KR20250008770A - Water-activated hydrogel-based medical patches, flexible substrates and methods for making and using such patches - Google Patents
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Abstract
의료용 패치는 생체적합성 기재 및 기재 상의 건조 하이드로겔 전구체 층을 포함할 수 있으며, 상기 건조 하이드로겔 전구체 층은 다수의 친전자성 작용기를 갖는 친전자성 하이드로겔 전구체 및 다수의 양성자화 아민기를 갖는 친핵성 하이드로겔 전구체를 포함하고, 물 함량은 약 2중량% 이하이다. 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체는 둘 모두 실질적으로 가교되지 않았으며, 서로 혼합되거나 직접 접촉한다. 의료용 패치는 건조한 환경에서 하이드로겔 전구체의 용융 혼합물을 코팅하거나, 압축 젤라틴 기재와 같은 다공성 친수성 기재에 건조한 비수용성 용매의 용액 코팅을 기반으로 형성될 수 있다. 유연한 의료용 패치는 캘린더링과 같은 코팅된 기재를 압축하는 방법을 통해 형성될 수 있다. 의료용 패치는 출혈하는 상처 등에 붙이는 사용할 수 있으며 지혈 패치 역할을 할 수 있다.A medical patch can include a biocompatible substrate and a dry hydrogel precursor layer on the substrate, wherein the dry hydrogel precursor layer includes an electrophilic hydrogel precursor having a plurality of electrophilic functional groups and a nucleophilic hydrogel precursor having a plurality of protonated amine groups, and a water content of about 2 wt % or less. Both the electrophilic hydrogel precursor and the nucleophilic hydrogel precursor are substantially non-crosslinked and are mixed with or in direct contact with each other. The medical patch can be formed by coating a molten mixture of the hydrogel precursor in a dry environment, or based on coating a solution of a dry non-aqueous solvent on a porous hydrophilic substrate, such as a compressed gelatin substrate. A flexible medical patch can be formed by a method of compressing the coated substrate, such as calendaring. The medical patch can be used to adhere to a bleeding wound, etc., and can act as a hemostatic patch.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조Cross-reference to related applications
본 PCT 출원은 2022년 5월 6일에 제출된 Bassett 등의 "Water Activated Hydrogel-Based Medical Patches, and Methods of Making and Using Such Patches"이라는 제목의 공동 계류 중인 미국 특허 출원 제17/738,847호, 및 2023년 5월 3일에 제출된 Bassett 등의 "Water Activated Hydrogel-Based Medical Patches, Flexible Substrates, and Methods of Making and Using Such Patches"이라는 제목의 제18/142,956호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 두 문헌은 본 명세서에 참조로 포함된다.This PCT application claims priority to co-pending U.S. patent application Ser. No. 17/738,847, filed May 6, 2022, to Bassett et al., entitled “Water Activated Hydrogel-Based Medical Patches, and Methods of Making and Using Such Patches,” and Ser. No. 18/142,956, filed May 3, 2023, to Bassett et al., entitled “Water Activated Hydrogel-Based Medical Patches, Flexible Substrates, and Methods of Making and Using Such Patches,” both of which are incorporated herein by reference.
기술분야Technical field
본 발명은 하이드로겔 기반 의료용 패치에 관한 것으로, 보다 특히 이러한 패치를 출혈, 수술적 봉합을 제어하고, 치유를 촉진하고, 국소적 약물을 전달하는 지혈 패치로서 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 패치를 제조하는 방법, 예를 들어 적합한 기재에 주조되는 용융 혼합물을 형성하는 방법에 관한 것이다. 유연한 기재를 사용하면 접힌 패치를 전달하여 도달하기 어려운 위치에도 배치할 수 있다.The present invention relates to hydrogel-based medical patches, and more particularly to methods of using such patches as hemostatic patches for controlling bleeding, surgical closure, promoting healing, and delivering topical drugs. The present invention also relates to methods of making patches, for example forming a molten mixture that is cast into a suitable substrate. The use of a flexible substrate allows the delivery of folded patches for placement in difficult-to-reach locations.
하이드로겔은 수술적 봉합, 약물 전달, 조직 필러, 스페이서 등 의료 분야에서 다양한 용도로 사용된다. 상처 치유의 맥락에서, 하이드로겔 소재는 조직을 분리하고 치유를 촉진하는 친수성 환경을 제공할 수 있다. 지혈 및 기타 상처 치유 적용에서 기존 제품은 효과적인 사용을 제약하는 한계를 가진다.Hydrogels have a variety of applications in the medical field, including surgical sutures, drug delivery, tissue fillers, and spacers. In the context of wound healing, hydrogel materials can provide a hydrophilic environment that separates tissues and promotes healing. In hemostasis and other wound healing applications, existing products have limitations that limit their effective use.
제1 양태에서, 본 발명은 생체적합성 기재 및 기재 상의 건조 하이드로겔 전구체 층을 포함하는 의료용 패치에 관한 것으로, 상기 건조 하이드로겔 전구체 층은 다수의 친전자성 작용기를 갖는 친전자성 하이드로겔 전구체 및 다수의 양성자화 아민기를 갖는 친핵성 하이드로겔 전구체를 포함하고, 물 함량은 약 2중량% 이하이다. 일반적으로, 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체는 둘 다 실질적으로 가교되지 않았으며, 서로 혼합되거나 직접 접촉한다.In a first aspect, the present invention relates to a medical patch comprising a biocompatible substrate and a dry hydrogel precursor layer on the substrate, wherein the dry hydrogel precursor layer comprises an electrophilic hydrogel precursor having a plurality of electrophilic functional groups and a nucleophilic hydrogel precursor having a plurality of protonated amine groups, and a water content of about 2 wt % or less. Typically, both the electrophilic hydrogel precursor and the nucleophilic hydrogel precursor are substantially non-crosslinked and are mixed with or in direct contact with each other.
추가의 양태에서, 본 발명은 생체적합성 기재 및 기재 상의 건조 하이드로겔 전구체 층을 포함하는 의료용 패치에 관한 것으로, 상기 건조 하이드로겔 전구체 층은 말단 반응성 친전자성 기를 갖는 다수의 아암을 갖는 PEG-친전자성 하이드로겔 전구체 및 말단 양성자화 아민기를 갖는 다수의 아암을 갖는 PEG-친핵성 하이드로겔 전구체를 포함하고, 물 함량은 약 2중량% 이하이다. 일반적으로, PEG-친전자성 하이드로겔 전구체와 PEG-친핵성 하이드로겔 전구체는 둘 모두 실질적으로 가교되지 않았으며, 건조 하이드로겔 전구체 층은 생리학적 용액으로 수화시 5분 이내에 가교된 하이드로겔을 형성한다.In a further aspect, the present invention relates to a medical patch comprising a biocompatible substrate and a dry hydrogel precursor layer on the substrate, wherein the dry hydrogel precursor layer comprises a PEG-electrophilic hydrogel precursor having a plurality of arms having terminal reactive electrophilic groups and a PEG-nucleophilic hydrogel precursor having a plurality of arms having terminal protonated amine groups, and wherein the water content is less than or equal to about 2 wt %. Typically, both the PEG-electrophilic hydrogel precursor and the PEG-nucleophilic hydrogel precursor are substantially non-crosslinked, and the dry hydrogel precursor layer forms a crosslinked hydrogel within 5 minutes upon hydration with a physiological solution.
다른 양태에서, 본 발명은 의료용 패치를 형성하는 방법에 관한 것으로,In another aspect, the present invention relates to a method for forming a medical patch,
상기 방법은 건조한 분위기에서 다공성 친수성 기재에 하나 이상의 액체 층을 도포하여 다공성 친수성 기재에 하이드로겔 전구체 층을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 하이드로겔 전구체 층은 친전자성 하이드로겔 전구체와 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체의 혼합물, 또는 친전자성 하이드로겔 전구체와 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체 각각의 하위 층의 스택을 포함하며, 인접한 하위 층들은 서로 직접 접촉한다. 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체는 산성화된 아민을 포함하고, 액체는 친전자성 하이드로겔 전구체 및/또는 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체를 포함한다. 액체는 친전자성 하이드로겔 전구체 및/또는 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체의 용융물 또는 비수용액을 포함한다.The method comprises the step of applying one or more liquid layers to the porous hydrophilic substrate in a dry atmosphere to form a hydrogel precursor layer on the porous hydrophilic substrate, wherein the hydrogel precursor layer comprises a mixture of an electrophilic hydrogel precursor and a protected nucleophilic hydrogel precursor, or a stack of sublayers of each of an electrophilic hydrogel precursor and a protected nucleophilic hydrogel precursor, wherein adjacent sublayers are in direct contact with each other. The protected nucleophilic hydrogel precursor comprises an acidified amine, and the liquid comprises the electrophilic hydrogel precursor and/or the protected nucleophilic hydrogel precursor. The liquid comprises a melt or a non-aqueous solution of the electrophilic hydrogel precursor and/or the protected nucleophilic hydrogel precursor.
다른 양태에서, 본 발명은 의료용 패치를 사용하는 방법에 관한 것으로,In another aspect, the present invention relates to a method of using a medical patch,
상기 방법은 장기와 관련된 출혈 결함 상에 또는 그 안에 하나 이상의 의료용 패치를 배치하는 단계를 포함하며, 여기서 의료용 패치는 생체적합성 기재 및 기재 상의 초기 건조된 실질적으로 가교되지 않은 하이드로겔 전구체 층을 포함하며, 여기서 층은 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 전구체를 혼합물로 포함하거나 서로 직접 접촉하는 여러 개의 적층된 하위 층들로 포함한다.The method comprises the step of disposing one or more medical patches on or within a bleeding defect associated with an organ, wherein the medical patch comprises a biocompatible substrate and an initially dried substantially non-crosslinked hydrogel precursor layer on the substrate, wherein the layer comprises an electrophilic hydrogel precursor and a nucleophilic precursor as a mixture or as multiple stacked sublayers in direct contact with one another.
추가적인 양태에서, 본 발명은 다공성 친수성 물질과 하이드로겔 전구체의 혼합물을 포함하는 과립 조성물에 관한 것으로, 상기 하이드로겔 전구체는 다수의 친전자성 작용기를 갖는 친전자성 하이드로겔 전구체 및 다수의 양성자화 아민기를 갖는 친핵성 하이드로겔 전구체를 포함하고, 물 함량은 약 2중량% 이하이다. 일반적으로, 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체는 둘 모두 실질적으로 가교되지 않았으며, 동일한 과립 또는 별개의 과립, 또는 이들의 조합으로 존재한다. 과립 조성물은 겔화가 일어나는 출혈 결함에 배치될 수 있다.In a further aspect, the present invention relates to a granular composition comprising a mixture of a porous hydrophilic material and a hydrogel precursor, wherein the hydrogel precursor comprises an electrophilic hydrogel precursor having a plurality of electrophilic functional groups and a nucleophilic hydrogel precursor having a plurality of protonated amine groups, and wherein the water content is less than or equal to about 2 wt %. Typically, both the electrophilic hydrogel precursor and the nucleophilic hydrogel precursor are substantially non-crosslinked and are present in the same granule or separate granules, or a combination thereof. The granular composition can be placed in a bleeding defect where gelation occurs.
또 다른 양태에서, 본 발명은 생체적합성 기재 및 생체적합성 기재의 일측을 따라 표면을 나타내는 하이드로겔 전구체를 포함하는 의료용 패치에 관한 것으로, 상기 하이드로겔 전구체는 다수의 친전자성 작용기를 갖는 친전자성 하이드로겔 전구체 및 다수의 친핵성 작용기를 갖는 친핵성 하이드로겔 전구체를 포함하고, 여기서 생체적합성 기재는 열 가교된 젤라틴을 포함한다. 하이드로겔 전구체는 생체적합성 기재의 표면으로 적어도 부분적으로 확장되어 응집성 하이드로겔 전구체 구조를 형성한다. 응집성 하이드로겔 전구체 구조는 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체의 혼합물 층 및/또는 별도의 인접 층들을 포함하고, 의료용 패치는 응집성 하이드로겔 전구체의 깨진(shattered) 표면을 나타낸다.In another aspect, the present invention relates to a medical patch comprising a biocompatible substrate and a hydrogel precursor exhibiting a surface along one side of the biocompatible substrate, the hydrogel precursor comprising an electrophilic hydrogel precursor having a plurality of electrophilic functional groups and a nucleophilic hydrogel precursor having a plurality of nucleophilic functional groups, wherein the biocompatible substrate comprises thermally cross-linked gelatin. The hydrogel precursor extends at least partially into the surface of the biocompatible substrate to form a cohesive hydrogel precursor structure. The cohesive hydrogel precursor structure comprises a mixture layer of the electrophilic hydrogel precursor and the nucleophilic hydrogel precursor and/or separate adjacent layers, and the medical patch exhibits a shattered surface of the cohesive hydrogel precursor.
다른 양태에서, 본 발명은 의료용 패치를 형성하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 생체적합성 기재 및 생체적합성 기재의 일측을 따라 표면을 나타내는 용융물로부터의 기재에 코팅된 하이드로겔 전구체 층 또는 층들을 포함하는 구조를 압축하여 의료용 패치를 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 생체적합성 기재는 파괴된 셀 구조를 갖는 발포 젤라틴을 포함한다. 하이드로겔 전구체 층 또는 층들은 생체적합성 기재의 파괴된 셀 구조로 적어도 부분적으로 확장되어 응집성 하이드로겔 전구체 구조를 형성하고, 여기서 생리학적 체액 또는 생리학적 완충 식염수로 적시면 응집성 하이드로겔 전구체 구조가 가교되어 응집성 하이드로겔 구조를 형성한다.In another aspect, the present invention relates to a method of forming a medical patch, the method comprising the steps of: forming a medical patch by compressing a structure comprising a biocompatible substrate and a hydrogel precursor layer or layers coated on the substrate from a melt representing a surface along one side of the biocompatible substrate, wherein the biocompatible substrate comprises expanded gelatin having a disrupted cell structure. The hydrogel precursor layer or layers at least partially extend into the disrupted cell structure of the biocompatible substrate to form a cohesive hydrogel precursor structure, wherein upon wetting with a physiological fluid or a physiologically buffered saline solution, the cohesive hydrogel precursor structure crosslinks to form a cohesive hydrogel structure.
추가적인 양태에서, 본 발명은 유연한 의료용 패치를 사용하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 하나 이상의 유연한 의료용 패치를 표적 출혈 부위 상에 또는 그 안에 배치하는 단계를 포함하고, 여기서 유연한 의료용 패치는 생체적합성 기재 및 생체적합성 기재의 일측을 따라 표면을 나타내는 하이드로겔 전구체를 포함한다. 하이드로겔 전구체는 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체를 혼합물로 포함하거나 서로 직접 접촉하는 여러 개의 적층 영역으로 포함하고, 생체적합성 기재는 파괴된 셀 구조를 갖는다. 일반적으로, 하이드로겔 전구체는 초기 건조되고 실질적으로 가교되지 않았으며 생체적합성 기재의 파괴된 셀 구조로 적어도 부분적으로 확장되어 응집성 하이드로겔 전구체 구조를 형성하고, 여기서 의료용 패치는 표적 출혈 부위에 지혈적으로 부착된다.In a further aspect, the present invention relates to a method of using a flexible medical patch, the method comprising the step of disposing one or more flexible medical patches on or within a target bleeding site, wherein the flexible medical patch comprises a biocompatible substrate and a hydrogel precursor defining a surface along one side of the biocompatible substrate. The hydrogel precursor comprises an electrophilic hydrogel precursor and a nucleophilic hydrogel precursor as a mixture or in direct contact with each other as multiple stacked regions, wherein the biocompatible substrate has a disrupted cell structure. Typically, the hydrogel precursor is initially dried and substantially non-crosslinked and at least partially expands into the disrupted cell structure of the biocompatible substrate to form a cohesive hydrogel precursor structure, wherein the medical patch is hemostatically adhered to the target bleeding site.
추가적인 양태에서, 본 발명은 의료용 패치를 형성하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 건조 분위기에서 다공성 친수성 기재에 액체 하이드로겔 전구체를 도포하는 단계를 포함하며, 여기서 도포는 인쇄 헤드가 기재를 인쇄 위치에서 압축하여 액체 하이드로겔 전구체를 압축된 기재에 주입함으로써 수행된다. 액체 하이드로겔 전구체는 친전자성 하이드로겔 전구체 및 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체를 포함하며, 여기서 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체는 산성화된 아민을 포함하고, 액체 하이드로겔 전구체는 친전자성 하이드로겔 전구체 및/또는 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체의 용융물 또는 비수용액을 포함한다.In a further aspect, the present invention relates to a method of forming a medical patch, the method comprising the step of applying a liquid hydrogel precursor to a porous hydrophilic substrate in a dry atmosphere, wherein the applying is performed by a print head compressing the substrate at a print location to inject the liquid hydrogel precursor into the compressed substrate. The liquid hydrogel precursor comprises an electrophilic hydrogel precursor and a protected nucleophilic hydrogel precursor, wherein the protected nucleophilic hydrogel precursor comprises an acidified amine, and the liquid hydrogel precursor comprises a melt or non-aqueous solution of the electrophilic hydrogel precursor and/or the protected nucleophilic hydrogel precursor.
추가적인 양태에서, 본 발명은 생체적합성 기재 및 하이드로겔 전구체를 포함하는 의료용 패치에 관한 것으로, 상기 하이드로겔 전구체는 다수의 친전자성 작용기를 갖는 친전자성 하이드로겔 전구체 및 다수의 친핵성 작용기를 갖는 친핵성 하이드로겔 전구체의 고체 혼합물 및/또는 별도의 고체 층들을 포함하고, 여기서 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체는 둘 모두 실질적으로 가교되지 않았다. 생체적합성 기재는 파괴된 셀 구조를 갖는 열 가교된 젤라틴을 포함하며, 여기서 하이드로겔 전구체는 생체적합성 기재의 파괴된 셀 구조 내로 적어도 부분적으로 확장되어 응집성 하이드로겔 전구체 구조를 형성한다.In a further aspect, the present invention relates to a medical patch comprising a biocompatible substrate and a hydrogel precursor, wherein the hydrogel precursor comprises a solid mixture and/or separate solid layers of an electrophilic hydrogel precursor having a plurality of electrophilic functional groups and a nucleophilic hydrogel precursor having a plurality of nucleophilic functional groups, wherein neither the electrophilic hydrogel precursor nor the nucleophilic hydrogel precursor are substantially crosslinked. The biocompatible substrate comprises thermally crosslinked gelatin having a disrupted cell structure, wherein the hydrogel precursor at least partially extends into the disrupted cell structure of the biocompatible substrate to form a cohesive hydrogel precursor structure.
도 1a는 지혈 패치 구조의 사시도이다.
도 1b는 다층 지혈 패치 구조의 사시도이다.
도 1c는 압축된 기재를 갖는 지혈 패치 구조의 사시도이다.
도 1d는 압축된 기재와 깨진 표면을 가진 응집성 하이드로겔 전구체 네트워크를 갖는 지혈 패치 구조의 사시도이다.
도 2는 혼합된 전구체 조성물을 기재 상에 분무 코팅하여 지혈 패치를 만드는 장치의 사시도이다.
도 3a는 혼합된 전구체 조성물을 기재 상에 슬롯 다이 코팅하여 지혈 패치를 만드는 장치의 측면도이다.
도 3b는 코팅 중에 기재를 누르기 위해 코팅 헤드를 조정하는 도 3a의 장치와 유사한 슬롯 다이 코팅용 장치의 측면도이다.
도 4a는 혼합된 전구체 조성물을 기재 상에 연속 롤 슬롯 다이 코팅하여 지혈 패치를 만드는 장치의 측면도이다.
도 4b는 본 발명의 구현예에 따른 2단계 압축 공정에 대한 흐름도이다.
도 4c는 젤라틴 시트와 하이드로겔 전구체 조성물로부터 유연한 지혈 패치 제품을 만드는 공정 흐름의 측면도이다.
도 4d는 캘린더 롤러 사이의 갭의 측면도이다.
도 5는 관형 장기 주위에 감긴 지혈 패치의 도면이다.
도 6은 비관형 장기에 붙인 지혈 패치의 도면이다.
도 7은 피부에 붙인 지혈 패치의 도면이다.
도 8a는 조직의 출혈 결함의 단면도이다.
도 8b는 도 8a의 출혈 결함에 배치 후의 지혈 패치의 단면도이다.
도 8c는 출혈 결함에 부착된 도 8b의 지혈 패치의 단면도이다.
도 8d는 지혈 패치가 흡수된 후의 치유된 조직의 단면도이다.
도 9는 결함 출혈 점수에 대한 아담 척도(Adam's Scale)의 도면이다.
도 10a는 채널 결함 내에 패치의 초기 배치 사진이다.
도 10b는 도 10a에 도시된 배치 1분 후의 사진이다.
도 11은 상업용 텍스처 분석기를 사용하여 평가한 대표적인 패치 샘플에 대한 힘 대 시간의 플롯이다.
도 12a는 원뿔 모양의 맨드렐을 사용하여 자궁경부 내에 배치된 원뿔 모양의 지혈 패치를 나타낸 도면이다.
도 12b는 자궁경부에 배치된 원뿔 모양의 지혈 패치를 나타낸 도면으로, 왼쪽 삽화는 원뿔 모양의 맨드렐이 패치를 자궁경부로 누르는 모습을 보여주고, 오른쪽 삽화는 원뿔 모양의 맨드렐이 제거되고 원뿔 모양의 패치가 자궁경부에 유지된 모습을 보여준다. 왼쪽 삽화에는 맨드렐의 원뿔 모양 말단만 묘사되어 있으며, 원뿔 모양 맨드렐의 손잡이는 도시되어 있지 않다.
도 13a는 아코디언 모양으로 접힌 유연한 지혈 패치의 사시도이다.
도 13b는 집게를 사용하여 아코디언 모양으로 접힌 유연한 지혈 패치를 캐뉼라에 삽입하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 13c는 아코디언 형태로 폭방향으로 접힌 유연한 지혈 패치를 나타낸 도면이다.
도 13d는 집게를 사용하여 아코디언 모양으로 접힌 유연한 지혈 패치를 캐뉼라에 삽입하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 14는 집게를 사용하여 복강경 수술 부위에 아코디언 모양으로 접힌 유연한 지혈 패치를 삽입하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 15a는 가교 젤라틴 기재의 SEM 이미지이다.
도 15b는 캘린더링 후 도 15a의 가교 젤라틴 기재의 SEM 이미지이다.
도 15c는 가교 젤라틴 기재의 SEM 이미지이다.
도 15d는 캘린더링 후 도 15c의 가교 젤라틴 기재의 SEM 이미지이다.
도 16a는 전구체 코팅 젤라틴 기재 표면의 SEM 이미지이다.
도 16b는 5 mm 간격으로 설정된 캘린더 롤러로 압축한 후의 전구체 코팅 젤라틴 기재 표면의 SEM 이미지이다.
도 16c는 2 mm 간격으로 설정된 캘린더 롤러로 압축한 후의 전구체 코팅 젤라틴 기재 표면의 SEM 이미지이다.
도 16d는 캘린더 롤러 간격을 5 mm로 설정하여 1차 압축한 후, 캘린더 롤러 간격을 2 mm로 설정하여 2차 압축한 후의 전구체 코팅 젤라틴 기재 표면의 SEM 이미지이다.
도 17a는 전구체 코팅 젤라틴 기재의 단면의 SEM 이미지이다.
도 17b는 캘린더링 후 도 17a의 전구체 코팅 젤라틴 기재의 단면의 SEM 이미지이다.
도 18a는 코팅 전에 기재가 압축되지 않은 전구체 코팅 기재의 첫 번째 사진이다.
도 18b는 코팅 전에 기재가 압축되지 않은 전구체 코팅 기재의 두 번째 사진이다.
도 18c는 코팅 전에 기재를 캘린더링한 전구체 코팅 기재의 사진이다.
도 19는 압축되지 않은 기재와 압축된 기재의 시간에 따른 평균 체액 흡수율을 나타낸 플롯이다.Figure 1a is a perspective view of the hemostatic patch structure.
Figure 1b is a perspective view of a multilayer hemostatic patch structure.
Figure 1c is a perspective view of a hemostatic patch structure having a compressed substrate.
Figure 1d is a perspective view of a hemostatic patch structure having a cohesive hydrogel precursor network with a compressed substrate and a broken surface.
Figure 2 is a perspective view of a device for making a hemostatic patch by spray-coating a mixed precursor composition onto a substrate.
FIG. 3a is a side view of a device for making a hemostatic patch by slot die coating a mixed precursor composition onto a substrate.
FIG. 3b is a side view of a slot die coating device similar to the device of FIG. 3a for adjusting the coating head to press the substrate during coating.
FIG. 4a is a side view of a device for making a hemostatic patch by continuously roll slot die coating a mixed precursor composition onto a substrate.
FIG. 4b is a flow chart for a two-step compression process according to an embodiment of the present invention.
Figure 4c is a side view of a process flow for making a flexible hemostatic patch product from a gelatin sheet and a hydrogel precursor composition.
Figure 4d is a side view of the gap between the calendar rollers.
Figure 5 is a diagram of a hemostatic patch wrapped around a tubular organ.
Figure 6 is a drawing of a hemostatic patch attached to a non-vascular organ.
Figure 7 is a drawing of a hemostatic patch attached to the skin.
Figure 8a is a cross-sectional view of a bleeding defect in the tissue.
Figure 8b is a cross-sectional view of a hemostatic patch after placement on the bleeding defect of Figure 8a.
Figure 8c is a cross-sectional view of the hemostatic patch of Figure 8b attached to a bleeding defect.
Figure 8d is a cross-sectional view of healed tissue after the hemostatic patch has been absorbed.
Figure 9 is a diagram of the Adam's Scale for defect bleeding scores.
Figure 10a is a photograph of the initial placement of the patch within the channel defect.
Figure 10b is a photograph taken 1 minute after the arrangement shown in Figure 10a.
Figure 11 is a force versus time plot for a representative patch sample evaluated using a commercial texture analyzer.
Figure 12a is a drawing showing a conical hemostatic patch placed within the cervix using a conical mandrel.
Figure 12b is a drawing of a conical hemostatic patch placed on the cervix, the left illustration showing the conical mandrel pressing the patch into the cervix, and the right illustration showing the conical mandrel removed and the conical patch remaining on the cervix. Only the conical end of the mandrel is depicted in the left illustration, and the handle of the conical mandrel is not depicted.
Figure 13a is a perspective view of a flexible hemostatic patch folded in an accordion shape.
Figure 13b is a drawing showing insertion of a flexible hemostatic patch folded in an accordion shape into a cannula using forceps.
Figure 13c is a drawing showing a flexible hemostatic patch folded widthwise in an accordion shape.
Figure 13d is a drawing showing insertion of a flexible hemostatic patch folded in an accordion shape into a cannula using forceps.
Figure 14 is a drawing showing the insertion of a flexible hemostatic patch folded in an accordion shape into a laparoscopic surgical site using forceps.
Figure 15a is a SEM image of the cross-linked gelatin substrate.
Figure 15b is a SEM image of the cross-linked gelatin substrate of Figure 15a after calendaring.
Figure 15c is a SEM image of the cross-linked gelatin substrate.
Figure 15d is a SEM image of the cross-linked gelatin substrate of Figure 15c after calendaring.
Figure 16a is a SEM image of the surface of the precursor-coated gelatin substrate.
Figure 16b is a SEM image of the surface of the precursor-coated gelatin substrate after compression with a calendar roller set at a spacing of 5 mm.
Figure 16c is a SEM image of the surface of the precursor-coated gelatin substrate after compression with a calendar roller set at a spacing of 2 mm.
Figure 16d is an SEM image of the surface of the precursor-coated gelatin substrate after the first compression with the calendar roller gap set to 5 mm and the second compression with the calendar roller gap set to 2 mm.
Figure 17a is a SEM image of a cross-section of a precursor-coated gelatin substrate.
Figure 17b is a SEM image of a cross-section of the precursor-coated gelatin substrate of Figure 17a after calendaring.
Figure 18a is a first photograph of a precursor coating substrate without compression before coating.
Figure 18b is a second photograph of a precursor-coated substrate without compression before coating.
Figure 18c is a photograph of a precursor-coated substrate that was calendered before coating.
Figure 19 is a plot showing the average fluid absorption rate over time for uncompressed and compressed substrates.
의료용 패치는 기재 위에 건조된 하이드로겔 전구체 층을 혼합물로 형성하거나 또는 인접한 하위 층들을 직접 접촉시켜 형성되며, 생물학적 체액으로 수화시 자발적으로 가교되어 조직에 부착될 수 있는 하이드로겔을 형성한다. 일반적으로, 하이드로겔 전구체는 혈액이나 조직과 반응할 필요가 없는데, 그 이유는 임의의 생리학적 체액은 동일하거나 거의 동일한 양의 친핵성 작용기와 친전자성 작용기가 반응하여 가교를 활성화할 수 있기 때문이다. 하이드로겔 전구체 층을 형성하기 위한 가공은 일반적으로 친핵성 기를 보호하고 반응성 종이 접촉하더라도 습기를 회피하여 가공 중에 실질적인 가교를 회피하도록 선택된다. 가공은 전구체의 탈수된 용융 혼합물을 형성한 다음 코팅하거나 주조하여 층을 형성하는 것 또는 혼합물의 비수용성 용액을 코팅하고 용매를 제거하는 것을 포함할 수 있다. 건조된 하이드로겔을 지지하는 기재는 흡수성이 있도록 선택될 수 있으므로, 기재는 패치의 지혈 기능을 더욱 도울 수 있다. 나아가, 패치의 가공과 하이드로겔 전구체의 침착은 하이드로겔 전구체 물질이 기재에 잘 부착되고, 완성된 패치 내 상처에 부착되는 표면을 제공하는 하이드로겔 전구체 물질이 좋은 응집력을 갖는 유연한 패치를 얻도록 설계될 수 있다. 유연한 생분해성 기재를 사용하면 접근하기 어려운 위치 및/또는 특이한 모양의 상처에 패치를 배치시킬 수 있다. 가교 과정 중 조직과의 접촉은 조직과 공유 결합이 발생하든 발생하지 않든지, 혈액이 존재하든 존재하지 않든지 원하는 접착 결합의 형성을 촉진할 수 있다. 선택된 구성 요소를 갖춘 패치는 조각나지 않고 접힐 수 있으므로 트로카(trocar)를 통해 복강경 수술 시 전달하거나 상처 위에 삽입하기보다는 상처에 삽입하기 위해 접힐 수 있다. 기재를 적절히 선택하면 패치의 유연성이 높아지고, 바람직한 패치는 압축 젤라틴 스펀지에 적절히 통합된 전구체 층이 압축 스펀지에 침투하는 형태로 구성될 수 있다. 하이드로겔 전구체 층은 표면에 놀라울 정도로 잘 부착되어 혈액이나 상처와 직접 접촉할 필요 없이 패치의 가장자리를 따라 결합을 제공한다. 이러한 패치에서 발견된 결과는 상처 등의 필러로서도 이 재료가 상당히 유용하다는 것을 나타내는데, 이는 잘게 썬 패치나 동등하게 형성된 재료로 형성될 수 있으며 이때 구성 요소는 각각 따로 잘게 썰거나 분쇄하거나, 다른 방식으로 조각낼 수 있다.Medical patches are formed by forming a dried hydrogel precursor layer on a substrate as a mixture or by directly contacting adjacent sublayers, which, when hydrated with a biological fluid, spontaneously crosslink to form a hydrogel that can adhere to tissue. Typically, the hydrogel precursor need not react with blood or tissue, since any physiological fluid can react with equal or nearly equal amounts of nucleophilic and electrophilic functional groups to activate crosslinking. The processing to form the hydrogel precursor layer is typically selected to protect the nucleophilic groups and avoid moisture even if the reactive species come into contact, thereby avoiding actual crosslinking during processing. The processing can include forming a dehydrated molten mixture of the precursor and then coating or casting to form a layer, or coating a non-aqueous solution of the mixture and removing the solvent. The substrate supporting the dried hydrogel can be selected to be absorbent, so that the substrate can further aid in the hemostatic function of the patch. Furthermore, the processing of the patch and the deposition of the hydrogel precursor material can be designed to obtain a flexible patch with good cohesion of the hydrogel precursor material that adheres well to the substrate and provides a surface for adhesion to the wound within the finished patch. The use of a flexible biodegradable substrate allows the patch to be placed in inaccessible locations and/or in wounds of unusual shapes. Contact with tissue during the crosslinking process can promote the formation of the desired adhesive bond, whether or not covalent bonding occurs with the tissue, and whether or not blood is present. The patch with the selected components can be folded without fragmentation, so that it can be folded for insertion into the wound rather than for delivery or insertion over the wound during laparoscopic surgery via a trocar. The appropriate choice of substrate increases the flexibility of the patch, and the preferred patch can be composed of a precursor layer appropriately incorporated into a compressed gelatin sponge that penetrates the compressed sponge. The hydrogel precursor layer adheres remarkably well to the surface, providing bonding along the edges of the patch without the need for direct contact with blood or the wound. The results found in these patches indicate that the material is also quite useful as a filler for wounds, etc., which may be formed into a finely chopped patch or an equally formed material, wherein the components may be individually chopped, crushed or otherwise fragmented.
젤라틴 기재는 적절한 시간 범위 내에서 바람직한 체액 흡수 뿐만 아니라 생분해를 제공할 수 있다. 특히 발포 젤라틴은 이러한 특성을 충족하지만, 융합 섬유 젤라틴과 같이 다른 다공성 젤라틴 형태도 유사한 특성을 가질 수 있다. 그러나 이러한 재료에서 직접적으로 얻을 수 있는 것보다 더 높은 수준의 유연성이 필요하다는 것이 발견되었다. 전구체 물질을 침착하기 전 및/또는 침착한 후에 캘린더링 등을 이용하여 기재를 압축하는 것은 상당히 높은 수준의 유연성을 부여하는 데 바람직할 수 있다. 다공성 젤라틴 기재를 사용하는 맥락에서, 전구체 물질은 전구체의 혼합물로서 및/또는 별도의 전구체들로서 기재 표면에 코팅되어, 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체의 혼합물 층 및/또는 별도의 인접 층들을 제공한다. 코팅 기재는 혼합물 층 및/또는 별도의 인접 층들의 응집력 및 기재에 대한 접착력 측면에서 유연하면서도 기계적으로 견고해야 하며, 전구체가 건조 패치에서 박리되거나 벗겨지지 않도록 하는 것이 요망된다. 용융물 또는 비수용성 용액의 하이드로겔 전구체를 약간의 압축 하에 기재에 주입하면 하이드로겔 전구체의 다공성 기재에 대한 부착이 향상되고 하이드로겔 전구체의 응집성도 양호하게 유지하는 것으로 밝혀졌다. 기재의 탄성으로 인해 하이드로겔 전구체가 침착된 후 기재의 두께가 회복될 수 있지만, 하이드로겔 전구체가 기재 내에 잘 침투하여 침착되면 하이드로겔 전구체가 기재에 잘 부착되는 동시에, 대부분 또는 전체 표면에 하이드로겔 전구체의 표면을 나타내어 사용 중에 패치가 조직 표면에 부착되게 된다. 하이드로겔 전구체를 침착한 후, 캘린더링 등에 의해 구조를 압축하여, 패치의 유연성을 더욱 향상시킬 수 있는 데, 이로 인해 전구체의 표면이 깨질 수 있다. 그 결과 패치 구조는 하이드로겔 전구체의 양호한 응집력과 접착력을 유지하면서 원하는 유연성을 가질 수 있으므로 하이드로겔 전구체의 박리나 벗겨짐을 피할 수 있다. 하이드로겔 전구체는 표면층의 특징을 일부 갖고 있지만, 하이드로겔 전구체는 또한 적어도 부분적으로 기재에 침투하여 통합된 구조의 특징을 일부 갖고 있다. 응집성 하이드로겔 전구체 구조는 하이드로겔 전구체와 기재 사이의 확산 경계를 통해 기재에 부착될 수 있다. 기재의 표면을 따라 나타나는 하이드로겔 전구체 내로 기재의 젤라틴의 털이 침투할 수 있는데, 이는 기재 표면이 현미경적으로 매끄럽지 않기 때문이며, 하이드로겔 전구체가 기재의 일부 내로 침투하여 매립되어 응집성 하이드로겔 전구체 구조 내에서 하이드로겔 전구체와 기재 사이에 확산 경계를 형성할 수 있다. 다양한 맥락에서, 하이드로겔 전구체는 대안적으로 하이드로겔 전구체의 표면을 나타내는 층 또는 코팅으로서 또는 응집성 하이드로겔 전구체 구조(또는 응집성 하이드로겔 전구체 네트워크)로서 설명될 수 있다. 기재와 하이드로겔 전구체 사이에 명확한 경계가 없더라도, 하이드로겔 전구체는 기재를 따라 여전히 표면을 나타내어 하이드로겔 전구체가 수화됨에 따라 패치가 젖은 조직에 부착될 수 있도록 한다.The gelatin substrate can provide desirable fluid absorption as well as biodegradation within a reasonable time frame. Foamed gelatin in particular satisfies these properties, but other porous gelatin forms, such as fused fiber gelatin, can also have similar properties. However, it has been found that a higher level of flexibility is required than can be obtained directly from these materials. Compressing the substrate, such as by calendering, prior to and/or after deposition of the precursor material, may be desirable to impart a significantly higher level of flexibility. In the context of using a porous gelatin substrate, the precursor material is coated onto the substrate surface as a mixture of precursors and/or as separate precursors, thereby providing a mixture layer and/or separate adjacent layers of electrophilic hydrogel precursor and nucleophilic hydrogel precursor. The coating substrate should be flexible yet mechanically robust in terms of cohesion of the mixture layer and/or separate adjacent layers and adhesion to the substrate, and should not delaminate or peel off the precursor in dry patches. It was found that when a hydrogel precursor in a molten or non-aqueous solution is injected into a substrate under slight compression, the adhesion of the hydrogel precursor to the porous substrate is improved and the cohesion of the hydrogel precursor is also well maintained. Due to the elasticity of the substrate, the thickness of the substrate can be restored after the hydrogel precursor is deposited, but when the hydrogel precursor is well penetrated and deposited into the substrate, the hydrogel precursor is well adhered to the substrate and at the same time, most or all of the surface of the hydrogel precursor is exposed, so that the patch is attached to the tissue surface during use. After the hydrogel precursor is deposited, the structure can be compressed by calendering or the like to further improve the flexibility of the patch, which can cause the surface of the precursor to break. As a result, the patch structure can have the desired flexibility while maintaining the good cohesion and adhesion of the hydrogel precursor, so that peeling or delamination of the hydrogel precursor can be avoided. Although the hydrogel precursor has some of the characteristics of a surface layer, the hydrogel precursor also has some of the characteristics of an integrated structure by at least partially penetrating the substrate. The cohesive hydrogel precursor structure can be attached to the substrate via a diffusion boundary between the hydrogel precursor and the substrate. The gelatin hairs of the substrate can penetrate into the hydrogel precursor that appears along the surface of the substrate, because the substrate surface is not microscopically smooth, and the hydrogel precursor can penetrate and become embedded into a portion of the substrate, forming a diffusion boundary between the hydrogel precursor and the substrate within the cohesive hydrogel precursor structure. In various contexts, the hydrogel precursor can alternatively be described as a layer or coating that represents the surface of the hydrogel precursor, or as a cohesive hydrogel precursor structure (or cohesive hydrogel precursor network). Even if there is no clear boundary between the substrate and the hydrogel precursor, the hydrogel precursor still presents a surface along the substrate, allowing the patch to adhere to wet tissue as the hydrogel precursor hydrates.
혼합물과 같은 하이드로겔 전구체의 건조 층은 일반적으로 다수의 친전자성 작용기를 갖는 제1 하이드로겔 전구체 및 다수의 양성자화 아민기, 일반적으로 1차 아민을 갖는 제2 하이드로겔 전구체를 포함한다. 특히, 친핵성 아민은 양성자화되어 양이온성 암모늄기를 형성할 수 있으며, 이는 아민이 탈양성자화될 때까지 친핵성 반응으로부터 아민을 보호한다. 염화물과 같은 할로겐화물, 또는 다른 강산의 공액 음이온이 상대 이온이 될 수 있다. 친전자성 작용기와 친핵성 작용기는 혼합물이 수화되고 수화시 산이 희석되어 암모늄기가 탈양성자화되면 공유 결합 가교를 형성하도록 반응할 수 있다. 따라서, 패치 제품에서 하이드로겔 전구체는 실질적으로 가교되지 않으며, 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다. 일부 구현예에서, 패치 또는 그 일부는 분해될 수 있다. 전구체는 별개의 층으로 도포되거나 미리 혼합된 용융물로 도포될 수 있다. 용융물을 선택한 경우, 최대의 저장 안정성을 제공하기 위해 혼합된 전구체의 녹는점을 사용하여 실온에서 고체를 유지하는 것이 유리하다. 전구체 혼합물은 실온에서 액체인 성분을 포함할 수 있지만, 혼합물의 녹는점은 실온보다 높다. 원칙적으로, 전구체 혼합물은 실온에서 점성을 갖는 액체일 수 있지만, 생성된 패치는 저장 안정성을 보장하기 위해 냉장 보관이 필요할 수 있다. 패치는 이식형으로 사용하거나 노출된 조직이나 피부 조직의 치유에 사용될 수 있다. 기재는 이에 따라 선택될 수 있다. 패치는 지혈에 효과적일 수 있다. 지혈 도포의 경우 흡수성 기재가 매우 바람직하다. 흡수성 기재는 콜라겐, 젤라틴, 셀룰로스 또는 기타 유사한 생체고분자와 같은 천연 재료, 또는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐알코올 또는 기타 수용성 또는 수팽창성 합성 고분자를 포함하는 고분자와 같은 합성 하이드로겔, 또는 생체고분자와의 조합으로 형성될 수 있다. 유연하고 드레이프성이 양호한 기재는 일반적으로 바람직한 패치 특성을 제공하는 기재, 또는 습기에 닿으면 빠르게 부드러워져 드레이프성이 생기는 기재도 다양한 적용에 바람직한 특성을 제공할 수 있다. The dry layer of the hydrogel precursor, such as a mixture, typically comprises a first hydrogel precursor having a plurality of electrophilic functional groups and a second hydrogel precursor having a plurality of protonated amine groups, typically primary amines. In particular, the nucleophilic amine can be protonated to form a cationic ammonium group, which protects the amine from nucleophilic reactions until the amine is deprotonated. A halide, such as chloride, or the conjugated anion of another strong acid can serve as the counter ion. The electrophilic and nucleophilic functional groups can react to form covalent crosslinks when the mixture is hydrated and the acid is diluted during hydration to deprotonate the ammonium groups. Thus, in the patch product, the hydrogel precursor is substantially non-crosslinked, as described in detail below. In some embodiments, the patch or portions thereof can be degraded. The precursors can be applied as separate layers or as a premixed melt. If a melt is chosen, it is advantageous to use the melting point of the mixed precursors to maintain a solid at room temperature to provide maximum storage stability. The precursor mixture may contain components that are liquid at room temperature, but the melting point of the mixture is higher than room temperature. In principle, the precursor mixture may be a viscous liquid at room temperature, but the resulting patch may require refrigeration to ensure storage stability. The patch may be used as an implant or to heal exposed tissue or skin tissue. The substrate may be selected accordingly. The patch may be effective in stopping bleeding. For hemostatic applications, an absorbent substrate is highly desirable. The absorbent substrate may be formed of a combination of a natural material such as collagen, gelatin, cellulose or other similar biopolymers, or a synthetic hydrogel such as a polymer including polyethylene glycol, polyvinyl alcohol or other water-soluble or water-swellable synthetic polymers, or a biopolymer. Substrates that are flexible and drape well generally provide desirable patching characteristics, or those that quickly soften and drape when exposed to moisture may also provide desirable characteristics for a variety of applications.
일부 구현예에서는 전구체 층에 완충액을 첨가하지 않았지만, 완충액 없이도 빠르고 양호한 겔화가 이루어진다는 것이 결과를 통해 명확히 입증되었다. 적절히 선택된 완충액은 전구체 층의 기능을 방해하지 않고 존재할 수 있다. 이 경우 무기 완충액은 생리학적 체액으로 활성화될 때까지 별도의 상태로 유지될 수 있으므로 바람직할 수 있다. 공기 중의 이산화탄소나 복강경 환경에 존재하는 이산화탄소는 물에 용해되어 탄산을 형성하는데, 이는 낮은 완충 용량을 제공할 수 있다. 탄산은 물이 제거되면서 농축되기 보다는 이산화탄소로서 증발한다. 부적절하게 선택된 완충액은 사용 전에 전구체의 바람직하지 않은 조기 가교결합을 일으키거나 조직에 적용한 후 가교결합이 느려질 수 있으므로 바람직하지 않다. 가공 과정에서 패치로부터 물이 제거되더라도, 더 높은 pH 완충액이 존재할 경우 미량의 물이 여전히 어느 정도의 가교결합을 초래할 수 있고, 더 산성인 완충액은 일반적으로 약염기성 pH를 갖는 생리학적 용액과 접촉시 가교결합을 늦출 수 있다. 그러나 일반적으로 이러한 고분자 시스템에 대한 경험에 따르면, 인산 완충액과 기타 중성 내지 약산성 완충액을 사용하면 겔화를 적당히 늦출 수 있다. 완충액이 없는 패치도 적절한 저장 안정성에 의해 바람직한 성능을 제공할 수 있다는 증거가 있다. 상당한 양의 완충액이 첨가되지 않은 패치나 허용 가능한 수준의 완충액을 갖는 패치는, 저장 안정성 및 겔화 속도와 같은 패치 기능의 관점에서 보다 쉽게 설명할 수 있으며, 이는 아래에서 자세히 설명된다. 완충액이 포함되는 경우, 예를 들어, 완충액을 분말 형태로 기재 위에 놓고 그 위에 하이드로겔 전구체 층을 놓거나, 만약 전구체 층의 비수용성 형태와 혼화성인 경우에는 하이드로겔 전구체 층에 혼합할 수 있다.In some embodiments, no buffer was added to the precursor layer, but the results clearly demonstrate that rapid and good gelation occurs even without a buffer. An appropriately selected buffer may be present without interfering with the function of the precursor layer. In this case, an inorganic buffer may be desirable as it may remain separate until activated by physiological fluids. Carbon dioxide in the air or in the laparoscopic environment dissolves in water to form carbonic acid, which may provide a low buffering capacity. Carbonic acid evaporates as carbonic acid rather than condenses as water is removed. An improperly selected buffer may be undesirable as it may cause undesirable premature crosslinking of the precursor prior to use or may slow crosslinking after application to the tissue. Even if water is removed from the patch during processing, trace amounts of water may still cause some degree of crosslinking if a higher pH buffer is present, and more acidic buffers may slow crosslinking when in contact with physiological solutions that generally have a slightly basic pH. However, experience with these polymer systems generally suggests that the use of phosphate buffers and other neutral to slightly acidic buffers can moderately slow down gelation. There is evidence that patches without buffer can also provide desirable performance with adequate storage stability. Patches without significant amounts of buffer added or patches with acceptable levels of buffer are more easily described in terms of patch functionality such as storage stability and gelation rate, as will be discussed in more detail below. When a buffer is included, for example, the buffer may be applied to the substrate in powder form and the hydrogel precursor layer placed thereon, or, if compatible with the non-aqueous form of the precursor layer, mixed into the hydrogel precursor layer.
다양한 적합한 기재를 아래에서 설명한다. 특히 젤라틴 기반 스펀지 패치의 경우 패치 효과가 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 이러한 스펀지를 기재로서 사용하여 스펀지의 셀 구조를 파괴하도록 압축하면 더 나은 유연성을 얻을 수 있다. 젤라틴 셀 구조의 압축으로 인해 기재의 기계적 강도가 감소하지만, 기재는 그에 상응하게 상당히 더 유연해지면서, 기재에 하이드로겔 전구체 층을 적용하고 패치를 적용하기에 충분한 기계적 안정성을 유지한다. 다양한 가공 프로토콜을 효과적으로 활용할 수 있지만, 특히 바람직한 결과는 2단계 압축 과정에서 얻을 수 있다. 하이드로겔 전구체 층은 첫 번째 압축 후, 후속 압축 전에 추가될 수 있다. 하이드로겔 전구체는 스펀지의 파괴된 셀 구조 내로 침투하여 패치를 안정화시키고, 하이드로겔 전구체 층은 추가 압축 중에 파괴되어 코팅 기재의 유연성을 개선할 뿐만 아니라 전구체 층의 수화를 촉진하고 가속화하여 접착 효과를 가속화한다.Various suitable substrates are described below. In particular, gelatin-based sponge patches have been found to have excellent patching effects. When such sponges are used as substrates and compressed to destroy the cell structure of the sponge, better flexibility can be obtained. Although the mechanical strength of the substrate decreases due to the compression of the gelatin cell structure, the substrate correspondingly becomes significantly more flexible, while maintaining sufficient mechanical stability for applying a hydrogel precursor layer to the substrate and applying the patch. Various processing protocols can be effectively utilized, but particularly desirable results can be obtained by a two-step compression process. The hydrogel precursor layer can be added after the first compression and before the subsequent compression. The hydrogel precursor penetrates into the destroyed cell structure of the sponge to stabilize the patch, and the hydrogel precursor layer is destroyed during the additional compression, which not only improves the flexibility of the coating substrate, but also promotes and accelerates the hydration of the precursor layer, thereby accelerating the adhesion effect.
아래에서 더 자세히 설명하고 명확하게 예시한 것처럼, 패치는 젖은 조직에 매우 잘 부착된다. 효과적인 제조 방법이 설명되어 있다. 하이드로겔은 친전자성 작용기와 친핵성 작용기가 거의 같은 양으로 존재하도록 설계되어, 하이드로겔 전구체 간에 완전한 가교가 일어날 수 있으며, 혈액이나 조직의 작용기와 전구체가 반드시 결합할 필요 없이 가교가 일어날 것으로 예상된다. 공유 결합이 없는 패치가 혈액이나 조직에 강력하게 부착하는 것은 당해 분야의 지식에 기초한 놀라운 결과이다. 이러한 개선된 디자인은 우수한 보관 수명을 유지하는 동시에 강력한 부착, 빠른 겔화 등의 우수한 성능을 제공한다. 겔화 시간을 단축하고자 하는 경우, 패치를 조직에 적용한 직후에 완충액/가속화제 용액을 뒷면(backing) 등을 통해 도포하여 겔화 과정을 더욱 가속화할 수 있다. 원칙적으로 패치를 조직에 도포하기 직전에 완충액/가속화제 용액을 첨가할 수 있지만, 이 방법을 사용하면 너무 빨리 겔화되어 양호한 부착이 얻어지지 않을 수 있다.As described in more detail below and clearly exemplified, the patch adheres very well to wet tissue. An effective manufacturing method is described. The hydrogel is designed so that the electrophilic and nucleophilic functional groups are present in approximately equal amounts, so that complete crosslinking can occur between the hydrogel precursor and the precursor, and it is expected that crosslinking will occur without necessarily bonding the functional groups of blood or tissue. The strong adhesion of the patch to blood or tissue without covalent bonding is a surprising result based on the knowledge in the art. This improved design provides excellent performance such as strong adhesion, rapid gelation, etc. while maintaining excellent shelf life. If the gelation time is to be shortened, the gelation process can be further accelerated by applying a buffer/accelerator solution, such as through the backing, immediately after applying the patch to the tissue. In principle, the buffer/accelerator solution can be added immediately before applying the patch to the tissue, but this method may result in too rapid gelation and poor adhesion.
