку и центрифугировали при 3000 об/мин в течение 10 мин. Поглощение рассчитывали по формуле 1:

где m_t - масса образца покрытия после выдержки, г;

m₀ - начальная масса образца покрытия , г.

Результаты проверки абсорбирующей способности представлены в таблице 2. Исходя из полученных результатов следует, что исследуемые образцы проявляют хорошую влагосвязывающую способность. Соотношение полученного покрытия и поглощенной воды составляет 1:10.

Таблица 2

Изучение абсорбирующей способности

Таким образом, поставленная задача решена.

Предложенное раневой покрытие в виде биокомпозита на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы, полученной культивированием симбиотической культуры Medusomyces gisevii на комплексной жидкой питательной среде в статических условиях, обладает высокой абсорбирующей способностью, ранозаживляющим и антибактериальным действием в отношении бактерий Staphylococcus aureus. При этом, учитывая широкий спектр антибактериального и антимикробного действия, входящих в состав покрытия метронидазола и бензалкония хлорида, можно предполагать наличие соответствующей активности у раневого покрытия, полученного по предложенному способу.

Предложенное изобретение позволит расширить ассортимент раневых покрытий полифакторного действия и может быть использовано в медицине и ветеринарии.

Изобретение относится к раневым покрытиям и может быть использовано в медицине и ветеринарии. Предложено раневое покрытие в виде биокомпозита, содержащее гидрогель бактериальной целлюлозы и водный раствор активных и вспомогательных ингредиентов в соотношении 1:1. Гидрогель бактериальной целлюлозы получен путем культивирования штамма бактерий Medusomyces gisevii с использованием комплексной жидкой питательной среды, содержащей следующие ингредиенты, масс.%: глюкоза – 0,99; сахароза – 0,99; дрожжевой экстракт – 0,99; пептон – 0,69; лимонная кислота – 0,02; ледяная уксусная кислота – 0,099; этанол – 1,32; вода очищенная – до 100 мл. Водный раствор активных и вспомогательных ингредиентов содержит следующие ингредиенты, взятые из расчета содержания в мг на квадратный сантиметр раневого покрытия (мг/см²): коллаген – 2, метронидазол – 2, бета-циклодекстрин – 2, декспантенол – 5, бензалкония хлорид – 0,5. Полученное раневое покрытие обладает высокой абсорбционной способностью, ранозаживляющим и антибактериальным действием. 2 табл., 5 пр.

Раневое покрытие в виде биокомпозита, обладающее высокой абсорбционной способностью, ранозаживляющим и антибактериальным действием, содержащее гидрогель бактериальной целлюлозы и водный раствор активных и вспомогательных ингридиентов в соотношении 1:1, при этом гидрогель бактериальной целлюлозы получен путем культивирования штамма бактерий Medusomyces gisevii с использованием комплексной жидкой питательной среды, содержащей следующие ингредиенты, масс.%:

глюкоза – 0,99; сахароза – 0,99; дрожжевой экстракт – 0,99; пептон – 0,69; лимонная кислота – 0,02; ледяная уксусная кислота – 0,099 и этанол – 1,32; вода очищенная – до 100 мл, а водный раствор активных и вспомогательных ингредиентов содержит взятые из расчета содержания в мг на квадратный сантиметр раневого покрытия (мг/см²):

коллаген 2 метронидазол 2 бета-циклодекстрин 2 декспантенол 5 бензалкония хлорид 0,5