패치는 특히 활동성 있는 누출이나 출혈을 막는 데 적합하다. 이러한 봉합은 일반적으로 분무된 실란트로만 제공되는 액체 전구체에서는 활동성 있는 유체가 빠져나가면서 전구체가 변위되기 때문에 불가능하다. 본 발명의 대상인 패치 기반 실란트의 경우, 패치 적용의 일부로 적용되는 수동 압박은 활동성 있는 유체 유출을 일시적으로 제어하고 실란트가 활성화되어 조직 표면에 부착되도록 하여 효과적인 봉합을 형성할 수 있다.Patches are particularly suited to stop active leaks or bleeding. Such seals are not possible with liquid precursors, which are typically provided only as spray-on sealants, because the precursors are displaced as the active fluid escapes. In the case of patch-based sealants, which are the subject of the present invention, manual pressure applied as part of the patch application can temporarily control the outflow of active fluid and allow the sealant to become activated and adhere to the tissue surface, thereby forming an effective seal.
구멍이 나 있으나 출혈이 심하지 않은 상처와 같은 일부 상처의 경우, 잘게 썬 패치 재료를 삽입하면 재료가 가교결합되어 상처를 안정화하는 데 효과적일 수 있다. 의료 종사자가 직접 패치를 잘게 찢어 사용할 수도 있고, 잘게 썬 패치 재료를 그대로 배포할 수도 있다. 잘게 썬 패치 구성을 만들기 위해서는 유사한 재료를 생산하기 위해 패치를 완전히 형성할 필요가 없다. 젤라틴 기재와 같은 기재를 잘게 썰 수 있으며, 전구체 혼합물을 형성하고 미립자로 분쇄/축소할 수 있다. 예를 들어, 용융 혼합물 또는 용액을 분무 건조/냉각하여 미립자 형태의 물질을 직접 형성한 후 원하는 경우 추가로 밀링하거나 체질할 수 있다. 별도로 잘게 썰고/분쇄한 재료를 혼합하여 유통 및 사용할 수 있다. 분쇄를 위한 전구체의 혼합물을 형성하는 것이 빠른 겔화/가교를 위해 바람직할 수 있지만, 대안으로서 전구체의 개별 분말을 혼합할 수도 있다. 이러한 구현예의 경우, 임상적 경험에 따라 상용화를 위해 약간 변경된 양이 선택될 수 있지만, 구성 요소의 상대적인 양은 패치에 대해 설명된 범위를 따를 수 있다. For some wounds, such as punctured but not bleeding wounds, insertion of chopped patch material may be effective in stabilizing the wound by cross-linking the material. The healthcare provider may shred the patch directly or may distribute the chopped patch material as is. To create a chopped patch configuration, it is not necessary to completely form a patch to produce a similar material. A substrate, such as a gelatinous substrate, may be chopped, and a precursor mixture may be formed and milled/reduced into particulates. For example, a molten mixture or solution may be spray dried/cooled to directly form a particulate material, which may then be further milled or sieved, if desired. Separately chopped/milled materials may be mixed and distributed and used. While forming a mixture of precursors for milling may be desirable for rapid gelation/cross-linking, individual powders of the precursors may alternatively be mixed. For these implementations, the relative amounts of the components may follow the ranges described for the patch, although slightly different amounts may be selected for commercialization based on clinical experience.
다공성 친수성 물질과 하이드로겔 전구체의 혼합물인 과립 조성물은 잘게 썬 패치로부터 제조될 수 있으며, 다공성 친수성 물질은 패치의 기재가 되고 하이드로겔 전구체는 기재 상의 하이드로겔 전구체의 건조 층이 된다. 혼합물은 균질할 수도 있고, 균질하지 않을 수도 있다. 일부 구현예에서, 과립 조성물은 다공성 친수성 물질이 하이드로겔 전구체와 별도로 공급되는 혼합물이다. 예를 들어, 다공성 친수성 물질은 잘게 잘린 코팅되지 않은 기재이거나 젤라틴 미립자 또는 젤라틴 분말과 같이 미립자 형태로 제공되는 다공성 친수성 물질일 수 있다. 일부 구현예에서, 다공성 친수성 물질은 발포체, 부직포 터프팅 재료, 또는 부직포 펠팅 재료일 수 있다. 두 개 이상의 다공성 친수성 물질을 함께 사용할 수 있다. 별개의 친수성 다공성 물질의 예로는, 예를 들어, 동일한 물질로 이루어졌지만 다공성, 기공 크기 및/또는 입자 크기가 상이한 기재 또는 조성이 상이한 기재 등을 들 수 있다. 하이드로겔 전구체는 동일한 과립 내에 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체의 혼합물로 제공될 수 있거나, 친전자성 하이드로겔 전구체의 별개의 과립 및 친핵성 하이드로겔 전구체의 별개의 과립으로 제공될 수 있거나, 이들의 조합으로 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 잘게 썬 패치 조성물 내 잘게 썬 기재/다공성 친수성 물질의 중량 비율은 약 5중량% 내지 약 75중량%, 일부 구현예에서는 약 7중량% 내지 약 50중량%, 추가 구현예에서는 약 10중량% 내지 약 35중량%일 수 있다. 다른 구현예에서, 잘게 썬 기재의 중량 비율은 25% 미만, 10% 미만일 수 있다. 다른 구현예에서, 전구체의 과립 조성물을 잘게 썬 기재 없이 사용할 수 있으며, 잘게 썬 패치의 중량 비율은 0중량%이다. 당업자라면 상기 명시된 범위 내에서 추가적인 범위의 다공성 친수성 물질의 조성이 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.A granular composition comprising a mixture of a porous hydrophilic material and a hydrogel precursor can be prepared from a finely chopped patch, wherein the porous hydrophilic material is the substrate of the patch and the hydrogel precursor is the dried layer of the hydrogel precursor on the substrate. The mixture can be homogeneous or non-homogeneous. In some embodiments, the granular composition is a mixture in which the porous hydrophilic material is supplied separately from the hydrogel precursor. For example, the porous hydrophilic material can be a finely chopped uncoated substrate or a porous hydrophilic material provided in particulate form, such as gelatin microparticles or gelatin powder. In some embodiments, the porous hydrophilic material can be a foam, a nonwoven tufting material, or a nonwoven felting material. Two or more porous hydrophilic materials can be used together. Examples of separate hydrophilic porous materials include, for example, substrates made of the same material but having different porosities, pore sizes, and/or particle sizes, or substrates having different compositions. The hydrogel precursors can be provided as a mixture of electrophilic hydrogel precursor and nucleophilic hydrogel precursor within the same granule, can be provided as separate granules of electrophilic hydrogel precursor and separate granules of nucleophilic hydrogel precursor, or can be provided as combinations thereof. In some embodiments, the weight ratio of the chopped substrate/porous hydrophilic material in the chopped patch composition can be from about 5 wt % to about 75 wt %, in some embodiments from about 7 wt % to about 50 wt %, and in further embodiments from about 10 wt % to about 35 wt %. In other embodiments, the weight ratio of the chopped substrate can be less than 25%, less than 10%. In another embodiment, the granular composition of the precursor can be used without the chopped substrate, and the weight percentage of the chopped patches is 0 wt%. A person skilled in the art will recognize that additional ranges of compositions of porous hydrophilic materials within the stated ranges are contemplated and are within the scope of the present invention.
과립 조성물은 다공성 친수성 물질과 하이드로겔 전구체의 임의의 조합으로 구성된 과립을 가질 수 있다. 서로 다른 조성의 과립은 서로 다른 평균 과립 직경을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 다공성 친수성 물질과 하이드로겔 전구체는 과립 내에서 복합체를 형성한다. 또 다른 구현예에서, 다공성 친수성 물질과 친전자성 하이드로겔 전구체는 과립 내에서 복합체를 형성하고, 친핵성 하이드로겔 전구체는 별도의/별개의 과립으로 존재한다. 또 다른 구현예에서, 다공성 친수성 물질과 친핵성 하이드로겔 전구체는 과립 내에서 복합체를 형성하고, 친전자성 하이드로겔 전구체는 별도의/별개의 과립으로 존재한다. 또 다른 구현예에서, 다공성 친수성 물질은 과립 형태로 존재하고, 하이드로겔 전구체의 복합체는 별도의/별개의 과립으로 존재한다. 또 다른 구현예에서, 다공성 친수성 물질, 친전자성 하이드로겔 전구체 및 친핵성 하이드로겔 전구체는 별도의/별개의 과립으로 존재한다. 과립 조성물은 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체 중 하나 또는 둘 다로 코팅되거나 적어도 부분적으로 코팅된 다공성 친수성 물질의 과립으로 제공될 수 있다. 전구체 또는 전구체들의 코팅은 전구체 또는 전구체들의 용융물 또는 용액을 분무하여 이루어질 수 있다. 여러 층의 코팅이 예를 들어, 한 전구체 층 위에 다른 전구체 층이 있는 것과 같이 적용될 수 있다. The granular composition can have granules comprising any combination of the porous hydrophilic material and the hydrogel precursor. Granules of different compositions can have different average granule diameters. In one embodiment, the porous hydrophilic material and the hydrogel precursor form a complex within the granule. In another embodiment, the porous hydrophilic material and the electrophilic hydrogel precursor form a complex within the granule, and the nucleophilic hydrogel precursor is present as a separate/distinct granule. In another embodiment, the porous hydrophilic material and the nucleophilic hydrogel precursor form a complex within the granule, and the electrophilic hydrogel precursor is present as a separate/distinct granule. In another embodiment, the porous hydrophilic material is present in granule form, and the complex of the hydrogel precursor is present as a separate/distinct granule. In another embodiment, the porous hydrophilic material, the electrophilic hydrogel precursor and the nucleophilic hydrogel precursor are present as separate/distinct granules. The granule composition can be provided as granules of the porous hydrophilic material coated or at least partially coated with one or both of the electrophilic hydrogel precursor and the nucleophilic hydrogel precursor. The coating of the precursor or precursors can be accomplished by spraying a melt or solution of the precursor or precursors. Multiple layers of coating can be applied, for example, one precursor layer over another.
과립 조성물은 분말에서부터 작은 입자, 기재 또는 패치를 잘게 썰어 얻은 것과 같은 거친 조각에 이르기까지 다양한 형태의 과립을 가질 수 있다. 작은 입자는 평균 직경이 약 0.001 mm 내지 약 5 mm 또는 약 0.01 mm 내지 약 3.5 mm일 수 있다. 과립은 대략 구형일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며, 합리적인 모양일 수 있다. 과립 조성물은 패치에 대해 설명한 바와 같이 시각화제 및/또는 치료제를 추가로 포함할 수 있다. 과립 조성물을 출혈 결함 상에 또는 그 안에 배치할 수 있으며, 선택적으로 압력을 가할 수 있다. 출혈 결함은 과립 조성물로 부분적으로 또는 완전히 채워지거나 얇게 코팅될 수 있다. 당업자라면 상기 명시된 범위 내에서 추가적인 범위의 평균 직경이 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다. 의료 종사자가 패치를 잘게 썰어 사용하는 경우, 얻어지는 패치 조각은 일반적으로 의료 종사자의 요구에 따라 크기와 모양이 상당히 다양할 수 있다.The granular composition may have a variety of granule shapes, from powders to small particles, coarse pieces such as those obtained by chopping a substrate or patch. The small particles may have an average diameter of about 0.001 mm to about 5 mm or about 0.01 mm to about 3.5 mm. The granules may or may not be approximately spherical and may be of any reasonable shape. The granular composition may further comprise a visualizing agent and/or a therapeutic agent as described for the patch. The granular composition may be placed on or within the bleeding defect, and optionally pressure may be applied. The bleeding defect may be partially or completely filled or thinly coated with the granular composition. Those skilled in the art will recognize that additional ranges of average diameters within the above stated ranges are contemplated and are within the scope of the present invention. When the patch is chopping for use by a healthcare professional, the resulting patch pieces may generally vary considerably in size and shape, depending on the needs of the healthcare professional.
잘 혼합된 전구체를 가질 수 있는 능력으로 인해, 아민이 초기에 보호된 상태이더라도 빠른 겔 형성이 가능하다. 가교는 산으로 보호된 기가 생리학적 용액으로 희석되어 중화되는 즉시 시작된다. 생리학적 용액은 일반적으로 약간 염기성이며 예를 들어 생리학적 pH가 7.32 내지 7.42 pH 단위인 혈장이다. PEG-NH2 기의 경우, -NH3 + 부분은 중성 물 pH 값에서도 탈양성자화되어 친핵성 활성 형태를 형성해야 한다. 따라서, 적절하게 수화되면, 패치는 1분 이내에 겔화될 수 있으며, 실시예에서는 빠른 겔화가 입증되었다. 사용되는 화학 물질로 인해, 패치는 일반적으로 생리학적 용액이 있는 모든 습한 조직 표면에 부착되며 직접적인 혈액 및/또는 상처 접촉이 필요하지 않지만 존재할 수도 있다. 이 패치는 신속하고 예측 가능한 효능을 위해 설계되었으며, 효율적인 의료 시술을 수행하는 데 큰 도움이 될 수 있다.Due to the ability to have well-mixed precursors, rapid gel formation is possible even if the amine is initially protected. Crosslinking begins as soon as the acid-protected group is diluted with a physiological solution and neutralized. Physiological solutions are generally slightly alkaline, for example blood plasma, which has a physiological pH of 7.32 to 7.42 pH units. In the case of the PEG-NH 2 group, the -NH 3 + moiety must be deprotonated even at neutral water pH values to form the nucleophilic active form. Thus, when properly hydrated, the patch can gel in less than a minute, and rapid gelation has been demonstrated in the examples. Due to the chemistries used, the patch will generally adhere to any moist tissue surface with a physiological solution, and direct blood and/or wound contact is not required, but may be present. The patch is designed for rapid and predictable efficacy and can be of great help in performing efficient medical procedures.
각각의 전구체 조성물은 분해되지 않고 액체로 혼합될 수 있는 열 유동성 조성물을 형성하도록 선택될 수 있다. 열 유동성 조성물 또는 두 가지 이상의 열 유동성 조성물의 혼합물은 각각 순수 용융물 또는 순수 용융 혼합물일 수 있으며, "순수"는 용매를 첨가하지 않은 액상 조성물을 말한다. 그 다음 용융 혼합물을 기재에 코팅하고 냉각하여 패치를 형성할 수 있다. 특히, 폴리에틸렌 글리콜 코어가 있는 전구체는 일반적으로 비교적 낮은 온도에서 흐를 수 있는 액체를 형성한다. 슬롯 코팅, 압출, 스크린 인쇄 또는 기타 적절한 코팅 공정을 사용하여 코팅 기재를 형성할 수 있다. 일부 구현예에서, 전구체는 전구체가 적절히 안정적인 일부 유기 용매, 예를 들어 비양성자성 극성 용매에 용해될 수 있다. 혼합된 전구체 용액을 기재에 코팅(예: 분무 코팅)한 다음 건조하여 용매를 제거할 수 있다. 대안적인 구현예에서는, 산성화된 아민기의 탈양성자화를 방지하도록 용매를 선택한 비수용성 용매 용액을 사용하여 전구체를 처리할 수 있다. 전구체 용액은 전구체를 녹이는 것과 유사한 기술을 사용하여 침착될 수 있다.Each of the precursor compositions can be selected to form a heat-flowable composition that can be mixed as a liquid without decomposition. The heat-flowable composition or the mixture of two or more heat-flowable compositions can be a pure melt or a pure melt mixture, respectively, where "pure" refers to a liquid composition without the addition of a solvent. The melt mixture can then be coated on a substrate and cooled to form a patch. In particular, precursors having a polyethylene glycol core generally form a liquid that can flow at relatively low temperatures. The coated substrate can be formed using slot coating, extrusion, screen printing, or other suitable coating processes. In some embodiments, the precursor can be dissolved in some organic solvent in which the precursor is suitably stable, for example, an aprotic polar solvent. The mixed precursor solution can be coated on a substrate (e.g., spray coated) and then dried to remove the solvent. In an alternative embodiment, the precursor can be treated using a non-aqueous solvent solution, the solvent being selected to prevent deprotonation of the acidified amine groups. The precursor solution can be deposited using techniques similar to those for dissolving the precursor.
의료용 패치는 시술의 일부로 환자의 상처를 닫거나, 상처 치유나 시술 봉합을 위해 피부를 따라 붙이는 등 다양한 용도로 사용할 수 있으며, 상당한 가치를 가질 수 있다. 본 발명의 패치는 혈액이나 조직과의 접촉이 명시적으로 필요하지 않기 때문에 임의의 생리학적 체액에 의한 활성화의 상당한 이점을 제공한다. 따라서, 패치의 일부가 혈액이나 조직에 직접 접촉하더라도 패치 전체가 효과적인 봉합을 형성할 수 있으며, 혈액이나 조직에 직접 닿지 않는 가장자리 부분도 마찬가지이다. 예를 들어, 흡수성 기재는 생리학적 체액을 흡수할 수 있으며, 생리학적 체액이 있는 패치의 젖은 부분도 패치 표면 전체에 걸쳐 흡수할 수 있다. 그리고 패치의 어느 부분도 적절한 수분만 있다면 혈액이나 조직과 직접 접촉할 필요가 없으므로, 예를 들어 림프액은 기재로부터 직접 수축하거나 전달되어 패치를 효과적으로 활성화할 수 있다. 패치는 인간 또는 수의학적 목적으로 사용될 수 있다. 준비된 패치에는 혈액 성분이나 인간 성분이 포함되지 않을 수 있다.Medical patches can be used for a variety of purposes, such as closing a patient's wound as part of a procedure, or applying it along the skin for wound healing or surgical closure, and can be of considerable value. The patches of the present invention offer the significant advantage of activation by any physiological fluid, since contact with blood or tissue is not explicitly required. Thus, even if a portion of the patch is in direct contact with blood or tissue, the entire patch can form an effective seal, including the edges that are not in direct contact with blood or tissue. For example, the absorbent substrate can absorb the physiological fluid, and the wet portion of the patch with the physiological fluid can also absorb it over the entire surface of the patch. And since no portion of the patch is required to be in direct contact with blood or tissue, provided there is adequate moisture, for example, lymph fluid can be drawn or transferred directly from the substrate to effectively activate the patch. The patches can be used for human or veterinary purposes. The prepared patches may not contain blood or human components.
패치는 일반적으로 기재 층, 및 기재 층 위에 하이드로겔 전구체 층을 가질 수 있으며, 여기서 전구체 층은 동일하거나 다른 조성의 전구체 및/또는 하위 층의 혼합물일 수 있다. 기재 층은 균질할 수도 있고, 여러 층 및/또는 구조화된 층으로 구성될 수도 있다. 일반적으로, 패치가 형성될 때 기재 층은 건조되어 있으며 생분해성 재료로 형성되지만 특정 적용에서는 비분해성 기재를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 기재는 액체를 매우 잘 흡수하므로 하이드로겔이 상처를 봉합하는 동안 혈액 및 기타 체액을 관리하는 데 도움이 될 수 있다. 패치는 일반적으로 원하는 기계적 무결성을 제공하기에 충분한 두께를 갖고 있지만, 지나치게 두껍지 않으며, 적절한 두께의 패치는 적절한 시간 내에 원하는 가교 및 수화를 제공할 수 있을 뿐 아니라 적절한 시간 내에 분해되며 지나치게 부피가 크지 않을 수 있다.The patch can generally have a substrate layer, and a hydrogel precursor layer over the substrate layer, wherein the precursor layer can be a mixture of precursors and/or sublayers of the same or different compositions. The substrate layer can be homogeneous, or can be composed of multiple layers and/or structured layers. Typically, the substrate layer is dry when the patch is formed and is formed of a biodegradable material, although in certain applications it may be desirable to use a non-degradable substrate. The substrate is very liquid-absorbent, which can help manage blood and other body fluids while the hydrogel closes the wound. The patch is generally thick enough to provide the desired mechanical integrity, but not too thick, and a patch of appropriate thickness can provide the desired crosslinking and hydration in an appropriate amount of time while also being able to degrade in an appropriate amount of time and without being too bulky.
적절한 온도에서 열을 가해 유동성 상태를 형성하도록 전구체를 선택할 수 있다. 가공 중에 전구체가 유동 상태로 혼합되는 구현예의 경우, 용융 혼합물의 형성은 각 전구체에 대해 열적으로 안정되어야 한다. 흡습성 재료가 공기 중의 바람직하지 않은 수분을 흡수하지 않도록 낮은 습도 환경에서 가공을 수행할 수 있다. 일반적으로, 가열된 전구체 조성물의 흐름 특성은 작용기가 매달려 있는 중합체 코어에 의해 크게 영향을 받는다. 특히, 다른 친수성 전구체 코어를 사용할 수도 있지만 폴리에틸렌 글리콜 기반 전구체는 흐름 온도가 비교적 낮고 승인된 이식형 의료 제품에 적합하다는 장점이 있다. The precursors can be selected so that they form a fluid state when heated at an appropriate temperature. In embodiments where the precursors are mixed in a fluid state during processing, the formation of the molten mixture must be thermally stable for each precursor. Processing can be performed in a low humidity environment so that the hygroscopic material does not absorb undesirable moisture from the air. In general, the flow characteristics of the heated precursor composition are greatly influenced by the polymer core to which the functional groups are suspended. In particular, polyethylene glycol-based precursors have the advantage of relatively low flow temperatures and are suitable for approved implantable medical devices, although other hydrophilic precursor cores can be used.
일부 구현예에서, 전구체가 가교를 유도하지 않는 적절한 유기 용매에 용해가능한 경우에는, 전구체를 유기 용액에 혼합할 수 있다. 다양한 용액 코팅 기술이 용액 혼합물로 전구체 코팅을 형성하는 데 적합할 수 있다. 코팅을 형성한 후, 유기 용매를 증발시켜 제거하면 건조한 코팅이 형성될 수 있다. 건조 후 패치는 냉각된 용융물 형성 패치와 비슷하게 방수 파우치 등에 포장할 수 있다.In some embodiments, if the precursor is soluble in a suitable organic solvent that does not induce crosslinking, the precursor may be mixed into an organic solution. Various solution coating techniques may be suitable for forming the precursor coating with the solution mixture. After the coating is formed, the organic solvent may be evaporated and removed, thereby forming a dry coating. After drying, the patch may be packaged in a waterproof pouch or the like, similar to a cooled melt-formed patch.
원하는 보관 수명, 적절한 취급 및 가공 특성을 얻고 도포시 설정을 위해, 아민 전구체는 산 염/공액체의 형태로 제공되며 혼합된 전구체에는 완충액이 없거나 겔화를 지나치게 늦추거나 패치의 보관을 불안정하게 만들지 않는 적절히 선택된 완충액만 포함될 수 있다. 염기성 pH 완충액이 존재하면 가공 중에 아민에서부터 양성자가 제거되어 가교의 불안정성이 증폭될 가능성이 있다. 합성 중에는 친수성 성분이 모두 포함되어 있어 물이 제거되지만, 극히 낮은 수준의 물을 얻는 것은 불가능하다. 반면, 아민은 생리학적 체액과 접촉하자마자 쉽게 탈양성자화되도록 선택되었으므로 빠른 겔화를 달성하기 위한 완충액이 필요하지 않다. To obtain the desired shelf life, proper handling and processing characteristics and to set upon application, the amine precursors are provided in the form of acid salts/conjugates, or the mixed precursors may be free of buffers or may contain only appropriately selected buffers that do not unduly slow gelation or make the patch unstable for storage. The presence of alkaline pH buffers may result in the deprotonation of the amine during processing, thereby amplifying the instability of the crosslinks. Since all hydrophilic components are present during synthesis, water is deprotonated, but it is not possible to obtain extremely low levels of water. On the other hand, the amines are selected to be readily deprotonated upon contact with physiological fluids, and therefore do not require buffers to achieve rapid gelation.
다른 지혈 하이드로겔 패치도 알려져 있다. 예를 들어, 피브린 기반 패치가 시중에 판매된다. TACHOSIL®은 Baxter의 피브린 기반 패치이다. 피브린이나 기타 혈액 기반 성분을 기반으로 한 유사한 분말과 주사기로 전달가능한 매트릭스도 이용 가능하다. 패치에 대한 또 다른 접근 방식은 패치 내의 하이드로겔을 부분적으로 가교시켜 반응하지 않은 친전자성 기를 남겨두는 것이다. 부분 가교는 패치의 하이드로겔 전구체 층을 만드는 용액 공정을 제공하며, 이때 전구체는 의도적으로 작용기 비율(친핵체가 부족함)을 가지며, 그 결과 상당수의 미반응 친전자성 기가 생성된다. 미반응 친전자성 기는 상처 부위의 혈액이나 조직에 있는 친핵성 기, 예를 들어 자연적으로 존재하는 아민과 반응하도록 의도된다. 이러한 접근 방식은 패치가 조직이나 혈액에만 부착하여 상처와 직접 상호작용하지 않는 패치의 가장자리 뿐만 아니라 혈액이나 조직과 직접 접촉할 수 없는 곳에서 패치가 부분적으로 부착되고/되거나 패치 접착력이 나쁠 수 있는 단점이 있다. 이러한 접근 방식을 기반으로 하는 하이드로겔은 작용화된 전구체의 코어로서 폴리옥사졸린 공중합체를 사용하여 기술되었다. "Cross-Linked Polymers and Implants Derived From Electrophilically Activated Polyoxazoline"라는 제목의 Hoogenboom 등의 공개된 미국 특허 출원을 참조하며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. 이러한 폴리옥사졸린 기반 가교 중합체는 접착제로 기술되며, 하이드로겔이라고 명확하게 기술되어 있지 않다. 이에 반해, 본 명세서에 기술된 하이드로겔은 모든 가교결합 또는 본질적으로 모든 가교결합이 도포 후에 발생하며, 가교결합을 위해 환자에 의해 공급된 조직이나 혈액 또는 다른 친핵체와의 반응에 의존하지만, 본 발명의 전구체와 혈액이나 조직 간의 일부 반응이 일어날 수 있다. 본 패치의 하이드로겔 전구체는 사실상 자기 자신끼리만 반응하지만, 뛰어난 접착력을 보인다.Other hemostatic hydrogel patches are also known. For example, fibrin-based patches are commercially available. TACHOSIL® is a fibrin-based patch from Baxter. Similar powders and syringe-delivered matrices based on fibrin or other blood-based components are also available. Another approach to the patch is to partially crosslink the hydrogel within the patch, leaving unreacted electrophilic groups. Partial crosslinking provides a solution process for creating the hydrogel precursor layer of the patch, which is intentionally functionalized (lacking nucleophiles) and resulting in a significant number of unreacted electrophilic groups. The unreacted electrophilic groups are intended to react with nucleophilic groups in the blood or tissue at the wound site, such as naturally occurring amines. This approach has the disadvantage that the patch may partially adhere and/or have poor patch adhesion, as well as at the edges of the patch where the patch does not directly interact with the wound and only adheres to tissue or blood, and where there is no direct contact with blood or tissue. Hydrogels based on this approach have been described using polyoxazoline copolymers as the core of the functionalized precursor. See published U.S. patent application Ser. No. 6,518,411 entitled "Cross-Linked Polymers and Implants Derived From Electrophilically Activated Polyoxazoline", which is incorporated herein by reference. These polyoxazoline-based cross-linked polymers are described as adhesives and not specifically described as hydrogels. In contrast, the hydrogels described herein have all or essentially all cross-linking occurring after application and rely on reaction with patient-supplied tissue or blood or other nucleophiles for cross-linking, although some reaction between the precursors of the invention and blood or tissue may occur. The hydrogel precursors of the present patches react virtually exclusively with themselves, yet exhibit excellent adhesion.
폴리에틸렌 글리콜 기반(PEG 기반) 지혈 패치는 Veriset™(Medtronic)이라는 상품명으로 판매된다. Veriset™에는 "Hemostatic Implant"라는 제목의 Bennett의 공개된 미국 특허 출원 제2010/0100123A호('123 출원)에 기재된 기술이 포함되어 있는 것으로 생각되며, 상기 문헌은 본 명세서에 참조로 포함된다. 이러한 패치에는 분리된 전구체 성분들이 포함된다. 이와 대조적으로, 본 발명의 접근 방식은 환자와 접촉하여 고도로 가교된 균질한 하이드로겔을 빠르게 형성할 수 있는 혼합되거나 강하게 접촉하는 하이드로겔 전구체 성분을 포함한다. 가교되지 않은 전구체의 혼합 또는 밀접한 접촉의 결과로, 하이드로겔은 빠르게 겔화되어 양호한 기계적 안정성, 양호한 부착 및 예측 가능한 특성을 갖는 균질한 하이드로겔을 형성할 수 있다. 또 다른 지혈 패치는 Baxter International, Inc.(IL, USA)에서 HEMOPATCH™이라는 이름으로 PEG 기반 NHS 하이드로겔 전구체와 함께 판매된다. HEMOPATCH의 전구체 코팅은 조직과 혈액 내의 아민과 가교결합하도록 의도된다.A polyethylene glycol-based (PEG-based) hemostatic patch is sold under the trade name Veriset™ (Medtronic). Veriset™ is believed to incorporate the technology described in published U.S. patent application Ser. No. 2010/0100123A to Bennett ('123 application), entitled "Hemostatic Implant", which is incorporated herein by reference. Such patches include separate precursor components. In contrast, the present approach includes mixed or intimately contacted hydrogel precursor components that can rapidly form a highly crosslinked, homogeneous hydrogel upon contact with a patient. As a result of the mixing or intimate contact of the non-crosslinked precursors, the hydrogel can rapidly gel to form a homogeneous hydrogel with good mechanical stability, good adhesion, and predictable properties. Another hemostatic patch is sold by Baxter International, Inc. (IL, USA) under the name HEMOPATCH™ with a PEG-based NHS hydrogel precursor. HEMOPATCH's precursor coating is intended to cross-link with amines in tissues and blood.
일반적으로, 본 출원인의 패치는 기재 및 하이드로겔 전구체 층을 포함한다. 조직 부위에 배치된 후 하이드로겔 전구체 층을 가교시키면 패치가 해당 부위에 부착되는 데 도움이 된다. 기재는 일반적으로 전구체 층에 부착되며, 특히 지혈 상황에서 사용 시 패치의 수화와 안정화를 촉진하는 역할을 할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 기재는 기계적 무결성을 유지하는 동시에 높은 흡수성과 다공성을 갖는 것이 일반이다. 이러한 방식으로, 기재는 혈액과 같은 체액을 흡수하여 패치 부위를 안정화하고 하이드로겔을 수화시켜 가교를 촉진하는 데 도움이 되지만, 기재를 통과하는 혈액이 거즈 또는 외과의 장갑과 같이, 기재 표면을 부착시킬 정도로 다공성이 지나치게 높지는 않다. 기재 흡수는 팽창을 기준으로 평가할 수 있으며, 기재는 하이드로겔을 형성할 수 있지만 수화시 추가 가교결합이 나타나지 않는 하이드로겔을 형성할 수 있다. 기재의 다공성으로 인해 일반적으로 하이드로겔 전구체가 인접한 기재 표면으로 어느 정도 침투할 수 있다.In general, the patches of the present invention comprise a substrate and a hydrogel precursor layer. After placement at a tissue site, crosslinking of the hydrogel precursor layer helps to adhere the patch to the site. The substrate is generally adhered to the precursor layer and may serve to facilitate hydration and stabilization of the patch, particularly when used in hemostatic situations. For this purpose, the substrate is typically highly absorbent and porous while maintaining mechanical integrity. In this manner, the substrate is able to absorb body fluids, such as blood, to stabilize the patch site and hydrate the hydrogel to facilitate crosslinking, but is not so porous that blood passing through the substrate would adhere to the substrate surface, such as gauze or a surgeon's glove. Substrate absorption can be assessed based on swelling, and the substrate can form a hydrogel that does not exhibit additional crosslinking upon hydration. The porosity of the substrate generally allows some penetration of the hydrogel precursor into adjacent substrate surfaces.
본 발명의 패치의 하이드로겔 전구체 층에서, 가교를 위한 두 전구체는 탈수된 상태로 혼합되거나 전구체 층 내에 하위 층으로 형성될 수 있다. 아민기는 양성자화된 산성 상태로 있다. 전구체 층은 생리학적 체액에 의해 수화시 상대적으로 더 빠른 가교를 지원하기 위해 완충액이 사실상 필요 없을 수 있다. 전구체 층은 상업적으로 적절한 보관 수명을 지닌 제품을 유통하는 데 적합한 기간 동안 건조 보관 하에서 안정적이다. 물론 전구체에는 미량의 음이온 오염물질이 포함될 수 있지만, 적절히 순수한 전구체는 품질에 대한 우려를 없애야 한다. 본 명세서에 기재된 패치를 형성하는 데 하나 이상의 아민 말단 전구체를 사용할 수 있으며, 친핵성 말단기에 반응하는 하나 이상의 전구체도 사용할 수 있다.In the hydrogel precursor layer of the patch of the present invention, the two precursors for crosslinking can be mixed in a dehydrated state or formed as a sublayer within the precursor layer. The amine groups are in a protonated acidic state. The precursor layer may substantially require no buffer to support relatively rapid crosslinking upon hydration by physiological fluids. The precursor layer is stable under dry storage for a period suitable for distribution of the product having a commercially suitable shelf life. Of course, the precursors may contain trace amounts of anionic contaminants, but suitably pure precursors should eliminate concerns about quality. One or more amine-terminated precursors can be used to form the patches described herein, and one or more precursors that react with nucleophilic terminal groups can also be used.
가교 반응은 친핵성 아민이 적절한 기와 반응하여 첨가 반응을 일으키는 것을 포함한다. 일반적으로 첨가 반응은 높은 pH 값, 일반적으로 pH 7 이상에서 적절한 속도로 진행된다. 활성화 용액을 사용하지 않고도 아민의 탈양성자화는 생리학적 용액에 의해 수화시 비교적 빠르게 일어날 수 있으며, 이를 통해 가교 반응이 짧은 시간(예: <3분) 안에 일어날 수 있다. 실시예에서의 결과는 빠른 겔화를 확인시켜 준다. 전구체가 건조 패치에서 혼합되거나 밀접하게 접촉하기 때문에, 가교에 관여하는 거대 분자 전구체 분자의 큰 움직임 없이 반응성 가교 결합기가 근처에 있을 수 있다. 아래에 설명하고 예시한 바와 같이, 초기에 가교되지 않은 전구체는 빠르게 겔화되어 패치의 접착력을 유도할 수 있다. 일반적으로, 적절한 속도로 겔화를 유도하기 위해 높은 pH 완충액을 사용할 필요는 없으며, 붕산염 완충액과 같은 높은 pH 완충액은 저장 시간을 단축하는 데 도움이 될 수 있다. 인산염 기반 완충액과 같은 낮은 pH 완충액은 일반적으로 겔화 시간을 늘리지만, 적절한 양을 사용하면 겔화 속도를 허용할 수 없을 정도로 늦추지 않을 수 있다. 낮은 pH 완충액은 저장 기간에 부정적인 영향을 미치지 않을 수 있다. 원하는 경우, 반응 시간을 단축하기 위해 특정 적용을 위해 환자에게 패치를 붙인 후 추가로 외부의 높은 pH 완충액을 투여할 수 있지만 요구되지는 않는다.The crosslinking reaction involves the addition reaction of a nucleophilic amine with an appropriate group. The addition reaction generally proceeds at an appropriate rate at high pH values, typically above pH 7. Without the use of an activating solution, deprotonation of the amine can occur relatively quickly upon hydration with a physiological solution, allowing the crosslinking reaction to occur in a short time (e.g., <3 minutes). The results in the examples confirm rapid gelation. Since the precursors are mixed or in close contact in the dry patch, the reactive crosslinking groups can be in close proximity without significant movement of the macromolecular precursor molecules involved in the crosslinking. As described and exemplified below, the initially uncrosslinked precursor can rapidly gel, leading to adhesion of the patch. In general, it is not necessary to use a high pH buffer to induce gelation at an appropriate rate, and a high pH buffer, such as a borate buffer, can help to shorten the storage time. A low pH buffer, such as a phosphate-based buffer, generally increases gelation time, but when used in appropriate amounts, it may not slow down the gelation rate unacceptably. Low pH buffers may not adversely affect shelf life. If desired, additional external high pH buffer may be administered to the patient after application of the patch to shorten the reaction time, but this is not required.
하이드로겔 전구체를 지지하는 기재는 흡수성을 가질 수 있으며, 이는 여러 가지 장점을 제공할 수 있다. 첫째, 혈액, 림프액 등의 체액을 흡수할 수 있으므로, 의료 전문가가 패치를 붙이는 동안 상처를 관리하는 데 도움을 줄 수 있다. 또한, 흡수성 기재에 의한 생리학적 체액의 흡수는 하이드로겔 전구체의 수화에 도움이 될 수 있다. 따라서 흡수성 기재를 사용하면 겔화 시간을 단축할 수 있으며, 이는 1분 이내로 단축될 수 있다. 기재는 일반적으로 생분해되지만, 일부 구현예에서는 기재가 관련 시간 스케일에 걸쳐 분해되지 않을 수 있으며, 예를 들어 패치의 외부 도포를 포함하여 일부 적용이 있다. 패치의 외부 사용을 고려하는 경우, 뒷면 기재가 생분해성이 아닐 수 있으며, 치유가 완료되면 패치를 제거하거나 조직과 접촉한 전구체에 의해 형성된 하이드로겔이 흡수되어 며칠 후에 패치 기재가 방출될 수 있다. 특정 경우에서는, 하이드로겔 자체를 전달하는 것이 유리할 수 있으며, 이런 경우 비다공성 뒷면 기재를 사용하여 하이드로겔 자체에 부착되지 않고도 하이드로겔을 젖은 조직에 방출할 수 있다. 이러한 적용에서는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 등과 같이 하이드로겔 전구체에 대한 접착성이 낮은 중합체 기재로 만든 기재가 유용할 수 있다. 접착 붕대를 위한 방출 층이 이 용도에 맞게 조정될 수 있다.The substrate supporting the hydrogel precursor may be absorbent, which may provide several advantages. First, it may absorb body fluids such as blood, lymph, etc., which may aid the healthcare professional in managing the wound while the patch is being applied. Additionally, absorption of physiological fluids by the absorbent substrate may aid in hydration of the hydrogel precursor. Thus, the use of an absorbent substrate may shorten the gelation time, which may be as short as less than a minute. The substrate is generally biodegradable, but in some embodiments, the substrate may not degrade over the relevant time scale, including for example, some applications, including external application of the patch. When considering external use of the patch, the backing substrate may not be biodegradable, and the patch may be removed once healing is complete, or the hydrogel formed by the precursor in contact with the tissue may be absorbed, releasing the patch substrate after several days. In certain cases, it may be advantageous to deliver the hydrogel itself, in which case a nonporous backing substrate may be used to release the hydrogel into the wet tissue without adhering to the hydrogel itself. In these applications, substrates made from polymeric substrates that have low adhesion to the hydrogel precursor, such as polytetrafluoroethylene, polyethylene, polyurethane, etc., may be useful. The release layer for an adhesive bandage may be tailored for this application.
패치를 이용한 대부분의 지혈 적용의 경우, 기재는 합리적인 기간 내에 환자에게서 제거될 수 있을 만큼 무독성 분해 산물로 생분해되는 것이 바람직하다. 기재는 체액을 바람직하게 흡수할 수 있고 침투성 전구체 층과 서로 접촉할 수 있다. 다양한 천연 및 인공 소재, 일반적으로 고분자가 이러한 기능을 제공할 수 있지만, 젤라틴 스펀지 재료가 패치 구조에서 특히 좋은 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 원하는 수준의 유연성을 얻기 위해 젤라틴 스펀지를 압축하여 젤라틴 셀 구조를 파괴할 수 있으며, 전구체 층은 파괴된 셀 구조로 침투하여 바람직한 흡수 특성을 가진 통합적이고 안정적인 구조를 형성할 수 있다.For most hemostatic applications using patches, it is desirable that the substrate be biodegradable to non-toxic degradation products that can be removed from the patient within a reasonable period of time. The substrate should be capable of absorbing body fluids and of interfacing with the permeable precursor layer. While a variety of natural and man-made materials, usually polymers, can provide this functionality, gelatin sponge materials have been shown to perform particularly well in patch structures. To achieve the desired level of flexibility, the gelatin sponge can be compressed to disrupt the gelatin cell structure, and the precursor layer can penetrate into the disrupted cell structure to form an integral, stable structure with desirable absorption properties.
젤라틴은 동물의 세포외 기질의 주요 성분인 콜라겐의 가수분해 생성물이다. 콜라겐은 일반적으로 다양한 가축으로부터 수확된다. 콜라겐은 원래 상태에서는 불용성 섬유성 단백질이다. 가수분해는 단백질 중합체 가닥을 더 작은 단위로 분해하여 결과적으로 젤라틴을 가공할 수 있게 한다. 젤라틴의 정확한 성질은 가공 과정에 따라 달라질 수 있다. 그러나 일반적으로 젤라틴은 뜨거운 물과 기타 극성 용매에 가용성이다. 젤라틴을 불용성으로 만들기 위해, 젤라틴을 가교시켜 특정 성질을 조절할 수 있다. 가교에 독성 화학물질을 사용하지 않으려면 열을 사용하여 충분한 가교를 달성할 수 있다. 흡수성 기재를 형성하기 위해 젤라틴을 셀 유형 구조의 스펀지로 성형한다. 발포 젤라틴 셀 구조는 가교결합 없이 형성될 수 있다.Gelatin is a hydrolyzed product of collagen, a major component of the extracellular matrix of animals. Collagen is usually harvested from various livestock. Collagen is an insoluble fibrous protein in its original state. Hydrolysis breaks down the protein polymer strands into smaller units, resulting in gelatin that can be processed. The exact properties of gelatin can vary depending on the processing method. However, gelatin is generally soluble in hot water and other polar solvents. To make gelatin insoluble, gelatin can be cross-linked to adjust certain properties. Sufficient cross-linking can be achieved using heat to avoid the use of toxic chemicals in the cross-linking. To form an absorbent substrate, gelatin is formed into a sponge with a cell-type structure. Foamed gelatin cell structures can be formed without cross-linking.
젤라틴 스펀지의 형성은 알려져 있으며, 이후 일반적으로 화학적 가교결합에 의해 안정화된다. 예를 들어, "Method for Producing Shaped Bodies Based on Crosslinked Gelatin"라는 제목의 Ahlers의 공개된 미국 특허 출원 제2007/0077274호('274 출원)를 참조하며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. '274 특허는 특정 용도에 적합한 지속성이 부족한 기존의 가교 젤라틴 제품과 관련이 있다. 가교 젤라틴은 스펀지 구조에 기공을 제공하기 위해 공기와 같은 기공 형성제를 사용하여 형성된다. '274 특허의 생성물은 여전히 생분해성이다. 젤라틴 스펀지는 시중에서 지혈재로 시판된다. 예를 들어, 젤라틴 스펀지는 Gelita AG(독일, '274 특허의 출원인)와 Ethicon(미국)에서 구입할 수 있다. 가교결합되지 않은 젤라틴 스펀지를 얻을 수 있다. Gelita와 Ethicon은 젤라틴 스펀지를 지혈 패치, Surgi-Foam®(Ethicon) 및 Gelita-Spon®(Gelita)으로 판매한다.The formation of gelatin sponges is known and is then typically stabilized by chemical crosslinking. See, for example, published U.S. patent application Ser. No. 2007/0077274 to Ahlers entitled "Method for Producing Shaped Bodies Based on Crosslinked Gelatin" (the '274 application), which is incorporated herein by reference. The '274 patent relates to existing crosslinked gelatin products that lack the durability required for certain applications. The crosslinked gelatin is formed using a pore-forming agent, such as air, to provide pores in the sponge structure. The product of the '274 patent is still biodegradable. Gelatin sponges are commercially available as hemostatic agents. For example, gelatin sponges are available from Gelita AG (Germany, assignee of the '274 patent) and Ethicon (USA). Non-crosslinked gelatin sponges can be obtained. Gelita and Ethicon market gelatin sponges as hemostatic patches, Surgi-Foam® (Ethicon) and Gelita-Spon® (Gelita).
더 오랜 지속성을 위해서는 화학적 가교가 바람직할 수 있지만, 화학적 가교에는 독성 화학물질이나 재료의 생분해에 바람직하지 않은 다른 모이어티를 사용할 수 있으며, 그 결과 재료의 지속성이 지나치게 심해질 수 있다. 화학적 가교는 기재의 기계적 성질을 변화시켜 기재를 더 취성으로 만들 수도 있다. 반면, 완전히 가교되지 않은 젤라틴은 지혈에 도달하기 전에 너무 빨리 분해되어 체액에 대한 흡수력이 상실될 수 있다. 열 가교는 생체적합성을 복잡하게 만들 수 있는 화학물질을 도입하지 않고도 원하는 특성 균형을 달성할 수 있다. '274 특허에서 언급한 바와 같이, 젤라틴의 열 가교는 탈수를 일으키고 이는 가교결합을 형성할 수 있다. 열 가교에 대해서는 아래에서 더 자세히 설명한다.While chemical cross-linking may be desirable for longer durability, chemical cross-linking may involve the use of toxic chemicals or other moieties that are undesirable for the biodegradation of the material, which may result in the material being too durable. Chemical cross-linking may also alter the mechanical properties of the substrate, making it more brittle. On the other hand, gelatin that is not fully cross-linked may degrade too quickly before it can achieve hemostasis, thereby losing its ability to absorb body fluids. Thermal cross-linking can achieve the desired balance of properties without introducing chemicals that may complicate biocompatibility. As noted in the '274 patent, thermal cross-linking of gelatin causes dehydration, which may form cross-links. Thermal cross-linking is discussed in more detail below.
이전 연구는 젤라틴 스펀지를 압축하면 유연성이 증가할 수 있다고 제안하였다. '274 출원은 가교 젤라틴 스펀지의 유연성을 높이기 위해 롤러를 통과하는 것을 포함한 "기계적 작용"에 대해 논의한다. 그들은 밀도가 2 내지 10배 증가한다고 제안했지만, 기계적 작용에 따른 재료의 기계적 특성은 기술지 않았으며, 참고문헌에서는 데이터 제시 없이 시간 경과에 따른 용해에는 영향을 미치지 않는다고 제안하였다. 압축 젤라틴 기재를 하이드로겔 전구체와 함께 사용하는 것은 "Flexible Gelatin Sealant Dressing With Reactive Components"라는 제목의 DeAnglis 등의 공개된 미국 특허 출원 제2021/0213157호('157 출원)에 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. '157 출원은 가교결합 후에 젤라틴을 압축하는 것에 대해 언급한다. 이에 따라, '157 출원에서는 압축 젤라틴 스펀지가 단백질의 아민기가 물리적으로 더 가까이 위치하여 가교 밀도가 더 높아 강도가 더 높다고 언급하지만, '157 출원에서는 가교가 선택 사항이라고 제안하고 있다. '157 출원은 열 가교의 가능성을 제안하지 않는 것으로 보인다.Previous studies have suggested that compressing gelatin sponges can increase their flexibility. The '274 application discusses "mechanical acting" including passing the crosslinked gelatin sponge through rollers to increase its flexibility. They suggest a 2-10x increase in density, but do not describe the mechanical properties of the material as a result of the mechanical acting, and the reference suggests that dissolution over time is not affected, without providing data. The use of compressed gelatin substrates in conjunction with hydrogel precursors is described in published U.S. Patent Application No. 2021/0213157 to DeAnglis et al., entitled "Flexible Gelatin Sealant Dressing With Reactive Components" (the '157 application), which is incorporated herein by reference. The '157 application refers to compressing the gelatin after crosslinking. Accordingly, although the '157 application states that compressed gelatin sponges have greater strength due to the amine groups of the proteins being physically closer together, resulting in a higher crosslinking density, the '157 application suggests that crosslinking is optional. The '157 application does not appear to suggest the possibility of thermal crosslinking.
'157 출원은 하이드로겔 전구체와 흡수성 기재의 결합을 교시하는 이전에 공개된 미국 특허 출원을 참조하며, Hemostatic Implant"라는 제목의 Bennett 등의 제2011/0045047호를 참조하며, 이는 본 명세서에 참조로 포함되고, 상기에 인용된 '123 출원의 후속 작업인 것으로 보인다. '157 출원은 이전 연구의 바람직하지 않은 양태를 지적하고 다공성 기재에 침착된 건조 전구체 분말을 사용하는 대안을 제시한다.The '157 application references previously published U.S. patent applications teaching combinations of hydrogel precursors with absorbable substrates, see Bennett et al., No. 2011/0045047, entitled "Hemostatic Implant", which is incorporated herein by reference and appears to be a follow-on to the above-cited '123 application. The '157 application points out undesirable aspects of the prior work and presents an alternative using a dry precursor powder deposited on a porous substrate.
'157 출원은 압축되었다고 주장하는 상업용 기재 물질, 특히 SURGIFOAM® 제품 코드 1974 및 1975와 SPONGOSTAN® 젤라틴 필름의 사용을 예시하고 있다. '157 출원에서는 이러한 기재의 자세한 특성에 대해 설명하지 않았고, 하이드로겔 전구체를 적용하기 전에 수행된 특정 추가 처리도 없다. 상기에 언급한 바와 같이, 전구체는 4-아암 PEG-SG(숙신이미딜 글루타레이트)(MW=4000 Da), 4-아암 PEG-아민(MW=3,000 Da) 및 중탄산나트륨 분말을 혼합한 미세 건조 분말 형태로 첨가된다. 분말을 유기 용매에 현탁시켜 적용한 후 증발시킨다. 분말 전구체는 본 명세서에 기재된 고체 전구체 층의 장점이 부족하다.The '157 application exemplifies the use of commercially available substrate materials, specifically SURGIFOAM® product codes 1974 and 1975 and SPONGOSTAN® gelatin films, which are claimed to be compressed. The '157 application does not describe the detailed properties of these substrates, nor any specific further processing performed prior to application of the hydrogel precursor. As noted above, the precursor is added in the form of a finely dried powder comprising a mixture of 4-arm PEG-SG (succinimidyl glutarate) (MW=4000 Da), 4-arm PEG-amine (MW=3,000 Da), and sodium bicarbonate powder. The powder is suspended in an organic solvent, applied, and then evaporated. Powder precursors lack the advantages of the solid precursor layers described herein.
시중에서 판매되는 지혈용 젤라틴 스펀지는 일반적으로 화학적으로 가교결합되어 있으며, 예를 들어 포름알데히드 또는 글루타르알데히드와 같은 알데히드를 사용하여 생물학적 체액과 접촉해도 적절한 지속 시간 동안 구조를 안정화시킨다고 생각된다. 상기에 언급한 바와 같이, '157 출원은 Ethicon, Inc.의 상업용 기재를 사용하고 있으며, 치수 외에 기재의 생산이나 구체적인 특성에 대한 세부 정보가 없다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 가공에는 체액이나 물로 활성화될 때까지 안정적이고 가교되지 않도록 설계된 전구체의 연속 층을 형성하는 코팅 과정이 포함된다. 그러면 전구체 층은 기재와 상승 작용을 보이는데, 전구체 층이 기재를 안정화시키고 하이드로겔 전구체가 기재에 침투하면 하이드로겔 전구체가 박리나 벗겨짐으로부터 안정화될 수 있다.Commercially available hemostatic gelatin sponges are typically chemically cross-linked, for example using aldehydes such as formaldehyde or glutaraldehyde, which are thought to stabilize the structure for an appropriate duration of time when in contact with biological fluids. As noted above, the '157 application uses a commercial substrate from Ethicon, Inc., and provides no details on the manufacture or specific properties of the substrate other than dimensions. As described herein, processing involves a coating process that forms a successive layer of a precursor that is designed to be stable and non-cross-linked until activated by a fluid or water. The precursor layer then acts synergistically with the substrate, such that the precursor layer stabilizes the substrate and the hydrogel precursor penetrates the substrate, thereby stabilizing the hydrogel precursor from delamination or peeling.
출원인의 처리 과정에서는 하이드로겔 전구체 층을 적용한 후에 패치 구조를 압축하는 것이 수행된다. 이러한 압축 단계는 일반적으로 형성된 전구체 층을 파괴하거나 깨뜨려 표면 전체에 미세파괴 및/또는 균열 등을 형성한다. 미세파괴 및/또는 균열은 생성된 패치의 유연성이 증가함에 따라 발생한다. 수화된 패치는 패치의 일부를 따라 상처와 직접 접촉하든 그렇지 않든 조직에 부착된다. 젤라틴 스펀지는 가소제 및 아마도 기타 제제와 같은 첨가제를 포함할 수 있으며, 패치 재료가 너무 탄성이 없어 압축 시 두께 감소가 더 크고 압축 후 튀어나오는 현상이 적으면 패치의 기계적 특성이 더 크게 향상될 것으로 생각된다. 그러면 젤라틴 스펀지의 셀 구조가 파괴되어, 수화를 더욱 촉진하고 유연성을 향상시킬 수 있다. 젤라틴 패치는 전구체 층을 배치한 후 압축하는 것 외에도 전구체 층을 적용하기 전에 압축할 수도 있다. 초기 압축은 전구체 층의 표면을 유지하면서 전구체 층이 젤라틴에 침투하는 것을 촉진시킬 수 있다.In the applicant's processing, the patch structure is compressed after the hydrogel precursor layer is applied. This compression step generally destroys or breaks the formed precursor layer, forming micro-breaks and/or cracks throughout the surface. The micro-breaks and/or cracks occur as the flexibility of the formed patch increases. The hydrated patch adheres to the tissue, whether or not it is in direct contact with the wound along a portion of the patch. The gelatin sponge may contain additives such as plasticizers and possibly other agents, and it is thought that the mechanical properties of the patch will be improved more if the patch material is not too elastic, so that the thickness reduction upon compression is greater and the phenomenon of bulging after compression is less. Then, the cell structure of the gelatin sponge is destroyed, which can further promote hydration and improve flexibility. In addition to compressing after the precursor layer is placed, the gelatin patch may also be compressed before the precursor layer is applied. The initial compression can facilitate the penetration of the precursor layer into the gelatin while maintaining the surface of the precursor layer.
하이드로겔 전구체의 다공성 젤라틴 기재에 대한 부착을 향상시키기 위해, 하이드로겔 전구체를 가벼운 압축 상태에서 기재에 침착시킬 수 있다는 것이 발견되었다. 원하는 침착 구성을 제공하도록 프린트 헤드를 조정할 수 있다. 다공성 젤라틴 기재는 다소 탄성적일 수 있으므로, 하이드로겔 전구체 층의 중간 정도의 압축은 기재 두께의 지속적인 변화를 가져오지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 압축력 하에서 기재에 침착하면 하이드로겔 전구체가 기재에 더 많이 침투하는 것으로 보인다. 그 결과 패치 구조는 원하는 정도의 하이드로겔 전구체 부착 및 응집력을 나타내어, 건조 패치로부터 하이드로겔 전구체가 벗겨지거나 박리되는 현상을 줄이거나 없앤다. 생성된 하이드로겔 전구체 구조는 상처에 적용할 수 있는 표면을 제공하는데, 이때 표면은 하이드로겔 전구체로 완전히 또는 적어도 상당 부분 덮여 있으며, 깨진 경우에도 마찬가지이다. 하이드로겔 전구체 구조는 층으로서, 또는 기재에 침투하여 응집성 하이드로겔 전구체 또는 보다 복잡한 구조의 코팅을 형성하는 것을 반영하는 용어로서 지칭될 수 있으며, 예를 들어 응집성 하이드로겔 전구체 구조, 응집성 하이드로겔 전구체 네트워크 또는 응집성 네트워크라고 하며, 본 명세서에서 이들은 상호교환적으로 사용된다.To enhance the adhesion of the hydrogel precursor to the porous gelatin substrate, it has been discovered that the hydrogel precursor can be deposited onto the substrate under light compression. The print head can be adjusted to provide the desired deposition configuration. Since the porous gelatin substrate may be somewhat elastic, moderate compression of the hydrogel precursor layer may not result in a sustained change in substrate thickness. Nevertheless, deposition onto the substrate under compression appears to allow greater penetration of the hydrogel precursor into the substrate. The resulting patch structure exhibits the desired degree of hydrogel precursor adhesion and cohesion, thereby reducing or eliminating the phenomenon of hydrogel precursor peeling or delamination from the dried patch. The resulting hydrogel precursor structure provides a surface that can be applied to a wound, wherein the surface is completely or at least substantially covered with the hydrogel precursor, even when broken. The hydrogel precursor structure may be referred to as a layer, or as a term reflecting its ability to penetrate a substrate to form a cohesive hydrogel precursor or a coating of more complex structures, for example a cohesive hydrogel precursor structure, a cohesive hydrogel precursor network or a cohesive network, which are used interchangeably herein.
원칙적으로, 젤라틴 스펀지의 압축은 다양한 방법으로, 예를 들어 구조물 위로 조여지는 두 개의 판 사이에 패치를 배치하는 것으로 수행될 수 있다. 압축을 가하는 편리한 방법은 패치를 캘린더 롤러에 통과시키는 것이다. 캘린더 롤러의 간격은 원하는 압축을 달성하도록 설정될 수 있다. 롤러를 사용하여 압축하는 것은 공정 흐름 접근 방식에서도 편리하며, 전단력을 가하여 전구체 층을 파괴하는 데에도 편리하다. 롤러를 반복적으로 적용하여 서서히 원하는 압축을 달성할 수 있다. 전구체 층이 없는 첫 번째 압축은 전구체 층이 있는 롤러를 통과하는 후속 압축에 비해 더 큰 롤러 간격으로 수행될 수 있다.In principle, the compression of the gelatin sponge can be carried out in various ways, for example by placing the patch between two plates which are tightened over the structure. A convenient way of applying the compression is to pass the patch through calender rollers. The gap of the calender rollers can be set to achieve the desired compression. The compression using rollers is also convenient in a process flow approach, and also for breaking up the precursor layer by applying a shear force. The desired compression can be gradually achieved by repeatedly applying the rollers. The first compression without the precursor layer can be carried out with a larger roller gap than the subsequent compression through the rollers with the precursor layer.
하이드로겔 전구체 층과 관련하여, 보호된 친핵성 전구체는 일반적으로 산성화된 아민기를 갖는다. 예를 들어, 아민은 염산과 같은 강산과 반응할 수 있으며, 염화물 이온 또는 다른 해당 짝염기는 전구체와 결합된 상태를 유지할 수 있다. 아민의 산성화는 아민이 탈양성자화할 수 있을 때까지 가교 반응을 억제하여 전구체 층을 안정화한다. 이러한 전구체 선택을 통해, 생성된 패치는 상당한 기간 동안 건조한 보관 환경에서 안정적으로 유지될 수 있다. 친핵성 전구체는 일반적으로 다수의 작용기를 갖고 있으며, 3개 이상의 작용기를 사용하면 더욱 높은 가교결합 구조를 가질 수 있다. 친핵성 전구체는 친수성 코어를 가질 수 있으며, 이는 펜던트 아민기로 고도로 분지화될 수 있다. 낮은 pH 완충액은 산성화된 아민기를 불안정화시키지 않을 수도 있다.In relation to the hydrogel precursor layer, the protected nucleophilic precursor generally has an acidified amine group. For example, the amine can react with a strong acid, such as hydrochloric acid, and the chloride ion or other corresponding conjugate base can remain bound to the precursor. The acidification of the amine stabilizes the precursor layer by inhibiting the crosslinking reaction until the amine can be deprotonated. With this precursor selection, the resulting patches can be kept stable in a dry storage environment for a considerable period of time. The nucleophilic precursor generally has multiple functional groups, and using three or more functional groups can result in a higher crosslinking structure. The nucleophilic precursor can have a hydrophilic core, which can be highly branched with pendant amine groups. Low pH buffers may not destabilize the acidified amine groups.
친전자성 전구체는 아민과 첨가 반응을 일으켜 공유 결합 가교를 형성할 수 있는 친전자성 기를 갖는다. 친전자성 기는 일반적으로 아민기와만 반응하고, 양성자화 아민기, 즉 암모늄산 접합체와는 반응하지 않는다. 친전자성 전구체는 다수의 작용기를 가지고 있으며, 3개 이상의 작용기를 가지면 고도로 가교된 하이드로겔을 형성할 수 있다. 친전자성 기는 일반적으로 폴리에틸렌 글리콜과 같은 친수성 코어에 매달려 있으며, 적절하게 분지되어 원하는 정도의 가교를 형성할 수 있다.The electrophilic precursor has an electrophilic group that can undergo an addition reaction with an amine to form a covalent crosslink. The electrophilic group generally reacts only with an amine group and does not react with a protonated amine group, i.e., an ammonium acid conjugate. The electrophilic precursor has a number of functional groups, and if it has three or more functional groups, it can form a highly crosslinked hydrogel. The electrophilic group is generally attached to a hydrophilic core such as polyethylene glycol, and can be appropriately branched to form a desired degree of crosslinking.
친전자성 전구체와 보호된 친핵성 전구체는 두 전구체 중 하나의 분해 온도보다 낮은 흐름 온도를 갖도록 설계될 수 있다. 따라서 두 화합물을 사용하여 용융 혼합물을 형성할 수 있다. 용융 혼합물은 양호한 혼합물로 형성될 수 있다. 그 다음 용융 혼합물을 가공하여 패치를 형성할 수 있다. 전구체 층이 하위 층을 포함하는 경우, 이 하위 층을 순차적으로 서로 위에 적용할 수 있다. 하위 층은 혼합물로 또는 전구체들 중 하나로 구성될 수 있다. 일반적으로, 주변 대기로부터 수분 흡수를 줄이기 위해 낮은 습도 조건에서 가공을 수행할 수 있다. 용융 혼합물은 패치용 코팅으로 직접 형성될 수 있지만, 용융 혼합물은 원칙적으로 후속 가공을 위해 응고될 수 있다. 예를 들어, 용융 혼합물은 기재에 슬롯 코팅될 수 있지만, 압출, 스크린 인쇄, 분무 또는 이와 유사한 다른 공정 기술을 사용할 수도 있다. 슬롯 코팅 또는 기타 코팅 기술을 기재 시트에 대해 수행하여 효율적인 가공을 할 수 있다. 코팅이 응고된 후, 코팅된 시트를 원하는 패치 크기로 잘라낼 수 있다. 대안적으로, 미리 잘린 패치 기재에 코팅을 형성할 수도 있다. 패치가 탈수된 상태를 유지하도록 적절한 포장을 사용해 유통시킬 수 있다.The electrophilic precursor and the protected nucleophilic precursor can be designed to have a flow temperature lower than the decomposition temperature of one of the two precursors. Thus, the two compounds can be used to form a molten mixture. The molten mixture can be formed into a good mixture. The molten mixture can then be processed to form a patch. If the precursor layer includes a sublayer, the sublayers can be applied sequentially one on top of the other. The sublayer can be composed of the mixture or of one of the precursors. In general, processing can be performed under low humidity conditions to reduce moisture absorption from the surrounding atmosphere. The molten mixture can be formed directly into the patch coating, but the molten mixture can in principle be solidified for subsequent processing. For example, the molten mixture can be slot coated onto the substrate, but extrusion, screen printing, spraying, or other similar processing techniques can also be used. Slot coating or other coating techniques can be performed on the substrate sheet to allow efficient processing. After the coating has solidified, the coated sheet can be cut into the desired patch size. Alternatively, the coating can be formed on a pre-cut patch substrate. The patch may be distributed using appropriate packaging to maintain its dehydrated state.
일부 구현예에서, 전구체는 불활성 유기 용매에 용해될 수 있다. 적합한 용매는 톨루엔, 크실렌, 디메틸카보네이트 등과 같은 방향족 액체나 비양성자성 용매일 수 있다. 일반적으로 유체 특성이 적절한 처리를 허용하는 한, 용액을 고도로 농축하여 용매 사용을 줄일 수 있다. 용매 기반 침착을 위한 코팅 접근 방식은 일반적으로 용융 혼합물에 대한 것과 동일하며, 농도는 특정 침착 방식에 맞게 적절하게 조절될 수 있다.In some embodiments, the precursor may be dissolved in an inert organic solvent. Suitable solvents may be aromatic liquids or aprotic solvents, such as toluene, xylene, dimethyl carbonate, etc. In general, the solution may be highly concentrated to reduce solvent usage, as long as the fluid properties allow for appropriate processing. The coating approach for solvent-based deposition is generally the same as for melt mixtures, and the concentration may be adjusted appropriately to suit the particular deposition method.
패치의 구성 요소는 친수성 및/또는 흡습성을 가지는 경향이 있다. 따라서, 합성 또는 구매한 성분을 패치를 형성하기 위한 가공을 하기 전에 건조/데시케이팅시킬 수 있다. 일부 기재는 동결건조될 수 있다. 일부 구현예에서는 수화 수준을 5중량% 이하 또는 그보다 훨씬 낮게 하는 것이 바람직할 수 있다. 가공은 건조 공기, 질소 또는 이와 유사한 분위기에서 열 및 진공을 적용하여 제어된 분위기에서 이루어질 수 있다. 가공에는 건조를 향상시키기 위해 부분 진공 상태에서 불활성 건조 가스의 제한된 흐름과 열을 조합하는 스윕 기술이 포함될 수 있다. 습기 감소를 위한 조건이 제공될 수 있다. 패치를 형성한 후, 건조한 공기 중에서 습기 방지 포장재에 포장할 수 있다. 예를 들어, 포장하는 동안 에틸렌 옥사이드 가스를 사용하거나 포장 후 방사선을 사용하여 패치를 살균할 수 있다. 살균은 상당한 양의 가교결합을 유도하지 않는 조건에서 이루어질 수 있다.The components of the patch tend to be hydrophilic and/or hygroscopic. Therefore, the synthetic or purchased components may be dried/desiccated prior to processing to form the patch. Some substrates may be lyophilized. In some embodiments, it may be desirable to have a hydration level of 5 wt. % or less or even lower. Processing may be performed in a controlled atmosphere using heat and vacuum in dry air, nitrogen or a similar atmosphere. Processing may include a sweep technique combining heat with a limited flow of an inert drying gas under partial vacuum to enhance drying. Conditions for moisture reduction may be provided. After the patch is formed, it may be packaged in a moisture-proof packaging material in dry air. For example, the patch may be sterilized using ethylene oxide gas during packaging or using radiation after packaging. Sterilization may be performed under conditions that do not induce significant crosslinking.
본 명세서에 기술된 하이드로겔 패치는 며칠에서 한 달 또는 그 이상의 적당한 기간이 지난 후 흡수될 수 있는 이식형 지혈 패치로 사용하기에 특히 적합하다. 하이드로겔 패치는 출혈을 조절하거나 개방 수술이나 복강경 수술 시 상처를 봉합하는 데 사용할 수 있다. 하이드로겔 패치는 일반적으로 임의의 상처 치유의 맥락에 대해 사용될 수 있으며, 이식형이 아닌 표피적인 배치에도 사용될 수 있다. 빠른 봉합, 양호한 부착, 조절 가능한 흡수 시간의 특성은 다양한 적용에 바람직한 특성을 제공한다.The hydrogel patches described herein are particularly suitable for use as implantable hemostatic patches that can be absorbed over a suitable period of time, from several days to a month or more. The hydrogel patches can be used to control bleeding or to close wounds during open or laparoscopic surgery. The hydrogel patches can generally be used in any wound healing context, and can also be used in non-implantable superficial placements. The properties of rapid closure, good adhesion, and controllable absorption time provide desirable properties for a variety of applications.
패치 구조 및 하이드로겔 전구체Patch structure and hydrogel precursor
본 명세서에 기술되는 하이드로겔 전구체 패치는 일반적으로 기재와 기재 표면 상의 혼합물 또는 하위 층인 하이드로겔 전구체 층을 포함하지만, 전형적으로 기재 내부로 어느 정도 침투한다. 기재는 패치의 원하는 적용에 적합하도록 선택될 수 있다. 일반적으로, 기재는 흡수성이 있으며 기재는 환자와 접촉하여 적당한 시간 내에 제자리에서 흡수될 수 있다. 패치는 환자에서 이식용으로 적합할 수 있으며, 이러한 구현예의 경우 기재는 일반적으로 흡수 가능하다. 전구체는 일반적으로 실질적으로 가교되지 않았으며 층 내에서 혼합된다. 이 층은 기재 위에서 균일할 수도 있고 다양할 수도 있다. 전구체는 생리학적 용액이나 조직에 노출되면 비교적 빠르게 가교결합되도록 선택된다. 패치는 출혈을 조절하고 제한하는 데 도움이 되는 지혈 패치로 적합할 수 있다.The hydrogel precursor patches described herein generally comprise a substrate and a hydrogel precursor layer that is a mixture or sublayer on the substrate surface, but typically penetrates to some extent into the substrate. The substrate can be selected to suit the desired application of the patch. Typically, the substrate is absorbable and the substrate can be absorbed in situ upon contact with a patient within a reasonable time. The patch can be suitable for implantation in a patient, in which case the substrate is generally absorbable. The precursor is generally substantially non-crosslinked and is mixed within the layer. The layer can be uniform or varied over the substrate. The precursor is selected to crosslink relatively quickly upon exposure to physiological solutions or tissues. The patch can be suitable as a hemostatic patch to help control and limit bleeding.
패치를 사용하기 전, 기재 상의 층에 있는 하이드로겔 전구체는 실질적으로 가교되지 않는다. 정확한 정량화는 실용적이지 않을 수도 있지만, 이러한 조건의 개념과 만족의 명확한 중요성은 매우 분명하다. 첫째, 아민기가 산 변형을 통해 보호되어 친핵성 반응을 차단함으로써 가교결합이 일어나지 않도록 화학 반응이 설계되었다. 상당한 가교결합으로 인해 다양한 전구체 분자가 네트워크 구조로 결합된다. 특정 수준의 가교결합에서, 그 물질은 더 이상 독립적인 전구체 분자를 갖지 않고, 본질적으로 공유 결합으로 연결된 응집성 물질 덩어리가 된다. 이 과정은 겔화의 맥락에서 평가되며, 응집성 덩어리는 결과적으로 생성되는 겔, 즉 하이드로겔이라고 할 수 있다. 하이드로겔 전구체의 가교 정도가 겔화를 넘어 추가 시간에 걸쳐 완전한 가교에 가까워짐에 따라 겔이 강화되고 단단해진다. 겔화 시간(또는 겔 타임)은 예를 들어 아래에 설명된 바와 같이 측정될 수 있다. 반대로, 겔화되기 전 중간 단계에서는 일부 가교가 일어나면서 특성이 변하고, 이로 인해 조성물의 거동이 변한다. 전구체가 실질적으로 가교되지 않은 경우, 완전히 수화된 전구체의 특성은 크게 변하지 않으며, 흐름 특성과 유동학적 특성은 형성된 가교되지 않은 조성과 비교했을 때 전구체 조성의 측정 가능한 변화가 없지만, 이러한 특성은 가교가 시작되면 빠르게 변할 수 있다.Prior to application of the patch, the hydrogel precursor in the layer on the substrate is substantially uncrosslinked. While precise quantification may not be practical, the concept and clear importance of satisfying this condition are quite clear. First, the chemical reaction is designed such that the amine groups are protected by acid modification, thereby blocking the nucleophilic reaction, thereby preventing crosslinking. The significant crosslinking causes the various precursor molecules to be bound together in a network structure. At a certain level of crosslinking, the material no longer has independent precursor molecules, but essentially becomes a cohesive mass of material linked by covalent bonds. This process is evaluated in the context of gelation, and the cohesive mass is referred to as the resulting gel, i.e., the hydrogel. As the degree of crosslinking of the hydrogel precursor approaches complete crosslinking over additional time beyond gelation, the gel becomes stronger and more rigid. The gelation time (or gel time) can be measured, for example, as described below. Conversely, in the intermediate stages prior to gelation, some crosslinking occurs, which alters the properties and thus the behavior of the composition. When the precursor is substantially uncrosslinked, the properties of the fully hydrated precursor are not significantly changed, and the flow and rheological properties show no measurable change in the precursor composition compared to the formed uncrosslinked composition, although these properties can change rapidly once crosslinking begins.
도 1a는 지혈 패치의 일 구현예의 구조를 나타낸다. 지혈 패치(100)는 기재(102) 및 전구체 층(104)을 갖는다. 기재(102)는 아래에 설명된 바와 같이 젤라틴 기재 또는 기타 적합한 기재일 수 있다. 예를 들어, 기재(102)는 피브리노겐 또는 트롬빈 또는 혈소판과 같은 혈액 성분이 첨가되지 않은 젤라틴 기재일 수 있다. 일부 구현예에서, 기재(102)는 다공성이고 흡수성이다. 추가적 또는 대안적 구현예에서, 기재(102)는 생분해성이다. 일반적으로, 기재는 비교적 얇아서, 평균 두께가 1cm 이하이며, 패치 면적은 특정 적용에 맞게 적절하게 선택할 수 있다.FIG. 1A illustrates the structure of one embodiment of a hemostatic patch. The hemostatic patch (100) has a substrate (102) and a precursor layer (104). The substrate (102) can be a gelatin substrate or other suitable substrate as described below. For example, the substrate (102) can be a gelatin substrate without added blood components such as fibrinogen or thrombin or platelets. In some embodiments, the substrate (102) is porous and absorbable. In additional or alternative embodiments, the substrate (102) is biodegradable. Typically, the substrate is relatively thin, with an average thickness of less than 1 cm, and the patch area can be appropriately selected to suit a particular application.
전구체 층(104)은 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체의 혼합물일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전구체 층(104)은 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체의 하위 층으로 구성될 수 있으며, 이는 혼합물을 포함할 수도 포함하지 않을 수도 있지만 일반적으로 하위 층을 따라 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체의 계면을 갖는다. 일부 구현예에서, 기재에 액체로 도포된 하위 층은 냉각 및/또는 건조 후 기재 상에 단일 균질층을 형성한다. 다른 구현예에서, 하위 층은 조성 구배를 갖는 연속적인 층을 형성한다. 도 1b는 지혈 패치의 대체 구조를 보여준다. 지혈 패치(150)는 기재(152) 및 전구체 층(154)을 갖는다. 전구체 층(154)은 하위 층(160 및 164)의 스택으로 구성된다. 하위 층(160 및 164)은 서로 직접 접촉해 있다. 일부 구현예에서, 하위 층(160)은 친전자성 하이드로겔 전구체의 하위 층이고, 하위 층(164)은 친핵성 하이드로겔 전구체의 하위 층이다. 다른 구현예에서는, 하위 층의 구성이 반전되며, 하위 층(160)이 친핵성 하이드로겔 전구체의 하위 층이고, 하위 층(164)이 친전자성 하이드로겔 전구체의 하위 층이다. 일부 구현예에서, 전구체 층(154)은 세 개 이상의 교대 하위 층, 예를 들어 하위 층(160)/하위 층(164)/하위 층(160)으로 구성되며, 인접한 하위 층들은 서로 직접 접촉한다. 본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 바와 같이, 하이드로겔 전구체들 간의 직접적인 접촉은 우연적이거나 의도치 않은 접촉 이상을 나타내며, 층의 확장된 치수를 따라 각 구성 요소의 상당한 표면적이 관련되고 일반적으로 이는 층과 층 간의 상호작용을 수반한다. 여러 개의 하위 층은 두께가 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 일부 구현예에서, 전구체 층(104/154)은 전구체 층(104/154)이 기재(102/152)와 시각적으로 구별될 수 있도록 시각화제를 갖는다. 바람직한 구현예에서, 전구체 층(104/154)은 염료의 존재로 인해 청색 또는 녹색 색상을 갖는다.The precursor layer (104) can be a mixture of an electrophilic hydrogel precursor and a nucleophilic hydrogel precursor. Alternatively or additionally, the precursor layer (104) can be comprised of a sublayer of an electrophilic hydrogel precursor and a nucleophilic hydrogel precursor, which may or may not comprise a mixture, but generally has an interface of the electrophilic hydrogel precursor and the nucleophilic hydrogel precursor along the sublayer. In some embodiments, the sublayer, which is applied as a liquid to the substrate, forms a single homogeneous layer on the substrate after cooling and/or drying. In other embodiments, the sublayer forms a continuous layer having a compositional gradient. FIG. 1B shows an alternative structure of a hemostatic patch. A hemostatic patch (150) has a substrate (152) and a precursor layer (154). The precursor layer (154) is comprised of a stack of sublayers (160 and 164). The sublayers (160 and 164) are in direct contact with each other. In some embodiments, the sublayer (160) is a sublayer of an electrophilic hydrogel precursor and the sublayer (164) is a sublayer of a nucleophilic hydrogel precursor. In other embodiments, the configuration of the sublayers is reversed, such that the sublayer (160) is a sublayer of a nucleophilic hydrogel precursor and the sublayer (164) is a sublayer of an electrophilic hydrogel precursor. In some embodiments, the precursor layer (154) is comprised of three or more alternating sublayers, e.g., sublayer (160)/sublayer (164)/sublayer (160), wherein adjacent sublayers are in direct contact with each other. As used throughout this specification, direct contact between hydrogel precursors refers to more than accidental or unintended contact, and involves significant surface area of each component along the extended dimensions of the layer and generally involves interactions between layers. The multiple sublayers may have the same or different thicknesses. In some embodiments, the precursor layer (104/154) has a visualizing agent so that the precursor layer (104/154) is visually distinguishable from the substrate (102/152). In a preferred embodiment, the precursor layer (104/154) has a blue or green color due to the presence of a dye.
도 1c는 지혈 패치의 또 다른 구조를 보여준다. 지혈 패치(170)는 압축된 기재(172)와 전구체 층(174)을 갖는다. 일반적으로, 압축된 기재(172)는 다공성이고 흡수성이 있다. 일부 구현예에서, 전구체 층(174)은 압축된 기재(172)의 다공성 구조 내로 침투한다. 전구체 층(174)은 전구체 층(104) 및/또는 전구체 층(154)에 대해 위에서 설명한 것과 동일한 조성으로 제조되고/되거나 동일한 하부 층 구조를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 전구체 층(174)은 미세파괴 및/또는 균열과 같은 파괴를 갖는다. 도 1d는 지혈 패치의 또 다른 구조를 보여준다. 지혈 패치(180)는 압축된 기재(182) 및 깨진 표면(186)을 갖는 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184)를 갖는다. 일반적으로, 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184)는 기재 물질에 매립된 전구체 물질을 갖고 있으며, 압축된 기재(182)의 한쪽에 위치한 표면을 제공한다. 일부 구현예에서, 응집성 하이드로겔 전구체 네트워크(184)와 관련된 압축된 기재(182)의 표면적은 하이드로겔 전구체 혼합물로 완전히 코팅된다. 일반적으로, 압축된 기재(182)는 다공성이고 흡수성이 있다. 일반적으로, 하이드로겔 전구체는 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184) 내에서 양호한 응집력을 갖고 있어 표면이 깨지더라도 전구체 물질이 무너지거나 손실되는 것을 방지한다. 일반적으로, 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184) 내의 하이드로겔 전구체는 압축된 기재(182)와 양호한 부착을 갖는다. 일부 구현예에서, 양호한 응집력 및/또는 양호한 접착성은 응집성 하이드로겔 전구체 구조(124)가 취급 및/또는 추가 가공 중 벗겨짐에 대해 저항성이 있는 것을 특징으로 할 수 있다. 취급 및/또는 추가 가공에는 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184)의 표면(186)을 깨뜨리는 캘린더링, 뿐만 아니라 예를 들어 구부리기, 접기, 포장 및/또는 운송을 포함하여 패치 형성 후의 취급이 포함될 수 있다. 일반적으로, 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184)의 반대편에 있는 압축된 기재 영역(183)에는 하이드로겔 전구체가 없다. 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184)는 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체의 혼합물을 가교 젤라틴 기재와 같은 다공성 친수성 기재에 도포하거나 별도의 전구체들을 인접 층들로 하여 도포하여 제조할 수 있는데, 이러한 인접 층은 도포 중에 어느 정도 혼합될 수 있지만 그 외에는 패치 영역을 따라 인접해 있다. 일부 구현예에서, 다공성 친수성 기재는 파괴된 셀 구조를 갖는다. FIG. 1C shows another structure of a hemostatic patch. A hemostatic patch (170) has a compressed substrate (172) and a precursor layer (174). Typically, the compressed substrate (172) is porous and absorbent. In some embodiments, the precursor layer (174) penetrates into the porous structure of the compressed substrate (172). The precursor layer (174) can be manufactured with the same composition and/or have the same sublayer structure as described above for the precursor layer (104) and/or the precursor layer (154). In some embodiments, the precursor layer (174) has a fracture, such as a microfracture and/or a crack. FIG. 1D shows another structure of a hemostatic patch. A hemostatic patch (180) has a compressed substrate (182) and a cohesive hydrogel precursor structure (184) having a fractured surface (186). Typically, the cohesive hydrogel precursor structure (184) has a precursor material embedded in a substrate material and provides a surface located on one side of the compressed substrate (182). In some embodiments, the surface area of the compressed substrate (182) associated with the cohesive hydrogel precursor network (184) is completely coated with the hydrogel precursor mixture. Typically, the compressed substrate (182) is porous and absorbent. Typically, the hydrogel precursor has good cohesion within the cohesive hydrogel precursor structure (184) to prevent collapse or loss of the precursor material even if the surface is broken. Typically, the hydrogel precursor within the cohesive hydrogel precursor structure (184) has good adhesion to the compressed substrate (182). In some embodiments, good cohesion and/or good adhesion may be characterized by the cohesive hydrogel precursor structure (124) being resistant to peeling during handling and/or further processing. Handling and/or further processing may include calendering to break up the surface (186) of the cohesive hydrogel precursor structure (184), as well as handling after patch formation, including, for example, bending, folding, packaging, and/or shipping. Typically, the compressed substrate region (183) opposite the cohesive hydrogel precursor structure (184) is free of hydrogel precursor. The cohesive hydrogel precursor structure (184) may be prepared by applying a mixture of electrophilic hydrogel precursors and nucleophilic hydrogel precursors to a porous hydrophilic substrate, such as a cross-linked gelatin substrate, or by applying the precursors as separate precursors in adjacent layers that may be mixed to some extent during application but are otherwise adjacent along the patch region. In some embodiments, the porous hydrophilic substrate has a broken cell structure.
일부 구현예에서, 전구체 물질의 적용은 압축 하에 다공성 친수성 기재, 예를 들어 프린트 헤드를 사용하여 수행되어 하이드로겔 전구체를 기재에 주입한다. 일부 구현예에서, 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184)는 기재(182)의 한 표면과 일치하는 표면을 갖는다. 다른 구현예에서, 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184)는 압축된 기재 영역(183)의 반대쪽 기재(182)의 표면을 넘어 확장되는 표면을 갖는다. 하이드로겔 층(174)(도 1c)은 기재(172)의 표면을 넘어 확장되며 이는 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184)의 일 구현예로 간주될 수 있다. 일부 구현예에서, 다공성 기재는 인쇄 전 캘린더링에 의해 제조된다. 일부 구현예에서, 응집성 하이드로겔 전구체 구조(184)는 미세파괴 및/또는 균열과 같은 파괴를 갖는다. 압축된 기재(172/182)는 가교된 젤라틴 기재일 수 있다. 일부 구현예에서, 압축된 기재(172/182)는 셀형 스펀지 기재이다. 일부 구현예에서 압축된 기재(172/182)는 단단한 및/또는 가교된 젤라틴 기재의 압축에 의해 형성된 것과 같은 압축된 젤라틴 기재이다. 추가적 또는 대안적 구현예에서, 압축된 기재(172/182)는 생분해성이다 일반적으로, 지혈 패치(170/180)는 비교적 얇으며, 평균 두께가 1 cm를 넘지 않고 비교적 유연하다. 패치의 두께, 너비 및 길이는 특정 적용에 맞게 적절하게 선택할 수 있다. 도 1a, 1b, 1c, 및 1d를 별도의 도면으로 제시한 것은 본 명세서의 전반적인 논의에서 각 도면의 특징을 적절히 결합하거나 교환할 수 없다는 것을 의미하지 않는다.In some embodiments, the application of the precursor material is performed using a porous hydrophilic substrate, e.g., a print head, under compression to inject the hydrogel precursor into the substrate. In some embodiments, the cohesive hydrogel precursor structure (184) has a surface that is coincident with one surface of the substrate (182). In other embodiments, the cohesive hydrogel precursor structure (184) has a surface that extends beyond the surface of the substrate (182) opposite the compressed substrate region (183). The hydrogel layer (174) ( FIG. 1C ) extends beyond the surface of the substrate (172) and may be considered one embodiment of the cohesive hydrogel precursor structure (184). In some embodiments, the porous substrate is prepared by calendering prior to printing. In some embodiments, the cohesive hydrogel precursor structure (184) has fractures, such as microfractures and/or cracks. The compressed substrate (172/182) may be a cross-linked gelatin substrate. In some embodiments, the compressed substrate (172/182) is a cellular sponge substrate. In some embodiments, the compressed substrate (172/182) is a compressed gelatin substrate, such as formed by compression of a rigid and/or cross-linked gelatin substrate. In additional or alternative embodiments, the compressed substrate (172/182) is biodegradable. Generally, the hemostatic patch (170/180) is relatively thin, having an average thickness of not more than 1 cm, and is relatively flexible. The thickness, width, and length of the patch can be appropriately selected to suit a particular application. The presentation of FIGS. 1a, 1b, 1c, and 1d as separate drawings does not imply that the features of the individual drawings cannot be suitably combined or interchanged in the overall discussion of this specification.
하이드로겔 전구체 패치의 크기는 적절한 적용에 맞게 적절하게 선택할 수 있다. 더욱이, 전체 두께는 기재 두께와 하이드로겔 전구체 두께로 나뉜다. 이 문단과 다음 문단에서, 치수는 건조 패치의 치수를 말하며, 수화로 인한 팽창에 대해서는 아래에서 더 자세히 설명한다. 패치의 면적은 일반적으로 특별히 제한되지 않으며 패치를 배치하려는 위치에 따라 선택할 수 있다. 상업적 적용의 경우, 사용자가 선택할 수 있도록 다양한 크기가 유통될 수 있다. 실용적인 제약으로 일반적으로 인간 환자의 경우 패치 면적은 20 센티미터(cm) x 20 cm를 넘지 않아야 하지만, 더 큰 패치를 사용할 수도 있으며, 이 값 내에서 5 cm x 5 cm, 10 cm x 5 cm, 2 cm x 4 cm 등의 더 작은 범위를 선택할 수도 있다. 관례에 따라 특정 응용 분야에 대해 특정 치수가 제안될 수 있다. 다양한 크기가 판매되므로 의료 전문가가 원하는 크기를 선택할 수 있다. 일반적으로, 수술실 환경에 있는 도구를 이용해 패치를 원하는 크기로 잘라서 마주한 특정 상황에 맞게 적용할 수도 있다.The size of the hydrogel precursor patch can be appropriately selected for the appropriate application. Furthermore, the overall thickness is divided into the substrate thickness and the hydrogel precursor thickness. In this paragraph and the following paragraph, the dimensions refer to the dimensions of the dry patch, and the swelling due to hydration is discussed in more detail below. The area of the patch is generally not particularly limited and can be selected based on the location where the patch is intended to be placed. For commercial applications, various sizes may be distributed for the user to choose from. As a practical constraint, the patch area should generally not exceed 20 centimeters (cm) x 20 cm for human patients, but larger patches may be used, and within this range, smaller sizes such as 5 cm x 5 cm, 10 cm x 5 cm, or 2 cm x 4 cm may be selected. Specific dimensions may be suggested for specific applications as a matter of practice. Since various sizes are available, the medical professional can select the desired size. Typically, the patch can be cut to the desired size using tools available in the operating room environment and applied to the specific situation encountered.
패치의 두께는 적용 부위에 맞게 패치를 구부릴 수 있는 능력과 원하는 양의 체액을 흡수 시간에 따라 흡수할 수 있는 능력의 균형에 따라 달라질 수 있다. 패치가 두꺼울수록 덜 유연하고, 수분을 흡수하고 분해되는 데 시간이 더 오래 걸릴 수 있지만, 패치가 두꺼울수록 더 많은 혈액과 기타 체액을 흡수할 수 있다. 마찬가지로, 얇은 패치는 일반적으로 흡수성이 낮고, 더 유연하며, 더 빨리 분해되어 지속 시간이 단축될 수 있다. 가교 하이드로겔 전구체 층은 일반적으로 패치를 처음 적용할 때 패치의 접착력 전부 또는 대부분을 제공한다. 기재는 상당량의 체액 흡수를 제공하도록 선택될 수 있다. 일부 구현예에서, 패치는 약 0.25 mm 내지 약 10 mm의 건조 평균 두께를 가질 수 있고, 추가 구현예에서는 약 0.3 mm 내지 약 9 mm, 추가 구현예에서는 약 0.35 mm 내지 약 8 mm, 다른 구현예에서는 약 0.4 mm 내지 약 6 mm의 건조 평균 두께를 가질 수 있다. 기재(102/152/172/182)는 약 10 mm를 넘지 않는 평균 건조 두께를 가질 수 있고, 일부 구현예에서는 약 0.2 mm 내지 약 8 mm, 추가 구현예에서는 약 0.25 mm 내지 약 7 mm, 추가 구현예에서는 약 0.3 mm 내지 약 5.5 mm일 수 있다. 전구체 층(104/154/174)은 약 25 마이크론 내지 약 2 mm의 평균 두께를 가질 수 있으며, 추가 구현예에서는 약 30 마이크론 내지 약 1.75 mm, 다른 구현예에서는 약 40 마이크론 내지 약 1.5 mm일 수 있다. 전구체 층은 기재에 부분적으로 침투할 수 있다. 일부 구현예에서, 전구체 층의 상당 부분이 기재 위에 남아 패치 적용을 위한 건조한 전구체 층을 제공한다. 평균 전구체 층 두께를 평가하기 위해서는 단위 표면적(g/cm2) 당 전구체 함량을 전구체 밀도(g/cm3)로 나누어 평균 두께를 계산하거나, 다공성이 아닌 기재 위에 전구체 층을 적용하고 건조 평균 두께를 측정하여 두께를 정확하게 추정할 수 있는데, 이는 전구체 층의 비교적 밀도가 높은 특성이 기재에 의해 실질적으로 변경되어서는 안 되기 때문이다. 일반적으로 패치는 기재와 하이드로겔 전구체 코팅의 두께에 대해 이러한 비율을 가질 수 있지만, 일부 구현예에서는 건조 기재가 건조 하이드로겔 전구체 층과 적어도 같은 두께인 것이 바람직하고, 추가 구현예에서는 건조 패치 두께의 약 60% 이상, 일부 구현예에서는 65% 내지 95%, 다른 구현예에서는 약 70% 내지 약 90%가 기재 두께이다. 측정의 용이성을 위해, 기재 두께에는 기재에 침투하는 모든 하이드로겔 전구체가 포함된다. 당업자라면 상기 명시된 범위 내에서 추가적인 치수 및 두께 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다. 일반적으로, 하이드로겔 전구체 층은 기재 재료의 다공성과 흡수성을 크게 손상시키지 않고 추가할 수 있다.The thickness of the patch can vary depending on the balance between the ability of the patch to conform to the application site and the ability to absorb a desired amount of fluid over a period of time. A thicker patch is less flexible and may take longer to absorb moisture and break down, but a thicker patch can absorb more blood and other fluids. Likewise, a thinner patch is generally less absorbent, more flexible, and may break down more quickly, resulting in a shorter duration. The crosslinked hydrogel precursor layer generally provides all or most of the adhesive strength of the patch when it is first applied. The substrate can be selected to provide a significant amount of fluid absorption. In some embodiments, the patch can have a dry average thickness of from about 0.25 mm to about 10 mm, in further embodiments from about 0.3 mm to about 9 mm, in further embodiments from about 0.35 mm to about 8 mm, and in other embodiments from about 0.4 mm to about 6 mm. The substrate (102/152/172/182) can have an average dry thickness of no more than about 10 mm, and in some embodiments from about 0.2 mm to about 8 mm, in further embodiments from about 0.25 mm to about 7 mm, and in further embodiments from about 0.3 mm to about 5.5 mm. The precursor layer (104/154/174) can have an average thickness of about 25 microns to about 2 mm, in further embodiments from about 30 microns to about 1.75 mm, and in other embodiments from about 40 microns to about 1.5 mm. The precursor layer can partially penetrate the substrate. In some embodiments, a substantial portion of the precursor layer remains on the substrate to provide a dry precursor layer for patch application. To estimate the average precursor layer thickness, the precursor content per unit surface area (g/cm2) can be divided by the precursor density (g/cm3) to calculate the average thickness, or the precursor layer can be applied to a non-porous substrate and the dry average thickness can be measured to provide an accurate estimate of the thickness, since the relatively dense nature of the precursor layer should not be substantially altered by the substrate. Generally, the patch will have these ratios of substrate to hydrogel precursor coating thickness, but in some embodiments it is preferred that the dry substrate be at least as thick as the dry hydrogel precursor layer, and in further embodiments greater than or equal to about 60%, in some embodiments from 65% to 95%, and in other embodiments from about 70% to about 90% of the dry patch thickness. For ease of measurement, the substrate thickness includes all hydrogel precursor that penetrates the substrate. A person skilled in the art will recognize that additional ranges of dimensions and thicknesses are contemplated within the explicit ranges above and are within the scope of the present invention. In general, the hydrogel precursor layer can be added without significantly damaging the porosity and absorbency of the substrate material.
보다 일반적으로, 젤라틴 기반 기재 외에도 패치에 적합한 기재는 원칙적으로 천연 재료, 합성 재료 또는 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다. 흡수성 기재용 합성 재료에는 예를 들어 폴리에스테르, 폴리우레탄, 고분자량 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 또는 기타 적절한 합성 고분자가 포함된다. 흡수성 폴리에스테르에는 예를 들어 폴리락트산, 폴리글리콜산 또는 이들의 공중합체가 포함된다. 고분자량 PEO는 물에 천천히 용해될 수 있다. 천연 재료는 일반적으로 의료용 제품에 포함되도록 적절하게 가공되므로, 일반적으로 천연 형태로부터 다양한 정도로 변형된다. 그럼에도 불구하고, 천연 재료는 수용액의 높은 흡수성과 합리적인 기간 내 생체 내 적용에서의 분해 등 기재에 적합한 원하는 특성을 제공할 수 있다. 적합한 천연 재료에는 예를 들어 폴리사카라이드 및 세포외 기질 단백질에서 유래된 물질이 포함된다. 예를 들어, 셀룰로스, 펙틴, 히알루론산 또는 키토산의 유도체인 폴리사카라이드를 사용하여 흡수성 시트를 만들 수 있다. 통상 사용되는 재료는 셀룰로스 아세테이트, 또는 에틸셀룰로스 등의 에스테르 및 에테르 유도체를 포함한 셀룰로스 형태이다. 산화 셀룰로스는 지혈에 도움이 되는 물질이지만, 이 물질은 일반적으로 흡수가 잘 안 되고 수술 후 합병증을 일으킬 수 있는 것으로 알려져 있으며, 하이드록시셀룰로스, 니트로셀룰로스 또는 다른 형태가 적합할 수 있다.More generally, in addition to gelatin-based substrates, substrates suitable for patches can in principle be formed from natural materials, synthetic materials or combinations thereof. Synthetic materials for absorbent substrates include, for example, polyesters, polyurethanes, high molecular weight polyethylene oxide (PEO) or other suitable synthetic polymers. Absorbent polyesters include, for example, polylactic acid, polyglycolic acid or copolymers thereof. High molecular weight PEOs can be slowly dissolved in water. Natural materials are usually processed appropriately to be incorporated into medical products and are therefore usually modified from their natural form to varying degrees. Nevertheless, natural materials can provide the desired properties suitable for substrates, such as high absorbency in aqueous solutions and degradation in vivo within a reasonable period of time. Suitable natural materials include, for example, polysaccharides and substances derived from extracellular matrix proteins. For example, polysaccharides, which are derivatives of cellulose, pectin, hyaluronic acid or chitosan, can be used to make absorbent sheets. Commonly used materials are cellulose forms, including ester and ether derivatives such as cellulose acetate or ethylcellulose. Oxidized cellulose is a substance that helps to stop bleeding, but it is generally known to be poorly absorbed and may cause postoperative complications; hydroxycellulose, nitrocellulose, or other forms may be suitable.
콜라겐은 세포외 기질 단백질이며 천연 형태는 삼중 가닥 섬유에서 발견될 수 있다. 정제된 콜라겐은 다양한 형태를 취할 수 있으며, 젤라틴은 콜라겐이 부분적으로 가수분해된 형태이다. 원하는 경우 다른 방법으로 콜라겐을 유도체화할 수 있다. 흡수성이 매우 좋고 흡수성 있는 콜라겐 스펀지가 개발되었으며, 이는 단독으로 지혈제로 사용할 수 있다. 예를 들어, 상업용 버전은 Becton, Dickinson and Company가 Avitene™ MCH and Avitene™ Ultrasponge라는 상표로 판매되고 있다. Gelita Medical GMBH는 패치 기재의 기반을 제공할 수 있는 젤라틴(콜라겐 기반) 지혈 재료를 판매한다. 사용자 정의 기재는 상업적으로 판매되는 의료용 콜라겐이나 젤라틴(예: Gelita Medical 또는 다른 공급업체)을 사용하여 시트로 성형하고, 선택적으로 글루타르알데히드 가교와 같은 가교 후 동결 건조와 같은 건조를 통해 형성할 수 있다. 가교결합은 콜라겐을 안정화할 수 있는 반면, 강력한 화학적 가교는 지속 시간을 크게 늘릴 수 있다.Collagen is an extracellular matrix protein and in its natural form can be found in triple-stranded fibers. Purified collagen can take a variety of forms, and gelatin is a partially hydrolyzed form of collagen. Collagen can be derivatized by other methods, if desired. Highly absorbable and absorbable collagen sponges have been developed, which can be used as hemostatic agents on their own. For example, commercial versions are sold by Becton, Dickinson and Company under the trademarks Avitene™ MCH and Avitene™ Ultrasponge. Gelita Medical GMBH sells gelatin (collagen-based) hemostatic materials that can provide the basis for patch substrates. Custom substrates can be formed using commercially available medical collagen or gelatin (e.g., Gelita Medical or other suppliers), formed into sheets, and optionally crosslinked, such as with glutaraldehyde, followed by drying, such as by freeze drying. Crosslinking can stabilize collagen, while strong chemical crosslinking can significantly increase its durability.
젤라틴은 기재에 적합한 재료를 기계적으로 안정화하기 위해 열 가교되고/되거나 포름알데히드나 글루타르알데히드 등을 사용하여 화학적 가교될 수 있다. 젤라틴은 가수분해된 형태의 콜라겐이다. 열 가교의 길이는 지속 시간에 영향을 미친다. 이론에 얽매이고 싶지는 않지만, 열 가교는 구조 내에서 근처에 있는 적합한 기의 가교에 영향을 미칠 수 있다고 여겨진다. 이와 대조적으로, 화학적 가교는 상당한 엔트로피 안정화를 제공할 수 있는 더욱 복잡한 가교 구조를 형성할 수 있다. 충분히 확장된 화학적 가교는 본질적으로 영구적/비분해성 물질을 만들어낼 수 있다. 화학적으로 가교된 콜라겐은 수십 년 동안 인공 조직, 심장 판막 및 기타 보철물에 사용되어 왔다. 열 가교 이전에, 젤라틴을 원하는 모양으로 놓은 다음, 예를 들어 오븐 등에서 가열한다. 일반적으로, 열 가교는 약 100℃ 내지 약 200℃의 온도에서, 추가 구현예에서는 약 120℃ 내지 약 180℃의 온도에서 약 15분 내지 약 4시간 동안, 추가 구현예에서는 약 25분 내지 약 3시간 동안 수행할 수 있다. 당업자라는 원하는 특성(예: 다공성, 기계적 안정성, 생체 이식 후 지속 시간)을 달성하기 위해 시간과 온도를 조절할 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다. 열 가교 젤라틴 재료를 사용하면, 기재는 발포체, 부직포 터프팅 재료, 또는 부직포 펠팅 재료일 수 있다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 온도 및 시간 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.Gelatin can be thermally cross-linked and/or chemically cross-linked using, for example, formaldehyde or glutaraldehyde to mechanically stabilize the material suitable for the substrate. Gelatin is a hydrolyzed form of collagen. The length of thermal cross-linking affects the duration. Without wishing to be bound by theory, it is thought that thermal cross-linking can affect the cross-linking of adjacent suitable groups within the structure. In contrast, chemical cross-linking can form more complex cross-linked structures that can provide significant entropic stabilization. Sufficiently extensive chemical cross-linking can produce essentially permanent/non-degradable materials. Chemically cross-linked collagen has been used for decades in artificial tissues, heart valves, and other prosthetics. Prior to thermal cross-linking, the gelatin is placed into the desired shape and then heated, for example, in an oven. Typically, the thermal crosslinking can be performed at a temperature of from about 100° C. to about 200° C., in further embodiments at a temperature of from about 120° C. to about 180° C. for from about 15 minutes to about 4 hours, and in further embodiments for from about 25 minutes to about 3 hours. Those skilled in the art can adjust the time and temperature to achieve the desired properties (e.g., porosity, mechanical stability, duration after implantation into a living body), as described in detail below. When using a thermal crosslinked gelatin material, the substrate can be a foam, a nonwoven tufting material, or a nonwoven felting material. Those skilled in the art will recognize that additional temperature and time ranges within the ranges specified above are contemplated and are within the scope of the present invention.
젤라틴이 발포되어 화학적으로 가교결합되었을 수도 있고 아닐 수도 있는 상업용 젤라틴 스펀지가 판매된다. 실시예에서의 젤라틴 스펀지는 발포되고 가교되지 않은 상업용 재료이다. 가교되지 않은 젤라틴을 사용하면 가교결합에 사용된 잠재적으로 독성이 있는 화학물질이 방출될 수 있다는 우려를 피할 수 있다. 그 결과 생성된 발포 젤라틴 재료는 스펀지와 같은 셀 구조를 가진 다공성 구조를 갖는다. 밀도와 기공 크기는 가공 매개변수를 통해 조절될 수 있다. 상업용 재료는 상처의 체액을 흡수할 만큼 적절한 흡수성을 갖도록 설계될 수 있다. 젤라틴 기재를 압축하면 유연성이 크게 향상되는 반면, 흡수성은 크게 변하지 않는 것으로 나타났다. 흡수성은 스펀지를 식염수에 담가서 평가할 수 있으며, 스펀지를 담그고 액체 흡수에 있어 안정점(plateau)에 도달한 후의 중량을 평가할 수 있다. 기재가 조밀할수록, 팽창의 안정점에 도달하는 시간이 길어질 수 있지만, 다공성이 높은 젤라틴 스펀지의 경우, 안정점에 더 빨리 도달할 수 있으며, 일반적으로 대부분의 팽창은 약 10분 후에 도달한다. 팽창 안정점에 도달한 후 측정을 위해 더 오래 기다리는 것은 괜찮지만, 팽창을 편안하게 포착하기 위해 원하는 경우 24시간 후에 측정할 수 있으며, 그러나 팽창 측정은 하이드로겔이 상당히 분해되기 전에 이루어져야 한다. 고도 발포된 젤라틴 스펀지의 경우, 상당 부분의 팽창이 1분 이내에 발생할 수 있으며, 밀도가 높은 기재는 더 이상 상당히 오랫 동안 안정점에 있지 않을 수 있다. 기재는 일반적으로 건조 중량의 약 100% 이상, 일부 구현예에서는 약 150% 이상, 추가 구현예에서는 약 200% 이상, 다른 구현예에서는 약 250% 이상, 추가 구현예에서는 약 350% 이상을 액체로 흡수하며, 일반적으로 생체적합성 기재는 건조 패치 중량 대비 100중량% 내지 2500중량% 범위의 물을 흡수할 수 있다. 일반적으로, 압축되지 않은 초기 부피는 약간의 팽창을 허용하여 용매의 팽창된 중량에 대한 대략적인 상한을 제공한다. 일부 구현예에서, 압축 기재(하이드로겔 전구체 층 없음)는 압축되지 않은 기재로서 액체의 약 80% 이상을 흡수할 수 있고, 다른 구현예에서는 약 90% 이상을 흡수할 수 있으며, 일부 구현예에서는 압축되지 않은 초기 기재로서 액체의 약 92.5% 이상을 흡수할 수 있는데, 이는 압축 기재가 압축되지 않은 값에 가깝게 부풀어 오를 수 있음을 시사한다. 예시로, 압축 기재는 압축되지 않은 기재 물질에 비해 98% 이상의 액체를 흡수한다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.Commercially available gelatin sponges are available which may or may not be foamed and chemically cross-linked. The gelatin sponge in the examples is a foamed, non-cross-linked commercial material. The use of non-cross-linked gelatin avoids concerns that potentially toxic chemicals used in cross-linking may be released. The resulting foamed gelatin material has a porous structure with a sponge-like cell structure. The density and pore size can be controlled through processing parameters. The commercial material can be designed to have adequate absorbency to absorb fluids from a wound. Compression of the gelatin substrate has been shown to significantly improve flexibility while not significantly changing absorbency. Absorbency can be assessed by soaking the sponge in saline solution and assessing the weight after the sponge has been soaked and has reached a plateau in liquid absorption. The denser the substrate, the longer it may take to reach a plateau in swelling, but for highly porous gelatin sponges, plateau may be reached sooner, typically with most swelling being achieved after about 10 minutes. It is acceptable to wait longer to measure after the swelling plateau has been reached, but measurements may be taken after 24 hours if desired to comfortably capture the swelling, but swelling measurements should be made before the hydrogel has significantly degraded. For highly foamed gelatin sponges, a significant portion of the swelling may occur in less than a minute, and denser substrates may not remain at plateau for significantly longer. The substrate typically absorbs at least about 100% of its dry weight in liquid, and in some embodiments at least about 150%, in further embodiments at least about 200%, in other embodiments at least about 250%, and in further embodiments at least about 350%, of its dry weight in liquid, and typically the biocompatible substrate can absorb from 100% to 2500% by weight of water, relative to the dry patch weight. In general, the uncompressed initial volume allows for some expansion, providing an approximate upper limit on the expanded weight of the solvent. In some embodiments, the compressed substrate (without the hydrogel precursor layer) can absorb greater than about 80% of the liquid as the uncompressed substrate, in other embodiments greater than about 90%, and in some embodiments greater than about 92.5% of the liquid as the uncompressed initial substrate, suggesting that the compressed substrate can swell close to its uncompressed value. By way of example, the compressed substrate absorbs greater than 98% of the liquid as compared to the uncompressed substrate material. A person skilled in the art will recognize that additional ranges are contemplated within the explicit ranges above and are within the scope of the present invention.
압축 후 향상된 유연성과 관련하여, 이는 압축이 없는 해당 기재 물질과 비교하여 평가될 수 있다. 압축되지 않은 얇은 재료는 두꺼운 재료보다 더 유연할 수 있지만, 두께 변화와 그에 따른 질량 손실로 인해 흡수성이 대략 감소한다. 따라서, 대략 동일한 흡수력을 가진 형태를 비교하는 것이 적절하다. 유연성은 기재의 초기 두께와 기재를 형성하는 데 사용된 재료에 따라 달라지므로, 향상된 유연성을 정량화하려는 시도는 그다지 의미가 없을 수 있다. 기재의 유연성은 기재를 맨드렐 주위에 감아서 정성적으로 비교할 수 있으며, 이 경우 일반적으로 더 유연한 기재를 부러짐 없이 더 좁은 맨드렐 주위에 감을 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 압축 기재는 직경 5 mm의 평행한 접힌 측면을 갖는 맨드렐 주위로 구부러질 수 있다. 그러나, 압축 기재는 기계적 강도를 잃을 수 있다. 재료를 구부리려는 힘과 관련하여, 이러한 힘(굽힘 강도)이 감소하므로 재료를 더 쉽게 구부리거나 접을 수 있다. 기둥 강도(columnar strength)가 감소하므로 반대쪽 두 면을 쥐어짜면 더 적은 힘으로 재료를 부수며 이는 셀이 이미 파괴되었기 때문에 당연한 결과이다. 하이드로겔 전구체 층은 하이드로겔 전구체 층의 파괴로 인해 캘린더 롤과 평행한 축을 따라 유연성이 크게 감소하지 않으면서 압축 기재에 기계적 안정성을 제공한다.With respect to the improved flexibility after compression, this can be assessed by comparison to the corresponding substrate material without compression. An uncompressed thin material may be more flexible than a thicker material, but the absorbency is roughly reduced due to the change in thickness and the resulting mass loss. Therefore, it is appropriate to compare shapes with roughly the same absorbency. Since flexibility depends on the initial thickness of the substrate and the material used to form the substrate, attempts to quantify the improved flexibility may not be very meaningful. The flexibility of the substrate can be qualitatively compared by wrapping the substrate around a mandrel, in which case a more flexible substrate can generally be wrapped around a narrower mandrel without breaking. Thus, in some embodiments, a compressed substrate can be bent around a mandrel having parallel folded sides with a diameter of 5 mm. However, a compressed substrate may lose mechanical strength. With respect to the force to bend the material, this force (the bending strength) is reduced, making the material easier to bend or fold. Since the columnar strength is reduced, squeezing the two opposite sides requires less force to break the material, which is a natural result since the cells are already destroyed. The hydrogel precursor layer provides mechanical stability to the compressed substrate without a significant decrease in flexibility along the axis parallel to the calendar roll due to destruction of the hydrogel precursor layer.
기재의 압축은 하나 이상의 압축 단계로 수행될 수 있다. 특히 관심 있는 구현예에서는, 적어도 마지막 압축은 전구체 층이 기재의 상단에 추가된 후에 수행되고, 적어도 하나의 압축 단계는 전구체 층의 침착 전에 수행되어 전구체 층의 상단 표면을 남기면서 전구체 층의 더 큰 침투성을 제공한다. 후속 압축 단계는 점점 더 작은 압축 두께에서 수행할 수 있지만, 재료의 일부 반응성으로 인해 후속 압축은 동일하거나 잠재적으로 약간 더 넓은 압축 두께에서 수행할 수 있다. 초기 젤라틴 스펀지 두께는 최종 조립 구조에 대한 기본 매개변수를 제공하며, 이는 집합적으로 특성을 결정하는 가공에 의해 변경된다. 최종 압축은 일반적으로 초기 기재 평균 두께의 약 85% 이하 간격으로 이루어지고, 구현예에서는 초기 기재 평균 두께의 약 65% 이하, 일부 구현예에서는 약 55% 이하, 추가 구현예에서는 초기 평균 기재 두께의 약 20% 내지 약 50%의 간격으로 이루어진다. 일부 구현예에서, 압축 범위는 하한이 5%, 10%, 15%, 20%, 25% 또는 30%일 수 있고 상한은 85%, 75%, 65%, 60%, 55%, 50% 또는 45%일 수 있으며, 범위는 이러한 하한 중 하나와 이러한 상한 중 하나를 조합한 것을 포함할 수 있다. 기재 재료는 압축으로 인해 약간의 반발(rebound)을 가질 수 있지만, 압축 단계의 적어도 약 40%를 유지하는 것이 바람직할 수 있으며(반발은 약 60% 이하), 따라서 2 mm 내지 1.5 mm로 압축하면 최종 평균 두께가 약 1.8 mm 이하가 되어 젤라틴이 지나치게 탄력적이게 되지 않지만, 일부 구현예에서는 순압축이 없어도 반발이 100%가 될 수 있다. 일반적으로, 반발은 약 0% 내지 약 100%일 수 있고, 일부 구현예에서는 약 10% 내지 약 90%일 수 있으며, 다른 구현예에서는 약 15% 내지 약 80%일 수 있고, 다른 구현예에서는 약 20% 내지 약 70%일 수 있다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 상대적 압축량과 반발량의 추가적인 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.The compression of the substrate may be performed in one or more compression steps. In a particularly interesting embodiment, at least the last compression is performed after the precursor layer has been added to the top of the substrate, and at least one compression step is performed prior to deposition of the precursor layer to provide greater penetration of the precursor layer while leaving a top surface of the precursor layer. Subsequent compression steps may be performed at increasingly smaller compression thicknesses, although due to some reactivity of the material, subsequent compressions may be performed at the same or potentially slightly wider compression thicknesses. The initial gelatin sponge thickness provides a fundamental parameter for the final assembled structure, which is modified by processing that collectively determines the properties. The final compression is typically performed at intervals of about 85% or less of the initial substrate average thickness, in embodiments at intervals of about 65% or less of the initial substrate average thickness, in some embodiments at intervals of about 55% or less of the initial substrate average thickness, and in further embodiments at intervals of about 20% to about 50% of the initial substrate average thickness. In some embodiments, the compression range can have a lower limit of 5%, 10%, 15%, 20%, 25% or 30% and an upper limit of 85%, 75%, 65%, 60%, 55%, 50% or 45%, and the range can include combinations of any of these lower limits with any of these upper limits. The substrate material can have some rebound due to compression, but it can be desirable to maintain at least about 40% of the compression step (with the rebound being no greater than about 60%), so that compressing to 2 mm to 1.5 mm will result in a final average thickness of no greater than about 1.8 mm, without making the gelatin too elastic, although in some embodiments the rebound can be 100% even without any net compression. Typically, the rebound can be from about 0% to about 100%, in some embodiments from about 10% to about 90%, in other embodiments from about 15% to about 80%, and in other embodiments from about 20% to about 70%. A person skilled in the art will recognize that additional ranges of relative compression and rebound within the above stated ranges are contemplated and are within the present invention.
원칙적으로 다양한 접근 방식이 압축을 가하는 데 적합할 수 있지만, 캘린더 롤러 등을 사용하면 평판을 사용하는 경우와 달리 압축 외에도 전단력을 제공한다. 롤러를 통과하는 가장자리를 따라 전단은 스펀지의 셀 구조를 파편화하는 데 추가적인 힘을 가한다. 특히, 하이드로겔 전구체 층이 기재 위에 있을 때, 전단력은 하이드로겔 전구체 층을 균열시키는 경향이 있으며, 이는 체액과 접촉했을 때 유연성 및 더 빠른 수화에 기여한다. 균열의 성격은 일반적으로 압축의 양과 재료의 특성에 따라 달라지지만, 균열이나 파괴는 하이드로겔 전구체 층의 전체 두께에 걸쳐 나타날 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 파괴는 무작위로 배치되었기 때문에 파괴를 정확하게 특성화하는 것은 적합하지 않지만 일부 구현예에서는 완성된 구조의 각 제곱센티미터 내에 일반적으로 눈에 띄는 파괴가 있다. 캘린더 롤러는 연속 생산의 공정 흐름에도 특히 적합하다.In principle, various approaches may be suitable for applying compression, but the use of calender rollers, etc., provides shear in addition to compression, unlike the use of flat plates. The shear along the edges passing through the rollers provides additional forces to fragment the cell structure of the sponge. In particular, when the hydrogel precursor layer is on a substrate, the shear forces tend to crack the hydrogel precursor layer, which contributes to flexibility and faster hydration when in contact with fluids. The nature of the cracking generally depends on the amount of compression and the properties of the material, but the cracking or fracture may or may not occur throughout the entire thickness of the hydrogel precursor layer. Since the fractures are randomly distributed, it is not feasible to characterize the fractures precisely, but in some embodiments there is typically a noticeable fracture within each square centimeter of the finished structure. Calender rollers are also particularly suitable for process flow in continuous production.
캘린더 롤러와 관련 운반 시스템은 다양한 산업 분야에서 잘 알려져 있다. 캘린더 롤은 고분자 가공 및 식품 가공 분야에서 널리 사용되고 있으며, 일부 장비는 다른 산업에서도 공유할 수 있다. 편의상 실시예에서는 파스타 롤러를 사용했다. 일반적으로 상업용 캘린더 롤러는 두께를 조절할 수 있다. 다수의 캘린더 롤러를 직렬로 배치하여 두께를 줄이는 등의 순차적인 캘린더링 단계를 수행할 수 있지만, 다른 생산 구성에서는 실행 간 적절한 조정을 통해 동일한 캘린더 롤러를 순차적으로 사용할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 하이드로겔 전구체 층은 캘린더링 단계, 예를 들어 마지막 캘린더링 단계 이전에 형성될 수 있다. 하이드로겔 전구체 층의 형성에 대해서는 이하에서 자세히 설명한다. 롤투롤 가공이 원칙적으로 가능하지만, 발포 젤라틴은 일반적으로 원하는 치수(두께 포함)로 절단할 수 있는 블록 또는 기타 고정된 모양으로 형성된다. 따라서, 젤라틴 스펀지 시트를 취급하도록 공정 시스템을 설계할 수 있다. 일부 구현예에서, 시트는 이후 포장을 위해 개별 패치로 절단하기에 비교적 클 수 있다. 시트를 개별 시트로 절단하면 큰 시트의 가장자리 부분을 폐기할 가능성이 있는데, 이는 공정 고려 사항에 따라 균일성이 떨어질 수 있다.Calender rollers and related transport systems are well known in many industries. Calender rollers are widely used in polymer processing and food processing, and some of the equipment may be shared by other industries. For convenience, pasta rollers are used in the examples. Commercial calender rollers are typically thickness-adjustable. Multiple calender rollers may be arranged in series to perform sequential calendering steps, such as reducing the thickness, but in other production configurations, the same calender rollers may be used sequentially with appropriate adjustments between runs. As mentioned above, the hydrogel precursor layer may be formed prior to the calendering step, e.g., prior to the last calendering step. The formation of the hydrogel precursor layer is described in more detail below. Although roll-to-roll processing is in principle possible, the foamed gelatin is typically formed into blocks or other fixed shapes that can be cut to desired dimensions (including thickness). Thus, the processing system may be designed to handle gelatin sponge sheets. In some embodiments, the sheets may be relatively large for subsequent cutting into individual patches for packaging. Cutting the sheet into individual sheets potentially discards the edge portion of the larger sheet, which may result in less uniformity depending on process considerations.
패치의 구성 요소는 친수성 및/또는 흡습성을 갖는 경향이 있으므로, 패치를 형성하기 위한 가공을 하기 전에 구성 요소를 건조/데시케이팅시킬 수 있다. 적합한 건조 기술은, 예를 들어 진공 건조, 열 건조, 건조제 건조, 동결 건조 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 수화 수준을 5중량% 이하 물로 유지하는 것이 바람직할 수 있으며, 추가 구현예에서는 약 3중량% 이하, 다른 구현예에서는 약 2중량% 이하로 유지하거나, 일부 구현예에서는 이를 상당히 낮추는 것이 바람직하다. 수분 함량은 전기량 적정법(칼 피셔)이나 건조 감량법을 통해 결정할 수 있다. 당업자라면 상기에 명시된 수분 함량 범위 내에서 추가적인 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.Since the components of the patch tend to be hydrophilic and/or hygroscopic, the components may be dried/desiccated prior to processing to form the patch. Suitable drying techniques may include, for example, vacuum drying, thermal drying, desiccant drying, freeze drying, or the like, or combinations thereof. It may be desirable to maintain the hydration level below 5 wt% water, in further embodiments below about 3 wt%, in other embodiments below about 2 wt%, or in some embodiments significantly lower. The moisture content may be determined by coulometric titration (Karl Fischer) or loss on drying. Those skilled in the art will recognize that additional ranges of moisture content are contemplated within the above-mentioned ranges and are within the scope of the present invention.
하이드로겔 전구체는 생리학적 용액과 접촉하여 바람직한 흡수성과 가교결합을 제공하도록 선택될 수 있으며, 적절한 저장 수명, 예를 들어 적어도 2개월, 일부 구현예에서는 적어도 약 6개월 동안 건조하고 일반적으로 냉장 보관하는 조건에서 코팅으로 안정성을 유지할 수 있다. 친핵성 기는 양성자화 아민일 수 있으며, 이때 양성자화된 형태의 산성 아민은 가교 반응으로부터 보호된다. 적합한 친전자성 기는 동일한 상으로 접촉할 때 양성자화되지 않은 아민과 가교결합하며, 혼합물에서 공동-용융되든지 용매에 용해되든지, 일반적으로 pH가 약 7.1 이상이고, 초기에 양성자화된 아민을 탈양성자화시킨다.The hydrogel precursor can be selected to provide desirable absorbency and crosslinking properties when contacted with a physiological solution, and can remain stable as a coating under dry, typically refrigerated conditions for a suitable shelf life, for example, at least 2 months, and in some embodiments at least about 6 months. The nucleophilic group can be a protonated amine, wherein the acidic amine in its protonated form is protected from crosslinking. Suitable electrophilic groups crosslink with unprotonated amines when in contact with the same phase, whether co-molten in the mixture or dissolved in the solvent, typically at a pH of about 7.1 or greater, and deprotonate the initially protonated amine.
완충액과 관련하여, 하이드로겔 전구체는 pH를 변경하든 변경하지 않든 완충액으로 간주되지 않으며, 원칙적으로 어느 정도의 완충 기능을 제공할 수 있다. 아민 전구체는 산성화된 형태로 제공되며 산성 양성자는 가교를 막는 보호기 역할을 한다. 생리적 pH에서 체액과 접촉하면, 산성화 아민은 탈양성자화되어 친전자성 전구체와 가교결합할 수 있다. 가교결합되지 않은 전구체 층에는 상당한 양의 완충액이 추가되지 않을 수 있으며, 완충액을 추가하지 않은 상태에서도 바람직한 패치 성능이 확인된다. 완충액은 브뢴스테드 염기로 간주될 수 있는데, 일반적으로 약산(HB)에 해당하는 음이온(B-)이다. 강산에 해당하는 음이온, 예를 들어 할라이드 음이온은 수용성 완충액으로 작용하지 않으며, 아민 전구체는 일반적으로 HCl 염이나 이와 유사한 강산 유사체로 제공된다.With respect to buffers, hydrogel precursors are not considered buffers, whether or not the pH is changed, and in principle can provide some degree of buffering. The amine precursors are provided in an acidified form, and the acidic protons act as protective groups that prevent crosslinking. Upon contact with body fluids at physiological pH, the acidified amines are deprotonated and can crosslink with the electrophilic precursors. The non-crosslinked precursor layer may not require significant amounts of buffer, and desirable patch performance is observed even without the addition of buffer. The buffers can be considered as Brønsted bases, which are typically anions (B - ) corresponding to weak acids (HB). Anions corresponding to strong acids, such as halide anions, do not act as water-soluble buffers, and the amine precursors are typically provided as HCl salts or similar strong acid analogues.
일반적으로, pH는 가교 반응을 조절하는 데 사용되고, 아민은 가교를 억제하는 산성화된 형태로 제공된다. 따라서, 전구체 층에서 높은 pH 완충액을 사용하지 않으면 완충액에 의한 활성화를 통한 조기 가교 반응을 회피시킨다. 사용시 생리학적 체액이 패치에 침투되면, 생리학적 체액에 의해 유도된 pH 변화로 인해 아민이 빠르게 탈양성화되고 가교가 유도된다. 전구체가 건조 패치에서 혼합되거나 직접 접촉하므로 전구체가 빠르게 가교결합할 수 있고, 초기 가교결합 밀도가 비교적 높아 더 완전한 가교결합을 위해 더 오래 기다릴 필요 없이 양호한 부착을 제공할 수 있다. 겔화 시간은 아래에서 자세히 설명한다.In general, pH is used to control the crosslinking reaction, and the amine is provided in an acidified form that inhibits crosslinking. Therefore, if a high pH buffer is not used in the precursor layer, premature crosslinking reaction through activation by the buffer is avoided. When physiological fluids penetrate the patch during use, the pH change induced by the physiological fluids rapidly deprotonates the amines and induces crosslinking. Since the precursors are mixed or in direct contact with the dry patch, the precursors can be crosslinked quickly, and the initial crosslinking density is relatively high, which provides good adhesion without having to wait longer for more complete crosslinking. The gelation time is described in detail below.
하이드로겔 시스템에서는 단량체를 가교하여 인시튜(in situ)로 접착 패치를 형성하기에 적합한 작용기가 유리하게 사용될 수 있으며, 여기에는 아래에 명시된 바와 같이 아민 작용기에 대한 활성을 나타내는 친전자성 기를 함유하는 일반적으로 거대단량체가 포함된다. 따라서, 다중 성분 하이드로겔 시스템은 성분이 생리학적 체액과 접촉하여 활성화되면 자발적으로 가교될 수 있지만, 두 개 이상의 성분은 생리학적 체액에 의해 활성화되기 전에 합리적인 공정 시간 동안 적절히 안정적이다. 이러한 시스템은 예를 들어, 한 성분에 2개 이상의 아민을 갖는 단량체(일반적으로 거대단량체이지만 반드시 그러하지는 않음)와 다른 성분에 2개 이상의 친전자성 기, 예를 들어 N-하이드록시숙신이미드 에스테르 함유 부분을 갖는 거대단량체를 포함한다. N-하이드록시숙신이미드 에스테르 작용기는 아민과의 반응에서 아미드 결합 형성을 촉진시키며 다른 의료용 하이드로겔에도 사용되었지만, 다른 적합한 친전자성 전구체는 아래에 설명되어 있다. N-하이드록시숙신이미드 에스테르는 일반적으로 친수성 코어에 매달려 있다.In hydrogel systems, a functional group suitable for crosslinking the monomers to form an adhesive patch in situ may be advantageously used, including macromonomers typically containing an electrophilic group that exhibits activity toward amine functionalities, as described below. Thus, a multicomponent hydrogel system may be capable of spontaneously crosslinking when the components are contacted with a physiological fluid and activated, but wherein two or more of the components are suitably stable for a reasonable process time before activation by the physiological fluid. Such a system comprises, for example, a monomer (typically, but not necessarily, a macromonomer) having two or more amines on one component and a macromonomer having two or more electrophilic groups, such as an N-hydroxysuccinimide ester-containing moiety on the other component. The N-hydroxysuccinimide ester functionality catalyzes amide bond formation upon reaction with an amine and has been used in other medical hydrogels, although other suitable electrophilic precursors are described below. N-hydroxysuccinimide esters are typically suspended in a hydrophilic core.
하이드로겔 전구체는 전달 후 전구체와 접촉한 생리학적 체액에 의해 활성화된 가교결합을 가질 수 있다. 본 명세서에 기술된 하이드로겔 전구체는 비교적 빠르게 수화되도록 설계될 수 있다. 하이드로겔 및 전구체 용액의 특성은 아래에 자세히 설명되어 있다. 특성에 영향을 미치는 매개변수는 다음과 같다: 작용기 화학, 단량체의 가교 밀도/분자량, 단량체 구성, 기재 구성 및 패치 구조.The hydrogel precursors can have crosslinks that are activated by physiological fluids that contact the precursor after delivery. The hydrogel precursors described herein can be designed to hydrate relatively quickly. The properties of the hydrogel and precursor solutions are described in detail below. Parameters that affect the properties include: functional group chemistry, crosslink density/molecular weight of the monomers, monomer composition, substrate composition, and patch architecture.
생성된 생체적합성 가교 중합체의 가교 밀도는 거대단량체의 전체 분자량과 분자당 사용 가능한 작용기 수에 의해 제어된다. 600 Da와 같이 가교 간 분자량이 낮으면 10,000 Da와 같이 분자량이 높은 경우와 비교했을 때 가교 밀도가 더 높다. 상당한 분지가 있는 고분자량 거대단량체는 바람직한 젤라틴 시간을 제공하며, 일부 구현예에서는 탄성 겔을 얻기 위해 2500 Da 이상을 제공한다. 소정 구현예에서, 친핵성 산 공액 중합체(아민 포함)는 친전자성 중합체보다 분자량이 상당히 작지 않다. 일부 구현예에서는 크기가 같거나 더 크다. The crosslink density of the resulting biocompatible crosslinked polymer is controlled by the overall molecular weight of the macromonomer and the number of functional groups available per molecule. A lower molecular weight between crosslinks, such as 600 Da, results in a higher crosslink density compared to a higher molecular weight, such as 10,000 Da. High molecular weight macromonomers with significant branching provide desirable gelation times, in some embodiments greater than 2500 Da, to obtain elastic gels. In certain embodiments, the nucleophilic acid conjugated polymer (including the amine) is not significantly lower in molecular weight than the electrophilic polymer. In some embodiments, they are the same size or larger.
가교 밀도는 혼합된 전구체 물질 내의 친핵성기와 친전자성기의 비율에 의해 제어될 수도 있다. 건조한 고체 전구체 층의 경우, 가교 반응이 물에서 일어날 수 있고 아민이 탈양성자화되어 친핵성 치환에 사용할 수 있기 때문에 겔화 시간은 수화 시간에 따라 크게 달라진다. 빠르게 수화되는 기재는 건조된 하이드로겔 전구체의 수화에 도움이 될 수 있으며, 전구체 분자의 친수성 코어의 크기는 수화 시간에 영향을 미칠 수 있다. 이론에 얽매이고 싶지는 않지만, 겔화 시간이 길어질수록 생리학적 체액이 패치 속으로 더 느리게 확산되거나 산 접합체 종이 인시튜 배치된 패치에서 더 느리게 확산되어 나오는 것과 관련이 있는 것으로 생각된다. 가교 밀도를 제어하는 또 다른 방법은 친핵성 작용기의 화학양론을 친전자성 작용기로 조정하는 것이다. 친전자성 기와 아민기의 비율이 1:1이면 가장 높은 가교 밀도를 얻을 수 있지만, 전구체의 친전자성 기는 원칙적으로 조직뿐만 아니라 생리학적 용액 내의 단백질에 있는 아민과도 반응할 수 있다. 실시예에서는, 작용기 비율이 1:1일 때 바람직한 성능이 얻어졌다.Crosslink density can also be controlled by the ratio of nucleophilic to electrophilic groups in the mixed precursor materials. For dry solid precursor layers, gelation time varies greatly with hydration time, as crosslinking reactions can occur in water and amines can be deprotonated and used for nucleophilic substitution. A rapidly hydrating substrate can aid in hydration of the dried hydrogel precursor, and the size of the hydrophilic core of the precursor molecules can affect hydration time. Without wishing to be bound by theory, it is thought that longer gelation times are related to slower diffusion of physiological fluids into the patch or slower diffusion out of the patch where the acid conjugate species are placed in situ. Another way to control crosslink density is to adjust the stoichiometry of the nucleophilic to electrophilic groups. A 1:1 ratio of electrophilic to amine groups will yield the highest crosslink density, but the electrophilic groups in the precursor can in principle react with amines in proteins in physiological solution as well as in tissues. In the examples, desirable performance was obtained when the functional group ratio was 1:1.
단량체Monomer
생체적합성 구조물, 예를 들어 이식물을 형성하기 위해 가교될 수 있는 단량체를 사용할 수 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 단량체는 거대단량체일 수 있으며, 거대단량체는 중합체일 수도 있고, 아닐 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 중합체는 적어도 3개의 반복 기들로 형성된 분자를 의미하며, 그러면 중합체에 반응성 작용기가 매달려 있을 수 있다. 일반적으로 "반응성 전구체 종"이란 용어는 가교된 분자의 네트워크, 예를 들어 하이드로겔을 형성하기 위해 반응에 참여할 수 있는 중합체, 작용성 중합체, 거대 분자 또는 소분자를 의미한다. 상기에 언급한 바와 같이, 빠르게 가교되는 하이드로겔 전구체 시스템을 형성하기 위해 단량체는 반드시 그런 것은 아니지만 일반적으로 거대단량체이며, 거대단량체는 일반적으로 아민의 더 빠른 수화와 더 빠른 탈양성자화를 허용하기 때문이다.Monomers capable of being crosslinked can be used to form biocompatible structures, e.g., implants. As noted above, the monomer can be a macromonomer, and the macromonomer may or may not be a polymer. As used herein, the term polymer refers to a molecule formed of at least three repeating groups, and which can then have reactive functional groups attached to the polymer. The term "reactive precursor species" generally refers to a polymer, functional polymer, macromolecule, or small molecule that can participate in a reaction to form a network of crosslinked molecules, e.g., a hydrogel. As noted above, to form a rapidly crosslinking hydrogel precursor system, the monomer is typically, but not necessarily, a macromonomer, since macromonomers generally allow for faster hydration and faster deprotonation of the amine.
예를 들어, 단량체에는 Pathak 등의 "Biocompatible Crosslinked Polymers With Visualization Agents"라는 제목의 미국 특허 제7,332,566호(이하 '566 특허'라 함)에 기술된 생분해성, 수용성 거대단량체가 포함될 수 있으며, 상기 문헌은 본 명세서에 참조로 포함된다. 이들 단량체는 적어도 두 개의 중합가능한 기를 갖는 것이 특징이며, 적어도 하나의 분해 가능한 영역으로 분리되어 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 가교결합 시, 생성된 중합체는 응집성 하이드로겔을 형성하며, 이는 무기한으로 또는 분해로 인해 제거될 때까지 지속되며, 분해에는 효소 반응이나 가수분해 등이 포함될 수 있다. 일반적으로, 거대단량체는 폴리알킬렌 옥사이드, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜과 같이 수용성이고 생체적합성인 중합체의 코어로 형성되는데, 이는 락트산과 같은 하이드록시-카르복실산에 의해 둘러싸여 질 수 있으며, 분해성 에스테르 또는 비-분해성 아미드가 형성된다. 적합한 단량체는 생체적합성이 있고 무독성일 뿐만 아니라 가교 또는 경화 후에도 어느 정도 탄성을 가질 수 있다. 친전자성 화합물 또는 아민기를 갖는 화합물의 경우, 화합물의 코어는 가교에 적합한 작용기를 각각 갖는 다수의 아암 또는 분지를 가질 수 있다. 3개 이상의 아암을 가진 PEG 기반 중합체는 일반적으로 분지형 코어에 PEG 중합체 아암이 뻗어 있는 별형 중합체이다. 상기에 언급한 바와 같이 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 기반 단량체는 확립된 의료용 하이드로겔 전구체이며, 전구체 화합물은 다양한 수의 아암, 분자량 및 작용기를 갖는 것으로 상업적으로 이용 가능하다.For example, the monomers can include biodegradable, water-soluble macromonomers as described in U.S. Pat. No. 7,332,566 to Pathak et al., entitled “Biocompatible Crosslinked Polymers With Visualization Agents” (hereinafter the “‘566 Patent”), which is incorporated herein by reference. These monomers are characterized by having at least two polymerizable groups, which may or may not be separated by at least one degradable region. Upon crosslinking, the resulting polymers form a cohesive hydrogel that persists indefinitely or until removed by degradation, which may include enzymatic reactions or hydrolysis. Typically, the macromonomers are formed of a core of a water-soluble, biocompatible polymer, such as a polyalkylene oxide, such as polyethylene glycol, which may be surrounded by a hydroxy-carboxylic acid, such as lactic acid, to form a degradable ester or a non-degradable amide. Suitable monomers should be biocompatible and non-toxic, and should also have some elasticity after crosslinking or curing. In the case of electrophilic compounds or compounds having amine groups, the core of the compound can have multiple arms or branches, each having a functional group suitable for crosslinking. PEG-based polymers having three or more arms are typically star polymers in which the PEG polymer arms extend from a branched core. As mentioned above, polyethylene glycol (PEG)-based monomers are established medical hydrogel precursors, and precursor compounds are commercially available with a variety of numbers of arms, molecular weights, and functional groups.
친핵성 작용기는 일반적으로 아민기이다. 아민기는 가교결합을 제어하기 위한 보호기 또는 게이트로 양성자화될 수 있다. 전구체의 친핵성 아민기는 약 7.1에서 약 7.6 pH 단위와 같은 생리학적 pH 값에서 상당히 탈양성자화되도록 설계될 수 있으나, 건강한 개체의 혈액과 조직은 일반적으로 이보다 좁은 pH 범위를 유지한다. 거대단량체가 예시되고 바람직한 특성을 제공하는 반면, 트리리신은 폴리아민 단량체로 의료용 하이드로겔에 사용되었으며 유사한 화합물도 사용될 수 있다. 친전자성 작용기는 아민과 부가 반응을 일으켜 가교결합을 형성하도록 선택될 수 있다. N-하이드록실숙신이미드 에스테르는 바람직한 친전자성 기이지만, 다른 적합한 기가 아래에 설명되어 있다. 작용기 중 하나 또는 둘 모두는 친수성 코어에 매달려 있을 수 있으며, 이는 수화 시 액체에 원하는 팽창성을 제공하는 데 도움이 될 수 있다. 일부 구현예에서, 중합체는 가수분해적으로 생분해되는 부분이나 연결기, 예를 들어 에스테르, 탄산염 또는 다른 적합한 연결기를 가질 수 있으나, 효소적으로 분해되는 연결기가 추가적으로 또는 대안적으로 존재할 수도 있다. 이러한 연결기 중 몇몇은 당업계에서 잘 알려져 있으며, 알파-하이드록시산, 그 고리형 이량체(무수물), 또는 글리콜리드, dl-락티드, l-락티드, 카프로락톤, 디옥사논, 트리메틸렌 카보네이트 또는 이들의 공중합체와 같은 생분해성 부분을 합성하는 데 사용되는 기타 화학 종에서 유래한다. 특히, 친전자성 단량체는 분해 가능한 연결기를 갖는 것으로 편리하게 제공될 수 있다.The nucleophilic functional group is typically an amine group. The amine group can be protonated as a protecting group or gate to control crosslinking. The nucleophilic amine group of the precursor can be designed to be substantially deprotonated at physiological pH values, such as about 7.1 to about 7.6 pH units, although the blood and tissues of healthy individuals typically have a narrower pH range. While macromonomers are exemplary and provide desirable properties, trilysine has been used as a polyamine monomer in medical hydrogels and similar compounds may also be used. The electrophilic functional group can be selected to undergo an addition reaction with the amine to form a crosslink. N-hydroxylsuccinimide ester is a preferred electrophilic group, but other suitable groups are described below. One or both of the functional groups can be attached to the hydrophilic core, which can help provide the desired swelling properties to the liquid upon hydration. In some embodiments, the polymer may have a hydrolytically biodegradable moiety or linkage, such as an ester, carbonate or other suitable linkage, but may additionally or alternatively have an enzymatically degradable linkage. Some of these linkages are well known in the art and are derived from alpha-hydroxy acids, their cyclic dimers (anhydrides), or other chemical species used to synthesize biodegradable moieties, such as glycolide, dl-lactide, l-lactide, caprolactone, dioxanone, trimethylene carbonate or copolymers thereof. In particular, the electrophilic monomer may conveniently be provided with a degradable linkage.
일반적으로, 친전자성 작용기를 제공하는 단량체와 아민기를 제공하는 단량체는 건조 전구체 층의 더 빠른 수화를 제공하기 위한 거대단량체이다. 일반적으로 거대단량체는 생물학적으로 불활성이고 수용성인 코어와 가교결합을 위한 반응성 작용기를 가지고 있다. 코어가 수용성 중합체 영역인 경우, 사용될 수 있는 중합체는 천연 중합체나 합성 중합체일 수 있다. 코어에 적합한 중합체에는 폴리에테르, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜("PEG"), 폴리에틸렌 옥사이드("PEO"), 폴리에틸렌 옥사이드-공중합 폴리프로필렌 옥사이드("PPO"), 공중합 폴리에틸렌 옥사이드 블록 또는 랜덤 공중합체, 폴록사머, 예를 들어 Pluronic® F-127; 뿐만 아니라 폴리옥사졸린, 폴리비닐 알코올("PVA"); 폴리(비닐 피롤리디논)("PVP"); 및 폴리사카라이드, 예를 들어 히알루론산, 키토산, 덱스트란 또는 소화 셀룰로스 및 그 유도체가 포함될 수 있다. 기존 의료 제품에 대한 광범위한 경험을 바탕으로, 별형 분지된 폴리에테르, 보다 특히 폴리에틸렌 글리콜(폴리(옥시알킬렌) 또는 폴리(에틸렌 글리콜)이라고도 함)이 특히 적합하다. 산성화된 아민 또는 친전자성 기는 각 가지의 아암의 말단이나 그 일부에 위치할 수 있다. PEG 전구체의 경우, 의료용 하이드로겔 분야에서 일반적으로 쓰이는 표기법은 아암의 개수와 분자량, 아암에 있는 작용기를 함께 나타내는 것이며, 예를 들어, 분자량이 15,000 달톤이고 염화물 이온이 포함된 산성화된 아민인 팔이 4개인 PEG의 경우 4A15K NH2-HCl이고, 분자량이 20,000 달톤이고 N-하이드록시숙신이미딜 에스테르 작용기를 포함하는 팔이 8개인 PEG의 경우 8A20K NHS 에스테르이다.Typically, the monomer providing the electrophilic functional group and the monomer providing the amine functional group are macromonomers to provide faster hydration of the dried precursor layer. Typically, the macromonomer has a biologically inert and water-soluble core and reactive functional groups for crosslinking. When the core is a water-soluble polymer region, the polymers that can be used can be natural or synthetic polymers. Suitable polymers for the core can include polyethers, such as polyethylene glycol ("PEG"), polyethylene oxide ("PEO"), polyethylene oxide-copolymerized polypropylene oxide ("PPO"), co-polymerized polyethylene oxide block or random copolymers, poloxamers, such as Pluronic® F-127; as well as polyoxazolines, polyvinyl alcohol ("PVA"); poly(vinyl pyrrolidinone) ("PVP"); and polysaccharides, such as hyaluronic acid, chitosan, dextran or digested cellulose and derivatives thereof. Based on our extensive experience with existing medical products, star-branched polyethers, more particularly polyethylene glycols (also called poly(oxyalkylene)s or poly(ethylene glycols)), are particularly suitable. The acidified amine or electrophilic groups can be located at the end of each arm or as part of one of them. For PEG precursors, a common notation in the medical hydrogel field is the number of arms together with the molecular weight and the functional group on the arms, e.g. a four-armed PEG having a molecular weight of 15,000 daltons and the acidified amine containing chloride ion is 4A15K NH2-HCl, while an eight-armed PEG having a molecular weight of 20,000 daltons and containing an N-hydroxysuccinimidyl ester functional group is 8A20K NHS ester.
PEG 기반 하이드로겔은 의료 제품에서 폭넓게 사용되고 있다. 그 결과, 이들이 널리 받아들여지고, 다양한 기능을 갖춘 의료용 PEG 단량체가 상업적으로 판매되고 있다. 폴리옥사졸린은 PEG 기반 제품에 대한 잠재적인 바람직한 대안으로 주목을 받고 있다. 폴리(2-옥사졸린)은 -(CH2CH2N(COR))- 구조를 가지며, 여기서 R 기는 H, 알킬 기 또는 기타 작용기일 수 있다. 아민 말단 폴리(2-에틸-2-옥사졸린)은 Sigma-Aldrich에서 판매된다. 말단 작용성 단량체는 가교를 허용하지 않지만, 3개 이상의 작용기를 갖는 다작용성 친전자성 단량체는 가교를 실현할 수 있다. N-하이드록실숙신이미드(NHS)-에틸 기로 채워진 25% 측쇄를 갖는 폴리(2-R-2-옥사졸린)은 "Tissue-Adhesive Porous Hemostatic Product"라는 제목의 Bender 등의 공개된 미국 특허 출원 제2019/0125922호 기재된 바와 같이 합성되었으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다.PEG-based hydrogels are widely used in medical products. As a result, they are widely accepted, and medical PEG monomers with various functions are commercially available. Polyoxazolines have attracted attention as a potential desirable alternative to PEG-based products. Poly(2-oxazoline) has the structure -(CH 2 CH 2 N(COR))-, where R can be H, an alkyl group, or other functional groups. Amine-terminated poly(2-ethyl-2-oxazoline) is available from Sigma-Aldrich. Terminal-functional monomers do not allow crosslinking, but multifunctional electrophilic monomers with three or more functional groups can realize crosslinking. Poly(2-R-2-oxazoline) having 25% side chains filled with N-hydroxylsuccinimide (NHS)-ethyl groups was synthesized as described in published U.S. Patent Application No. 2019/0125922 to Bender et al., entitled “Tissue-Adhesive Porous Hemostatic Product,” which is incorporated herein by reference.
가교결합 간 거리가 긴 거대단량체로 형성된 하이드로겔은 일반적으로 더 부드럽고, 더 유연하며, 더 탄력적이라는 것이 밝혀졌다. 따라서 '566 특허의 중합체에서는 폴리에틸렌 글리콜과 같은 수용성 세그먼트의 길이가 길어질수록 탄성이 향상되는 경향이 있다. 본 명세서에서 사용되는 친수성 거대단량체, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜 거대단량체 코어를 갖는 거대단량체의 분자량은 일반적으로 약 2,000 Da 이상이며, 일부 구현예에서는 약 2500 Da 내지 500,000 Da, 다른 구현예에서는 약 5,000 Da 내지 약 250,000 Da, 추가 구현예에서는 약 7500 내지 약 100,000, 추가의 구현예에서는 10,000 Da 내지 약 50,000 Da, 다른 구현예에서는 약 15,000 Da 내지 약 40,000 Da의 범위이다. 이러한 중량 범위의 낮은 부분에 있는 PEG 전구체는 액체일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 분자량(질량)은 일반적인 단위로, 동등하게 달톤 또는 몰 질량(그램/몰)으로 표시되며(두 경우 모두 자연적 동위 원소 존재를 가정), 중합체의 경우 분자량 분포가 있는 경우 분자량은 일반적으로 평균으로 보고된다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.It has been found that hydrogels formed from macromonomers with longer distances between cross-links are generally softer, more flexible, and more elastic. Thus, in the polymers of the '566 patent, the longer the length of the water-soluble segments, such as polyethylene glycol, the more elastic the polymer tends to be. The molecular weight of the hydrophilic macromonomers used herein, e.g., macromonomers having a polyethylene glycol macromonomer core, is generally greater than about 2,000 Da, and in some embodiments ranges from about 2,500 Da to about 500,000 Da, in other embodiments from about 5,000 Da to about 250,000 Da, in further embodiments from about 7,500 Da to about 100,000, in still further embodiments from about 10,000 Da to about 50,000 Da, and in still other embodiments from about 15,000 Da to about 40,000 Da. PEG precursors in the lower part of this weight range can be liquids. As used herein, molecular weight (mass) is expressed in conventional units, equivalently in daltons or molar mass (grams/mole) (in both cases assuming the presence of natural isotopes), and in the case of polymers, molecular weight is generally reported as an average, where there is a molecular weight distribution. Those skilled in the art will recognize that additional ranges are contemplated within the above-mentioned ranges and are within the scope of the present invention.
하이드로겔 전구체 용액 내의 하이드로겔 전구체는 친전자성 작용기와 아민 작용기의 비율을 갖는다. 작용기의 비율은 가교 밀도와 생성되는 하이드로겔의 특성을 바꿀 수 있다. 일반적으로, 친전자성 작용기와 아민의 수의 비가 1:1이면, 충분한 시간과 제약이 없다면 하이드로겔은 완전히 가교될 수 있다. 일부 구현예에서, 친핵성 작용기 대 친전자성 작용기의 비율은 1 이상이다. 일반적으로, 친전자성 작용기 대 친핵성 작용기의 비율은 약 0.8 내지 1.2일 수 있고, 추가 구현예에서는 약 0.9 내지 약 1.1일 수 있고, 추가 구현예에서는 약 0.95 내지 약 1.05일 수 있고, 다른 구현예에서는 약 0.98 내지 약 1.02일 수 있고, 추가 구현예에서는 약 0.99 내지 약 1.01일 수 있고, 일부 구현예에서는 약 0.995 내지 약 1.005일 수 있지만, 비율은 약 1:1일 수 있다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 비율 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.The hydrogel precursor in the hydrogel precursor solution has a ratio of electrophilic functional groups to amine functional groups. The ratio of the functional groups can change the crosslinking density and the properties of the resulting hydrogel. Generally, if the ratio of the number of electrophilic functional groups to amines is 1:1, the hydrogel can be completely crosslinked if there is sufficient time and no constraints. In some embodiments, the ratio of nucleophilic functional groups to electrophilic functional groups is greater than 1. Generally, the ratio of electrophilic to nucleophilic functionalities can be from about 0.8 to 1.2, in further embodiments from about 0.9 to about 1.1, in further embodiments from about 0.95 to about 1.05, in other embodiments from about 0.98 to about 1.02, in further embodiments from about 0.99 to about 1.01, and in some embodiments from about 0.995 to about 1.005, but the ratio can be about 1:1. A person skilled in the art will recognize that additional ranges of ratios within the explicit ranges above are contemplated and are within the present invention.
원하는 비율의 작용기를 얻기 위해 작용기를 다양한 방법으로 분배할 수 있다. 코어로부터 뻗어 나온 펜던트 작용기는 전구체의 아암과 연결되어 있다고 할 수 있다. 전구체는 일반적으로 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 이상의 아암을 갖는다. 일반적으로 적어도 하나의 전구체는 가교를 얻기 위해 적어도 3개의 아암을 갖고 있으며, 4개, 6개 또는 8개의 아암을 갖는 전구체는 바람직한 하이드로겔 특성을 얻는 데 편리할 수 있다. 작용기의 비율을 1:1로 맞추기 위해, 같은 수의 아암을 가진 전구체라면 같은 몰량의 전구체를 사용할 수 있거나, 또는 각 전구체에 다른 수의 아암이 존재하는 경우 몰 비율을 그에 맞게 조절할 수 있다. 따라서, 4-아암 전구체의 몰량의 두 배를 8-아암 전구체와 조합하여 1:1의 작용기 비율을 얻을 수 있다. 중량 비율의 경우, 몰 비율은 상대적인 중량에 따라 적절히 조절될 수 있으며, 8-아암 10K MW(분자량 10,000) 전구체의 경우 8-아암 20K MW 전구체 질량의 두 배로 조합하면 1:1의 작용기 비율을 얻을 수 있다. 당업자는 이러한 계산을 조정하여 작용기에 대한 다른 개수 비율을 얻을 수 있다.The functional groups can be distributed in various ways to obtain the desired ratio of functional groups. The pendant functional groups extending from the core can be said to be connected to the arms of the precursor. The precursors generally have 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more arms. Generally, at least one precursor has at least 3 arms to obtain crosslinking, and precursors having 4, 6 or 8 arms can be convenient for obtaining the desired hydrogel properties. In order to adjust the functional group ratio to 1:1, the same molar amount of precursors having the same number of arms can be used, or the molar ratio can be adjusted accordingly if each precursor has a different number of arms. Thus, twice the molar amount of a 4-arm precursor can be combined with an 8-arm precursor to obtain a functional group ratio of 1:1. For weight ratios, the molar ratio can be appropriately adjusted depending on the relative weights, for example, combining twice the mass of 8-arm 10K MW (molecular weight 10,000) precursor with 8-arm 20K MW precursor will give a functional group ratio of 1:1. One skilled in the art can adjust these calculations to give other number ratios for functional groups.
작용기 및 가교 반응Functional groups and cross-linking reactions
가교 반응은 일반적으로 생체 내에서 본질적으로 생리학적 체액이고 생리학적 조건에 둘러싸인 수용성 유체에 의해 수화되어 일어나도록 설계되지만, 의료 시술에는 소독제나 기타 시술적 방편을 사용하여 생리학적 체액을 순수한 자연 상태에서 일부 국소적으로 희석하거나 변형하는 것이 포함될 수 있으며, 이때 하이드로겔 전구체의 기본적 가공은 변경되지 않는다. 수분 공급을 돕기 위해, 아래에서 자세히 설명하는 바와 같이, 패치를 조직에 붙이기 전에 기재를 적실 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 생리학적 체액은 의학적 시술로 인해 자연적 체액에 사소한 변화가 생길 수 있다. 따라서, 가교 반응은 "인시튜(in situ)"로 발생하는데, 이는 살아있는 동물이나 인간의 신체의 장기나 조직과 같은 국소 부위에서 발생한다. 반응의 인시튜 성질로 인해, 가교 반응은 중합으로 인해 불필요한 열이 방출되지 않도록 설계할 수 있다. 바람직한 시술을 위한 겔화 시간은 상기에 기술되어 있으며, 완전한 가교는 일반적으로 2분에서 10시간 사이에 완료될 수 있지만, 이 범위 밖의 시간도 허용될 수 있다. 가교결합이 완료되는 데 걸리는 시간이 길어지면 분해 시간과 경쟁하기 시작할 수 있다.Although the crosslinking reaction is generally designed to occur in vivo, essentially physiological fluids and hydrated by aqueous fluids surrounding physiological conditions, medical procedures may involve some local dilution or modification of the physiological fluid from its pure natural state using disinfectants or other procedural means, without altering the basic processing of the hydrogel precursor. To aid hydration, the substrate may be wetted prior to application of the patch to the tissue, as described in detail below. Unless otherwise specified, the physiological fluids referred to herein are natural fluids that may undergo minor changes due to the medical procedure. Accordingly, the crosslinking reaction occurs "in situ," that is, at a local site, such as an organ or tissue of a living animal or human body. Because of the in situ nature of the reaction, the crosslinking reaction can be designed so that no unnecessary heat is released due to polymerization. Gelation times for preferred applications are described above, and complete crosslinking can generally be accomplished in a range of 2 minutes to 10 hours, although times outside this range may be acceptable. As the time it takes for cross-linking to complete increases, it can begin to compete with degradation time.
알코올 또는 카르복실산과 같은 특정 작용기는 일반적으로 생리학적으로 허용되는 pH에서는 아민과 같은 다른 작용기와 반응하지 않는다. 그러나 이러한 작용기는 N-하이드록시숙신이미드 또는 그 유도체와 같은 활성화 기를 사용하면 더욱 반응성을 높일 수 있다. 일반적으로, 이러한 작용기를 활성화하는 여러 가지 방법이 당업계에 알려져 있다. 적합한 활성화 기로는 예를 들어 카르보닐디이미다졸, 설포닐 클로라이드, 염화탄산염, 아릴 할라이드, 설포숙신이미딜 에스테르, N-하이드록시숙신이미딜 에스테르(NHS), 숙신이미딜 에스테르, 숙신이미딜 아미드, 에폭시드, 알데히드, 말레이미드, 이미도에스테르 등을 포함한다. N-하이드록시숙신이미드 에스테르 또는 N-하이드록시설포숙신이미드 기는 승인된 제품에서 장기간 사용되어 의료용 이식물에 수용되었기 때문에 아미노 말단 폴리에틸렌 글리콜("APEG")과 같은 아민 작용화된 중합체 가교에 바람직한 기이다. 일반적인 의료용 하이드로겔에 대한 추가적인 광범위한 논의는 "Biocompatible Crosslinked Polymer With Visualization Agents"라는 제목의 Pathak 등의 미국 특허 제7,332,566호에 나와 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다.Certain functional groups, such as alcohols or carboxylic acids, generally do not react with other functional groups, such as amines, at physiologically acceptable pH. However, such groups can be made more reactive by using an activating group, such as N-hydroxysuccinimide or a derivative thereof. In general, a number of methods for activating such groups are known in the art. Suitable activating groups include, for example, carbonyldiimidazole, sulfonyl chloride, chlorocarbonate, aryl halides, sulfosuccinimidyl esters, N-hydroxysuccinimidyl esters (NHS), succinimidyl esters, succinimidyl amides, epoxides, aldehydes, maleimides, imidoesters, and the like. N-hydroxysuccinimide ester or N-hydroxysulfosuccinimide groups are preferred groups for crosslinking amine-functionalized polymers, such as amino-terminated polyethylene glycols ("APEGs"), because of their long-term use in approved products and their acceptance in medical implants. A further extensive discussion of general medical hydrogels is given in U.S. Patent No. 7,332,566 to Pathak et al., entitled “Biocompatible Crosslinked Polymer With Visualization Agents,” which is incorporated herein by reference.
적합한 친핵성 작용기는 1차 아민이 산에 접합된 중합체이다. 따라서 가교에 사용되는 다른 작용기는 일반적으로 아민이다. 아민은 약염기이다. 일부 구현예에서, 산 접합체는 HCl이고, HCl 염화 PEG 아민, 예를 들어 PEG 아민이 형성된다. 산 접합체는 대략적으로 아민의 몰 농도에 맞게 선택될 수 있다. NHS-아민 반응의 장점은 반응 속도론적으로 보통 10분 이내, 더 일반적으로는 약 1분 이내, 가장 일반적으로는 약 30초 이내에 빠르게 겔화된다는 것이다. 겔화 시간은 건조된 하이드로겔 전구체의 수화 시간에 따라 제한될 수 있다. 양성자화 아민은 일반적으로 친핵성 치환에 적합하지 않다. 따라서, 전구체 용액은 생리학적 용액과 접촉하기 전에 실질적으로 양성자화 아민을 유지하기에 적합한 pH에서 제조될 수 있다. Suitable nucleophilic functional groups are polymers in which a primary amine is conjugated to an acid. Therefore, the other functional group used for crosslinking is typically an amine. Amines are weak bases. In some embodiments, the acid conjugate is HCl, and an HCl chloride PEG amine, for example a PEG amine, is formed. The acid conjugate can be selected to roughly match the molar concentration of the amine. An advantage of the NHS-amine reaction is that it is kinetically fast to gel, typically within 10 minutes, more typically within about 1 minute, and most typically within about 30 seconds. The gelation time can be limited by the hydration time of the dried hydrogel precursor. Protonated amines are generally not amenable to nucleophilic substitution. Therefore, the precursor solution can be prepared at a pH suitable to substantially maintain the protonated amine prior to contact with the physiological solution.
생성되는 생체적합성 가교 하이드로겔의 가교 밀도는 단량체의 전체 분자량과 분자당 사용 가능한 작용기 수에 의해 제어된다. 2000 Da와 같이 가교 간 분자량이 낮으면 100,000 Da와 같이 분자량이 높은 경우보다 가교 밀도가 높아진다. 더 높은 분자량의 단량체를 사용하면 더 많은 탄성을 가진 하이드로겔을 얻을 수 있으며, 상응하게 더 낮은 분자량의 단량체를 사용하면 덜 탄성적인 하이드로겔을 얻을 수 있다. 다양한 적용에서 하이드로겔의 특성이 달라질 수 있다. The crosslink density of the resulting biocompatible crosslinked hydrogel is controlled by the overall molecular weight of the monomers and the number of functional groups available per molecule. A lower molecular weight between crosslinks, such as 2000 Da, results in a higher crosslink density than a higher molecular weight, such as 100,000 Da. Using higher molecular weight monomers results in more elastic hydrogels, while correspondingly using lower molecular weight monomers results in less elastic hydrogels. The properties of hydrogels can vary for different applications.
가교 밀도를 제어하는 또 다른 방법은 친핵성 작용기의 화학양론을 친전자성 작용기로 조정하는 것이다. 1:1 비율은 가장 높은 가교 밀도를 가져올 수 있다. 일반적으로 시간이 지남에 따라 하이드로겔은 경화를 완료하여 이용가능한 가교 결합 부위가 가교 결합을 형성한다. 친전자성 전구체와 친핵성 전구체를 동일한 양으로 제공하면 완전 경화 후 거의 모든 작용기가 가교결합을 형성할 것으로 예상할 수 있다. 두 가지 유형의 제제가 동일한 양(또는 반응 당량)일 때 일반적으로 가장 높은 가교 밀도가 제공된다. 작용기의 비율을 다르게 하면 경화된 하이드로겔의 특성도 그에 따라 다소 달라질 수 있다. 가교 밀도는 전구체 분자의 비율뿐만 아니라 전구체 분자의 작용기 개수에 따라 달라질 수 있다. 원하는 경우, 친전자성 기와 친핵성 기의 비화학양론적 비율을 사용하여 가교 밀도를 변경할 수 있다. 작용기의 비율은 상기에 더 자세히 설명되어 있다. Another way to control crosslink density is to adjust the stoichiometry of the nucleophilic functional groups to the electrophilic functional groups. A 1:1 ratio can result in the highest crosslink density. Typically, over time, the hydrogel will cure to the point where all available crosslinking sites will form crosslinks. If the electrophilic and nucleophilic precursors are provided in equal amounts, almost all of the functional groups can be expected to form crosslinks after full cure. The highest crosslink density is typically achieved when the two types of agents are in equal amounts (or reaction equivalents). Varying the ratio of functional groups can result in somewhat different properties of the cured hydrogel. The crosslink density can vary not only depending on the ratio of precursor molecules, but also on the number of functional groups on the precursor molecules. If desired, the crosslink density can be varied by using a non-stoichiometric ratio of electrophilic and nucleophilic groups. The ratio of functional groups is described in more detail above.
분해성 또는 비-분해성 연결기 Degradable or non-degradable connector
일반적으로, 패치는 분해가능한 것이 바람직하며, 일부 구현예에서는 비교적 빠르게 분해되는 것이 바람직하다. 따라서 패치를 이식하면 무기한 지속되지는 않는다. 패치가 분해되려면 기재 및 인시튜로 형성된 하이드로겔이 모두 분해되어야 한다. 적용 분야에 따라 가수분해나 효소 활동으로 인한 생분해 등을 통해 하이드로겔이 분해되는 것이 바람직할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 하지만 지혈 패치의 경우 패치는 일반적으로 안정적으로 응고된 후 오랫동안 지속되지 않도록 빠르게 분해되도록 설계된다. 생체적합성 가교 하이드로겔 중합체가 분해성 또는 흡수성을 갖는 것이 바람직한 경우, 작용기 사이에 분해성 연결기가 존재하는 하나 이상의 전구체를 사용할 수 있다. 기술 분야에서 사용되는 흡수성 중합체는 효소적 절단과 같은 생물학적 작용에 의해 분해되든 그렇지 않든, 생리학적 조건에서 흡수되면 생분해성이라고 할 수 있다. 분해성 연결기는 선택적으로 하나 이상의 전구체의 수용해성 코어의 일부로서 작용할 수도 있다. 대안적으로, 또는 이에 더하여, 전구체의 작용기는 이들 간의 반응 생성물이 분해성 연결기를 생성하도록 선택될 수 있다. 각 접근 방식에서, 분해성 연결기는 결과적으로 생성되는 분해성 생체적합성 가교 하이드로겔 중합체가 분해되거나 원하는 기간 내에 흡수되도록 선택될 수 있다. 다른 구현예에서, 작용기 및 작용기와의 연결기는 생리학적 조건 하에서 분해를 저지하도록 선택되어 패치의 흡수를 실질적으로 줄이거나 제거할 수 있다.In general, it is desirable that the patch be degradable, and in some embodiments, degradable relatively quickly. Thus, the patch will not last indefinitely once implanted. In order for the patch to degrade, both the substrate and the hydrogel formed in situ must degrade. Depending on the application, it may or may not be desirable for the hydrogel to degrade, either by hydrolysis or biodegradation by enzymatic activity. However, for hemostatic patches, the patch is generally designed to degrade quickly after stably coagulating, so as not to last for long. When it is desirable that the biocompatible crosslinked hydrogel polymer be degradable or absorbable, one or more precursors having a degradable linkage between the functional groups can be used. An absorbable polymer used in the art is said to be biodegradable if it is absorbed under physiological conditions, whether or not it is degraded by biological action, such as enzymatic cleavage. The degradable linkage can optionally act as part of the water-soluble core of one or more precursors. Alternatively, or in addition, the functional groups of the precursors can be selected such that the reaction product between them produces a degradable linkage. In each approach, the degradable linker can be selected such that the resulting degradable biocompatible cross-linked hydrogel polymer will degrade or be absorbed within a desired time period. In other embodiments, the functional group and the linker to the functional group can be selected to resist degradation under physiological conditions, thereby substantially reducing or eliminating absorption of the patch.
일반적으로, 생리학적 조건 하에서 하이드로겔을 분해하여 무독성 산물로 만든 후 자연적인 경로를 통해 환자로부터 제거하는 분해성 연결체가 선택된다. 효소적으로 가수분해가능한 생분해성 연결기의 예로는 금속단백분해효소나 콜라겐분해효소에 의해 절단 가능한 펩타이드 연결기가 있다. 추가적으로 예시적인 생분해성 연결기는 코어 중합체 및 공중합체의 작용기, 예를 들어 하이드록시카르복실산, 오르토카보네이트, 무수물, 락톤(아미노산, 탄산염, 포스포네이트 또는 이들의 조합)일 수 있다. 예시된 구현예에서, 분해성 연결기는 가교에 사용되는 친전자성 기에 인접한 하이드록시-카르복실산 부분에 의해 형성된 에스테르이다. 에스테르는 생리학적 조건 하에서 가수분해를 통해 점진적으로 분해될 수 있으며, 지속 시간은 특정 구조에 따라 달라진다. 비-분해성 하이드로겔을 제조하기 위해서는 하이드록시-카르복실산 부분에 의해 형성된 에스테르를 일반적으로 생리학적 조건에서 가수분해되지 않는 아미드기로 대체할 수 있다. PEG 코어가 있는 단량체는 아미드 연결기 또는 에스테르 연결기로 부착된 N-하이드록시숙신이미딜 친전자성 기를 갖는 형태로 상업적으로 판매되고 있으며, 예를 들어 미국 텍사스주 소재의 Jenkem Technology에서 판매한다. PEG-아민도 다양한 개수의 아암과 분자량의 것이 Jenkem에서 판매된다. 에스테르 연결기를 갖는 바람직한 분해성 친전자성 기로는, 예를 들어, N-하이드록시 숙신이미딜 숙시네이트(SS), N-하이드록시 설포숙신이미딜 숙시네이트, N-하이드록시 설포숙신이미딜 글루타레이트, 숙신이미딜 글루타레이트(SG), 숙신이미딜 아디페이트(SAP), 숙신이미딜 아젤레이트(SAZ) 또는 이들의 혼합물이 포함된다. SS 링커를 사용하여 빠르게 분해되는 패치의 예는 아래에 설명되어 있다. 상기에서 설명한 아미드와 같은 분해성 연결기와 비-분해성 연결기의 혼합물은 신체에서 제거할 수 있는 올리고머 종을 형성하는 등 지속 시간을 조절하는 데 사용될 수 있다.Typically, a degradable linker is selected that degrades the hydrogel under physiological conditions into non-toxic products that are then eliminated from the patient by natural pathways. Examples of enzymatically hydrolyzable biodegradable linkers include peptide linkages that are cleavable by metalloproteinases or collagenases. Additionally, exemplary biodegradable linkers can be functional groups of the core polymer and copolymer, such as hydroxycarboxylic acids, orthocarbonates, anhydrides, lactones (amino acids, carbonates, phosphonates, or combinations thereof). In an illustrative embodiment, the degradable linker is an ester formed by a hydroxy-carboxylic acid moiety adjacent to an electrophilic group used for crosslinking. Esters can be gradually degraded by hydrolysis under physiological conditions, with the duration depending on the specific structure. To prepare non-degradable hydrogels, the ester formed by the hydroxy-carboxylic acid moiety can generally be replaced by an amide group that is not hydrolyzed under physiological conditions. Monomers having a PEG core are commercially available with N-hydroxysuccinimidyl electrophilic groups attached by amide linkages or ester linkages, for example, from Jenkem Technology, Texas. PEG-amines are also available from Jenkem in a variety of arm numbers and molecular weights. Preferred degradable electrophilic groups having an ester linkage include, for example, N-hydroxy succinimidyl succinate (SS), N-hydroxy sulfosuccinimidyl succinate, N-hydroxy sulfosuccinimidyl glutarate, succinimidyl glutarate (SG), succinimidyl adipate (SAP), succinimidyl azelate (SAZ), or mixtures thereof. Examples of rapidly degradable patches using SS linkers are described below. Mixtures of degradable and non-degradable linkages, such as the amides described above, can be used to control the duration, such as by forming oligomeric species that can be eliminated from the body.
하이드로겔 및 패치 특성 Hydrogel and Patch Properties
패치 특성 평가는 특정 조건 하에서 시험관 내에서 수행될 수 있으므로 해당 특성은 생물학적 조건과 무관하다. 이러한 평가는 실제 생체 내 사용에 중요한 패치 특성을 설명하는 데 도움이 된다. 이와 관련하여, 겔화 시간, 팽창, 기재 다공성, 파열 강도 및 지속 시간의 측정을 설명하고, 해당 측정 결과는 실시예에서 제시된다. 그러나, 실제 시술에서 패치 성능을 평가하기 위해서는 출혈 조직을 모방한 테스트 조건에서 패치 동작에 대한 적절한 한계를 제공하는 프로토콜을 사용하여 패치 평가를 위한 재현 가능한 맥락을 제공할 수 있다. 아래 실시예에서는 실제 동물 모델에서 사용하는 것과 비교한 시험관 내 실험 결과를 제시한다. 건조 패치의 경우, 패치의 밀도(기재 및 전구체 층)는 약 0.075 g/cm3 내지 약 0.5 g/cm3일 수 있다. 전구체 층만의 경우, 밀도는 약 0.050 g/cm3 내지 약 0.450 g/cm3일 수 있다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 밀도 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다. Patch characterization can be performed in vitro under specific conditions, so that the properties are independent of biological conditions. Such evaluations help to describe patch properties that are important for practical in vivo use. In this regard, measurements of gelation time, swelling, substrate porosity, burst strength, and duration are described, and the results of such measurements are presented in the examples. However, for evaluating patch performance in practical applications, a protocol that provides appropriate limits for patch behavior under test conditions that mimic bleeding tissue can be used to provide a reproducible context for patch evaluation. The examples below present in vitro experimental results that are compared to those used in practical animal models. For dry patches, the density of the patch (substrate and precursor layer) can be from about 0.075 g/cm 3 to about 0.5 g/cm 3 . For the precursor layer alone, the density can be from about 0.050 g/cm 3 to about 0.450 g/cm 3 . Those skilled in the art will recognize that additional density ranges are contemplated within the above-mentioned ranges and are within the scope of the present invention.
샘플 패치의 겔화 시간은 실험실 환경에서 평가할 수 있으며, 이를 통해 생체 내 성능에 대한 적절한 추정치를 얻을 수 있다. 실시예에서는 특정 샘플에 대한 측정 결과를 제공한다. 겔화 시간은 상업용 텍스처 분석기를 사용하여 평가한다. 텍스처 분석기는 Texture Technologies Corp./Stable Microsystems, Ltd.(예: 모델 TA-XT Plus) 및 Brookfield Technologies(예: 모델 CTX 텍스처 분석기)에서 구입할 수 있다. 이 시스템은 식품과 연질 의료용 재료를 분석하도록 설계되었다. 기기는 해당 계측기의 표준 절차에 따라 표준 시험 블록을 사용하여 우선 교정된다. 1/4인치 직경과 평평한 표면(또는 반구 모양)을 갖춘 TA-005 프로브(Texture Technologies)를 5 kg 로드 셀과 함께 사용할 수 있다. 샘플 홀더는 표준 체온을 추적하기 위해 37℃까지 가열된다. 샘플 홀더는 중앙에 1.5 mm 구멍이 난 비-다공성 폴리머 폼 블록이다. 패치에서 나온 직경 8 mm 펀치 샘플을 전구체 층이 아래로 향하게 하여 샘플 홀더의 구멍 위에 중앙에 놓는다. 시험 실행을 시작하기 위해 테스터를 시동하고 37℃ 완충액(pH 8.0) 67 마이크로리터(μl)를 8 mm 펀치 샘플용으로 시험 샘플의 중앙에 첨가한다. 텍스처 분석기는 이러한 매개변수를 충족하도록 적절히 프로그래밍될 수 있다. 패치를 0.4 mm 만큼 변형하는 데 필요한 힘은 시간의 함수로 결정된다.The gelation time of the sample patch can be evaluated in a laboratory setting, which provides a reasonable estimate of the in vivo performance. The examples provide measurement results for specific samples. The gelation time is evaluated using a commercial texture analyzer. Texture analyzers are available from Texture Technologies Corp./Stable Microsystems, Ltd. (e.g., Model TA-XT Plus) and Brookfield Technologies (e.g., Model CTX Texture Analyzer). The system is designed to analyze food and soft medical materials. The instrument is initially calibrated using a standard test block according to the standard procedure for the instrument. A TA-005 probe (Texture Technologies) with a 1/4 inch diameter and flat surface (or hemispherical shape) can be used with a 5 kg load cell. The sample holder is heated to 37°C to track standard body temperature. The sample holder is a non-porous polymer foam block with a 1.5 mm hole in the center. An 8 mm diameter punch sample from the patch is placed centrally over the hole in the sample holder with the precursor layer facing down. To start the test run, the tester is started and 67 microliters (μl) of 37°C buffer (pH 8.0) is added to the center of the test sample for an 8 mm punch sample. The texture analyzer can be appropriately programmed to meet these parameters. The force required to deform the patch by 0.4 mm is determined as a function of time.
시간에 따른 그래프는 특성 곡선을 생성한다. 패치는 딱딱한 탈수 상태에서 시작하므로 처음에는 힘이 비교적 강하다. 몇 초가 지나면 패치가 수분을 흡수하고 힘은 최소가 된다. 수화 중에 가교가 시작되어 조기에 처리될 것으로 예상할 수 있다. 가교가 계속되면서 힘이 증가하기 시작하여 가교가 재료의 단단함을 결정하는 지점에 도달했음을 나타낸다. 힘이 증가하기 시작하는 시간을 겔화 시간이라고 하며, 겔이 단단해지기 시작하는 겔화 지점을 나타낸다. 이러한 시스템에서 패치를 사용하면 수화가 이루어지는 데, 이때 고체 전구체가 수화되어 가교 결합이 시작된다. 따라서 전구체의 용해는 가교 결합에 의해 상쇄된다. 수화가 개시되면 고체는 가교가 충분히 진행되어 하이드로겔이 단단해지기 시작할 때까지 부드러워진다. 겔화 과정은 용해된 전구체로 시작하는 용액 기반 하이드로겔 시스템과는 다른 특성을 가지고 있다. 겔화가 시작된 후에도 가교가 계속되면서 힘은 계속 증가한다. 동일한 패치에서 균등한 펀치 3개를 3번 반복하여 측정한 후, 그 결과를 평균화한다. 본 명세서에 기술된 패치의 경우, 겔화 시간은 일반적으로 약 5분을 넘지 않으며, 추가 구현예에서는 약 3초에서 약 3분, 일부 구현예에서는 약 4초에서 약 2분, 추가 구현예에서는 약 5초에서 약 1분이다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 겔화 시간 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.The time-dependent graph produces a characteristic curve. The patch starts out in a stiff dehydrated state, so the force is relatively high initially. After a few seconds, the patch absorbs water and the force becomes minimal. During hydration, crosslinking can be expected to begin and be processed early. As crosslinking continues, the force begins to increase, indicating that the crosslinking has reached a point where it determines the stiffness of the material. The time at which the force begins to increase is called the gelation time, which is the gelation point at which the gel begins to harden. In these systems, hydration occurs when the patch is hydrated, which is when the solid precursor hydrates and crosslinking begins. Therefore, the dissolution of the precursor is offset by the crosslinking. Once hydration is initiated, the solid softens until crosslinking is sufficiently advanced and the hydrogel begins to harden. The gelation process has different characteristics than solution-based hydrogel systems that start with dissolved precursors. After gelation begins, the force continues to increase as crosslinking continues. Measurements are made three times on three equal punches from the same patch, and the results are averaged. For the patches described herein, the gelation time is typically no longer than about 5 minutes, in further embodiments from about 3 seconds to about 3 minutes, in some embodiments from about 4 seconds to about 2 minutes, and in further embodiments from about 5 seconds to about 1 minute. A person skilled in the art will recognize that additional gelation time ranges within the stated ranges above are contemplated and are within the scope of the present invention.
패치 샘플은 파열 압력에 대해서도 테스트할 수 있으며, 이러한 값은 샘플이 실제 사용에서 원하는 성능을 발휘하는지 확인하는 데 바람직하다. 파열 압력 측정은 출혈하는 조직에 패치가 부착되는 것과 관련된 표준 테스트 조건을 제공하도록 설계되었다. 앞서 언급한 바와 같이, 일부 패치는 압축 젤라틴 기재를 사용하여 형성될 수 있는데, 이러한 기재는 코팅하는 동안 기재의 휘어짐/왜곡을 저지할 만큼 충분한 강성을 유지하면서도 더 유연한 구조 및/또는 더 균일한 기재 표면을 제공한다. 아래 실시예에서 제시된 결과는 압축 젤라틴 기재가 있는 패치가 거의 동일한 파열 압력을 나타낸다는 것을 보여준다. 지금까지의 경험에 따르면 압축 젤라틴 기재를 사용한 패치는 더 균일한 성능을 나타낸다. 파열 시험 설명 뒤에 설명한 바와 같이, 동일한 샘플을 사용하여 팽창을 평가할 수 있다. 파열 시험은 ASTM F2392-04(2015)에 따른 측정에 맞게 적용된 출혈 조직을 시뮬레이션하도록 설계된 장비에서 평가할 수 있다. ASTM 프로토콜은 테스트 고정구의 표면과 관련된 정보를 제공하며, 이 정보는 이후 테스트 장비의 다공성 판과 함께 사용하도록 조정된다. 이러한 테스트 장비의 상용 버전은 없을 것으로 생각되지만, 임상 사용을 위한 패치 테스트에 해당 테스트가 매우 바람직할 것으로 보인다. 따라서, 상기에서 언급한 ASTM 프로토콜을 고려하여 설계면에서 규제적 영향을 고려하여 비교가능한 시험 장치가 제작되었으며, 자세한 내용은 아래 실시예에서 설명한다.The patch samples can also be tested for burst pressure, which is desirable to ensure that the sample will perform as desired in actual use. The burst pressure measurement is designed to provide standard test conditions for the patch to adhere to the hemorrhaging tissue. As previously mentioned, some patches can be formed using a compressed gelatin substrate, which provides a more flexible structure and/or a more uniform substrate surface while maintaining sufficient rigidity to resist buckling/distortion of the substrate during coating. The results presented in the examples below show that patches with compressed gelatin substrates exhibit nearly the same burst pressure. Experience has shown that patches with compressed gelatin substrates exhibit more uniform performance. As described below for the burst test description, the same sample can be used to evaluate swelling. The burst test can be evaluated in equipment designed to simulate hemorrhaging tissue applied to measurements in accordance with ASTM F2392-04 (2015). The ASTM protocol provides information regarding the surface of the test fixture, which is then adjusted for use with the porous plates of the test equipment. Although it is unlikely that a commercial version of this test device will ever be available, it would seem highly desirable for patch testing for clinical use. Accordingly, a comparable test device was constructed that took into account regulatory implications in its design, taking into account the ASTM protocols mentioned above, and is described in detail in the examples below.
테스트를 위해, 60 ml 주사기 튜브에 식염수를 채우고 펌프 속도를 2 ml/분으로 설정한 교정된 주사기 펌프가 사용되었다. 버스트 고정구는 주사기 펌프에 연결된 캐비티와 함께 사용되며, 캐비티의 윗부분에 원형 개구부가 있다. 디지털 마노미터와 같은 압력 센서가 캐비티에도 연결되어 캐비티 내의 압력을 측정한다. 테스트를 시작하려면 주사기 펌프를 사용하여 캐비티가 거의 가득 찰 때까지 캐비티를 채운다. 겔 시험에서 패치 샘플이 담긴 테스트 블록을 패치 펀치 샘플이 위를 향하도록 고정구 상단의 구멍 위에 놓는다. 마찬가지로, 시험 블록에 압착된 수화된 패치도 유사하게 사용될 수 있지만, 겔 시험 후에 패치를 사용하면 파열 시험을 위한 균일하게 준비된 패치가 제공된다. 이 구성에서는 샘플 홀더의 구멍이 버스트 고정구 캐비티 위의 중앙에 위치한다. 그 다음 고정구의 상단 절반을 테스트 블록 위에서 조여 고정구의 상단 절반을 통과하는 캐비티와 관련된 구멍으로 샘플 홀더를 고정하여 샘플을 상단으로부터 노출시킨다. 테스트 블록이 상단 고정구에 고정되면 마노미터에서 측정된 압력이 증가할 것으로 예상된다.For the test, a calibrated syringe pump was used, with a 60 ml syringe tube filled with saline and the pump speed set to 2 ml/min. The burst fixture is used with a cavity connected to the syringe pump and has a circular opening at the top of the cavity. A pressure sensor, such as a digital manometer, is also connected to the cavity to measure the pressure inside the cavity. To start the test, the cavity is filled using the syringe pump until it is almost full. For the gel test, the test block containing the patch sample is placed over the hole in the top of the fixture with the patch punch sample facing upward. Similarly, a hydrated patch pressed onto the test block can be used similarly, but using the patch after the gel test provides a uniformly prepared patch for the burst test. In this configuration, the hole in the sample holder is centered over the burst fixture cavity. The upper half of the fixture is then tightened over the test block, securing the sample holder with the hole associated with the cavity through the upper half of the fixture, exposing the sample from the top. When the test block is fixed to the upper fixture, the pressure measured by the manometer is expected to increase.
고정구의 윗부분이 제자리에 고정되면 펌프가 작동하여 캐비티 안으로 물을 펌핑하여 캐비티 내부의 압력을 계속 증가시킨다. 펌프는 1) 패치 샘플 표면에 액체가 나타날 때까지, 2) 터지는 소리가 들릴 때까지, 3) 마노미터에 기록된 최대 압력이 30초 동안 변하지 않을 때까지 작동한다. 특정 조건에 도달하면 펌프는 멈추고, 얻어진 최대 압력 값을 파열 압력으로 기록하며, 이는 수은주 밀리미터(mmHg) 단위로 기록한다. 본 명세서에 설명된 패치 샘플의 경우, 파열 압력은 적어도 약 10 mmHg일 수 있고, 추가 구현예에서는 적어도 약 15 mmHg일 수 있으며, 추가 구현예에서는 적어도 약 50 mmHg일 수 있고, 다른 구현예에서는 약 20 mmHg 내지 약 1500 mmHg일 수 있다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 파열 압력 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.When the top of the fixture is secured in place, a pump is operated to pump water into the cavity, continuously increasing the pressure inside the cavity. The pump is operated until 1) liquid appears on the surface of the patch sample, 2) a popping sound is heard, and 3) the maximum pressure recorded on the manometer remains unchanged for 30 seconds. Once a certain condition is reached, the pump is stopped and the maximum pressure value obtained is recorded as the burst pressure, which is reported in millimeters of mercury (mmHg). For the patch samples described herein, the burst pressure can be at least about 10 mmHg, and in further embodiments at least about 15 mmHg, and in further embodiments at least about 50 mmHg, and in other embodiments from about 20 mmHg to about 1500 mmHg. A person skilled in the art will recognize that additional burst pressure ranges are contemplated within the above-specified ranges and are within the scope of the present invention.
수화시 기재와 전구체 층 모두 팽창한다. 원칙적으로 팽창은 여러 가지 적절한 방법으로 평가할 수 있지만, 본 명세서에서는 수분 유지로 인한 중량으로 팽창을 평가한다. 압축 기재를 기반으로 하는 구현예의 경우, 중량에 따른 팽창은 크게 변하지 않을 수 있으므로, 전반적인 팽창에 대한 평가는 압축되지 않은 기재에 조립된 비슷한 패치와 비교하여 거의 변하지 않을 수 있다. 테스트 전 패치의 건조 중량을 초기 기준점으로 할 수 있다. 궁극적으로, 팽창은 수용액에 담가 배양한 결과를 기준으로 평가할 수 있지만, 장기간 방치하면 패치 재료가 분해될 수 있다. 기본적으로, 본 명세서에 기술된 팽창은 37℃ 인산염 완충 식염수에서 배양 후 팽창이 안정화되는 데 충분한 시간 동안 평가되는데, 이는 밀도가 높은 기재의 경우 약 24시간 후, 고도로 발포된 젤라틴 스펀지의 경우 약 10분 정도가 될 수 있다. 평가용 샘플은 다른 특성 측정에 사용된 샘플과 동일할 수 있으며, 이를 통해 수화된 침지되지 않은 중량을 기준점으로 사용하여 팽창에 대한 일관된 추정치를 얻을 수 있다. 건조 샘플에서 팽창을 직접 평가하는 경우 팽창의 초기 단계에서 샘플로부터 공기를 짜내어 상당한 지연 없이 적절한 측정을 얻을 수 있다. 일부 구현예에서, 파열 시험이 끝난 후의 샘플을 사용하여 팽창을 추가로 평가할 수 있다. 파열 시험이 완료된 후에는 샘플 홀더에서 샘플을 조심스럽게 제거할 수 있다. 그 다음 샘플을 무게 측정하여 초기 무게를 구한다. 그 다음, 무게를 잰 샘플을 약 45 ml의 인산염 완충 식염수(PBS)가 들어 있는 50 ml 튜브에 넣고 밀봉한다. PBS는 의학적, 기타 생물학적 적용에서의 표준 완충액이며, 일반적으로 염화나트륨, 염화칼륨 및 인산염을 포함한다. PBS는 표준 공급업체(Fisher Scientific, Sigma-Aldrich 등)에서 구입할 수 있으며 PubChem(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ compound/Phosphate-Buffered-Saline)에 분류되어 있다. 밀봉된 튜브를 37℃ 수조에 넣는다. 24 ± 2시간 후, 튜브를 수조에서 꺼낸다. 그 다음, 배양된 샘플을 꺼내어 말린 후 무게를 측정한다. 팽창률 값은 다음 방정식에 의해 결정된다:Both the substrate and the precursor layer swell upon hydration. In principle, swelling can be assessed by a number of suitable methods, but in this specification, swelling is assessed by weight due to water retention. For embodiments based on compressed substrates, the swelling by weight may not vary significantly, so that the overall swelling estimate may be little changed compared to a similar patch assembled on an uncompressed substrate. The dry weight of the patch prior to testing may be used as an initial reference point. Ultimately, swelling may be assessed based on the results of incubation in aqueous solution, but prolonged incubation may result in degradation of the patch material. In principle, the swelling described herein is assessed after incubation in phosphate buffered saline at 37°C for a period of time sufficient for the swelling to stabilize, which may be approximately 24 hours for dense substrates and approximately 10 minutes for highly foamed gelatin sponges. The evaluation sample may be identical to the sample used for other property measurements, so that a consistent estimate of swelling can be obtained using the hydrated, unsoaked weight as a reference point. When assessing swelling directly from a dry sample, air can be squeezed out of the sample at an early stage of swelling, allowing for adequate measurements to be obtained without significant delay. In some embodiments, the sample after the burst test has been completed can be used to further assess swelling. After the burst test is complete, the sample can be carefully removed from the sample holder. The sample is then weighed to obtain the initial weight. The weighed sample is then placed in a 50 ml tube containing approximately 45 ml of phosphate buffered saline (PBS) and sealed. PBS is a standard buffer solution in medical and other biological applications, typically containing sodium chloride, potassium chloride, and phosphate. PBS is available from standard suppliers (Fisher Scientific, Sigma-Aldrich, etc.) and is listed in PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Phosphate-Buffered-Saline). The sealed tube is placed in a 37°C water bath. After 24 ± 2 hours, the tube is removed from the water bath. Then, the cultured sample is taken out, dried, and weighed. The swelling ratio value is determined by the following equation:
%팽창 = 100 x (weight out - weight in)/weight in.%inflation = 100 x (weight out - weight in)/weight in.
"weight-in" 값은 건조 중량이거나, 파열 시험 후의 중량과 같은 대체 기준점에 해당하는 중량이 될 수 있다. 본 명세서에 기술된 패치의 경우, 팽창률(파열 시험 후 PBS에서 22 내지 26시간 배양한 후)은 적어도 약 100%일 수 있고, 추가 구현예에서는 약 135% 내지 약 350%, 다른 구현예에서는 약 150% 내지 약 300%일 수 있다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 팽창 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.The "weight-in" value can be the dry weight, or a weight corresponding to an alternative reference point, such as the weight after burst testing. For the patches described herein, the swelling ratio (after 22 to 26 hours of incubation in PBS after burst testing) can be at least about 100%, and in further embodiments from about 135% to about 350%, and in other embodiments from about 150% to about 300%. A person skilled in the art will recognize that additional swelling ranges within the ranges specified above are contemplated and are within the scope of the present invention.
기재는 팽창 중량이 높지만 처음에는 다공성이므로 부피 팽창이 약할 수 있다. 파괴된 셀로 인해 기재가 초기 형성된 치수에 비해 초기에 압축되는 경우, 팽창을 통해 구조물의 초기 치수 중 일부 또는 대부분을 복원할 수 있다. 하이드로겔 전구체는 초기에 밀도가 높으므로 가교 및 팽창 시 가교 하이드로겔의 부피 변화가 일반적으로 더 크다. 따라서, 수화 및 팽창 후, 하이드로겔 층의 부피 증가는 기재 부피 변화보다 더 중요할 수 있다.The substrate has a high swelling weight but may initially be porous and therefore have a low volume expansion. If the substrate is initially compressed relative to its initially formed dimensions due to the destroyed cells, some or most of the initial dimensions of the structure can be restored through swelling. Since the hydrogel precursor is initially dense, the volume change of the crosslinked hydrogel upon crosslinking and swelling is generally larger. Therefore, after hydration and swelling, the volume increase of the hydrogel layer may be more significant than the volume change of the substrate.
또 다른 중요한 특징은 패치의 지속성이다. 생체 내 거동을 모방하기 위한 일관된 측정을 위해 시험관 내 측정이 가능하다. 기재 및 관련된 가교된 하이드로겔 층의 지속성은 서로 다를 수 있다. 기재의 지속성 거동은 팽창 시험을 계속하여 평가할 수 있다. 구체적으로, PBS가 담긴 튜브에 넣은 샘플은 패치 샘플의 기재가 더 이상 보이지 않을 때까지 37℃ 열탕조에 보관할 수 있다. 샘플의 기재가 사라지는 시간은 기재 지속 시간의 종점으로 간주된다. 일반적으로, 기재는 96시간 이내에 사라지고, 추가 구현예에서는 약 84시간 이내에 사라지고, 또 다른 구현예에서는 약 15분에서 약 72시간 이내에 사라진다. 일부 구현예에서는 기재가 약 48시간 이내에 사라지는 것이 바람직할 수 있다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 분해 시간 범위가 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다. 일반적으로, 인시튜로 형성된 하이드로겔은 기재보다 오래 지속된다.Another important feature is the persistence of the patch. In vitro measurements are possible for consistent measurements to mimic in vivo behavior. The persistence of the substrate and the associated crosslinked hydrogel layer can vary. The persistence behavior of the substrate can be evaluated by continuous swelling tests. Specifically, the sample placed in a tube containing PBS can be stored in a 37°C boiling water bath until the substrate of the patch sample is no longer visible. The time at which the substrate of the sample disappears is considered the end point of the substrate persistence time. Typically, the substrate disappears within 96 hours, in further embodiments within about 84 hours, and in further embodiments within about 15 minutes to about 72 hours. In some embodiments, it may be desirable for the substrate to disappear within about 48 hours. Those skilled in the art will recognize that additional degradation time ranges within the above-mentioned ranges are within the scope of the present invention. Typically, the hydrogel formed in situ lasts longer than the substrate.
시각화제Visualizer
편리한 경우, 생체적합성 가교 하이드로겔 중합체에는 의료 시술 중 가시성을 높이기 위한 시각화제가 포함될 수 있으며 상처에 놓일 표면에 대한 패치 방향을 빠르게 확인할 수 있게 한다. 원칙적으로, 기재는 하이드로겔 전구체 층과 동일하거나 다르거나 또는 대체물로서 시각화제를 가질 수 있다. 실시예에서는 하이드로겔 전구체 층에만 청색 시각화제가 있는 패치가 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 시각화제는 광학적 시각화(색상을 사용) 또는 엑스선이나 초음파와 같은 영상 방식을 사용한 시각화를 의미할 수 있다. 시각화제는 최소 침습 수술(MIS, 예: 복강경 수술) 시술에 특히 유용한 데, 그 이유는 무엇보다도 컬러 모니터에서 가시성이 향상되기 때문이다. 때로는 기재에 하이드로겔 층을 주조하기 전에 전구체 용융물에 유색 시각화제를 첨가하여 색상을 제공하는 것이 유용하다. If convenient, the biocompatible cross-linked hydrogel polymer may include a visualization agent to enhance visibility during a medical procedure, allowing rapid confirmation of the orientation of the patch relative to the surface to be placed on the wound. In principle, the substrate may have the visualization agent identical to, different from, or as an alternative to the hydrogel precursor layer. In an embodiment, there is a patch having a blue visualization agent only in the hydrogel precursor layer. As used herein, visualization may mean optical visualization (using color) or visualization using an imaging modality such as x-ray or ultrasound. Visualization agents are particularly useful in minimally invasive surgical (MIS, e.g., laparoscopic) procedures because, among other things, they provide enhanced visibility on a color monitor. Sometimes it is useful to add a colored visualization agent to the precursor melt prior to casting the hydrogel layer onto the substrate to provide color.
시각화제(광학)는 FD&C BLUE 염료 1, 2, 3 및 6, 인도시아닌 그린 또는 일반적으로 합성 수술 봉합사에서 발견되는 착색 염료와 같이 의료용 이식형 의료 기기에 사용하기에 적합한 다양한 무독성 착색 물질 중에서 선택할 수 있다. 일부 구현예에서, 녹색이나 청색이 바람직한데, 이는 혈액이 있거나 분홍색이나 흰색 조직 배경에서 가시성이 더 좋기 때문이다. 염료는 건조 하이드로겔 층을 형성하기 위해 용융 혼합물에 탈수 화합물의 형태로 미량 첨가될 수 있다.The visualization agent (optical) can be selected from a variety of non-toxic coloring materials suitable for use in medical implantable medical devices, such as FD&C BLUE dyes 1, 2, 3 and 6, indocyanine green, or coloring dyes commonly found in synthetic surgical sutures. In some embodiments, green or blue is preferred because of better visibility against blood or pink or white tissue backgrounds. The dye can be added in trace amounts to the molten mixture in the form of a dehydrated compound to form a dried hydrogel layer.
선택된 유색 물질은 하이드로겔과 화학적으로 결합될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 추가적인 시각화제로는 형광(예: 가시광선 하에서 녹색 또는 황색 형광) 화합물(예: 플루오레세인 또는 에오신), X선 영상 장비에서의 가시성을 위한 X선 조영제(예: 요오드 화합물), 초음파 조영제(예: 미세기포) 또는 MRI 조영제(예: 가돌리늄 함유 화합물) 등이 사용될 수 있다. 생체적합성 시각화제인 FD&C BLUE #1과 플루오로세인-NHS는 일부 적용에 특히 적합할 수 있다. 시각화제는 하이드로겔 매트릭스 내에 현탁 또는 용해된 생물학적 활성 제제일 수도 있고, 생물학적 활성 제제를 캡슐화하는 데 사용된 재료일 수도 있다(존재하는 경우). The selected colored agent may or may not be chemically bound to the hydrogel. Additional visualizing agents may include fluorescent (e.g., green or yellow fluorescein under visible light) compounds (e.g., fluorescein or eosin), X-ray contrast agents for visibility in X-ray imaging equipment (e.g., iodine compounds), ultrasound contrast agents (e.g., microbubbles), or MRI contrast agents (e.g., gadolinium-containing compounds). The biocompatible visualizing agents FD&C BLUE #1 and Fluoroscein-NHS may be particularly suitable for some applications. The visualizing agent may be the biologically active agent suspended or dissolved within the hydrogel matrix, or may be the material used to encapsulate the biologically active agent, if present.
상기에서 언급한 바와 같이, 일부 구현예에서는 시각적으로 관찰 가능한 시각화제가 유리하게 사용될 수 있다. 인간은 약 400 내지 750 nm의 파장을 색상으로 관찰할 수 있다(R.K. Hobbie, Intermediate Physics for Medicine and Biology, 2nd Ed., pages 371-373). 청색은 눈이 파장이 약 450 내지 500 nm인 광을 주로 받을 때 감지되고, 녹색은 약 500 내지 570 nm에서 감지된다(Id.). 더욱이, 눈은 적색, 녹색, 청색 중 하나만 감지하므로 이러한 색상의 조합을 사용하면 인간의 눈에 원하는 색상으로 인식되는 적색, 녹색, 청색의 비율만 눈에 전달하면 다른 색상을 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 청색은 약 450 내지 500 nm의 파장에 의해 자극을 받아 일반적인 인간의 눈에 인지되는 색상을 의미하고, 본 명세서에서 사용되는 녹색은 약 500 내지 570 nm의 파장에 의해 자극을 받아 일반적인 인간의 눈에 인지되는 색상을 의미한다.As noted above, in some embodiments, a visually observable visualizer may be advantageously used. Humans can perceive colors in wavelengths from about 400 to 750 nm (R.K. Hobbie, Intermediate Physics for Medicine and Biology, 2nd Ed., pages 371-373). Blue is perceived when the eye primarily receives light with a wavelength of about 450 to 500 nm, and green is perceived from about 500 to 570 nm (Id.). Furthermore, since the eye only perceives red, green, or blue, combinations of these colors can be used to simulate other colors by conveying to the eye only the proportions of red, green, and blue that the human eye perceives as the desired color. As used herein, blue refers to a color that is perceived by the general human eye when stimulated by a wavelength of about 450 to 500 nm, and as used herein, green refers to a color that is perceived by the general human eye when stimulated by a wavelength of about 500 to 570 nm.
하나 이상의 시각화제는 시각화에 적합한 농도, 예를 들어 약 0.0001 mg/제곱센티미터(g/cm2) 내지 약 0.5 g/cm2로 최종 친전자성-친핵성 전구체 층에 존재할 수 있지만, 시각화제의 용해도 한계까지 더 높은 농도가 사용될 가능성이 있다. 일부 적용에서는, 이러한 농도 범위가 가교 시간(반응성 전구체 종이 겔화되는 시간으로 측정)을 방해하지 않고도 원하는 색상을 하이드로겔에 부여하는 것으로 밝혀졌다. 시각화제는 일반적으로 하이드로겔에 공유 결합되지 않는다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 시각화 제제 농도 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다. One or more visualizing agents may be present in the final electrophilic-nucleophilic precursor layer at a concentration suitable for visualization, for example from about 0.0001 mg/square centimeter (g/cm 2 ) to about 0.5 g/cm 2 , although higher concentrations up to the solubility limit of the visualizing agent may be used. In some applications, this concentration range has been found to impart the desired color to the hydrogel without interfering with the crosslinking time (as measured by the time for the reactive precursor species to gel). The visualizing agent is generally not covalently bound to the hydrogel. A person skilled in the art will recognize that additional concentration ranges of visualizing agents within the ranges specified above are contemplated and are within the scope of the present invention.
시각화제는 패치와 기저 조직의 계면을 시각화하는 데 도움이 될 수 있다. 일부 구현예에서, 염료는 친전자성 또는 친핵성 말단기와 결합하여 패치에 통합되어 지속성과 직접적인 상관관계를 갖는 시각화가 가능하다. 어떤 경우에는 염료가 형광성을 띠어 특수한 조명 조건에서만 시각화가 가능하고, 일반적인 시각적 조건에서는 단일 시스템 겔을 볼 수 없다. Visualization agents can aid in visualizing the interface between the patch and the underlying tissue. In some embodiments, dyes are incorporated into the patch by binding to electrophilic or nucleophilic end groups, allowing visualization that is directly correlated to persistence. In some cases, the dyes are fluorescent, allowing visualization only under special lighting conditions, and making the single-system gel invisible under normal visual conditions.
사용자는 시각화제를 사용하여 인간의 눈으로 하이드로겔을 볼 수도 있고, 예를 들어 비디오 카메라와 같이 시각적으로 관찰 가능한 시각화제를 감지하는 영상 장치의 도움을 받아 볼 수도 있다. 시각적으로 관찰 가능한 시각화제는 인간의 눈으로 감지할 수 있는 색상을 가진 제제이다. X선이나 MRI 장비에 영상을 제공한다는 특성은 시각적으로 관찰 가능한 시각화제로서의 기능을 확립하기에 충분한 특성이 아니다. 대안적인 구현예는 일반적으로 인간의 눈에는 보이지 않지만, 비디오 카메라와 같은 적절한 영상 장치와 함께 사용될 때 적외선이나 자외선과 같은 다른 파장에서 감지할 수 있는 시각화제이다. 마찬가지로, 공기 방울과 같은 반향성 물질을 사용하면 초음파로 더 나은 영상을 얻을 수 있다. X선 및/또는 초음파 시각화를 위한 시각화제를 함유한 하이드로겔은 "Radiopaque Covalently Crosslinked Hydrogel Particle Implants"라는 제목의 Campbell 등의 미국 특허 제8,383,161호에 자세히 설명되어 있으며, 이는 본 명세서에 참고로 포함된다.The user may view the hydrogel with the human eye using the visualizer, or with the aid of an imaging device that detects the visually observable visualizer, such as a video camera. A visually observable visualizer is a formulation that has a color that is detectable by the human eye. The property of providing an image to an X-ray or MRI device is not a sufficient property to establish its function as a visually observable visualizer. Alternative embodiments are visualizers that are generally invisible to the human eye, but are detectable at other wavelengths, such as infrared or ultraviolet, when used with an appropriate imaging device, such as a video camera. Similarly, the use of reflective materials, such as air bubbles, may allow for better imaging by ultrasound. Hydrogels containing visualizers for X-ray and/or ultrasound visualization are described in detail in U.S. Pat. No. 8,383,161 to Campbell et al., entitled "Radiopaque Covalently Crosslinked Hydrogel Particle Implants," which is incorporated herein by reference.
방사선 불투과성 모이어티는 방사선 불투과성 전구체 분자를 통해 도입되거나 하이드로겔 작용기에 공유 결합될 수 있다. 예를 들어, 트리요오드벤조산은 전구체의 한쪽 아암에 에스테르기로 결합될 수 있다. 원하는 가교 및 방사선 불투과성을 달성하기 위해 아암의 전체 개수를 선택할 수 있다. CT 넘버(Hounsfield 단위 또는 넘버라고도 함)는 간접 영상 기술에서 가시성을 측정하는 단위이다. 적어도 약 50의 CT 넘버가 사용될 수 있으며, 일부 구현예에서는 CT 넘버는 약 70 내지 약 2000일 수 있다. The radiopaque moiety can be introduced via a radiopaque precursor molecule or covalently bonded to the hydrogel functional group. For example, triiodobenzoic acid can be bonded to one arm of the precursor via an ester group. The total number of arms can be selected to achieve the desired crosslinking and radiopacity. CT number (also known as Hounsfield units or numbers) is a unit of measurement of visibility in indirect imaging techniques. A CT number of at least about 50 can be used, and in some embodiments the CT number can be from about 70 to about 2000.
패치 형성 방법 및 보관Patch Formation Method and Storage
패치를 제조하는 방법에는 기재를 수득하고, 전구체 층을 적용하고, 방수 포장재로 포장하는 단계, 뿐만 아니라 공정 전반에 걸쳐 선택적으로 한 번 이상 건조 단계가 포함된다. 기재가 시중에서 판매되는 제품이 아닌 경우, 본 방법은 기재를 준비하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 기재가 상업용 제품에서 유래된 경우, 가공에는 더 큰 블록의 재료 또는 시트의 재료에서 적절한 크기의 기재를 절단하는 작업이 포함될 수 있다. 일부 공급업체는 원하는 초기 두께로 젤라틴 기재 시트를 제공할 수 있다. 상업적 생산의 경우, 가공을 통해 하이드로겔 전구체 층이 있는 패치 물질의 시트를 생산할 수 있으며, 적절한 경우 이 시트를 원하는 크기로 잘라낼 수 있다. 크기는 일반적으로 의료 전문가가 적절한 경우에 선택할 수 있는 일련의 상업용 크기를 포함할 수 있으며, 상기에 언급한 바와 같이, 사용 시 원하는 경우 패치를 원하는 크기로 잘라낼 수 있도록 주의 깊게 살펴봐야 한다. 전구체 층을 적용하는 것은 용융 혼합물을 전달하거나 비수용성 전구체 용액으로 용액 코팅을 하는 것을 포함할 수 있으며, 층 침착에는 선택적으로 하위 층을 형성하는 것이 포함될 수 있다. 수분 함량은 포장을 위한 목표량 이하로 감소될 수 있으며, 일반적으로 재료가 흡습성이기 때문에 가공은 수증기 수준이 낮은 밀폐된 환경에서 수행된다. 포장된 패치에는 사용 기간과 날짜가 표시되어 적절한 유통기한을 반영하고 적절히 유통된다.The method of making a patch comprises the steps of obtaining a substrate, applying a precursor layer, and packaging with a waterproof packaging material, as well as optionally one or more drying steps throughout the process. If the substrate is not a commercially available product, the method may further comprise the step of preparing the substrate. If the substrate is derived from a commercial product, processing may involve cutting a substrate of an appropriate size from a larger block of material or from a sheet of material. Some suppliers can provide sheets of gelatin substrate in the desired initial thickness. For commercial production, processing may result in a sheet of patch material having a hydrogel precursor layer, which may be cut to the desired size, if appropriate. The sizes may generally include a range of commercial sizes that a medical professional may select as appropriate, and as noted above, care should be taken to ensure that the patch can be cut to the desired size when used. Applying the precursor layer may involve delivering a molten mixture or solution coating with a non-aqueous precursor solution, and the layer deposition may optionally involve forming a sublayer. The moisture content can be reduced below the target amount for packaging, and since the material is generally hygroscopic, processing is carried out in a closed environment with low moisture vapor levels. The packaged patches are marked with a use-by date and time to reflect the appropriate shelf life and are distributed appropriately.
기재는 사용가능한 형태로 구매할 수도 있고, 적절한 원료로부터 가공할 수도 있다. 젤라틴 기재의 경우, 이는 발포 시트 형태로 얻을 수 있으며, 이후 캘린더링, 코팅 및 기타 추가 가공을 거쳐 얻을 수 있다. 구매한 재료는 제품 사양에 따라 조달될 수 있으며, 바람직한 패치 특성은 위에서 설명되어 있고, 기재는 이러한 특성을 충족하도록 적절히 선택된다. 패치 형성을 위한 재료를 준비하기 위해 조달하거나 추가 가공했는지 여부에 관계없이, 전구체 층을 추가하기 전에 기재를 추가로 건조할 수 있다. 건조는 건조 오븐에 넣는 것, 건조 가스와 접촉시키는 것, 건조제로 분리하는 것, 이들의 조합 또는 이와 유사한 다양한 방법을 통해 수행될 수 있다. 기재 재료의 크기에 따라 적합한 건조 오븐을 선택할 수 있으며, 상대 습도가 목표 값 아래로 떨어질 때까지 가열을 계속할 수 있다. 열 처리는 재료의 특성이 바람직하지 않은 방향으로 변하지 않도록 적당히 온화한 조건에서 수행할 수 있다. 적합한 건조제는 시중에서 구입할 수 있으며, 예를 들어 제올라이트, 염화칼슘, 황산칼슘 등이 있다.The substrate may be purchased in a usable form or processed from suitable raw materials. In the case of a gelatin substrate, it may be obtained in the form of a foamed sheet, which may then be subjected to calendering, coating and other further processing. The purchased material may be procured according to the product specifications, the desired patch properties being described above, and the substrate being suitably selected to meet these properties. Regardless of whether the material is procured or further processed to prepare the material for patch formation, the substrate may be further dried prior to adding the precursor layer. Drying may be accomplished by placing it in a drying oven, contacting it with a drying gas, separating it with a desiccant, a combination of these, or a variety of similar methods. Depending on the size of the substrate material, a suitable drying oven may be selected, and heating may be continued until the relative humidity falls below the target value. The heat treatment may be carried out under moderately mild conditions so that the properties of the material do not change undesirably. Suitable desiccants are commercially available, for example, zeolites, calcium chloride, calcium sulfate, etc.
기재로서 젤라틴 스펀지 재료를 기반으로 하는 일부 구현예에서는, 출발 물질을 구매하거나 생산할 수 있다. 어느 경우든, 적절한 경우 재료를 지정된 두께로 절단하여 추가 가공할 수 있다. 일반적으로, 하이드로겔 전구체 층을 적용하고 압축을 수행하기 전까지는 특정 패치 크기를 잘라낼 수 없지만, 크기를 잘라낸 후 일부 최종 처리를 수행할 수는 있다. 젤라틴 스펀지 재료의 상업적 공급업체로는 Ethicon(미국), Gelita(독일), Pfizer(Gelfoam®)가 있다.In some embodiments based on gelatin sponge material as the substrate, the starting material can be purchased or manufactured. In either case, the material can be further processed by cutting to a specified thickness, if appropriate. Typically, a specific patch size cannot be cut until the hydrogel precursor layer is applied and compression performed, but some final processing can be performed after the size is cut. Commercial suppliers of gelatin sponge material include Ethicon (USA), Gelita (Germany), and Pfizer (Gelfoam®).
일부 구현예에서, 전구체 층은 용매 코팅 접근법을 사용하여 형성될 수 있다. 전구체의 용액은 물이 제거되어야 하는 상황을 피하고 아민의 탈양성자화를 피하기 위해 비수용성이어야 한다. 그럼에도 불구하고 전구체는 용매에 용해되어야 한다. 적합한 용매로는 예를 들어 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠, 에틸 벤젠 등과 같은 방향족 액체, 헥산과 같은 알칸, 또는 테트라하이드로푸란, 에틸 아세테이트, 아세톤, 아세토니트릴, 디메틸설폭사이드, 이러한 액체 중 두 개 이상의 혼합물 등과 같은 비양성자성 용매를 들 수 있다. 일반적으로, 농도는 점도 등의 공정 조건에 맞춰 최대한 높게 선택되어, 적은 양의 용매로 균일한 코팅을 적용할 수 있다. 당업자는 선택된 코팅 기술과 선택된 용매에 기초하여 농도를 선택할 수 있다. 이러한 용액은 시각화제와 생물학적 제제/치료제와 같은 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 적합한 코팅 기술에는 예를 들어 스프레이 코팅, 제트 인쇄, 슬롯 코팅, 스크린 인쇄, 압출 등이 포함된다. 기술 분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 압출은 일반적으로 분무 코팅과 다른 범위의 점도와 고체 농도를 제시한다.In some embodiments, the precursor layer may be formed using a solvent coating approach. The solution of the precursor should be non-aqueous to avoid situations where water must be removed and to avoid deprotonation of the amine. Nevertheless, the precursor should be dissolved in a solvent. Suitable solvents include, for example, aromatic liquids such as toluene, xylene, chlorobenzene, ethyl benzene, alkanes such as hexane, or aprotic solvents such as tetrahydrofuran, ethyl acetate, acetone, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, or mixtures of two or more of these liquids. Typically, the concentration is selected as high as possible to accommodate process conditions such as viscosity, so that a uniform coating can be applied with a small amount of solvent. One skilled in the art can select the concentration based on the selected coating technique and the selected solvent. The solution may include other additives such as visualizing agents and biological/therapeutic agents. Suitable coating techniques include, for example, spray coating, jet printing, slot coating, screen printing, extrusion, etc. As is well known in the technical field, extrusion generally offers a different range of viscosities and solids contents than spray coating.
무용매 공정을 사용하면 용매 사용과 관련된 폐기물 정리를 피할 수 있다는 장점이 있다. 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 기반 전구체의 흐름 온도는 일반적으로 100℃ 미만으로 매우 낮으며 분자 크기에 대한 의존도가 비교적 약하다. 일부 저분자량 PEG 기반 전구체는 실온에서 액체 상태를 유지할 수 있으며, 이를 실온에서 고체 상태인 전구체와 혼합하여 고체 혼합물을 형성할 수 있다. 폴리옥사졸렌은 일반적으로 약 150℃ 내지 250℃일 수 있는 적당히 높은 유동 온도를 가지고 있으며, 이는 측쇄와 분자량에 따라 달라진다. 따라서, PEG 기반 전구체의 혼합물은 비교적 낮은 온도에서 형성될 수 있으며 적절한 기술을 사용하여 기재에 적절히 코팅될 수 있다. 전구체 층은 시각화제와 생물학적 제제/치료제와 같은 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 용융 침착에 대해 다른 코팅 기술을 사용할 수도 있지만, 슬롯 다이 코팅은 적합한 상업용 장비를 사용하면 재료를 적절한 온도로 유지하면서도 조정 가능한 코팅 두께를 설정할 수 있으므로 편리한 기술이 될 수 있다. 이 장치는 원하는 기재 크기에 맞게 선택할 수 있으며, 기재는 편리하게 시트나 롤 형태의 재료로 공급될 수 있다. 적합한 상업용 슬롯 코팅 장치에는 예를 들어 FOM Technologies(덴마크), Yasui Seiki(Miriwek Film, Ink, IN, USA), Coating Tech Slot Dies, Corp.(WI, USA)가 포함된다.The solventless process has the advantage of avoiding waste disposal associated with solvent use. The flow temperature of polyethylene glycol (PEG)-based precursors is generally very low, less than 100°C, and is relatively small in dependence on molecular size. Some low molecular weight PEG-based precursors can remain liquid at room temperature and can be mixed with precursors that are solid at room temperature to form a solid mixture. Polyoxazolenes have a reasonably high flow temperature, typically about 150°C to 250°C, depending on the side chain and molecular weight. Therefore, mixtures of PEG-based precursors can be formed at relatively low temperatures and can be appropriately coated onto a substrate using an appropriate technique. The precursor layer can include other additives such as visualizing agents and biological/therapeutic agents. While other coating techniques can be used for melt deposition, slot die coating can be a convenient technique because it allows for a tunable coating thickness while maintaining the material at an appropriate temperature using suitable commercial equipment. The equipment can be selected to fit the desired substrate size, and the substrate can be conveniently supplied in sheet or roll form. Suitable commercial slot coating equipment includes, for example, FOM Technologies (Denmark), Yasui Seiki (Miriwek Film, Ink, IN, USA), and Coating Tech Slot Dies, Corp. (WI, USA).
도 2 내지 도 4는 지혈 패치로 사용될 수 있는 봉합 패치(100)를 형성하기 위한 다양한 장치를 설명한다. 도 2를 참조하면, 분무 코팅 장치(200)는 용기(204) 내에 용융 혼합물 또는 유기 용매 혼합물일 수 있는 전구체 혼합물(202)을 갖는다. 전구체 혼합물(202)은 용융 전구체의 순수한 혼합물일 수 있다. 대안적으로, 전구체 혼합물(202)은 점도를 낮추기 위한 하나 이상의 추가 성분을 포함하는 용융 혼합물일 수 있다. 추가 성분에는 예를 들어 무수 유기 용매와 같은 용매가 포함될 수 있다. 용기(204)는 분무 노즐(205)을 통해 전달하기 전에 전구체 혼합물(202)을 혼합 및/또는 가열할 수 있다. 전구체 혼합물 분무(206)는 기재(208) 위에 침착되어 기재(208) 위에 혼합되고 반응하지 않은 전구체의 코팅을 갖는 봉합 패치 조성물을 형성한다. 일부 구현예에서는, 형성된 봉합 패치 조성물을 건조하여 용매 및/또는 잔류수를 제거한다. 일부 구현예에서, 형성된 봉합 패치 조성물을 개별 패치로 절단하여 습도 조절 포장재 또는 용기에 보관한다. FIGS. 2-4 illustrate various devices for forming a sealing patch (100) that can be used as a hemostatic patch. Referring to FIG. 2, a spray coating device (200) has a precursor mixture (202), which can be a molten mixture or an organic solvent mixture, within a vessel (204). The precursor mixture (202) can be a pure mixture of molten precursors. Alternatively, the precursor mixture (202) can be a molten mixture that includes one or more additional components to reduce viscosity. The additional components can include a solvent, such as, for example, an anhydrous organic solvent. The vessel (204) can mix and/or heat the precursor mixture (202) prior to delivery through a spray nozzle (205). A spray of the precursor mixture (206) is deposited onto a substrate (208) to form a sealing patch composition having a coating of mixed and unreacted precursor on the substrate (208). In some embodiments, the formed sealing patch composition is dried to remove the solvent and/or residual water. In some embodiments, the formed suture patch composition is cut into individual patches and stored in a humidity-controlled packaging material or container.
도 3a를 참조하면, 슬롯 다이 코팅 장치(300)는 용기(304) 내에 용융 혼합물(302)을 갖는다. 용융 혼합물(302)은 전구체의 순수 혼합물일 수 있다. 대안적으로는, 용융 혼합물(302)은 점도를 조절하기 위한 유기 용매와 같은 하나 이상의 추가 성분을 가질 수 있다. 용기(304)는 슬롯 다이(306)를 통해 용융 혼합물(302)을 전달하기 전에 용융 혼합물(302)을 혼합 및/또는 가열하여 기재(310)에 필름(308)을 형성할 수 있다. 장치(300)는 용기(304)와 슬롯 다이(306) 사이에 필터, 펌프, 맥동 감쇠기, 탈기 장치 및/또는 유량 조절기와 같은 추가 장비를 사용할 수 있다. 일반적으로, 필름(308)은 연속적인 액체 필름이다. 적합한 슬롯 코터는 상업적으로 구입할 수 있으며, 하나의 상업용 슬롯 코터의 사용은 실시예에서 설명된다. 슬롯 다이(306)는 다양한 헤드 크기, 점도 등급 및 줄무늬 패턴 옵션을 가질 수 있다. 필름(308)의 폭은 슬롯 다이(306)의 선택에 따라 선택될 수 있다. 필름과 슬롯 다이의 폭은 원하는 제품의 폭에 맞게 선택할 수도 있거나, 폭보다 넓게 만들어 코팅 후 크기에 맞게 잘라낼 수도 있으며, 예를 들어, 제품 폭의 배수인 폭으로 잘라내어 코팅된 기재의 각 길이에 맞게 다수의 제품을 형성할 수 있다. 슬롯 다이(306)는 기재(310)에 용융 혼합물(302)이 침착되는 속도를 제어하는 데 사용될 수 있으며, 이는 기재 상의 전구체 두께와 상관관계가 있다. 슬롯 다이로 코팅 침착을 수행하려면 다이와 기재를 상대적으로 이동시켜야 하는데, 여기에는 기재가 움직이거나, 슬롯 코터와 다이가 움직이거나, 둘 다 움직이는 것이 포함될 수 있다. 장치(300)는 용매 혼합물을 코팅하는 데에도 유사하게 사용될 수 있다. Referring to FIG. 3A, a slot die coating apparatus (300) has a molten mixture (302) within a vessel (304). The molten mixture (302) may be a pure mixture of precursors. Alternatively, the molten mixture (302) may have one or more additional components, such as an organic solvent to adjust viscosity. The vessel (304) may mix and/or heat the molten mixture (302) prior to passing the molten mixture (302) through the slot die (306) to form a film (308) on the substrate (310). The apparatus (300) may utilize additional equipment, such as filters, pumps, pulsation dampers, degassing devices, and/or flow controllers, between the vessel (304) and the slot die (306). Typically, the film (308) is a continuous liquid film. Suitable slot coaters are commercially available, and use of one commercial slot coater is described in the examples. The slot die (306) can have a variety of head sizes, viscosity grades, and stripe pattern options. The width of the film (308) can be selected based on the selection of the slot die (306). The width of the film and slot die can be selected to match the width of the desired product, or can be made wider and cut to size after coating, for example, cut to a width that is a multiple of the product width to form multiple products for each length of the coated substrate. The slot die (306) can be used to control the rate at which the molten mixture (302) is deposited onto the substrate (310), which is related to the thickness of the precursor on the substrate. Deposition of the coating with a slot die requires relative movement of the die and the substrate, which can include movement of the substrate, movement of the slot coater and die, or both. The apparatus (300) can similarly be used to coat solvent mixtures.
앞서 언급한 바와 같이, 용융물이든 비수용성 용액이든 액체 하이드로겔 전구체 물질을 약간의 압축 하에 다공성 기재의 위에 및/또는 내부에 침착하는 것이 바람직할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 슬롯 다이 코팅 장치(350)와 관련하여 슬롯 다이(356)는 용융 혼합물(302)의 침착 속도를 제어하고 용융 혼합물(302)을 기재(310)에 주입하는 데 사용될 수 있다. 용융 혼합물(302)의 주입을 수행하기 위해 슬롯 다이(356)와 기재(310)가 서로에 대해 상대적으로 이동하고, 슬롯 다이(356)는 주입 위치에서 기재(310)를 압축시킨다. 슬롯 다이(356)를 통해 기재(310)에 가해지는 힘, 슬롯 다이(356)가 기재(310)로 압축되는 깊이, 및/또는 침착 속도는 형성되는 응집성 하이드로겔 전구체 구조에 맞게 조절될 수 있다. 일부 구현예에서, 압축 깊이는 약 0.02 mm 내지 2 mm이고, 추가 구현예에서는 약 0.05 mm 내지 약 1 mm, 추가 구현예에서는 약 0.2 mm 내지 약 0.8 mm이다. 다른 구현예에서, 압축 깊이는 코팅 전 기재 두께의 약 5% 내지 약 30% 또는 약 5% 내지 약 15%이다. 당업자라면 상기 명시된 범위 내에서 코팅을 위한 추가 압축 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다. 다공성 기재(310)는 다소 탄성적일 수 있다. 따라서, 코팅하는 동안 상대적으로 가벼운 압축을 사용하면, 기재는 도 3b에서 나타낸 바와 같이 대략 초기 기재 두께로 회복될 수 있다. 슬롯 다이 프린트 헤드를 적절히 수정하면 적당한 압축을 가하는 데 효과적일 수 있지만, 보조 구조를 사용하여 프린트 헤드에 인접하여 적당한 압축을 수행할 수 있으며, 캘린더 롤러 또는 이와 유사한 장치를 이러한 목적으로 사용할 수도 있다.As previously mentioned, it may be desirable to deposit the liquid hydrogel precursor material, whether a melt or a non-aqueous solution, on and/or within the porous substrate under some compression. As illustrated in FIG. 3B , in connection with the slot die coating apparatus (350), a slot die (356) may be used to control the deposition rate of the molten mixture (302) and to inject the molten mixture (302) into the substrate (310). To effect the injection of the molten mixture (302), the slot die (356) and the substrate (310) move relative to each other, and the slot die (356) compresses the substrate (310) at the injection location. The force applied to the substrate (310) through the slot die (356), the depth to which the slot die (356) is compressed into the substrate (310), and/or the deposition rate may be adjusted to suit the cohesive hydrogel precursor structure that is formed. In some embodiments, the compression depth is from about 0.02 mm to 2 mm, in further embodiments from about 0.05 mm to about 1 mm, and in further embodiments from about 0.2 mm to about 0.8 mm. In other embodiments, the compression depth is from about 5% to about 30%, or from about 5% to about 15% of the substrate thickness prior to coating. Those skilled in the art will recognize that additional compression ranges for coating within the stated ranges are contemplated and are within the scope of the present invention. The porous substrate (310) may be somewhat elastic. Accordingly, with relatively light compression during coating, the substrate may recover to approximately its initial substrate thickness, as shown in FIG. 3B . Appropriate modifications to the slot die print head may be effective in applying the appropriate compression, but auxiliary structures may be used to achieve the appropriate compression adjacent the print head, and a calendar roller or similar device may also be used for this purpose.
일부 구현예에서, 도 3a를 참조하면, 기재(310)는 용융 혼합물(302)의 침착 동안 방향 화살표(312)에 표시된 대로 이동하고 슬롯 다이(306)는 제자리에 고정될 수 있다. 방향 화살표(312)를 따라 기재가 이동하는 속도와 슬롯 다이(306)의 매개변수를 조절하여 필름(308)의 두께를 변경할 수 있다. 여러 층이 필요한 경우 기재를 반대 방향으로 다시 이동하여 두 번째 층을 형성하거나, 코팅하지 않고 다시 이동한 후 방향 화살표(312)를 따라 앞으로 이동하여 후속 코팅 층을 추가로 적용할 수 있다. 도 3b의 구현예에 기초하여 유사한 다중 코팅을 수행할 수 있다. 기재는 코팅된 후 냉각 및/또는 건조되어 포장되는 개별 단위로 공급될 수 있다. 다른 구현예에서, 기재는 코팅 후 크기에 맞게 잘라진 더 큰 시트로 제공될 수 있으며, 더 큰 시트는 롤 형태로 제공될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 건조 젤라틴 기재는 일반적으로 비교적 단단한 시트 형태로 제공된다.In some embodiments, referring to FIG. 3a, the substrate (310) may be moved as indicated by the directional arrow (312) during deposition of the molten mixture (302), while the slot die (306) may be held in place. The speed at which the substrate moves along the directional arrow (312) and the parameters of the slot die (306) may be adjusted to vary the thickness of the film (308). If multiple layers are desired, the substrate may be moved again in the opposite direction to form a second layer, or may be moved again without coating and then moved forward along the directional arrow (312) to apply additional subsequent coating layers. Similar multiple coatings may be performed based on the embodiment of FIG. 3b. The substrate may be supplied as individual units that are coated, cooled and/or dried, and packaged. In other embodiments, the substrate may be provided as a larger sheet that is cut to size after coating, which may or may not be provided in roll form. The dried gelatin substrate is typically provided in a relatively rigid sheet form.
다른 구현예에서, 기재(310)는 움직이지 않고 슬롯 다이(306)(도 3a) 또는 슬롯 다이(356)(도 3b)가 용융 혼합물(302)의 침착 동안 방향 화살표(314)를 따라 움직인다. 추가적인 구현예에서, 기재(310)는 움직이지 않고 슬롯 다이(306 또는 356)는 방향 화살표(314)가 나타낸 방향을 따라 일정 시간 동안 또는 선택된 이동 거리에 도달할 때까지 이동한 다음, 방향 화살표(316)가 나타낸 역방향으로 일정 시간 동안 또는 선택된 이동 거리에 도달할 때까지 이동한다. 필름(308)은 용융 혼합물(302)의 단일 침착층 또는 용융 혼합물(302)의 다중 침착층으로 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 필름(308)은 슬롯 다이(306 또는 356)를 방향 화살표(314)를 따라 이동시키면서 용융 혼합물(302)을 교대로 침착하여 첫 번째 침착 층을 형성한 다음, 슬롯 다이(306 또는 356)를 방향 화살표(316)를 따라 이동시키면서 용융 혼합물(302)을 침착하여 첫 번째 침착 층 위에 추가 침착 층을 형성함으로써 형성된다. 교대 침착은 원하는 두께의 필름(308)을 얻기 위해 선택된 횟수만큼 반복될 수 있다.In another embodiment, the substrate (310) is stationary and the slot die (306) (FIG. 3A) or the slot die (356) (FIG. 3B) moves along the directional arrow (314) during deposition of the molten mixture (302). In a further embodiment, the substrate (310) is stationary and the slot die (306 or 356) moves along the direction indicated by the directional arrow (314) for a period of time or until a selected travel distance is reached and then moves in the reverse direction indicated by the directional arrow (316) for a period of time or until a selected travel distance is reached. The film (308) can be formed as a single deposited layer of the molten mixture (302) or as multiple deposited layers of the molten mixture (302). In some implementations, the film (308) is formed by alternately depositing the molten mixture (302) while moving the slot die (306 or 356) along the directional arrow (314) to form a first deposition layer, and then depositing the molten mixture (302) while moving the slot die (306 or 356) along the directional arrow (316) to form an additional deposition layer over the first deposition layer. The alternate deposition can be repeated a selected number of times to obtain a film (308) of a desired thickness.
일부 구현예에서, 필름(308)을 냉각하여 기재 상에 고체로서 코팅(309)을 형성한다. 다양한 적용에서, 코팅(309)은 기재(310)와 응집력이 있고 적어도 부분적으로 통합된 연속적인 고체상 하이드로겔 전구체 네트워크가 될 수 있다. 일부 구현예에서, 필름(308) 및/또는 코팅(309)을 건조시켜 용매 및/또는 잔류수를 제거한다. 장치(300)는 기재(310)에 코팅(309)을 포함하는 하이드로겔 전구체 패치 조성물을 형성하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 기재 상의 하이드로겔 전구체 패치 조성물을 이용하여 형성된 구조는 개별 패치로 절단되어 습도 조절 포장재에 보관된다. In some embodiments, the film (308) is cooled to form a coating (309) as a solid on the substrate. In various applications, the coating (309) can be a continuous, solid hydrogel precursor network that is cohesive and at least partially integrated with the substrate (310). In some embodiments, the film (308) and/or the coating (309) are dried to remove solvent and/or residual water. The device (300) can be used to form a hydrogel precursor patch composition comprising the coating (309) on the substrate (310). In some embodiments, the structures formed using the hydrogel precursor patch composition on the substrate are cut into individual patches and stored in humidity-controlled packaging.
도 4a는 기재 롤(402)을 갖는 롤 슬롯 다이 코팅 장치(400)의 구현예이며, 기재(404)는 선택된 속도로 이동하는 벨트(401)에 의해 슬롯 다이(405) 아래로 이동한다. 벨트(401)는 편리한 컨베이어 시스템이 될 수 있으며 일련의 롤러 등으로 교체될 수 있다. 용기(406)는 용융 혼합물이거나 불활성 유기 용매 용액일 수 있는 전구체 혼합물(408)을 담고 있다. 전구체 혼합물(408)은 전구체의 순수 혼합물일 수 있다. 대안적으로, 전구체 혼합물(408)은 점도를 조절하기 위한 용매와 같은 하나 이상의 추가 성분을 가질 수 있다. 용기(406)는 슬롯 다이(405)를 통해 전구체 혼합물(408)을 전달하기 전에 전구체 혼합물(408)을 혼합 및/또는 가열하여 기재(404)에 필름(410)을 형성할 수 있다. 코팅 장치(400)는 용기(406)와 슬롯 다이(405) 사이에 필터, 펌프, 맥동 감쇠기, 탈기 장치, 유량 조절기 등의 추가 장비를 사용할 수 있다. 일부 구현예에서, 필름(410)은 침착된 그대로 연속적인 액체 필름일 수 있다. 슬롯 다이(405)는 다양한 헤드 크기와 점도 등급, 스트라이프 패턴 옵션을 가질 수 있다. 필름(410)의 폭은 슬롯 다이(405)의 선택에 따라 달라질 수 있다. 일부 구현예에서, 필름(410)은 1 cm 내지 10 cm의 폭을 갖는다. 슬롯 다이(405)는 필름(410)의 두께에 영향을 미치는 기재(404)에 대한 전구체 혼합물(408)의 침착 속도를 제어하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 슬롯 다이(405)는 전구체 혼합물(408)의 침착 속도를 제어하고 전구체 혼합물(408)을 기재(404)에 주입하는 데 사용될 수 있다. 전구체 혼합물(408)의 주입을 수행하기 위해, 기재(404)는 슬롯 다이(405) 아래로 이동하며, 슬롯 다이(405)는 도 3b에 나타낸 바와 같이 주입 위치에서 기재(404)를 압축시킨다. 슬롯 다이(405)를 통해 기재(404)에 가해지는 힘, 슬롯 다이(405)가 기재(404)로 압축되는 깊이, 및/또는 침착 속도는 형성되는 응집성 하이드로겔 전구체 네트워크에 맞게 조절될 수 있다. 일부 구현예에서, 압축 깊이는 약 0.02 mm 내지 2 mm, 추가 구현예에서는 약 0.05 mm 내지 약 1 mm, 일부 구현예에서는 약 0.1 mm 내지 약 0.8 mm, 추가 구현예에서는 약 0.2 mm 내지 약 0.75 mm이다. 다른 구현예에서, 압축 깊이는 코팅 전 기재 두께의 약 5% 내지 약 30% 또는 약 5% 내지 약 15%이다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 기재 압축 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다. 벨트(401)의 이동 속도는 필름(410)의 두께에 영향을 미치도록 조절될 수도 있다. 필름(410)은 전구체 혼합물(408)의 단일 침착층 또는 전구체 혼합물(408)의 다중 침착층으로 형성될 수 있다. FIG. 4A is an exemplary embodiment of a roll slot die coating apparatus (400) having a substrate roll (402), wherein a substrate (404) is moved under a slot die (405) by a belt (401) moving at a selected speed. The belt (401) may be a convenient conveyor system and may be replaced with a series of rollers or the like. A vessel (406) contains a precursor mixture (408), which may be a molten mixture or an inert organic solvent solution. The precursor mixture (408) may be a pure mixture of the precursors. Alternatively, the precursor mixture (408) may have one or more additional components, such as a solvent to adjust the viscosity. The vessel (406) may mix and/or heat the precursor mixture (408) prior to conveying it through the slot die (405) to form a film (410) on the substrate (404). The coating apparatus (400) may utilize additional equipment such as filters, pumps, pulsation dampers, degassing devices, flow controllers, etc., between the vessel (406) and the slot die (405). In some implementations, the film (410) may be a continuous liquid film as deposited. The slot die (405) may have a variety of head sizes, viscosity grades, and stripe pattern options. The width of the film (410) may vary depending on the selection of the slot die (405). In some implementations, the film (410) has a width of from 1 cm to 10 cm. The slot die (405) may be used to control the deposition rate of the precursor mixture (408) onto the substrate (404), which affects the thickness of the film (410). In some implementations, the slot die (405) may be used to control the deposition rate of the precursor mixture (408) and to inject the precursor mixture (408) onto the substrate (404). To effect injection of the precursor mixture (408), the substrate (404) moves beneath the slot die (405), which compresses the substrate (404) at the injection location as illustrated in FIG. 3B. The force applied to the substrate (404) through the slot die (405), the depth to which the slot die (405) is compressed into the substrate (404), and/or the deposition rate can be adjusted to suit the cohesive hydrogel precursor network that is formed. In some embodiments, the compression depth is from about 0.02 mm to 2 mm, in further embodiments from about 0.05 mm to about 1 mm, in some embodiments from about 0.1 mm to about 0.8 mm, and in further embodiments from about 0.2 mm to about 0.75 mm. In other embodiments, the compression depth is from about 5% to about 30% or from about 5% to about 15% of the thickness of the substrate prior to coating. Those skilled in the art will recognize that additional compression ranges within the above-mentioned ranges are contemplated and are within the scope of the present invention. The speed of the belt (401) may also be adjusted to affect the thickness of the film (410). The film (410) may be formed from a single deposited layer of the precursor mixture (408) or multiple deposited layers of the precursor mixture (408).
일부 구현예에서, 필름(410)을 냉각하여 코팅(412)을 형성한다. 일반적으로, 코팅(412)은 응집성 고체 코팅이지만 원하는 경우 기재의 일부는 코팅되지 않은 채로 남을 수 있으며 코팅에 균열이 생길 수 있다. 필름(410) 및/또는 코팅(412)을 건조하여 용매 및/또는 잔류물을 제거할 수 있다. 코팅 장치(400)는 기재(404)에 코팅(412)을 포함하는 하이드로겔 전구체 패치 시트를 형성한다. 일부 구현예에서, 절단 유닛(414)은 지혈 패치 시트를 패치(416)로 절단하는 데 사용된다. 그 다음 패치(416)를 방수 패키지(418)에 넣을 수 있다. In some embodiments, the film (410) is cooled to form a coating (412). Typically, the coating (412) is a cohesive solid coating, although portions of the substrate may be left uncoated if desired, and the coating may crack. The film (410) and/or the coating (412) may be dried to remove solvent and/or residue. The coating device (400) forms a hydrogel precursor patch sheet comprising the coating (412) on the substrate (404). In some embodiments, a cutting unit (414) is used to cut the hemostatic patch sheet into patches (416). The patches (416) may then be placed into a waterproof package (418).
도 4b는 2단계 압축 공정을 사용하여 의료용 패치의 특성을 개선하기 위한 공정(430)의 개요이다. 공정(430)에서, 기재 캘린더링(434)은 첫 번째 압축 단계이다. 기재에 전구체를 용융물로 도포하는 단계(438)에 이어, 두 번째 압축 단계인 코팅 기재 캘린더링(442)이 수행된다. 물론, 도 4b에 명시된 단계를 중심으로 추가 캘린더링 단계, 절단 단계, 건조, 살균, 포장 및 기타 적절한 공정 단계와 같은 다른 공정 단계를 조립할 수도 있다. FIG. 4b is an outline of a process (430) for improving the properties of a medical patch using a two-step compression process. In the process (430), the substrate calendering (434) is the first compression step. Following the step (438) of applying a precursor to the substrate as a melt, the second compression step, coating substrate calendering (442), is performed. Of course, other process steps, such as additional calendering steps, cutting steps, drying, sterilization, packaging, and other appropriate process steps, may be assembled around the steps specified in FIG. 4b.
본 명세서에 기술된 방법 및 구조는 전구체 조성물을 수용하기 위한 기재의 제조에 기여함으로써 의료용 패치의 특성을 개선한다. 기재 캘린더링 단계(434)는 용융물(438)로서 기재에 전구체를 보다 일관되게 도포하는 것을 용이하게 할 수 있으며, 일반적으로 비수용성 용액 코팅에도 사용할 수 있으며, 코팅을 수행하기 위한 비교적 단단한 기재를 유지할 수 있다. 일반적으로, 기재 캘린더링 단계(434)는 기재의 두께 변동성을 줄일 수 있으며, 기재의 셀 구조에 약간의 파괴를 일으킬 수도 있다. 경미한 파쇄는 기재의 적절한 강성을 유지하면서 전구체의 기재로의 침투성을 개선할 수 있으며, 예를 들어, 전구체를 기재 상에 용융물로 도포하는 단계 중에 및/또는 그 이후에 기재가 휘거나 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다. 일부 구현예에서는 기재 캘린더링 단계(434)가 기재의 두께를 최대 65%만큼 줄일 수 있다. 다른 구현예에서, 기재 캘린더링(434)은 기재의 두께를 5% 내지 65%, 10% 내지 50%, 15% 내지 40%, 또는 20% 내지 40%만큼 줄일 수 있다. 일부 구현예에서, 기재 캘린더링(434)에 의해 유도된 기재의 압축은 적어도 부분적으로 가역적이다. 일부 구현예에서, 기재 캘린더링(434) 이후 기재의 두께가 완전히 압축된 두께로부터 부분적으로 회복된다. 일부 구현예에서, 기재 두께 회복은 궁극적으로 초기 두께 감소량의 75%, 60%, 50%, 40% 또는 25%인 최종 두께 감소를 초래할 수 있다. 기재 캘린더링 단계(434) 후, 전구체를 용융물(438)로서 기재에 도포하는 것이 수행되며, 도 4a는 이 단계의 일 구현예를 보여준다. 앞서 언급한 바와 같이, 하이드로겔 전구체 침착 중의 압축은 비교적 약할 수 있으며, 하이드로겔 전구체 코팅을 형성한 후 기재의 두께 감소가 거의 없거나 전혀 없을 수 있다. 두 번째 압축 단계는 코팅 기재 캘린더링(442)을 형성하는 단계로, 전구체 코팅이 기재에 도포되고 응고된 후에 수행된다. 전구체 층은 주변 환경에 노출시키거나, 선택적으로 냉각 단계를 거쳐 비교적 빠르게 응고될 수 있다. 코팅 기재 캘린더링(442)은 코팅 기재에 향상된 유연성과 지혈 성능을 부여할 수 있다. 예를 들어, 전구체 코팅에 적절하게 유도된 균열을 도입하고 기재에 추가적인 균열을 도입함으로써 가능하다. 일반적으로, 코팅 기재 캘린더링(442)은 전구체 코팅의 비교적 가볍거나 비교적 상당한 파괴를 일으킬 수도 있다. 일부 구현예에서, 파괴는 표면 전체에 걸쳐 다양한 폭, 길이 및 밀도를 갖는 미세한 균열을 포함하는데, 이는 표면 전체에 걸친 변화를 반영하여 깨져있다고 지칭될 수 있다. 일부 파괴는 표면 파괴일 수 있고, 다른 파괴는 기재에 전구체가 침투하는 깊이와 유사한 깊이를 가질 수 있다. 일부 구현예에서는 코팅 기재 캘린더링(442)이 코팅 기재의 두께를 최대 65%만큼 줄일 수 있다. 다른 구현예에서, 코팅 기재 캘린더링(442)은 코팅 기재의 두께를 5% 내지 65%, 10% 내지 50%, 15% 내지 40%, 또는 20% 내지 40%만큼 줄일 수 있다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 치수 변화 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.The methods and structures described herein improve the properties of medical patches by contributing to the manufacture of a substrate for receiving a precursor composition. The substrate calendering step (434) can facilitate more consistent application of the precursor to the substrate as a melt (438), can generally be used for non-aqueous solution coatings, and can maintain a relatively rigid substrate for performing the coating. In general, the substrate calendering step (434) can reduce thickness variability of the substrate, and may cause some disruption of the cell structure of the substrate. The slight disruption can improve penetration of the precursor into the substrate while maintaining adequate rigidity of the substrate, and can, for example, prevent warping or distortion of the substrate during and/or after the step of applying the precursor as a melt onto the substrate. In some embodiments, the substrate calendering step (434) can reduce the thickness of the substrate by up to 65%. In other embodiments, the substrate calendering (434) can reduce the thickness of the substrate by 5% to 65%, 10% to 50%, 15% to 40%, or 20% to 40%. In some embodiments, the compression of the substrate induced by the substrate calendering (434) is at least partially reversible. In some embodiments, the thickness of the substrate partially recovers from the fully compressed thickness after the substrate calendering (434). In some embodiments, the substrate thickness recovery can ultimately result in a final thickness reduction that is 75%, 60%, 50%, 40%, or 25% of the initial thickness reduction. Following the substrate calendering step (434), the precursor is applied to the substrate as a melt (438), FIG. 4A illustrates one embodiment of this step. As previously mentioned, the compression during the hydrogel precursor deposition can be relatively mild, and there can be little or no thickness reduction of the substrate after the hydrogel precursor coating is formed. The second compression step is the step of forming the coating substrate calendering (442), which is performed after the precursor coating has been applied to the substrate and solidified. The precursor layer can be exposed to the surrounding environment or, optionally, can be solidified relatively quickly through a cooling step. The coating substrate calendering (442) can impart enhanced flexibility and hemostatic performance to the coating substrate. This can be accomplished, for example, by introducing appropriately induced cracks into the precursor coating and introducing additional cracks into the substrate. In general, the coating substrate calendering (442) can cause relatively mild or relatively significant destruction of the precursor coating. In some embodiments, the destruction comprises microscopic cracks of varying width, length, and density across the surface, which can be referred to as fractured, reflecting the variation across the surface. Some of the destruction can be surface destruction, while other destruction can have a depth similar to the depth at which the precursor penetrates into the substrate. In some embodiments, the coating substrate calendering (442) can reduce the thickness of the coating substrate by up to 65%. In other embodiments, the coating substrate calendering (442) can reduce the thickness of the coating substrate by 5% to 65%, 10% to 50%, 15% to 40%, or 20% to 40%. A person skilled in the art will recognize that additional ranges of dimensional variations within the stated ranges are contemplated and are within the scope of the present invention.
기재 캘린더링 단계(434) 및/또는 코팅 기재 캘린더링 단계(442)는 기재 내의 셀/기공의 크기, 모양 및 구조를 변경할 수 있다. 일반적으로, 공정(430)은 기공을 붕괴시키고 기공을 둘러싼 지지대를 파괴한다. 이론에 얽매이고 싶지는 않지만, 압축 시 기재의 다공성이 변하는 것은 유연한 의료용 패치의 성능 향상과 관련이 있는 것으로 생각된다. 일부 구현예에서, 공정(430)은 코팅 기재에 상당한 유연성과 기타 성능 개선을 부여한다. The substrate calendering step (434) and/or the coating substrate calendering step (442) can change the size, shape and structure of the cells/pores within the substrate. Typically, the process (430) collapses the pores and destroys the support surrounding the pores. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the change in porosity of the substrate upon compression is associated with improved performance of the flexible medical patch. In some embodiments, the process (430) imparts significant flexibility and other performance improvements to the coating substrate.
도 4c는 젤라틴 시트(451)로부터 패치(487)를 만드는 공정 장치를 통한 기재의 공정 흐름(450)을 나타낸 도면이다. 공정 장치는 한 쪽 끝에 기재 시트를 넣고 다른 쪽 끝에서 패치를 꺼내는 연속 처리용으로 구성될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 냉각 단계, 응고 단계 또는 이와 유사한 단계를 제공하기 위해, 공정 장치의 구성 요소는 활성 가공 단계보다 더 많은 시간이 걸릴 수 있는 이러한 단계를 허용하도록 상응하게 구성될 수 있다. 일부 공정 구성 요소는 편의에 따라 공정 단계의 하위 집합을 지속적으로 수행하도록 구성될 수 있다. 물론, 전반적으로 안정적인 공정 속도를 달성할 수 있으므로 공정 장비를 효율적으로 사용할 수 있다. FIG. 4c is a diagram illustrating a process flow (450) of a substrate through a process device for making a patch (487) from a gelatin sheet (451). The process device may or may not be configured for continuous processing, with a substrate sheet inserted at one end and a patch removed at the other end. To provide a cooling step, a solidification step, or similar steps, components of the process device may be correspondingly configured to allow for such steps, which may take more time than the active processing steps. Some process components may be configured to continuously perform a subset of the process steps, as convenient. Of course, an overall stable process speed can be achieved, so that the process equipment can be used efficiently.
일부 구현예에서, 젤라틴 시트(451)는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 cm의 두께를 갖는다. 공정 흐름(450)에서, 젤라틴 시트(451)는 오븐(453) 또는 다른 적합한 가열 장치에서 열 가교(452)를 거치고, 열 가공 장치는 또한 선택적으로 제어 구성 요소를 포함할 수 있다. 오븐(453)은 하나 이상의 젤라틴 시트(451)를 수용할 수 있는 편리한 오븐 등일 수 있다. 일반적으로, 젤라틴 시트(451)는 편리한 폭과 길이로 이루어질 수 있다. 열 가교(452)는 선택된 시간 동안 일정한 온도에서 수행될 수도 있고, 선택된 가열 프로파일을 사용하여 수행될 수도 있다. 오븐(453)은 선택적으로 젤라틴 시트(451)를 선택된 속도로 이동시켜 목표 가열 시간 또는 기타 목표 가열 프로파일을 달성할 수 있는 히터 컨베이어 시스템(도시되지 않음)과 통합될 수 있으며, 히터 컨베이어 시스템은 다른 공정 장치와 직접 인터페이스할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. In some embodiments, the gelatin sheet (451) has a thickness of from about 0.5 mm to about 1.5 cm. In the process flow (450), the gelatin sheet (451) is subjected to thermal crosslinking (452) in an oven (453) or other suitable heating device, which may also optionally include control components. The oven (453) may be any convenient oven capable of accommodating one or more gelatin sheets (451). Typically, the gelatin sheet (451) may be of any convenient width and length. The thermal crosslinking (452) may be performed at a constant temperature for a selected time, or may be performed using a selected heating profile. The oven (453) may optionally be integrated with a heater conveyor system (not shown) that can move the gelatin sheet (451) at a selected speed to achieve a target heating time or other target heating profile, which may or may not interface directly with other process devices.
도 4c를 참조하면, 열 가교(452)에 이어 가교된 기재(454)는 기재 압축(455)을 거칠 수 있다. 일부 구현예에서, 가교된 기재(454)는 기재 압축(455) 이전에 실온에 있다. 일부 구현예에서, 가교된 기재(454)는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 cm의 두께를 갖는다. 기재 압축(455)은 캘린더 롤러(456 및 457)를 사용하여 수행된다. 캘린더 롤러(456 및 457)는 서로 선택된 거리에 위치하여 갭(458)을 형성한다. 일반적으로, 갭(458)은 가교된 기재(454)의 두께보다 작다. 일부 구현예에서, 갭(458)은 가교된 기재(454)의 두께의 65%를 넘지 않는다. 다른 구현예에서, 갭(458)은 가교된 기재(454)의 두께의 5% 내지 65%, 10% 내지 50%, 15% 내지 40%, 또는 20% 내지 40%이다. 캘린더 롤러(456 및/또는 457)는 가열될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 가교된 기재(454)에 비해, 압축 기재(459)는 온전한 셀 구조 대신 파괴된 셀 구조를 가지고 있다. 일반적으로, 압축 기재(459)는 가교된 기재(454)보다 얇고 두께가 더 일정하다. 일부 구현예에서, 압축 기재(459)는 약 0.25 mm 내지 약 1 cm, 약 0.5 mm 내지 약 7 mm, 약 3 mm 내지 약 6 mm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 기재 압축(455)은 벨트(461)를 갖는 컨베이어 시스템(460)과 통합된다. 컨베이어 시스템(460)은 편리한 컨베이어 시스템이 될 수 있으며, 벨트(461)는 일련의 롤러 또는 이와 유사한 것으로 교체될 수 있다. 일부 구현예에서, 캘린더 롤러(457)는 컨베이어 시스템(460)의 일부일 수 있다. 당업자라면 상기 명시된 범위 내에서 추가적인 범위의 두께 및 백분율이 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.Referring to FIG. 4c, following thermal crosslinking (452), the crosslinked substrate (454) may undergo substrate compression (455). In some embodiments, the crosslinked substrate (454) is at room temperature prior to substrate compression (455). In some embodiments, the crosslinked substrate (454) has a thickness of from about 0.5 mm to about 1.5 cm. Substrate compression (455) is performed using calendar rollers (456 and 457). The calendar rollers (456 and 457) are positioned at a selected distance from each other to form a gap (458). Typically, the gap (458) is less than a thickness of the crosslinked substrate (454). In some embodiments, the gap (458) is no more than 65% of the thickness of the crosslinked substrate (454). In other embodiments, the gap (458) is from 5% to 65%, from 10% to 50%, from 15% to 40%, or from 20% to 40% of the thickness of the crosslinked substrate (454). The calendar rollers (456 and/or 457) may or may not be heated. Compared to the crosslinked substrate (454), the compressed substrate (459) has a disrupted cell structure instead of an intact cell structure. Typically, the compressed substrate (459) is thinner and has a more consistent thickness than the crosslinked substrate (454). In some embodiments, the compressed substrate (459) has a thickness of from about 0.25 mm to about 1 cm, from about 0.5 mm to about 7 mm, from about 3 mm to about 6 mm. In some embodiments, the substrate compression (455) is integrated with a conveyor system (460) having a belt (461). The conveyor system (460) may be a convenient conveyor system, and the belt (461) may be replaced with a series of rollers or the like. In some embodiments, the calendar roller (457) may be part of the conveyor system (460). Those skilled in the art will recognize that additional ranges of thicknesses and percentages are contemplated within the stated ranges and are within the scope of the present invention.
다음으로, 도 4c를 참조하면, 압축 기재(459)는 코팅 장치(491)를 사용한 코팅(462)을 거친다. 코팅 장치(491)는 롤 기반 기재에 맞게 구성되지 않은 점을 제외하고는 도 4a의 롤 슬롯 다이 코팅 장치(400)과 유사하다. 용기(463))는 용융 혼합물이거나 불활성 유기 용매 용액일 수 있는 전구체 혼합물(464)을 담고 있다. 전구체 혼합물(464)은 용융 전구체의 순수 혼합물일 수 있다. 대안적으로, 전구체 혼합물(464)은 비수용성 용매와 같이 점도를 조절하기 위한 하나 이상의 추가 성분을 가질 수 있다. 용기(463)는 슬롯 다이(465)를 통해 전구체 혼합물(464)을 전달하기 전에 전구체 혼합물(464)을 혼합 및/또는 가열하여 압축 기재(467)에 필름(466)을 형성할 수 있다. 코팅(462)은 용기(463)와 슬롯 다이(465) 사이에 필터, 펌프, 맥동 감쇠기, 탈기 장치, 유량 조절기 등의 추가 장비를 사용할 수 있다. 일부 구현예에서, 필름(466)은 침착된 그대로 연속적인 액체 필름일 수 있다. 슬롯 다이(465)는 다양한 헤드 크기와 점도 등급, 스트라이프 패턴 옵션을 가질 수 있다. 적합한 슬롯 다이 코터는 시중에서 구입할 수 있다. 필름(466)의 폭은 슬롯 다이(465)의 선택에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로 폭은 합리적인 값이 될 수 있다. 일부 구현예에서, 필름(466)은 1 cm 내지 100 cm의 폭을 갖거나, 일부 구현예에서는 약 2 cm 내지 약 20 cm의 폭을 갖는다. 슬롯 다이(465)는 필름(466)의 두께에 영향을 미치는 압축 기재(467)에 대한 전구체 혼합물(464)의 침착 속도를 제어하는 데 사용될 수 있다. 벨트(461)의 이동 속도는 필름(466)의 두께에 영향을 미치도록 조절될 수도 있다. 필름(466)은 전구체 혼합물(464)의 단일 침착층 또는 전구체 혼합물(464)의 다중 침착층으로 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 필름(466)은 응집성 하이드로겔 전구체 네트워크로 형성된다. 일부 구현예에서, 필름(466)은 압축 기재(467)에 전구체 혼합물(464)을 주입하는 동시에 주입 위치에서 압축 기재(467)를 더 압축하여 형성된다. 일부 구현예에서, 필름(466)을 냉각하여 코팅(468)을 형성한다. 일반적으로 코팅(468)은 연속적인 고체 코팅이지만 원하는 경우 기재의 일부는 코팅되지 않은 채로 둘 수 있다. 필름(466) 및/또는 코팅(468)을 건조하여 용매 및/또는 잔류물을 제거할 수 있다. 일부 구현예에서 코팅(468)은 상기 설명한 범위 내의 두께를 갖고, 이는 압축 기재 내로 침투할 수 있다. 일부 구현예에서, 코팅(468)은 압축 기재(467) 내부로 적어도 부분적으로 침투하는 응집성 하이드로겔 전구체 구조의 일부이다. 일부 구현예에서, 코팅(468)은 압축 기재(467)의 한 표면과 일치하는 표면을 갖는 응집성 하이드로겔 전구체 구조의 일부이다. 일부 구현예에서, 절단 유닛(469)이 앞부분(470)을 제거하는 데 사용된다. 앞부분(470)을 제거하면 패치(487)에 더 일관된 코팅을 제공할 수 있다.Next, referring to FIG. 4c, the compressed substrate (459) is subjected to a coating (462) using a coating device (491). The coating device (491) is similar to the roll slot die coating device (400) of FIG. 4a, except that it is not configured for a roll-based substrate. A vessel (463) contains a precursor mixture (464), which may be a molten mixture or an inert organic solvent solution. The precursor mixture (464) may be a pure mixture of molten precursors. Alternatively, the precursor mixture (464) may have one or more additional components to adjust the viscosity, such as a non-aqueous solvent. The vessel (463) may mix and/or heat the precursor mixture (464) prior to conveying the precursor mixture (464) through the slot die (465) to form a film (466) on the compressed substrate (467). The coating (462) may utilize additional equipment such as filters, pumps, pulsation dampers, degassing devices, flow controllers, etc., between the vessel (463) and the slot die (465). In some embodiments, the film (466) may be a continuous liquid film as deposited. The slot die (465) may have a variety of head sizes, viscosity grades, and stripe pattern options. Suitable slot die coaters are commercially available. The width of the film (466) may vary depending on the selection of the slot die (465), and generally the width may be any reasonable value. In some embodiments, the film (466) has a width of from 1 cm to 100 cm, or in some embodiments from about 2 cm to about 20 cm. The slot die (465) may be used to control the deposition rate of the precursor mixture (464) onto the press substrate (467), which affects the thickness of the film (466). The speed of the belt (461) may also be adjusted to affect the thickness of the film (466). The film (466) may be formed as a single deposited layer of the precursor mixture (464) or as multiple deposited layers of the precursor mixture (464). In some embodiments, the film (466) is formed as a cohesive hydrogel precursor network. In some embodiments, the film (466) is formed by injecting the precursor mixture (464) into the compression substrate (467) while further compressing the compression substrate (467) at the injection location. In some embodiments, the film (466) is cooled to form the coating (468). Typically, the coating (468) is a continuous solid coating, although portions of the substrate may be left uncoated if desired. The film (466) and/or the coating (468) may be dried to remove solvent and/or residue. In some embodiments, the coating (468) has a thickness within the ranges described above and is capable of penetrating into the compression substrate. In some embodiments, the coating (468) is part of a cohesive hydrogel precursor structure that at least partially penetrates into the compression substrate (467). In some embodiments, the coating (468) is part of a cohesive hydrogel precursor structure having a surface that matches a surface of the compression substrate (467). In some embodiments, the cutting unit (469) is used to remove the front portion (470). Removing the front portion (470) can provide a more consistent coating on the patch (487).
다음으로, 코팅(472)와 압축 기재(473)를 갖는 코팅 기재(471)는 코팅 기재 압축(476)을 거쳐 압축 코팅 기재(477)를 형성한다. 코팅 기재 압축(476)은 캘린더 롤러(478 및 480)를 사용하여 수행할 수 있다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 캘린더 롤러(478 및 480)는 갭(481)을 형성하도록 서로 선택된 거리에 배치된다. 일반적으로, 갭(481)은 코팅 기재(471)의 두께보다 작다. 일부 구현예에서, 갭(481)은 코팅 기재(471)의 두께의 75%를 넘을 수 없다. 다른 구현예에서, 갭(481)은 코팅 기재(471)의 두께의 15% 내지 70%, 20% 내지 65%, 22% 내지 62%, 또는 30% 내지 60%이다. 일부 구현예에서, 압축 코팅 기재(477)는 약 0.3 mm 내지 약 1 cm의 두께를 갖고, 다른 구현예에서 약 0.5 mm 내지 약 5 mm의 두께를 갖는다. 캘린더 롤러(478 및/또는 480)는 가열될 수도 있고 가열되지 않을 수도 있다. 압축 코팅 기재(477)는 파괴된 코팅(482)과 압축 기재(483)를 갖는다. 일반적으로, 압축 코팅 기재(477)는 코팅 기재(471)보다 얇고 더 유연하다. 일부 구현예에서, 파괴된 코팅(482)은 본질적으로 표면 전체에 걸쳐 다양한 폭, 길이 및 깊이의 미세파괴를 가져서 파괴된 표면을 나타낸다. 일부 구현예에서, 파괴된 코팅(482)은 대부분의 표면적에 걸쳐 총 표면적에 대한 파괴 표면적의 비율이 비교적 일정하다. 일부 구현예에서, 파괴된 코팅(482)의 가장자리는 파괴된 코팅(482)의 다른 영역과 다르다. 일부 구현예에서, 파괴된 코팅(482)은 약 0.1 mm 내지 약 8 mm, 약 0.15 mm 내지 약 7 mm, 약 0.2 mm 내지 약 5.5 mm, 약 0.25 mm 내지 약 5 mm, 약 0.35 mm 내지 약 4.5 mm, 일부 구현예에서는 약 0.5 mm 내지 약 4 mm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 압축 기재(483)는 약 0.1 mm 내지 약 9 mm, 약 0.15 mm 내지 약 8 mm, 약 0.25 mm 내지 약 6 mm, 약 0.5 mm 내지 약 5.5 mm, 약 0.75 mm 내지 약 5 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 코팅 기재 압축(476)은 벨트(461)를 갖는 컨베이어 시스템(460)과 통합되며, 이 벨트(461)는 또한 기재 압축(455)을 통해 기재를 운반한다. 일부 구현예에서, 캘린더 롤러(480)는 컨베이어 시스템(460)의 일부일 수 있다. Next, the coating substrate (471) having the coating (472) and the compression substrate (473) undergoes coating substrate compression (476) to form a compression coating substrate (477). The coating substrate compression (476) can be performed using calendar rollers (478 and 480). As shown in FIG. 4d, the calendar rollers (478 and 480) are positioned at a selected distance from each other to form a gap (481). Typically, the gap (481) is smaller than the thickness of the coating substrate (471). In some implementations, the gap (481) cannot exceed 75% of the thickness of the coating substrate (471). In other implementations, the gap (481) is 15% to 70%, 20% to 65%, 22% to 62%, or 30% to 60% of the thickness of the coating substrate (471). In some embodiments, the compression coating substrate (477) has a thickness of from about 0.3 mm to about 1 cm, and in other embodiments from about 0.5 mm to about 5 mm. The calendar rollers (478 and/or 480) may or may not be heated. The compression coating substrate (477) has a fractured coating (482) and a compression substrate (483). Typically, the compression coating substrate (477) is thinner and more flexible than the coating substrate (471). In some embodiments, the fractured coating (482) has microfractures of varying widths, lengths, and depths essentially across the entire surface, thereby representing a fractured surface. In some embodiments, the fractured coating (482) has a relatively constant ratio of fractured surface area to total surface area over most of the surface area. In some embodiments, the edges of the fractured coating (482) are different than other areas of the fractured coating (482). In some embodiments, the destroyed coating (482) has a thickness of from about 0.1 mm to about 8 mm, from about 0.15 mm to about 7 mm, from about 0.2 mm to about 5.5 mm, from about 0.25 mm to about 5 mm, from about 0.35 mm to about 4.5 mm, and in some embodiments from about 0.5 mm to about 4 mm. In some embodiments, the compressed substrate (483) has a thickness of from about 0.1 mm to about 9 mm, from about 0.15 mm to about 8 mm, from about 0.25 mm to about 6 mm, from about 0.5 mm to about 5.5 mm, from about 0.75 mm to about 5 mm, and from about 1 mm to about 4 mm. In some implementations, the coating substrate press (476) is integrated with a conveyor system (460) having a belt (461), which also transports the substrate through the substrate press (455). In some implementations, the calendar roller (480) may be part of the conveyor system (460).
다음으로, 유연한 지혈 패치 시트(486)는 절단(484)을 거칠 수 있다. 절단(484) 동안, 절단 유닛(485)은 유연한 지혈 패치 시트(486)를 패치(487)로 절단하는 데 사용되며, 이는 길이 및/또는 너비를 기준으로 절단하는 것을 포함할 수 있다. 선택적 포장(488) 중에, 패치(487)는 방수 포장(490)에 놓인다. Next, the flexible hemostatic patch sheet (486) may be cut (484). During the cutting (484), a cutting unit (485) is used to cut the flexible hemostatic patch sheet (486) into patches (487), which may include cutting based on length and/or width. During the optional packaging (488), the patch (487) is placed in a waterproof packaging (490).
가공은 건조 질소, 기타 불활성 가스 등과 같은 제어된 분위기에서 진행될 수 있다. 패치를 형성한 후에는 건조한 불활성 가스 하에서 중합체 및/또는 호일 파우치 등과 같은 습기 방지 포장재에 포장할 수 있다. 패치를 예컨대 40℃에서 90℃까지 가열하여 더욱 건조시킬 수 있다. 패키지에는 건조함을 유지하는 데 도움이 되는 건조제가 포함될 수 있다. 예를 들어, 포장 후 방사선을 사용하여 패치를 살균할 수 있다. 살균은 상당한 양의 가교결합을 유도하지 않는 조건에서 이루어질 수 있다. 포장에는 의료용으로 규정된 지침에 따라 적절한 라벨이 붙어 있으며 유통기한도 표시되어 있다.Processing may be performed in a controlled atmosphere, such as dry nitrogen or other inert gas. After the patch is formed, it may be packaged in moisture-proof packaging, such as a polymer and/or foil pouch, under a dry inert gas. The patch may be further dried, for example, by heating to a temperature of from 40° C. to 90° C. The package may contain a desiccant to help maintain dryness. For example, the patch may be sterilized using radiation after packaging. Sterilization may be performed under conditions that do not induce significant crosslinking. The package is appropriately labeled according to the instructions for medical use and includes an expiration date.
패치는 일반적으로 방수 포장재에 담아 보관한다. 일부 구현예에서는, 패치를 호일 파우치에 열 밀봉한다. 보관 기간을 늘리려면 패치를 냉장 보관하는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로 패치는 최대 약 5℃의 온도 또는 표준 냉장고 온도인 아마도 1℃ 내지 7℃ 범위에서 보관할 수 있지만, 원하는 경우 더 낮은 온도를 사용할 수도 있다. 단기간 보관하는 경우 패치를 실온에서 보관할 수 있다. 냉장 온도에서 패치는 적어도 2개월 동안 보관될 수 있으며, 추가 구현예에서는 적어도 1년, 추가적인 구현예에서는 3개월 내지 3년, 일부 구현예에서는 6개월 내지 2.5년 동안 보관될 수 있다. 당업자라면 상기 명시된 범위 내에서 추가적인 보관 온도 및 시간 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다. 유통기한을 초과한 패치는 조기 가교 결합으로 인해 또는 가교 결합을 위한 친전자성 기를 제거하는 조기 가수분해로 인해 부착이 충분하지 않은 것으로 식별할 수 있다.The patches are generally stored in waterproof packaging. In some embodiments, the patches are heat sealed in a foil pouch. To extend the shelf life, it may be desirable to refrigerate the patches. Typically, the patches can be stored at a temperature of up to about 5° C., or at standard refrigerator temperatures, perhaps in the range of 1° C. to 7° C., although lower temperatures may be used if desired. For short-term storage, the patches can be stored at room temperature. At refrigerated temperatures, the patches can be stored for at least 2 months, in further embodiments at least 1 year, in further embodiments from 3 months to 3 years, and in some embodiments from 6 months to 2.5 years. Those skilled in the art will recognize that additional storage temperature and time ranges are contemplated within the above stated ranges and are within the scope of the present invention. Patches that have exceeded their shelf life can be identified as having insufficient adhesion due to premature cross-linking or premature hydrolysis that removes the electrophilic groups for cross-linking.
생물학적 제제 및 약물Biologicals and Drugs
패치는 선택적으로 시각화제 외에도 생물학적 제제를 포함할 수 있다. 선택적인 생물학적 제제 또는 약물은 예를 들어 혈액 응고 및/또는 치유를 촉진하는 제제일 수 있다. 패치에 트롬빈을 추가할 수도 있는데, 패치 구성에 혈액 제품을 추가하는 복잡한 과정 없이도 양호한 지혈 기능을 얻을 수 있다. 빠르게 흡수되는 패치 재료를 사용하면, 접착 형성 또는 미생물 오염에 대한 심각한 우려가 발생하기 전에 패치가 분해될 수 있다. 그러나 원하는 경우에는 항균제를 추가할 수 있다. 추가 구현예에서, 치료제는 진통제, 마취제, 스테로이드, 항생제, 스테로이드, 항감염제, 항염제, 비스테로이드성 항염제, 항증식제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 방식은 패치가 국소적 접착을 제공하고 추가된 약물이나 생물학적 활성제의 저장소 역할을 하기 때문에 국소 약물 전달에 효과적으로 사용될 수 있다.The patch may optionally include a biological agent in addition to the visualizing agent. The optional biological agent or drug may be, for example, an agent that promotes blood clotting and/or healing. Thrombin may also be added to the patch, which provides good hemostatic function without the complex process of adding blood products to the patch composition. Using a rapidly absorbing patch material allows the patch to disintegrate before significant concerns about adhesion formation or microbial contamination arise. However, an antimicrobial agent may be added if desired. In further embodiments, the therapeutic agent may include an analgesic, anesthetic, a steroid, an antibiotic, a steroid, an anti-infective, an anti-inflammatory, a non-steroidal anti-inflammatory, an anti-proliferative agent, or a combination thereof. This approach can be effectively used for local drug delivery because the patch provides local adhesion and acts as a reservoir for the added drug or biological agent.
패치의 사용 및 의학적 지표Uses and medical indications of the patch
본 명세서에 기술된 의료용 패치는 지혈 패치로 사용하는 데 특히 유용하다. 지혈 패치는 최소, 경미 또는 중등도의 출혈 부위에 압박력을 가해 적용하여 출혈을 멈추는 것이 목적이다. 패치에는 응고를 촉진하는 화합물과 같은 치료제가 포함되어 있을 수도 있고 포함되지 않을 수도 있으며, 실시예에서는 생물학적 활성제 없이도 효과적인 지혈이 입증되었다. 패치는 심각한 출혈을 통제하는 데 반드시 사용되지 않고도 노출된 조직과 접촉하여 보다 일반적으로 사용될 수 있으며, 수술적 봉합 적용에도 사용할 수 있다. 패치의 가교 결합은 생물학적 체액과 접촉하면 활성화된다. 적절한 기재 및 두께를 사용하면, 패치는 건조 상태에서도 비교적 유연하고 적합성 있는 형태를 유지할 수 있으며, 이러한 특징은 특정 적용에 활용될 수 있다.The medical patch described herein is particularly useful for use as a hemostatic patch. A hemostatic patch is intended to stop bleeding by applying pressure to a site of minimal, mild, or moderate bleeding. The patch may or may not contain a therapeutic agent, such as a compound that promotes clotting, and in the examples, effective hemostasis has been demonstrated without a biologically active agent. The patch may be used more generally in contact with exposed tissue, without necessarily being used to control severe bleeding, and may also be used in surgical suture applications. The cross-linking of the patch is activated upon contact with biological fluids. With appropriate substrates and thicknesses, the patch can remain relatively flexible and conformable even in a dry state, a feature that may be utilized in certain applications.
일반적으로, 패치는 개방 수술과 같이 상처 부위에 직접 전달될 수 있다. 대안적인 구현예에서, 패치가 트로카를 통해 전달하기에 충분히 유연하기 때문에 복강경 수술에 사용될 수 있다. 패치는 하이드로겔 전구체 층이 상처를 향하도록 하여 상처 위에 편리하게 붙일 수 있지만, 대안적으로, 예를 들어 하이드로겔 전구체 면이 바깥쪽을 향하도록 패치를 접고 상처에 삽입하여 패치가 상처를 채우도록 할 수도 있다. In general, the patch can be delivered directly to the wound site, such as in open surgery. In an alternative embodiment, the patch can be used in laparoscopic surgery because it is flexible enough to be delivered through a trocar. The patch can be conveniently applied over the wound with the hydrogel precursor layer facing the wound, but alternatively, the patch can be folded and inserted into the wound, for example with the hydrogel precursor side facing outward, such that the patch fills the wound.
추가적인 패치 전달 옵션을 제공하기 위해, 도 13a는 느슨한 아코디언 모양으로 접힌 패치(750)를 보여준다. 도 13b는 아코디언 모양으로 접힌 패치(801)를 집게(805)를 통해 캐뉼라(803)에 삽입하는 공정(800)을 설명한다. 공정(800)은 아코디언 모양으로 접힌 패치(801)를 치료 부위로 보내는 데 사용될 수 있다. 도 13c는 패치(806)를 아코디언 모양으로 접은 다음 폭방향으로 접은 구현예를 보여준다. 도 13d는 아코디언 모양으로 접히고 폭 방향으로 접힌 패치(812)를 집게(816)를 통해 캐뉼라(814)에 삽입하는 공정(810)을 설명한다. 공정(810)은 아코디언 모양으로 접히고 폭 방향으로 접힌 패치(812)를 치료 부위로 향하게 하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 공정(800/810)은 향후 사용을 위해 캐뉼라(803/814)를 사전 로드하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 공정(800/810)은 "사전 로드된" 패치로서 포장하기 위해 캐뉼라(803/814)를 사전 로드하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 공정(800/810)은 캐뉼라(803/814) 대신 관형 애플리케이터와 함께 사용될 수 있다. 패치(750)와 패치(806)는 모두 평평한 패치보다 더 컴팩트한 모양을 제공하므로 복강경 수술과 같은 특정 적용에 편리할 수 있다. To provide additional patch delivery options, FIG. 13a shows a loosely accordion folded patch (750). FIG. 13b illustrates a process (800) for inserting an accordion folded patch (801) into a cannula (803) via forceps (805). The process (800) can be used to direct the accordion folded patch (801) to a treatment site. FIG. 13c illustrates an embodiment where a patch (806) is folded into an accordion shape and then widthwise folded. FIG. 13d illustrates a process (810) for inserting an accordion folded and widthwise folded patch (812) into a cannula (814) via forceps (816). The process (810) can be used to direct the accordion folded and widthwise folded patch (812) to a treatment site. In some implementations, the process (800/810) can be used to preload the cannula (803/814) for future use. In some implementations, the process (800/810) can be used to preload the cannula (803/814) for packaging as a "pre-loaded" patch. In some implementations, the process (800/810) can be used with a tubular applicator instead of the cannula (803/814). Both the patch (750) and the patch (806) provide a more compact shape than a flat patch, which may be convenient for certain applications, such as laparoscopic surgery.
도 14는 복강경 시술(820)에 사용하기 위한 패치 전달의 예시이며, 아코디언 모양으로 접힌 패치(824)가 집게(828)를 사용하여 캐뉼라(826)를 통해 복강경 부위(831)에 삽입되었다. 집게(830)는 캐뉼라(834)를 통해 복강경 부위(831)에 삽입되었다. 집게(830)는 아코디언 모양으로 접힌 패치(824)를 치료 부위(838)로 안내하는 데 도움이 될 수 있다. 일부 구현예에서, 치료 부위(838)는 상처 부위 또는 봉합을 위한 수술 부위일 수 있다. 일부 구현예에서, 아코디언 모양으로 접힌 패치(824)는 복강경 시술(820)에서 지혈을 제공하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 아코디언 모양으로 접힌 패치(824)의 코팅은 접힌 선에서 균열이 생길 수 있다. 일부 구현예에서, 아코디언 모양으로 접힌 패치(824)의 코팅에 생긴 균열이 기재 표면까지 확장될 수 있다. 일반적으로, 아코디언 모양으로 접힌 패치(824)는 치료 부위의 체액에 의해 수화되면 팽창으로 균열을 자체적으로 치유할 수 있다. FIG. 14 is an example of patch delivery for use in a laparoscopic procedure (820), wherein an accordion-folded patch (824) is inserted into a laparoscopic site (831) through a cannula (826) using forceps (828). The forceps (830) are inserted into the laparoscopic site (831) through the cannula (834). The forceps (830) may assist in guiding the accordion-folded patch (824) to a treatment site (838). In some embodiments, the treatment site (838) may be a wound site or a surgical site for suture. In some embodiments, the accordion-folded patch (824) may be used to provide hemostasis in a laparoscopic procedure (820). In some embodiments, the coating of the accordion-folded patch (824) may crack at the fold lines. In some embodiments, a crack in the coating of the accordion-folded patch (824) may extend to the substrate surface. Typically, the accordion-folded patch (824) can heal the crack on its own by swelling when hydrated by body fluids at the treatment site.
지혈 패치는 원하는 대로 갈아서 또는 잘게 썰어서 단독으로 또는 다른 패치나 패치의 일부와 함께 필러로 사용할 수 있다. 상기에 기술된 잘게 썬 패치 제형 또는 유사한 과립 조성물은 벨로우즈 유형 장치에 부착된 캐뉼라를 통해 분배될 수 있다. 이러한 제형은 조직의 넓게 흐르는 출혈을 봉합하거나 제어하는 데 유용할 수 있다.The hemostatic patch may be ground or finely divided as desired and used alone or as a filler in combination with other patches or parts of patches. The finely divided patch formulations described above or similar granular compositions may be dispensed through a cannula attached to a bellows type device. Such formulations may be useful for sealing or controlling extensive bleeding in tissues.
일부 구현예에서, 패치를 조직에 적용하기 직전에 식염수 또는 주사용수와 같은 멸균 수용액으로 적셔서 수화를 개시할 수 있다. 일반적으로, 패치는 도포 과정을 용이하게 하기 위해 패치 표면에 멸균 거즈 패드 또는 유사한 패드와 함께 조직에 적용되며, 본 명세서에서 거즈 패드는 비접착성 흡수성 재질로 된 패드를 의미한다. 거즈 패드를 이용해 패치가 잘 부착되도록 일정 시간 동안 대략 균등한 압력을 가한다. 선택된 시간은 일반적으로 약 5초 이상, 추가 구현예에서는 약 8초 이상, 일부 구현예에서는 약 10초 내지 약 4분, 다른 구현예에서는 약 12초 내지 약 2분이다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 시간 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다. 패치를 배치하는 것은 출혈 결함에 단일 패치를 사용하거나 다수의 의료용 패치를 배치하는 것을 포함할 수 있다. 추가 의료 패치는 첫 번째 의료 패치의 일부 이상과 겹칠 수 있다. In some embodiments, the patch may be applied to the tissue immediately prior to application to initiate hydration by wetting it with a sterile aqueous solution, such as saline or water for injection. Typically, the patch is applied to the tissue with a sterile gauze pad or similar pad to facilitate the application process, wherein the gauze pad is defined herein as a pad of non-adhesive absorbent material. The gauze pad is used to apply approximately even pressure for a period of time to ensure good adhesion of the patch. The selected time is typically at least about 5 seconds, in further embodiments at least about 8 seconds, in some embodiments from about 10 seconds to about 4 minutes, and in other embodiments from about 12 seconds to about 2 minutes. Those skilled in the art will recognize that additional time ranges are contemplated within the above-described ranges and are within the scope of the present invention. Placing the patch may include using a single patch on the bleeding defect or placing multiple medical patches. The additional medical patches may overlap at least a portion of the first medical patch.
상처에 있어서는 지혈이라는 과정을 통해 패치를 사용해 출혈을 멈출 수 있다. 지혈은 출혈을 멈출 때까지 응고시키는 것을 포함하며, 상처 치유의 첫 단계로 간주될 수 있다. 지혈 후, 상처에서 더 이상 혈액이 나오지 않는다. 본 명세서에 기술된 패치를 사용하면 일반적으로 약 5분 이내에 지혈을 달성할 수 있으며, 일부 구현예에서는 3분 이하이다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 지혈 시간 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다.In a wound, bleeding can be stopped by using a patch through a process called hemostasis. Hemostasis involves clotting until bleeding stops and can be considered the first step in wound healing. After hemostasis, no more blood is released from the wound. Using the patches described herein, hemostasis can generally be achieved within about 5 minutes, and in some embodiments within 3 minutes or less. Those skilled in the art will recognize that additional hemostasis time ranges are contemplated within the above-mentioned ranges and are within the scope of the present invention.
관심 있는 특정 용도로는 패치를 장기의 상처나 혈관 상에 또는 그 안에 적용하는 것이 있다. 대체로 지혈은 모든 상처 치유와 관련될 수 있지만 출혈 정도는 상당히 다를 수 있다. 본 명세서에 기술된 패치는 출혈 정도에 관계없이 사용할 수 있지만, 실시예에서 입증된 바와 같이, 심한 출혈에도 효과적일 수 있다. 시술 과정의 맥락에서 패치는 혈관, 간, 장, 자궁, 췌장, 기타 장기, 뼈와 결합 조직과 같은 정형외과적 적용, 또는 일반적으로 모든 수술적 상처뿐만 아니라 부상으로 인한 상처와 관련된 시술에서 배치하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 패치는 환자 표면의 상처를 닫거나 수술적 개입을 닫기 위해 피부를 따라 배치될 수 있다.A specific application of interest is the application of the patch to or within a wound or blood vessel of an organ. While hemostasis is generally associated with all wound healing, the degree of bleeding can vary considerably. The patches described herein can be used regardless of the degree of bleeding, but as demonstrated in the examples, can be effective even with severe bleeding. In the context of a surgical procedure, the patches can be used for placement in orthopedic applications such as blood vessels, the liver, intestines, uterus, pancreas, other organs, bone and connective tissue, or generally in procedures involving all surgical wounds as well as traumatic wounds. In some embodiments, the patches can be placed along the skin to close a wound on the surface of a patient or to close a surgical intervention.
일반적으로 모든 조직의 상처는 본 명세서에 기술된 패치로 효과적으로 덮을 수 있지만, 패치는 심각한 출혈이 발생하기 쉬운 장기의 상처를 덮는 데 특히 효과적일 수 있다. 적합한 장기로는 예를 들어 뼈, 샘, 소화 기관, 폐 기관, 비뇨 기관, 생식 기관, 혈관, 천연 또는 합성 이식편과의 계면 또는 이들의 조합이 포함된다. 일부 구현예에서, 장기는 동맥이나 정맥이고, 장기는 일반적으로 자연적이거나 이식된 것이거나, 이들의 조합일 수 있다. 특히 패치는 출혈 결함에 적용할 수 있다. 출혈 결함은 예를 들어 봉합선, 찔린 상처, 총상, 구멍, 움푹 들어간 곳, 생검 펀치 구멍, 이식편 계면 또는 이들의 조합일 수 있다. 패치를 배치하는 것은 하나 이상의 의료용 패치를 평평하지 않은 지형의 출혈 결함에 배치하는 것을 포함할 수 있으며, 이는 종종 장기 모양에 따라 결정된다. 패치를 배치하는 단계는 하나 이상의 의료용 패치를 장기 주위에 감싸는 것을 포함할 수 있다. 장기 출혈의 정도는 스폿 등급(Spot Grade) 출혈 점수나 기타 검증된 출혈 척도를 기준으로 평가할 수 있다.In general, any wound of any tissue can be effectively covered with the patches described herein, but the patches may be particularly effective in covering wounds of organs that are prone to severe bleeding. Suitable organs include, for example, bones, glands, digestive organs, lung organs, urinary organs, reproductive organs, blood vessels, interfaces with natural or synthetic grafts, or combinations thereof. In some embodiments, the organ is an artery or vein, and the organ may generally be natural, grafted, or a combination thereof. In particular, the patches may be applied to a bleeding defect. The bleeding defect may be, for example, a suture line, a puncture wound, a gunshot wound, a hole, a dent, a biopsy punch hole, a graft interface, or a combination thereof. Placing the patch may comprise placing one or more medical patches on a bleeding defect that is not flat in shape, which is often determined by the shape of the organ. Placing the patch may comprise wrapping one or more medical patches around the organ. The extent of organ bleeding may be assessed based on the Spot Grade bleeding score or other validated bleeding scale.
일부 구현예에서, 패치 자체는 도 13a 및 13c에 도시된 바와 같이 미리 접힌 형태로 포장되거나, 맨드렐 또는 플런저와 같은 메커니즘을 사용하여 치료 부위 근처에 패치를 짜내기 위해 관형 애플리케이터로부터 배치할 수 있는 "사전 로드된" 형태로 포장될 수 있다. 패치를 사전 로드하는 것은 좁은 관 모양의 입구를 통해 삽입하는 복강경 적용에 유용하며, 복강경 조작기를 통해 도입 시 패치를 지혈 부위까지 더 옮길 수 있으며, 이를 통해 패치를 상처에 고정하기 위해 압력을 가할 수도 있다. 다른 구현예에서, 사전 로드된 구성은 평평한 기재 지형에 의한 지혈은 그다지 이상적이지 않은 총상이나 찔린 상처와 같은 결함 부위에 전달될 수 있는 포장된 패치 또는 원통형 패치를 놓는다. 더 많은 구현예에서, 미리 형성된 패치-맨드렐 관계는 평평한 패치를 사용하여 지혈에 이상적이지 않은 기하학적 형태를 전달하도록 할 수 있으며, 맨드렐 표면은 패치를 상처에 맞게 조정하기 위한 원하는 모양을 갖는다. In some embodiments, the patch itself may be packaged in a pre-folded form, as illustrated in FIGS. 13A and 13C , or packaged in a "pre-loaded" form that can be deployed from a tubular applicator to squeeze the patch near the treatment site using a mechanism such as a mandrel or plunger. Pre-loading the patch is useful for laparoscopic applications where it is inserted through a narrow tubular opening, allowing the patch to be further advanced to the site of hemostasis upon introduction via the laparoscopic manipulator, which may also apply pressure to secure the patch to the wound. In other embodiments, the pre-loaded configuration places the packaged patch or cylindrical patch into a defect site, such as a gunshot or stab wound, where hemostasis due to the flat substrate topography is less than ideal. In further embodiments, the pre-formed patch-mandrel relationship may be configured to deliver a geometry that is less than ideal for hemostasis using a flat patch, with the mandrel surface having a desired shape to conform the patch to the wound.
구상된 한 가지 응용 분야는 자궁경부 조직의 루프 전기 수술 절제 수술(LEEP) 후 지혈을 생성하기 위해 원뿔 모양의 맨드럴에 결합된 패치의 원뿔 모양의 미리 성형된 모양이다. 이런 상황에서는 맨드렐의 모양과 미리 성형된 패치가 LEEP 시술로 인해 남은 불규칙한 원뿔 모양의 움푹 들어간 부분을 채우고, 패치가 부착되어 지혈에 도달하면 맨드렐을 제거할 수 있다. 도 12a 및 12b는 상기 적용의 일 구현예를 설명한다. 도 12a는 원뿔 모양의 맨드렐(702)을 사용하여 자궁경부(704)에 배치된 원뿔 모양의 지혈 패치(700)를 보여준다. 도 12b는 자궁경부(704) 내에 설치된 지혈 패치(710)를 보여준다. 왼쪽 삽화는 자궁경부(704) 내의 원뿔형 지혈 패치에 압력을 가하는 원뿔형 도르래(702)를 보여준다. 오른쪽 삽화는 원뿔 모양의 맨드렐(702)이 제거되었고 지혈 패치(710)가 자궁경부 조직의 불규칙한 원뿔 모양의 움푹 들어간 부분에 부착된 것을 보여준다. 이러한 형태 및 유사한 형태의 구현예의 경우, 패치를 가열하여 전구체 층을 부드럽게 만들어 맨드럴 형태로 만들거나, 다른 방식으로 원하는 모양으로 성형할 수 있다. 맨드렐 위에서 냉각되면, 배치 시 형상이 본질적으로 유지될 수 있다.One application envisioned is a conical pre-shaped patch attached to a conical mandrel to create hemostasis following a loop electrosurgical excision procedure (LEEP) of cervical tissue. In this situation, the shape of the mandrel and the pre-shaped patch fill the irregular conical depression left by the LEEP procedure, and the mandrel can be removed once the patch is attached and hemostasis is achieved. Figures 12A and 12B illustrate one embodiment of such an application. Figure 12A shows a conical hemostatic patch (700) positioned on a cervix (704) using a conical mandrel (702). Figure 12B shows a hemostatic patch (710) placed within the cervix (704). The left inset shows the conical pulley (702) applying pressure to the conical hemostatic patch within the cervix (704). The right illustration shows the cone-shaped mandrel (702) removed and the hemostatic patch (710) attached to the irregular cone-shaped recessed portion of cervical tissue. For embodiments of this and similar forms, the patch can be heated to soften the precursor layer into the shape of a mandrel, or otherwise formed into a desired shape. When cooled on the mandrel, the shape can be essentially maintained when placed.
더 많은 구현예에서, 패치는 가공이나 미리 적심을 통해 부드럽고 형태에 적합하게 되며, 추가적인 부인과적 적용에 적용될 수 있다. 특정 구현예에서는 제왕절개 수술 후 자궁 절제 시 출혈을 멈추기 위해 적응형 패치를 사용한다. 추가적으로, 산후 출혈을 멈추기 위해 연화된 패치를 자궁경부를 따라 적용할 수 있다. 산후 출혈은 산모의 혈액 손실이 급속히 증가하여 혈압이 낮아지고 쇼크를 초래하는 매우 우려스러운 질환이며, 결국 사망에 이를 수도 있다. 어떤 경우에는 치료적 처치와 출혈을 멈추기 위한 수동 압박 후, 질식/자궁경부를 통해 전달될 수 있는 연화된 패치를 통해 불규칙한 자궁 내 표면에 맞게 전달하면 수술적 개입, 자궁적출술 또는 사망과 같은 보다 극단적인 결과가 발생할 필요가 없다. 이상적으로는 패치를 사용해 1 내지 2분 이내에 빠르게 지혈한 후 빠르게 흡수시켜 향후 추가적인 의학적 진단에 방해가 되는 요소를 줄이는 것이다. 지혈이 이루어질 때까지 여러 개의 패치를 사용할 수 있다. In further embodiments, the patch is softened and conformed to the shape by processing or pre-wetting, and can be applied to additional gynecological applications. In certain embodiments, the adaptive patch is used to stop bleeding during hysterectomy after cesarean section. Additionally, the softened patch can be applied along the cervix to stop postpartum hemorrhage. Postpartum hemorrhage is a very concerning condition in which the mother experiences rapid blood loss, leading to hypotension, shock, and eventually death. In some cases, after therapeutic intervention and manual pressure to stop the bleeding, a softened patch that can be delivered through the vagina/cervix can be delivered to conform to the irregular uterine surface, thereby avoiding the need for more extreme outcomes such as surgical intervention, hysterectomy, or death. Ideally, the patch should achieve rapid hemostasis within 1-2 minutes and then be rapidly absorbed, thereby reducing interference with further medical diagnosis. Multiple patches can be applied until hemostasis is achieved.
일부 구현예에서는 패치가 적용 부위에 전달되기 직전에 적셔지지만, 패치 또는 패치들의 배치는 하나 이상의 의료용 패치를 미리 적시지 않고도 수행될 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 패치를 배치하는 단계는 배치 전 및/또는 배치 후에 하나 이상의 의료용 패치를 완충되지 않은 물 또는 완충되지 않은 식염수로 적시는 단계를 포함한다. 패치가 미리 젖어 있든 아니든 패치는 비교적 빨리 수분을 흡수한다. 전구체가 가교되어 하이드로겔을 형성함에 따라, 전구체 층이 적용 부위에 접착성을 갖게 된다. 일반적으로 전구체 층은 약 2분 이내에 수화되어 장기 또는 다른 조직에 부착된다.In some embodiments, the patch is soaked immediately prior to delivery to the application site, but placement of the patch or patches may be performed without pre-wetting one or more of the medical patches. In some embodiments, the step of placing one or more patches comprises wetting one or more of the medical patches with unbuffered water or unbuffered saline prior to and/or after placement. Whether or not the patch is pre-wetted, the patch absorbs moisture relatively quickly. As the precursor crosslinks to form a hydrogel, the precursor layer becomes adhesive to the application site. Typically, the precursor layer hydrates and adheres to the organ or other tissue within about 2 minutes.
안구 적용에는 반응하는 전구물질이 젖은 안구 표면에 적용되는 동안 애플리케이터 또는 사용자에게 부착하는 것을 방지하는 기재가 있는 패치가 포함될 수 있다. 특정 구현예에서, 기재는 빠르게 용해되거나 제거 가능하므로, 적용 중에 접착을 방지할 만큼만 길게 존재한다. 다른 구현예에서, 기재는 흡수되지 않고, 혼합된 용융 전구체에 구조적 지지를 계속 제공하며, 전구체를 적용한 후 제거된다. 안구 표면 상태의 치료(예: 수술 후 통증 조절) 및/또는 눈의 전안방 치료를 위한 치료제를 함유한 미리 혼합된 전구체 용융물의 안구 적용을 구상할 수 있다. 이러한 구현예에서는, 방출가능한 뒷면을 사용하여 용융 전구체와 치료제를 눈의 원개(fornix)에 적용한 다음, 가교 결합이 시작된 후 제거할 수 있다. 어떠한 경우에는 전구체의 용융 혼합물이 기재와의 호환성이 적어 적용 중 기재에 대한 접착이 떨어질 수 있다. 다른 환경에서는 용융 전구체를 미리 형성하고, 삽입할 모양으로 잘라내고, 나중에 또는 적용하기 전에 기재 뒷면을 추가한다. 미반응 혼합물을 만든 후에 기재를 첨가하는 경우, 낮은 Mw PEG 액체와 같은 바인더를 사용하여 보관 중 또는 적용 직전에 용융 블렌딩된 전구체가 기재에 부착되는 것을 향상시킬 수 있다. 일 구현예에는 환자에게 눈의 원개에 투여한 후 폐기할 수 있는 일회용 애플리케이터 기재에 부착된 용융 전구체 웨이퍼가 포함될 수 있다. Ocular applications may include patches having a substrate that prevents the reactive precursor from adhering to the applicator or user while being applied to the wet ocular surface. In certain embodiments, the substrate is rapidly soluble or removable, so that it remains in place just long enough to prevent adhesion during application. In other embodiments, the substrate is non-absorbable, continues to provide structural support to the mixed molten precursor, and is removed after application of the precursor. Ocular applications of pre-mixed precursor melts containing therapeutic agents for treating ocular surface conditions (e.g., post-surgical pain control) and/or treating the anterior chamber of the eye are contemplated. In such embodiments, a releasable backing is used to apply the molten precursor and therapeutic agent to the fornix of the eye, and then is removed after crosslinking has begun. In some cases, the molten mixture of precursors may be less compatible with the substrate, resulting in poor adhesion to the substrate during application. In other circumstances, the molten precursor is pre-formed, cut to a shape for insertion, and the substrate backing is added later or prior to application. When adding the substrate after the unreacted mixture has been formed, a binder, such as a low Mw PEG liquid, can be used to enhance the attachment of the molten blended precursor to the substrate during storage or immediately prior to application. One embodiment may include a molten precursor wafer attached to a disposable applicator substrate that can be disposed of after administration to the eye canal in a patient.
이러한 구현예에 따르면, 환자 스스로 투여함으로써 다양한 치료제를 잠재적으로 더 짧은 시간 동안 충분히 많은 양으로 투여할 수 있다. 더 큰 치료적 함량은 낮은 효능으로 더 다양한 약물 물질을 사용할 수 있게 한다. 고효능 후보물질은 점액 플러그, 전안방, 후안방 및 맥락막상 주사와 같이 소량의 적용에 국한되는 안구 이식물에 대한 제한이다. 일례로, 장기간 사용 시 안구 내압 상승 등 잠재적으로 부정적인 영향을 미칠 수 있는 효능이 뛰어난 코르티코스테로이드 대신 국소 원개 전달을 위해 NSAID나 부피카인을 사용하는 것이 있다. 이러한 구현예에서는 강력한 치료제만을 사용할 필요가 없어져, 통증, 염증, 건조한 눈, 감염 등을 치료하는 등 눈 앞쪽에 대한 안구 적용이 가능해졌다. In these embodiments, multiple therapeutics can be administered in sufficiently large doses over potentially shorter periods of time by self-administration by the patient. The higher therapeutic dose allows for a wider range of drug substances to be used with lower potency. High potency candidates are a limitation for ocular implants that are limited to small-volume applications such as punctal plugs, anterior chamber, posterior chamber, and suprachoroidal injections. For example, the use of NSAIDs or bupicaine for topical fornix delivery instead of highly potent corticosteroids, which can have potentially negative effects such as increased intraocular pressure with long-term use, is an example. In these embodiments, the need for potent therapeutics alone is eliminated, allowing ocular applications in the anterior chamber of the eye to treat pain, inflammation, dry eye, infections, etc.
수술적 맥락에서 패치는 일반적으로 원하는 파열 강도를 제공하지만, 원하는 경우 용해성 봉합사와 같이 봉합사를 적용할 수도 있다. 분해성 패치의 경우, 적용된 패치를 환자 내부에 봉합하여 적절한 시기에 안전하게 분해되도록 하여 지혈적 안정화할 수 있다. 일반적으로, 패치를 사용하여 더 이상 개입할 필요는 없지만 드물게 상처에 보충적 처치를 할 수 있다. 생체 내에서 사용하는 경우, 패치는 일반적으로 체내로 분해되어 제거되며, 일반적으로 신장을 통해 28일 이내에 완전히 제거되고, 추가 구현예에서는 21일 이내에, 다른 구현예에서는 7일 내지 14일 이내에 제거된다. 당업자라면 상기에 명시된 범위 내에서 추가적인 시간 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 것이다. 대안적인 구현예에서, 패치는 하이드로겔이 본질적으로 비흡수성이어서 장시간 지속될 수 있도록 설계될 수 있다.In a surgical context, the patch will generally provide the desired burst strength, although sutures may also be applied, such as dissolvable sutures, if desired. In the case of a degradable patch, the applied patch is sutured inside the patient so that it can be safely degraded at an appropriate time, thereby providing hemostatic stabilization. Typically, no further intervention is required with the patch, but in rare instances, supplemental treatment of the wound may be provided. When used in vivo, the patch will generally degrade and be eliminated from the body, typically being completely eliminated via the kidneys within 28 days, in further embodiments within 21 days, and in other embodiments within 7 to 14 days. Those skilled in the art will recognize that additional time periods are contemplated within the above-mentioned ranges and are within the scope of the present invention. In an alternative embodiment, the patch may be designed such that the hydrogel is essentially non-absorbable, allowing for extended durations.
도 5는 관형 장기(504) 주위에 감긴 지혈 패치(501)의 도면이다. 일부 구현예에서, 관형 장기(504)는 동맥 또는 정맥이다. 포장된 지혈 패치(501)는 지혈 패치(501)의 두 말단을 연결하여 형성된 꼬리(506)를 가질 수 있다. 지혈 패치(501)는 감싸기 전에 건조될 수도 있고, 미리 적셔질 수도 있다. 실시예 5 및 6은 지혈 패치(501)를 사용하여 대퇴 동맥에 봉합선을 감는 방법을 보여준다. 실시예 6은 젖은 거즈와 지혈 패치(501)의 이중층을 사용하여 지혈 패치(501)를 감싸는 것을 보여준다. 실시예 5에서 예시한 바와 같이, 지혈 패치는 감싸지 않고 관형 장기 및/또는 관형 이식편에 배치될 수 있다. 실시예 6은 디스크 모양의 지혈 패치를 사용하여 공동 유형의 뼈 결함에서 지혈을 확립하는 감싸지 않는 과정을 예시한다. FIG. 5 is a drawing of a hemostatic patch (501) wrapped around a tubular organ (504). In some embodiments, the tubular organ (504) is an artery or a vein. The wrapped hemostatic patch (501) can have a tail (506) formed by connecting two ends of the hemostatic patch (501). The hemostatic patch (501) can be dry prior to wrapping, or can be pre-wetted. Examples 5 and 6 illustrate a method of wrapping a suture line around a femoral artery using a hemostatic patch (501). Example 6 illustrates wrapping a hemostatic patch (501) using a double layer of wet gauze and a hemostatic patch (501). As illustrated in Example 5, the hemostatic patch can be placed on a tubular organ and/or tubular graft without wrapping. Example 6 illustrates an unwrapping process for establishing hemostasis in a cavity-type bone defect using a disc-shaped hemostatic patch.
도 6은 비관형 장기(514)에 배치된 지혈 패치(512)의 도면이다. 실시예 3 및 4는 오목하고 볼록한 결함 표면을 포함한 간 결함 부위에 지혈 패치(512)를 배치하는 방법을 보여준다. 도 7은 피부(520)에 배치된 지혈 패치(518)의 도면이다.Figure 6 is a drawing of a hemostatic patch (512) placed on a non-vascular organ (514). Examples 3 and 4 demonstrate methods of placing a hemostatic patch (512) on a liver defect site including concave and convex defect surfaces. Figure 7 is a drawing of a hemostatic patch (518) placed on skin (520).
도 8a 내지 8d는 지혈 패치의 작용 방식을 설명한다. 도 8a는 혈액(606)이 흐르는 조직(604)의 출혈 결함(600)을 보여준다. 도 8b는 조직(604)에 배치된 지혈 패치(607)를 보여준다. 지혈 패치(607)는 기재(608)가 출혈 결함(600)과 반대쪽을 향하고 용융 혼합물 층(610)이 출혈 결함(600)을 향하도록 배치된다. 출혈 결함(600)에서 나온 혈액(612)이 지혈 패치(607)로 스며들어 용융 혼합물 층(610) 내 전구체가 용해되고 상호 작용하여 가교된 하이드로겔 층(616)을 형성한다(도 8c). 일부 구현예에서, 용융 혼합물 층(610)은 출혈 결함(600)에 지혈 패치(607)를 배치한 후 30초 이내에 반응하여 가교된 하이드로겔 층(616)을 형성한다. 도 8c는 또한 기재(618)가 지혈 패치(620)로 하여금 조직(622)에 부착하고 출혈 결함(600)을 봉합하여 지혈 결함(624)을 발생시키는 데 적합한 것을 보여준다. 도 8d는 지혈 패치(620)가 흡수된 치유된 조직(626)을 보여준다. FIGS. 8A to 8D illustrate the mechanism of action of the hemostatic patch. FIG. 8A shows a hemostatic defect (600) in a tissue (604) through which blood (606) flows. FIG. 8B shows a hemostatic patch (607) placed in the tissue (604). The hemostatic patch (607) is placed such that the substrate (608) faces away from the hemostatic defect (600) and the molten mixture layer (610) faces the hemostatic defect (600). Blood (612) from the hemostatic defect (600) seeps into the hemostatic patch (607), causing precursors within the molten mixture layer (610) to dissolve and interact to form a crosslinked hydrogel layer (616) ( FIG. 8C ). In some embodiments, the molten mixture layer (610) reacts to form a crosslinked hydrogel layer (616) within 30 seconds of placing the hemostatic patch (607) on the bleeding defect (600). FIG. 8c also shows that the substrate (618) is suitable for causing the hemostatic patch (620) to adhere to the tissue (622) and seal the bleeding defect (600) to create a hemostatic defect (624). FIG. 8d shows healed tissue (626) into which the hemostatic patch (620) has been absorbed.
실시예Example
실시예 1 내지 8은 하이드로겔 전구체 층의 일반적인 형성과 여러 모델 시스템에 대한 지혈 효능의 입증에 관한 것이다. 실시예 9는 압축 기재의 특성 평가, 패치의 형성 및 생성된 패치의 특성에 관한 것이다.Examples 1 to 8 relate to the general formation of hydrogel precursor layers and the demonstration of hemostatic efficacy in several model systems. Example 9 relates to the evaluation of the properties of the compression substrate, the formation of patches, and the properties of the resulting patches.
실시예 1: 지혈 패치 샘플의 준비Example 1: Preparation of hemostatic patch samples
본 실시예에서는 지혈 패치 샘플의 준비를 설명한다. In this example, preparation of a hemostatic patch sample is described.
지혈 패치 샘플은 두 가지 하이드로겔 전구체의 건조 혼합물을 돼지 젤라틴 기재에 용융 코팅하여 제조하였다. 표 1에 나타난 바와 같이 다양한 젤라틴/콜라겐 기재를 제조하였다. 각 기재는 가교되었으며, 가벼운 가교는 약 20% 미만의 가교를 의미하고, 높은 가교는 약 20% 이상의 가교를 의미한다. 기재 A, B, 및 D는 수은 침투 기공 측정법으로 측정한 결과, 작은(마이크론 크기 또는 그 이하) 기공과 80% 이상의 기공률을 갖는 것이 특징이었다. 각 기재는 주변 공기의 온도 35℃에서 18시간 동안 오븐에서 건조하거나 오븐의 상대 습도가 5% 미만이 될 때까지 건조하여 코팅을 제조하였다. 건조 후 젤라틴 기재의 두께는 건조 전 두께와 거의 같았다. 각 패치 샘플에서, 제1 하이드로겔 전구체는 분자량이 15,000 Da이고 숙신이미딜 글루타레이트(SG) 작용성 말단기를 갖는 8개의 아암을 가진 폴리에틸렌 글리콜 기반 전구체였다(8A15k PEG SG, Jenkemusa). 제2 하이드로겔 전구체는 분자량이 20,000 Da이고 HCl-염화된 아민 작용성 말단기를 갖는 8개의 아암을 가진 폴리에틸렌 글리콜 기반 전구체였다(8A20k PEG 아민-HCl, Jenkemusa). 제1 전구체와 제2 전구체는 분말 형태로 측정한 다음, 45℃ 이상의 온도에서 가열된 롤러 시스템에서 미량의 FD&C Blue#1과 함께 글러브 박스에서 용융 혼합했다. 용융 전구체 혼합물은 액체 분배 시스템(Vulcan™ Jet Dispenser, Nordson)으로 전달되었다. 용융 혼합물의 단일 코팅 층을 불활성 가스 조건에서 패스 당 0.5 mm의 폭과 50 mm/초의 라인 속도로 코팅의 전체 폭이 약 20 cm가 될 때까지 건조 젤라틴 기재에 적용했다. 코팅의 두께는 약 0.25 mm였다. 혼합된 전구체 코팅 기재는 불활성 가스 조건에서 실온에서 응고되도록 두었다. 생성된 코팅 기재의 두께는 약 1.25 mm로 측정되었다. 코팅 기재를 약 2x4cm 크기의 개별 지혈 패치로 자르고 호일 용기 또는 일회용 파우치에 포장하였으며, 두 가지 모두 용기 내 불활성 가스의 초기 상대 습도를 약 20 ppm 이하로 유지하도록 설계되었다. 적합한 상업용 의료 포장재로는 Amcor PerfecFlex 35772-E 또는 Paxxus Symphony 26-1010이 있다. 패치를 포장 후 살균하였다. 각 패치의 혼합된 전구체 코팅 면("활성 면")은 청색 색상으로 식별되었으며, 각 패치의 반대쪽 면의 기재 뒷면에는 청색 색상이 없었다.Hemostatic patch samples were prepared by melt coating a dry mixture of two hydrogel precursors onto a porcine gelatin substrate. Various gelatin/collagen substrates were prepared as shown in Table 1. Each substrate was crosslinked, with light crosslinking meaning less than about 20% crosslinking and high crosslinking meaning greater than about 20% crosslinking. Substrates A, B, and D were characterized by small (micron-sized or smaller) pores and greater than 80% porosity as measured by mercury penetration porosimetry. Each substrate was oven-dried at 35°C in ambient air for 18 hours or until the relative humidity of the oven was less than 5% to prepare the coating. The thickness of the gelatin substrate after drying was approximately the same as before drying. In each patch sample, the first hydrogel precursor was a polyethylene glycol-based precursor with an eight-arm molecular weight of 15,000 Da and succinimidyl glutarate (SG)-functionalized end groups (8A15k PEG SG, Jenkemusa). The second hydrogel precursor was a polyethylene glycol-based precursor with an eight-arm molecular weight of 20,000 Da and HCl-chlorinated amine-functionalized end groups (8A20k PEG amine-HCl, Jenkemusa). The first and second precursors were measured in powder form and then melt-mixed in a glove box with a trace amount of FD&C Blue#1 on a heated roller system at a temperature greater than 45°C. The melted precursor mixture was delivered to a liquid dispensing system (Vulcan™ Jet Dispenser, Nordson). A single coating layer of the molten mixture was applied to the dry gelatin substrate at a width of 0.5 mm per pass and a line speed of 50 mm/sec under inert gas conditions until the total width of the coating was approximately 20 cm. The thickness of the coating was approximately 0.25 mm. The mixed precursor coating substrate was allowed to solidify at room temperature under inert gas conditions. The resulting coating substrate measured a thickness of approximately 1.25 mm. The coating substrate was cut into individual hemostatic patches measuring approximately 2x4 cm and packaged in foil containers or disposable pouches, both of which were designed to maintain an initial relative humidity of the inert gas within the container of approximately 20 ppm or less. Suitable commercial medical packaging materials include Amcor PerfecFlex 35772-E or Paxxus Symphony 26-1010. The patches were sterilized after packaging. The mixed precursor coating side (the “active side”) of each patch was identified by a blue color, while the back of the substrate on the opposite side of each patch was free of blue color.
실시예 2: 지혈 패치 샘플 및 기재의 시험관 내 테스트Example 2: In vitro testing of hemostatic patch samples and substrates
본 실시예에서는 실시예 1에 따라 준비된 일련의 지혈 패치의 겔화 시간, 파열 압력, 팽창 및 지속성을 평가했다. 본 실시예에서는 기재의 팽창과 지속성도 평가했다. In this example, the gelation time, burst pressure, swelling and durability of a series of hemostatic patches prepared according to Example 1 were evaluated. The swelling and durability of the substrate were also evaluated in this example.
파트 A. 시험 샘플 및 테스트 절차. 본 연구에서는 실시예 1에 따라 기재 유형 A("시험 패치 A")를 사용하여 지혈 시험 패치를 제조했다. 별도로, 낮은 가교결합과 높은 가교결합을 갖는 기재 A 및 기재 D의 (코팅되지 않은) 샘플도 테스트하였다. 테스트를 위한 개별 샘플은 시험 패치 A의 단일 조각 또는 기재 A 또는 기재 D의 단일 조각으로부터 절단하였다. 이 실시예에서 사용된 테스트 방법은 위의 "하이드로겔 및 패치 특성" 섹션에 설명되어 있다. Part A. Test Samples and Test Procedure. In this study, hemostatic test patches were prepared using substrate type A (“Test Patch A”) according to Example 1. Separately, (uncoated) samples of substrate A and substrate D with low and high crosslinking were also tested. Individual samples for testing were cut from a single piece of test patch A or a single piece of substrate A or substrate D. The test method used in this example is described in the “Hydrogel and Patch Characterization” section above.
파트 B. 기재 테스트.Part B. Description Test.
기재 A의 샘플의 팽창을 평가했다. 기재 A의 샘플을 무게 측정한 다음, 선택한 시간 동안 37℃로 유지되는 인산염 완충 식염수(PBS) 용액에 담갔다. 표 2 내지 표 4는 각각 30초, 1분 및 2분 후의 샘플의 팽창률을 보여준다. 30초, 1분 및 2분 후 샘플의 팽창률은 각각 평균 814중량%, 973중량% 및 1053중량%였다. 연구 결과에 따르면 생체적합성 기재는 30초에서 높은 팽창 속도와 높은 팽창도를 갖도록 제조될 수 있다.The swelling of the sample of substrate A was evaluated. The sample of substrate A was weighed and then immersed in a phosphate buffered saline (PBS) solution maintained at 37°C for a selected time. Tables 2 to 4 show the swelling ratio of the sample after 30 seconds, 1 minute, and 2 minutes, respectively. The swelling ratios of the sample after 30 seconds, 1 minute, and 2 minutes were 814 wt%, 973 wt%, and 1053 wt% on average, respectively. The results of the study indicate that a biocompatible substrate can be manufactured to have a high swelling rate and a high degree of swelling in 30 seconds.
기재 A와 D의 샘플은 PBS 용액에서 지속성을 평가했다. 샘플을 37℃로 유지되는 PBS 용액에 담갔다. 샘플은 67시간(2.8일), 96시간(4.0일), 114시간(4.8일) 후에 시각적으로 평가되었다. 표 5에서 볼 수 있듯이, 기재 A 샘플(샘플 1 내지 10) 각각은 67시간 후에도 부분적으로 지속되는 것으로 관찰되었다. 샘플 1 내지 10은 96시간에는 보이지 않았는데, 이는 기재 A의 지속 기간이 약 2.8일에서 약 4일 사이였음을 나타낸다. 기재 A 샘플(샘플 11 내지 15) 각각은 114시간 후에도 지속되는 것으로 관찰되었다. Samples of Substrates A and D were evaluated for persistence in PBS solution. The samples were immersed in PBS solution maintained at 37°C. The samples were visually evaluated after 67 hours (2.8 days), 96 hours (4.0 days), and 114 hours (4.8 days). As shown in Table 5, each of the Substrate A samples (Samples 1 to 10) was observed to persist partially after 67 hours. Samples 1 to 10 were not visible at 96 hours, indicating that the persistence of Substrate A ranged from about 2.8 days to about 4 days. Each of the Substrate A samples (Samples 11 to 15) was observed to persist after 114 hours.
결과는 시뮬레이션된 생체 내 환경에서 기재 지속성이 기재 가공을 통해 잘 제어될 수 있음을 보여준다. 또한 결과를 통해 생체적합성, 흡수성 기재가 높은 비율과 전반적인 물 흡수량을 갖고 제조되었으며, 이러한 높은 흡수성 기재는 제어된 기간의 시간 내에서 지속되도록 설계될 수 있음을 보여준다.The results demonstrate that substrate sustainability in a simulated in vivo environment can be well controlled through substrate processing. The results also demonstrate that biocompatible, absorbent substrates can be fabricated with high percentage and overall water uptake, and that these highly absorbent substrates can be designed to persist over a controlled period of time.
파트 C. 패치 테스트.Part C. Patch Testing.
8 mm 생검 펀치를 사용하여 시험 패치 A의 2x4 cm 조각 하나를 8 mm 디스크로 잘라 패치 샘플을 제조했다. Patch samples were prepared by cutting one 2x4 cm piece of test patch A into an 8 mm disk using an 8 mm biopsy punch.
패치 샘플의 겔화 시간은 위에서 "하이드로겔 및 패치 특성" 섹션에 설명된 대로 상업용 텍스처 분석기를 사용하여 평가되었다. 도 11은 pH 8 완충 용액으로 활성화한 직후 평가한 패치 샘플의 일반적인 힘 대 시간 플롯을 보여준다. 도 11의 화살표는 플롯에서 가장 낮은 힘에 해당하는 시간을 나타낸다. 이 샘플의 겔화 시간은 25초로 측정되었다. The gelation time of the patch samples was evaluated using a commercial texture analyzer as described in the “Hydrogel and Patch Characterization” section above. Figure 11 shows a typical force versus time plot of a patch sample evaluated immediately after activation with pH 8 buffer solution. The arrows in Figure 11 indicate the time corresponding to the lowest force in the plot. The gelation time of this sample was measured to be 25 seconds.
겔화 시간 테스트 후, 패치 샘플의 파열 압력을 테스트했다. 표 6은 파열 압력 결과를 보여준다. 샘플 1은 파열 압력이 0으로 기록되었는데, 이는 겔 테스트 후 샘플이 테스트 블록에 부착되지 않았음을 나타낸다. 샘플 2 내지 5의 파열 압력은 10 mm Hg 내지 65 mm Hg였다. 샘플 6 내지 10은 파열 압력이 140 mm Hg 초과이고, 샘플 9는 파열 압력이 188.2 mm Hg였다. 표 6은 또한 파열 시험 전과 파열 후 패치 샘플의 질량을 보여준다. 파열 시험 중 패치 샘플의 팽창은 약 340%에서 약 510%까지 다양했다.After the gel time test, the burst pressure of the patch samples was tested. Table 6 shows the burst pressure results. Sample 1 recorded a burst pressure of 0, indicating that the sample did not adhere to the test block after the gel test. The burst pressures of Samples 2 to 5 ranged from 10 mm Hg to 65 mm Hg. Samples 6 to 10 had a burst pressure greater than 140 mm Hg, and Sample 9 had a burst pressure of 188.2 mm Hg. Table 6 also shows the mass of the patch samples before and after the burst test. The swelling of the patch samples during the burst test varied from about 340% to about 510%.
파열 시험 후, 패치 샘플은 파열 시험에 따른 수화 상태에서의 지속성과 팽창에 대해 평가하였다. 결과는 표 7에 요약되어 있다. 샘플 1 내지 5는 37℃로 유지되는 PBS 용액에 담갔다. 이 샘플은 24시간 동안 평균 203중량% 팽창했다. 파열 시험의 결론에서 달성된 수화에 따른 이러한 팽창을 통해, 약 24시간 후 패치 샘플 1 내지 5의 건조 상태로부터 누적된 팽창은 1412% 내지 1903%로 결정되었다. 샘플 1 내지 5는 114시간(4.8일) 후에는 보이지 않았다. 샘플 6 내지 10은 50℃로 유지되는 PBS 용액에 담갔다. 이 가속 노화 연구에서 각 샘플은 24시간 만에 사실상 사라졌다.After the burst test, the patch samples were evaluated for durability and swelling in the hydrated state following the burst test. The results are summarized in Table 7. Samples 1 to 5 were immersed in a PBS solution maintained at 37°C. The samples swelled an average of 203 wt% over 24 hours. With this swelling due to hydration achieved at the conclusion of the burst test, the cumulative swelling from the dry state of patch samples 1 to 5 after about 24 hours was determined to be 1412% to 1903%. Samples 1 to 5 were invisible after 114 hours (4.8 days). Samples 6 to 10 were immersed in a PBS solution maintained at 50°C. In this accelerated aging study, each sample virtually disappeared within 24 hours.
"x"는 샘플이 사실상 사라졌음을 나타낸다"x" indicates that the sample has virtually disappeared
결과는, 겔화 시간이 30초 미만이고 파열 압력이 140 mm Hg를 초과하는 생체적합성 흡수성 패치가 제조되었음을 나타낸다. 이러한 패치는 팽창 속도와 전반적인 팽창 정도가 비교적 높은 것으로 나타났지만 지속 기간은 약 5일 미만으로 비교적 짧다. 결과는 시험 패치가 분리된 기재(기재 A)와 비교했을 때 유사한 지속성을 가지고 있음을 보여준다. 이러한 결과는 전구체 층과 기재는 생성되는 하이드로겔 층과 기재의 지속성이 비슷하도록 조정될 수 있음을 시사한다. 대안적으로, 전구체 층 및/또는 기재는 생성되는 하이드로겔 층 또는 기재가 더 짧은 지속 시간을 갖도록 조정될 수 있다.The results indicate that biocompatible absorbable patches having a gelation time of less than 30 seconds and a burst pressure of greater than 140 mm Hg were fabricated. These patches exhibited relatively high swelling rates and overall swelling degrees, but relatively short durations of less than about 5 days. The results show that the test patches had similar persistences compared to the isolated substrate (Substrate A). These results suggest that the precursor layer and substrate can be tuned such that the persistences of the resulting hydrogel layer and substrate are similar. Alternatively, the precursor layer and/or substrate can be tuned such that the resulting hydrogel layer or substrate has a shorter persistence.
실시예 3: 간 결함 연구 1 (비교 실시예 포함)Example 3: Liver Defect Study 1 (including comparative example)
본 실시예에서는 돼지 간 결함 모델에서 지혈을 위해 실시예 1에 따라 제조된 지혈 패치를 평가했다. 시판되는 피브린 봉합 패치와 비교하였다. In this example, a hemostatic patch manufactured according to Example 1 was evaluated for hemostasis in a porcine liver defect model. It was compared with a commercially available fibrin suture patch.
파트 A. 시험 및 대조군 패치. 본 연구에서는 실시예 1에 따라 기재 유형 A("시험 패치 A"), 기재 유형 B("시험 패치 B") 및 기재 C("시험 패치 C")를 사용하여 제조한 3개의 지혈 시험 패치를 사용했다. Baxter의 비교용 피브린 봉합 패치("대조군 패치 A")(TachoSil® Fibrin Sealant Patch, 0.5cm x 4.8cm, 제품 코드 1144922)를 구매했다. 각 패치는 적용을 위해 약 2x2cm 크기로 절단했다. 시험 패치의 활성 면은 청색이고, 대조군 패치의 활성 면은 황색이었다. Part A. Test and Control Patches. Three hemostatic test patches were used in this study, manufactured using substrate type A (“Test Patch A”), substrate type B (“Test Patch B”), and substrate C (“Test Patch C”) according to Example 1. A comparative fibrin sealant patch (“Control Patch A”) was purchased from Baxter (TachoSil® Fibrin Sealant Patch, 0.5 cm x 4.8 cm, product code 1144922). Each patch was cut to approximately 2x2 cm for application. The active side of the test patch was blue, and the active side of the control patch was yellow.
파트 B. 동물 결함 모델 준비. 단일 급성(요크셔) 돼지의 전방(복부) 중앙선을 따라 절개하여 간을 분리했다. 이 동물의 특징은 다음과 같았다: 체중(48.2kg); 성별(M); 항응고제(ACT: 242). ACT는 첫 번째 배치 전에 기록되었다. 간의 좌우 내측엽 모두에 결함이 생겼다. 8 mm 생검 펀치를 사용하여 간을 약 4 mm 깊이까지 관통시켰다. 그 다음 메첸바움(Metzenbaum) 가위를 사용하여 펀치로 생긴 막힘을 제거했다. 이 시점에서 출혈은 문헌[Adams et al, Journal of Thrombosis and Thrombolysis (2009) 28:1-5 (DOI 10.1007/s11239-008-2049-3)]에 기재된 아담 척도를 사용하여 평가되었으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. 아담 척도에 따른 목표 출혈 점수는 3점 이상이 바람직하다. (도 9 참조). 목표 점수에 도달하지 못하면, 목표 점수에 도달할 때까지 다시 생검 펀치를 사용하여 간을 침투시켰다. 각 실험에서 발생한 결함의 출혈 점수는 표 8과 9에 나타난 바와 같이 초기 점수로 기록되었다. 시험 패치 A 출혈 결함은 심각(실험 2-1 및 2-2), 중간(실험 2-3), 경미(실험 2-4)이었다. 대조군 패치 A 출혈 결함은 심각(실험 2-1C 및 2-2C), 경미(실험 2-3C), 경미/중간(실험 2-4C)이었다. 패치를 붙이기 전에 깨끗하고 건조한 거즈로 결함 부위 출혈을 관리했다. Part B. Preparation of animal defect model. Liver was isolated by an anterior (ventral) midline incision from a single acute (Yorkshire) pig. The animal characteristics were as follows: body weight (48.2 kg); sex (M); anticoagulant (ACT: 242). ACT was recorded prior to the first placement. Defects were made in both the right and left medial lobes of the liver. An 8 mm biopsy punch was used to penetrate the liver to a depth of approximately 4 mm. The blockage created by the punch was then removed using Metzenbaum scissors. Bleeding was assessed at this point using the Adam scale described in the literature [Adams et al, Journal of Thrombosis and Thrombolysis (2009) 28:1-5 (DOI 10.1007/s11239-008-2049-3), which is incorporated herein by reference. A target bleeding score of 3 or greater on the Adam scale is desirable. (See Figure 9 ). If the target score was not reached, the liver was again penetrated with a biopsy punch until the target score was reached. The bleeding scores of the defects that occurred in each experiment were recorded as the initial scores, as shown in Tables 8 and 9. The bleeding defects of the test patch A were severe (Experiments 2-1 and 2-2), moderate (Experiment 2-3), and mild (Experiment 2-4). The bleeding defects of the control patch A were severe (Experiments 2-1C and 2-2C), mild (Experiment 2-3C), and mild/moderate (Experiment 2-4C). Bleeding at the defect site was managed with a clean, dry gauze before applying the patches.
* 패치 아래가 부어 있었다. * The area under the patch was swollen.
파트 C. 패치 평가 절차 및 결과. 깨끗한 거즈를 깨끗하고 멸균 식염수로 적셨다. 시험 패치 A 샘플을 뒷면이 아래로 하여 젖은 거즈 위에 올려놓고 패치의 활성 면이 거즈 반대쪽을 향하도록 했으나, 일반적으로 패치를 거즈 없이 올려놓아 적절한 위치를 잡을 수 있으며, 그 다음 거즈를 사용하여 패치가 부착되는 동안 약간의 압력을 유지할 수 있다. 결함 부위 출혈을 관리하는 데 사용된 거즈를 결함 부위에서 제거했다. 패치를 결함 부위 위에 즉시 놓아서, 패치의 활성 면이 결함과 접촉하고 가능한 한 결함 위에 중앙에 위치하도록 했다. 손을 벌리고, 젖은 거즈로 단단하고 고르게 패치 뒷면에 압력을 가한 후 1분간 유지했다(첫 번째 간격). 그 다음, 압력을 천천히 낮추고 도포된 패치의 뒷면에서 거즈를 조심스럽게 제거했다. 거즈가 패치에 달라붙은 경우, 깨끗한 수술 도구를 패치 가장자리에 가볍게 적용하거나 완만한 관개를 통해 방해를 최소화하면서 거즈와 패치를 분리했다. 30초 평가 기간 후, 표 8에 나타낸 바와 같이 아담 척도에 따라 1분 출혈 점수가 기록되었다. 그 다음 젖은 거즈를 사용하여 패치 뒷면에 단단하고 고르게 2분 동안 압력을 가했다. 다시 한번, 압력을 천천히 낮추고, 부착된 패치의 뒷면에서 거즈를 조심스럽게 제거했다. 30초 평가 기간 후, 표 8에 나타낸 바와 같이 아담 척도에 따라 3분 출혈 점수가 기록되었다. 그 다음, 한 쌍의 집게를 사용하여 패치의 가장자리를 가볍게 집어서 달라붙음 여부를 테스트했다. 이 과정을 3개의 추가 결함으로 반복하여 시험 패치 A를 사용해 총 4번의 실험을 하였다. 모든 시험 패치 샘플은 표적 부위에 잘 부착되었으며 젖은 거즈를 제거해도 영향을 받지 않았다. 또한, 집게로 잡아당기고/집어도 시험 패치 샘플의 가장자리가 위로 당겨지지 않았다. 어떠한 시험 패치 샘플에서도 늘어짐이 관찰되지 않았다. 결과는 시험 패치 A를 사용한 모든 실험에서 패치를 배치한 후 1분 이내에 지혈이 달성되었음을 보여준다. Part C. Patch Evaluation Procedure and Results. A clean gauze was moistened with clean, sterile saline. The test patch A sample was placed face down on the wet gauze with the active side of the patch facing away from the gauze, but the patch can usually be placed without the gauze to achieve proper positioning, and then the gauze can be used to maintain slight pressure while the patch is applied. The gauze used to manage the bleeding at the defect site was removed from the defect site. The patch was immediately placed over the defect site, ensuring that the active side of the patch was in contact with the defect and was positioned as centrally as possible over the defect. With the hands apart, firm, even pressure was applied to the back of the patch with the wet gauze and held for 1 minute (first interval). The pressure was then slowly released and the gauze was carefully removed from the back of the applied patch. If the gauze adhered to the patch, a clean surgical instrument was gently applied to the edge of the patch or the gauze and patch were separated with minimal disruption by gentle irrigation. After the 30-second evaluation period, the 1-minute bleeding score was recorded according to the Adam scale as shown in Table 8. Then, a wet gauze was used to apply firm and even pressure to the back of the patch for 2 minutes. Once again, the pressure was slowly released and the gauze was carefully removed from the back of the attached patch. After a 30-second evaluation period, the 3-minute bleeding score was recorded according to the Adam scale as shown in Table 8. The edges of the patch were then gently pinched using a pair of forceps to test for adherence. This process was repeated with 3 additional defects, for a total of 4 experiments using Test Patch A. All the test patch samples adhered well to the target site and were not affected by the removal of the wet gauze. In addition, the edges of the test patch samples did not pull upward when pulled/pinch-ed with forceps. No stretching was observed in any of the test patch samples. The results show that hemostasis was achieved within 1 minute of patch placement in all experiments using Test Patch A.
상기 절차를 약간 수정하여 대조군 패치 A에 대해 반복했다. 대조군 패치 A 실험 2-3 및 2-4의 경우, 실험 2-1C 및 2-2C에서 대조군 샘플의 성능이 좋지 않아 표적 출혈 점수가 >3에서 >2로 낮아졌다. 결과는 표 9에 나타나 있다. 대조군 패치 A 실험 2-4C의 경우, 배치 3분 후 출혈 점수는 0으로 기록되었으나, 패치 아랫부분이 부풀어 있었다. 가압하자 패치 아래에서 피가 흘러나왔고 출혈이 계속되었다. 이 실험은 비지혈적인 것으로 간주되었다. 결과에 따르면, 두 번째 두가지 실험에서 목표 출혈 점수가 낮아졌음에도 불구하고, 대조군 패치 A를 사용한 실험에서는 모두 배치 후 3분에 지혈에 도달하지 못했다. 게다가, 대조군 패치 A 샘플은 표적 부위에 부착되지 않고 쉽게 떨어지는 것이 관찰되었다. 젖은 거즈를 제거시 패치가 부착 부위에 닿지 않도록 매우 조심해야 한다. The above procedure was repeated for the control patch A with slight modifications. For the control patch A experiments 2-3 and 2-4, the target bleeding score was lowered from > 3 to > 2 due to the poor performance of the control sample in experiments 2-1C and 2-2C. The results are shown in Table 9. For the control patch A experiment 2-4C, the bleeding score was recorded as 0 after 3 minutes of placement, but the bottom of the patch was swollen. When pressure was applied, blood flowed out from under the patch and bleeding continued. This experiment was considered non-hemostatic. According to the results, despite the lower target bleeding score in the second two experiments, none of the experiments using the control patch A achieved hemostasis after 3 minutes of placement. In addition, the control patch A sample was observed to not adhere to the target site and to fall off easily. When removing the wet gauze, great care should be taken not to allow the patch to touch the attachment site.
시험 패치 B와 시험 패치 C는 각각 대조군 패치 A 실험 2-2C와 2-3C에 대해 발생한 간 결함에 대해 평가되었으며, 이러한 대조군 패치 샘플이 각각 3분에서 심각한 또는 약간의 출혈을 계속 허용한 후에 평가되었다. 표 10에서 나타낸 바와 같이, 두 가지 시험 패치 샘플은 1 내지 3분 내에 지혈을 회복할 수 있었다. 시험 패치 B의 초기 배치가 결함 부위의 중앙에 위치하지 않았다. 두 번째 시험 패치 B는 초기 배치 후 1분 후에 결함 부위에 배치되었다. 첫 번째 배치 후 3분에서 지혈이 달성되었으며, 이는 두 번째 배치 후 2분에 상응한다.Test Patch B and Test Patch C were evaluated for the hepatic defects that occurred for Control Patch A Experiments 2-2C and 2-3C, respectively, after these control patch samples allowed continued severe or mild bleeding for 3 minutes, respectively. As shown in Table 10, both test patch samples were able to restore hemostasis within 1 to 3 minutes. The initial placement of Test Patch B was not positioned centrally over the defect site. The second Test Patch B was placed over the defect site 1 minute after the initial placement. Hemostasis was achieved 3 minutes after the first placement, corresponding to 2 minutes after the second placement.
* 초기 배치는 상처 중앙에 있지 않았으며 1분 후에 두 번째 테스트 패치 B를 배치하였다. * The initial placement was not centered on the wound and a second test patch B was placed 1 minute later.
파트 D. 추가 패치 평가. 시험 패치 A는 또한 메스를 사용하여 간 표면에 생긴 결함에 평평하지 않은 위치를 배치하여 평가하였다. 채널형 결함은 깊이가 약 3 mm, 길이가 약 5 mm였다. 시험 패치 A를 2x4cm 크기로 잘라서 식염수에 적신 다음 세로로 반으로 접은 후 결함 부위에 놓았다. 도 10a는 초기 배치 후의 시험 패치 A를 보여준다. 젖은 거즈를 이용해 시험 패치 샘플에 압력을 가했다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 시험 패치가 결함에 닿은 위치에서는 1분에 지혈이 달성되었다. 도 10b는 시험 패치와 접촉하지 않은 결함 영역으로부터 지속적인 출혈이 발생함을 보여준다. Part D. Additional Patch Evaluation. Test Patch A was also evaluated by placing it in an uneven position on the defect created on the liver surface using a scalpel. The channel-shaped defect was approximately 3 mm deep and 5 mm long. Test Patch A was cut to a size of 2x4 cm, soaked in saline, folded in half lengthwise, and placed on the defect site. Figure 10a shows Test Patch A after initial placement. Pressure was applied to the test patch sample using a wet gauze. As shown in Figure 10b, hemostasis was achieved in 1 minute at the location where the test patch contacted the defect. Figure 10b shows that persistent bleeding occurred from the defect area that did not contact the test patch.
이 실시예는 실시예 1에 따라 제조된 지혈 패치를 돼지 간 결함 부위에 배치한 후 1분 및 3분 모두에서 지혈을 달성하는 측면에서 시판되는 피브린 봉합 패치보다 상당히 우수한 성능을 보였다는 것을 보여준다. 지혈 패치의 반응성 전구체는 평평한 배치와 평평하지 않은 배치가 가능하고 배치 후 짧은 시간 동안 수동 압박이 가능하여, 경미 내지 심각한 간 출혈 결함에 대한 빠르고 적응력 있으며 사용이 용이한 패치가 되었다.This example demonstrates that the hemostatic patch manufactured according to Example 1 performed significantly better than commercially available fibrin suture patches in achieving hemostasis at both 1 and 3 minutes after placement into a porcine liver defect. The reactive precursor of the hemostatic patch allows for both flat and non-flat placement and allows manual compression for a short period of time after placement, resulting in a fast, adaptable, and easy-to-use patch for mild to severe hepatic bleeding defects.
실시예 4: 간 결함 연구 2 (비교 실시예 포함)Example 4: Liver Defect Study 2 (including comparative example)
이 실시예에서는 돼지 간 결함 모델에서 지혈을 위해 실시예 1에 따라 제조된 지혈 패치를 평가했다. 시판되는 피브린 봉합 패치와 비교하였다. In this example, a hemostatic patch manufactured according to Example 1 was evaluated for hemostasis in a porcine liver defect model. It was compared to a commercially available fibrin suture patch.
파트 A. 시험 및 대조군 패치. 본 연구에서는 실시예 1에 따라 기재 유형 A("시험 패치 A")를 사용하여 일련의 지혈 시험 패치를 제조했다. Johnson and Johnson (Evarrest® Fibrin Sealant Patch, 5.1 cm x 10.2 cm, 제품 코드 EVT5024)에서 인간 피브리노겐과 인간 트롬빈이 포함된 비교용 봉합 패치("대조군 패치 B")를 구매했다. 각 패치는 적용을 위해 약 2x2cm 크기로 절단했다. 시험 패치의 활성 면은 청색이고, 대조군 패치의 활성 면은 황색이었다. Part A. Test and Control Patches. A series of hemostatic test patches were prepared in this study using description type A (“Test Patch A”) according to Example 1. A comparison sealant patch containing human fibrinogen and human thrombin (“Control Patch B”) was purchased from Johnson and Johnson (Evarrest® Fibrin Sealant Patch, 5.1 cm x 10.2 cm, product code EVT5024). Each patch was cut to approximately 2x2 cm for application. The active side of the test patch was blue and the active side of the control patch was yellow.
파트 B. 동물 결함 모델 준비. 단일 급성(요크셔) 돼지의 전방(복부) 중앙선을 따라 절개하여 간을 분리했다. 이 동물의 특징은 다음과 같았다: 체중(57.4 kg); 성별(F); 항응고제(ACT: 294). ACT는 첫 번째 배치 전에 기록되었다. 간의 좌우 내측엽 모두에 결함이 생겼다. 8 mm 생검 펀치를 사용하여 간을 약 4 mm 깊이까지 관통시켰다. 그 다음 메첸바움(Metzenbaum) 가위를 사용하여 펀치로 생긴 막힘을 제거했다. 이 시점에서 출혈을 평가했다. 아담 척도에 따른 목표 점수는 3점 이상이 바람직하였다. (도 9 참조). 목표 점수에 도달하지 못하면, 목표 점수에 도달할 때까지 다시 생검 펀치를 사용하여 간을 침투시켰다. 각 실험에서 발생한 결함의 출혈 점수는 표 11과 12에 나타난 바와 같이 초기 점수로 기록되었다. 모든 시험 패치 A 출혈 결함은 심각이었다. 대조군 패치 B 출혈 결함은 중간(실험 3-1C) 또는 심각(실험 3-2C, 3-3C 및 3-4C)이었다. 결함 부위 출혈은 깨끗하고 건조한 거즈로 관리했다. Part B. Preparation of animal defect model. Liver was isolated by an anterior (ventral) midline incision from a single acute (Yorkshire) pig. The animal characteristics were as follows: body weight (57.4 kg); sex (F); anticoagulant (ACT: 294). ACT was recorded prior to the first batch. Defects were made in both the right and left medial lobes of the liver. An 8 mm biopsy punch was used to penetrate the liver to a depth of approximately 4 mm. The blockage created by the punch was then removed using Metzenbaum scissors. Bleeding was assessed at this point. A target score of 3 or greater on the Adam scale was desirable (see Figure 9). If the target score was not achieved, the liver was penetrated again with a biopsy punch until the target score was achieved. The bleeding scores of the defects that occurred in each experiment were recorded as the initial scores as shown in Tables 11 and 12. All test patch A bleeding defects were severe. Control patch B bleeding defects were moderate (Experiment 3-1C) or severe (Experiments 3-2C, 3-3C, and 3-4C). Bleeding at the defect site was managed with clean, dry gauze.
* 지혈 검사 중에 패치가 거즈에 의해 벗겨졌다.* The patch was removed by the gauze during the hemostasis test.
** 패치가 그 후 떨어져 나갔고 상처는 재치료가 필요했다.** The patch subsequently fell off and the wound required re-treatment.
파트 C. 패치 평가 절차 및 결과. 본 실시예에서는 실시예 2, 파트 C에 설명된 절차를 따랐으며, 30초 후에 첫 번째 점수화를 실시하는 것으로 수정하였다. 모든 시험 패치 A 샘플은 표적 부위에 잘 부착되었으며 젖은 거즈를 제거해도 영향을 받지 않았다. 또한, 집게로 잡아당기고/집어도 시험 패치 A 샘플의 가장자리가 위로 당겨지지 않았다. 어떠한 시험 패치 A 샘플에서도 늘어짐이 관찰되지 않았다. 표 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 시험 패치 A를 사용한 모든 실험은 부착 후 30초 이내에 지혈을 달성했다. Part C. Patch Evaluation Procedure and Results. In this example, the procedure described in Example 2, Part C was followed, with the modification that the first scoring was performed after 30 seconds. All Test Patch A samples adhered well to the target site and were not affected by removal of the wet gauze. In addition, the edges of the Test Patch A samples did not pull up when pulled/pinched with forceps. No stretching was observed in any of the Test Patch A samples. As shown in Table 11, all experiments using Test Patch A achieved hemostasis within 30 seconds after attachment.
대조군 패치 B의 결과는 표 12에 나타나 있다. 단 하나의 대조군 패치 B 샘플(대조군 패치 B 실험 3-4C)만이 3분 후에 지혈을 달성했다. 그러나 연구 후반부에서 패치가 떨어지고 출혈이 다시 시작되었다. 떨어진 패치는 나중에 흉강에 위치하였다. 나머지 3개의 대조군 패치 B 실험에서는 3분 지점에 삼출(대조군 패치 B 실험 3-1C 및 3-2C) 또는 중간 정도의 출혈(대조군 패치 B 실험 3-3C)이 나타났다. 젖은 거즈를 제거시 대조군 패치를 건드리지 않도록 매우 조심해야 한다. 3분 시점에 평가했을 때, 대조군 패치 B는 실제로 출혈이 일어나고 있는 곳에서만 상처에 부착된 것이 관찰되었다. 상처 너머로 확장된 대조군 패치 영역은 조직에 부착되지 않고 느슨하게/들어올려진 플랩 상태로 남아 있었다. Results for the Control Patch B are shown in Table 12. Only one Control Patch B sample (Control Patch B Experiments 3-4C) achieved hemostasis after 3 minutes. However, the patch detached and bleeding resumed later in the study. The detached patch was later located in the thoracic cavity. The remaining three Control Patch B experiments showed either exudation (Control Patch B Experiments 3-1C and 3-2C) or moderate bleeding (Control Patch B Experiment 3-3C) at the 3-minute mark. Great care must be taken not to disturb the Control Patch when removing the wet gauze. When assessed at the 3-minute mark, Control Patch B was observed to be adhered to the wound only where bleeding was occurring. The area of the Control Patch extending beyond the wound was not adhered to the tissue and remained in a loose/lifted flap state.
파트 D. 추가 패치 평가. 시험 패치 A는 부분적으로 절제된 간엽에 여러 개의 평평하지 않은(볼록한) 배치를 사용하여 추가로 평가되었다. 배치는 미리 적신 2x4cm 패치, 2x4cm 건조 패치, 2x2cm 건조 패치였다. 미리 적신 패치에 비해 건조 패치에 압력을 가하는 것이 덜 어려운 것으로 관찰되었는데, 미끄러짐이 적었기 때문이다. 세 개의 패치를 모두 부착한 후 결함 전체의 지혈이 달성되었니다. 각 배치는 해당 패치와 접촉하는 영역의 지혈을 달성했다. Part D. Additional Patch Evaluation. Test Patch A was further evaluated using multiple non-flat (convex) placements on the partially resected liver lobe. The placements were a pre-moistened 2x4 cm patch, a 2x4 cm dry patch, and a 2x2 cm dry patch. It was observed that applying pressure to the dry patch was less difficult than the pre-moistened patch, due to less slippage. After applying all three patches, hemostasis was achieved throughout the defect. Each placement achieved hemostasis in the area in contact with the corresponding patch.
본 실시예는 실시예 1에 따라 제조된 지혈 패치가 돼지 간 결함 부위에 붙인 후 30초, 1분, 3분에 중간 내지 심각한 출혈에 대한 지혈을 달성하는 데 있어 시판되는 피브린/트롬빈 봉합 패치보다 상당히 우수한 성능을 보였다는 것을 보여준다. 피브린/트롬빈 봉합 패치에 반응성 물질(트롬빈)이 들어 있음에도 불구하고, 이 패치는 지혈 패치처럼 실제로 상처를 봉합하지 못하였다. 지혈 패치 가장자리에서의 픽(pick) 테스트에서는 박리가 나타나지 않았지만, 피브린/트롬빈 패치는 상처 부위에만 부착되었다. 4번의 실험 중 2번에서 제어군 패치가 떨어졌다. This example shows that the hemostatic patch manufactured according to Example 1 performed significantly better than the commercially available fibrin/thrombin sealing patch in achieving hemostasis for moderate to severe bleeding at 30 seconds, 1 minute, and 3 minutes after application to a porcine liver defect. Despite the inclusion of the reactive agent (thrombin) in the fibrin/thrombin sealing patch, the patch did not actually seal the wound as well as the hemostatic patch. Pick tests at the edge of the hemostatic patch showed no delamination, but the fibrin/thrombin patch adhered only to the wound. The control patch detached in two out of four experiments.
실시예 5: 심혈관 결함 연구Example 5: Study of Cardiovascular Defects
본 실시예에서는 돼지 심혈관 결함 모델에서 다양한 위치에 배치한 후 지혈을 위해 실시예 1에 따라 제조된 지혈 패치를 평가했다.In this example, a hemostatic patch manufactured according to Example 1 was evaluated for hemostasis after placement at various locations in a porcine cardiovascular defect model.
파트 A. 시험 패치. 본 연구에서는 실시예 1에 따라 기재 유형 A("테스트 패치 A")를 사용하여 지혈 패치 세트를 제조하였다. 모든 배치는 패치가 마른 상태에서 이루어졌다. 패치는 배치 후 식염수로 패치에 직접 바르거나 미리 적신 거즈로 압력을 가해 유연하게 만들 수 있다. Part A. Test Patches. In this study, a set of hemostatic patches was prepared using the type A described in Example 1 (“Test Patch A”). All batches were made with the patches dry. The patches can be made flexible by applying saline solution directly to the patches after batching or by applying pressure with pre-moistened gauze.
파트 B. 동물 결함 모델 초기 준비. 본 연구에서는 체중 60 kg의 암컷 급성(요크셔) 돼지 한 마리를 사용했다. 목의 복부 중앙선 위의 피부를 절개하여 경동맥을 노출시켰다. 기저 피하 조직과 근육을 통해 둔상 절개를 수행하였다. 근육을 수축시키고, 표적 혈관 주위의 근막을 혈관 표면으로부터 절제했다. 혈관의 측면 가지는 실크 봉합사와 클립을 사용하여 결찰시켰다. 혈관 루프와 혈관 클램프를 사용하여 동맥의 근위부 및 원위부 제어 후 혈관을 일시적으로 막았다. 동맥절개술을 수행하고, 비흡수성 봉합사를 사용하여 이식재(Gore Acuseal)를 끝에서 끝까지 문합시켰다. 문합이 완료되면 혈관 루프와 클램프를 제거하여 혈류를 다시 확보했다. Part B. Initial preparation of the animal defect model. A female acute (Yorkshire) pig weighing 60 kg was used in this study. The carotid artery was exposed by an incision of the skin over the midline of the neck. Blunt dissection was performed through the underlying subcutaneous tissue and muscle. The muscle was retracted, and the fascia surrounding the target vessel was resected from the vessel surface. The lateral branches of the vessel were ligated using silk sutures and clips. The vessel was temporarily occluded after proximal and distal control of the artery using a vascular loop and vascular clamp. The arteriotomy was performed, and the graft (Gore Acuseal) was anastomosed end-to-end using nonabsorbable sutures. Upon completion of the anastomosis, the vascular loop and clamp were removed to reestablish blood flow.
사타구니 절개를 통해 각 대퇴동맥을 노출시켰다. 기저 피하 조직과 근육을 통해 둔상 절개를 수행하였다. 근육을 수축시키고, 표적 혈관 주위의 근막을 혈관 표면으로부터 절제했다. 혈관의 측면 가지는 실크 봉합사와 클립을 사용하여 결찰되었다. 혈관 루프와 혈관 클램프를 사용하여 동맥의 근위부 및 원위부 제어를 얻은 후 혈관을 일시적으로 막았다. Each femoral artery was exposed through a groin incision. Blunt dissection was performed through the underlying subcutaneous tissue and muscle. The muscles were retracted, and the fascia surrounding the target vessel was resected from the vessel surface. The lateral branches of the vessel were ligated using silk sutures and clips. After obtaining proximal and distal control of the artery using a vascular loop and vascular clamp, the vessel was temporarily occluded.
파트 C. 결함 생성, 패치 절차 및 결과.Part C. Defect generation, patching procedures, and results.
절차 1: 대퇴골 배치. 클램프와 혈관 루프를 사용하여 좌측 대퇴동맥의 3 내지 5 cm 부분에서 혈류를 막았다. 25 게이지 바늘을 사용하여 혈관에 4개의 구멍을 뚫어 혈관 복구 시술의 봉합선을 시뮬레이션했다. 출혈 결함이 생성되었는지 확인하고 아담 척도를 사용하여 출혈을 평가하기 위해 동맥의 클램프를 풀었다. 맥동성 출혈은 심각으로 결정되었다(아담 척도 4점). 동맥을 다시 클램프로 고정해 혈류를 막고 해당 부위에 고여 있던 혈액을 깨끗이 제거했다. 시험 패치 A는 약 1x1.7cm로 잘랐다. 건조 시험 패치를 결함 부위 위에 올려 결함을 덮고 청색 면이 표적 출혈을 향하도록 했다. 미리 적신 거즈를 이용해 시험 패치에 30초간 수동으로 압력을 가했다. 그 다음 혈관 루프와 클램프를 모두 제거하여 해당 부위의 혈류를 회복했다. 30초간 수동으로 압력을 가한 후 거즈를 제거했다. 패치의 지혈 및 부착 여부를 평가했다. 동맥의 흐름은 패치를 붙인 양쪽에서 맥박을 확인하여 확인했다. 패치를 배치한 후 30초 후에 해당 부위에 지혈이 이루어지고 주변 조직과의 접착력이 양호한 것으로 관찰되었다. 배치 후 약 1시간 후에 움직임을 시뮬레이션하기 위해 뒷다리를 "운동"시켰다. 패치는 이러한 움직임 중과 움직임 이후에도 결함 부위와 주변 조직에 부착된 상태를 유지했다. 패치를 붙인 부위 양쪽(원위부 및 근위부)에서 맥박이 확인되었다. Procedure 1: Femoral placement. A 3- to 5-cm segment of the left femoral artery was occluded using a clamp and a vascular loop. Four punctures were made in the vessel using a 25-gauge needle to simulate the suture line of the vascular repair procedure. The artery was declamped to ensure that a bleeding defect had been created and to assess bleeding using the Adam scale. Pulsatile bleeding was determined to be severe (Adam scale score 4). The artery was re-clamped to occlude blood flow and to clean up any blood that had pooled in the area. Test patch A was cut to approximately 1 x 1.7 cm. The dry test patch was placed over the defect, covering the defect with the blue side facing the target bleeding. Manual pressure was applied to the test patch for 30 seconds using pre-moistened gauze. Both the vascular loop and clamp were then removed to restore blood flow to the area. After 30 seconds of manual pressure, the gauze was removed. The patch was assessed for hemostasis and adhesion. Arterial flow was assessed by checking for pulses on both sides of the patch. Thirty seconds after patch placement, hemostasis was achieved at the site and good adhesion to the surrounding tissues was observed. Approximately 1 hour after placement, the hind limb was “exercised” to simulate movement. The patch remained attached to the defect and surrounding tissues during and after this movement. Pulses were assessed on both sides of the patch (distal and proximal).
절차 2: 맥동성 혈류 중 대퇴골 배치. 절차 1에서 설명한 것과 동일한 부위에서 작업하면서 25게이지 바늘을 사용하여 절차 1의 결함 부위에 인접한 혈관을 한 번 찔렀다. 맥동성 출혈은 심각으로 결정되었다(아담 척도 4점). 이 구멍은 패치 배치가 임박할 때까지 즉시 수동 압박에 의해 덮었다. 수동 압박을 제거하고, 약 1.5 x 2cm 크기의 건조한 패치를 활성 출혈 부위 위에 즉시 배치하였다. 미리 적신 거즈를 이용해 패치에 30초간 수동으로 압력을 가했다. 30초간 수동으로 압력을 가한 후 거즈를 제거했다. 패치의 지혈 및 부착 여부를 평가했다. 동맥의 흐름은 패치를 붙인 양쪽에서 맥박을 확인하여 확인했다. 패치를 배치한 후 30초 후에 해당 부위에 지혈이 이루어지고 주변 조직과의 접착력이 양호한 것으로 관찰되었다. 배치 후 약 1시간 후에 움직임을 시뮬레이션하기 위해 뒷다리를 "운동"시켰다. 패치는 이러한 움직임 중과 움직임 이후에도 결함 부위와 주변 조직에 부착된 상태를 유지했다. 패치를 붙인 부위 양쪽(원위부 및 근위부)에서 맥박이 확인되었다. Procedure 2: Femoral placement during pulsatile flow. Working in the same area as described in Procedure 1, a 25-gauge needle was used to puncture the vessel adjacent to the defect in Procedure 1 once. The pulsatile bleeding was determined to be severe (Adam scale score 4). The hole was immediately covered by manual compression until patch placement was imminent. Manual compression was removed, and a dry patch measuring approximately 1.5 x 2 cm was immediately placed over the active bleeding site. Manual pressure was applied to the patch for 30 seconds using pre-moistened gauze. After 30 seconds of manual pressure, the gauze was removed. The patch was assessed for hemostasis and adhesion. Arterial flow was checked by checking for pulses on both sides of the patch. Thirty seconds after patch placement, hemostasis was achieved at the site and good adhesion to the surrounding tissues was observed. Approximately 1 hour after placement, the hind limb was “exercised” to simulate movement. The patch remained attached to the defect and surrounding tissue during and after these movements. Pulses were detected on both sides (distal and proximal) of the patched area.
절차 3: 대퇴부 감싸는 배치. 클램프와 혈관 루프를 사용하여 우측 대퇴동맥의 3 내지 5 cm 부분에서 혈류를 막았다. 메스를 사용하여 동맥을 따라 작은 세로로 된 결함을 만들었다. 2 내지 3개의 봉합사로 결함을 닫았다. 근위 클램프를 제거하여 출혈 결함이 확인되었고 심각한 맥동성 출혈로 평가되었다. 다시 클램프를 적용하여 혈류를 막고 해당 부위에 고여 있던 혈액을 깨끗이 제거했다. 결함 부위 아래에 건조한 패치를 청색 면이 위를 향하게 해서 놓았다. 그 다음 패치를 식염수로 수화시키고 결함 부위를 감싸서 표적 출혈 부위의 청색 면을 접촉시켰다. 미리 적신 거즈를 이용해 패치에 30초간 수동으로 압력을 유지했다. 30초간 수동으로 압력을 가한 후 거즈를 제거했다. 패치의 지혈 및 부착 여부를 평가했다. 동맥의 흐름은 패치를 붙인 양쪽에서 맥박을 확인하여 확인했다. 패치를 배치한 후 30초 후에 해당 부위에 지혈이 이루어지고 주변 조직과의 접착력이 양호한 것으로 관찰되었다. 배치 후 약 15분 후에, 움직임을 시뮬레이션하기 위해 뒷다리를 "운동"시켰다. 패치는 이러한 움직임 중과 움직임 이후에도 결함 부위와 주변 조직에 부착된 상태를 유지했다. 패치를 붙인 부위 양쪽(원위부 및 근위부)에서 맥박이 확인되었다. Procedure 3: Femoral wrapping. A 3- to 5-cm segment of the right femoral artery was occluded using a clamp and a vascular loop. A small longitudinal defect was created along the artery using a scalpel. The defect was closed with 2 to 3 sutures. The proximal clamp was removed to identify the bleeding defect and assess it as severe pulsatile bleeding. The clamp was reapplied to occlude the blood flow and to clean the area of blood that had pooled. A dry patch was placed under the defect with the blue side facing upward. The patch was then hydrated with saline and wrapped around the defect, contacting the blue side of the target bleeding site. Manual pressure was applied to the patch for 30 seconds using pre-moistened gauze. After 30 seconds of manual pressure, the gauze was removed. Hemostasis and adhesion of the patch were assessed. Arterial flow was assessed by checking the pulse on both sides of the patch. Thirty seconds after patch placement, hemostasis was achieved at the site and good adhesion to surrounding tissues was observed. Approximately 15 minutes after placement, the hind limb was “exercised” to simulate movement. The patch remained attached to the defect and surrounding tissues during and after this movement. Pulses were detected on both sides of the patched area (distal and proximal).
절차 4: 출혈 봉합선 상에의 배치. 동물에게 헤파린을 투여하였으며, 이 절차는 항응고제가 처리된 혈액으로 완료되었다. 우측 경동맥을 분리하고 이식재(Gore Acuseal, ECH060020A)를 끝에서 끝까지 문합시켰다. 동맥과 이식편을 통해 혈액이 활발히 흐르면서 원위부 문합부에서 봉합사를 조작/제거하여 출혈 부위를 만들었다. 출혈은 아담 척도를 사용하여 3(중간)으로 평가되었다. 시험 패치 A 두 조각(2x2cm)을 봉합선 패치를 따라 놓아 결함 부분을 덮고 청색 면이 표적 출혈 부위를 향하게 했다. 미리 적신 거즈를 이용해 수동으로 압력을 가한 후 30초간 압력을 유지했다. 30초간 수동으로 압력을 가한 후 거즈를 제거하고 패치의 지혈 및 부착 상태를 평가했다. 30초 후에 지혈이 달성되었다. 패치는 봉합선에는 부착되었지만 이식재에는 최소한으로만 부착되었다. 항응고 후에도 봉합선의 봉합이 항응고 전과 마찬가지로 잘 작동하는 것으로 관찰되었다. Procedure 4: Placement on the bleeding suture line. The animals were administered heparin, and the procedure was completed with anticoagulated blood. The right carotid artery was isolated and the graft (Gore Acuseal, ECH060020A) was anastomosed end-to-end. With active blood flow through the artery and the graft, the suture was manipulated/removed at the distal anastomosis to create a bleeding site. Bleeding was assessed as 3 (moderate) using the Adam scale. Two pieces of test patch A (2x2 cm) were placed along the suture patch to cover the defect, with the blue side facing the target bleeding site. Manual pressure was applied using pre-moistened gauze and pressure was maintained for 30 seconds. After 30 seconds of manual pressure, the gauze was removed and the hemostasis and adhesion of the patch were assessed. Hemostasis was achieved after 30 seconds. The patch adhered to the suture line but was minimally adherent to the graft. It was observed that after anticoagulation, the suture closure of the suture line functioned as well as before anticoagulation.
절차 5: 이식 결함에 대한 배치. 이 절차는 항응고제 처리된 혈액을 사용하여 완료되었다. 절차 4에서 설명한 것과 동일한 부위에서 14게이지 바늘을 사용하여 이식재를 찔렀다. 이 구멍은 결함 부위에서 안정적이고 적당한 양의 혈액이 흐르는지 확인하기 위해 평가되었다(아담 점수 3점). 시험 패치 A를 이식 결함 부위 위에 놓았다. 미리 적신 거즈를 이용해 패치에 30초간 수동으로 압력을 가했다. 30초간 수동으로 압력을 가한 후 거즈를 제거했다. 패치의 지혈 및 부착 여부를 평가했다. 30초 후, 표적 출혈의 봉합이 시작되는 것이 관찰되었다. 패치가 이식재에 부착되는 정도는 최소한인 것으로 관찰되었다. 패치는 집게를 사용해 출혈 부위에서 떼어낼 수 있었다. Procedure 5: Placement into the graft defect. This procedure was completed using anticoagulated blood. The graft was punctured using a 14-gauge needle at the same site as described in Procedure 4. The puncture was assessed to ensure that there was a stable and adequate flow of blood from the defect (ADAM score 3). Test Patch A was placed over the graft defect. Manual pressure was applied to the patch using pre-moistened gauze for 30 seconds. After 30 seconds of manual pressure, the gauze was removed. The patch was assessed for hemostasis and adhesion. After 30 seconds, sealing of the target bleeding was observed. The extent of patch adhesion to the graft was observed to be minimal. The patch could be removed from the bleeding site using forceps.
이 연구에서는 시험 패치 A를 배치하면 맥동성 대퇴부 천공을 비롯하여 경동맥과 이식편 사이의 단단 문합(end-to-end anastomosis)을 비롯하여 심혈관 시술에서 일반적으로 나타나는 결함을 성공적으로 봉합할 수 있음을 보여주었다. 시험 패치 A를 적용한 모든 사례에서 배치 후 30초 이내에 지혈(또는 봉합)이 달성되었다. 뒷다리를 구부린 후에도 패치는 안정적으로 유지되고 배치 부위 조직에 부착되었다. 패치는 이식재의 출혈을 성공적으로 조절했다. 또한, 동물에게 헤파린을 투여한 후에도 패치 봉합 성능은 일관되게 유지되었다.This study demonstrated that the deployment of Test Patch A successfully closed defects commonly encountered in cardiovascular procedures, including pulsatile femoral perforations and end-to-end anastomosis between the carotid artery and the graft. In all cases where Test Patch A was applied, hemostasis (or closure) was achieved within 30 seconds after deployment. Even after flexion of the hind limb, the patch remained stable and adhered to the tissue at the deployment site. The patch successfully controlled bleeding from the graft. Furthermore, the patch closure performance remained consistent even after the animals were administered heparin.
실시예 6: 정형외과 및 심혈관 결함 연구Example 6: Study of Orthopedic and Cardiovascular Defects
본 실시예에서는 급성, 비GLP 돼지 정형외과 및 심혈관 결손 모델에서 다양한 위치에 배치한 후 지혈을 위해 실시예 1에 따라 제조된 지혈 패치를 평가했다. In this example, a hemostatic patch manufactured according to Example 1 was evaluated for hemostasis after placement at various locations in an acute, non-GLP porcine orthopedic and cardiovascular defect model.
파트 A. 시험 패치. 본 연구에서는 실시예 1에 따라 기재 유형 A("테스트 패치 A")를 사용하여 지혈 패치 세트를 제조하였다. 모든 배치는 패치가 마른 상태이고 젖은 거즈로 압력을 가한 상태에서 이루어졌다. 2x2cm와 2x4cm 패치가 모두 사용되었다. 패치는 배치 후 미리 적신 거즈로 압력을 가해 유연하게 만들 수 있었다. Part A. Test Patches. In this study, a set of hemostatic patches was prepared using the type A described in Example 1 (“Test Patch A”). All batches were made with the patches in a dry state and with pressure applied with a wet gauze. Both 2x2 cm and 2x4 cm patches were used. The patches could be made flexible by applying pressure with a pre-moistened gauze after batching.
파트 B. 동물 결함 모델 초기 준비. 본 연구에서는 체중 27kg의 수컷 급성(요크셔) 돼지 한 마리를 사용했다. 경골 간부를 노출시키기 위해 피부를 절개했다. 그 다음 기저 피하 조직과 근육을 통해 둔상 절개를 수행하였다. 근육을 수축시키고, 표적 부위 주위의 근막을 뼈 표면으로부터 절제했다. 약 2-3 mm 볼 팁 비트가 있는 치과 드릴을 사용하여 표적 피질 출혈 결합을 생성했다. 생성 중에 조직이 가열되는 것을 막고 이물질을 제거하기 위해 식염수로 결함 부위를 관개했다. Part B. Initial preparation of the animal defect model. A male acute (Yorkshire) pig weighing 27 kg was used in this study. The skin was incised to expose the tibial shaft. Blunt incision was then made through the underlying subcutaneous tissue and muscle. The muscle was retracted, and the fascia around the target area was resected from the bone surface. A dental drill with a 2-3 mm ball-tipped bit was used to create a target cortical hemorrhage ligation. The defect site was irrigated with saline to prevent tissue heating during creation and to remove foreign bodies.
그 다음 대퇴골 과두를 노출시키기 위해 피부를 절개했다. 그 다음 기저 피하 조직과 근육을 통해 둔상 절개를 수행하였다. 근육을 수축시키고, 표적 부위 주위의 근막을 뼈 표면으로부터 절제했다. 적절한 약 2-3 mm 볼 팁 비트가 있는 치과 드릴을 사용하여 표적 피질 출혈 결합을 생성했다. 생성 중에 조직이 가열되는 것을 막고 이물질을 제거하기 위해 식염수로 결함 부위를 관개했다. The skin was then incised to expose the femoral head. Blunt dissection was then performed through the underlying subcutaneous tissue and muscle. The muscles were retracted, and the fascia around the target area was resected from the bone surface. A dental drill with an appropriate 2-3 mm ball-tipped bit was used to create a target cortical hemorrhage union. The defect site was irrigated with saline to prevent tissue heating during creation and to remove foreign bodies.
마지막으로, 사타구니 절개를 통해 각 대퇴동맥을 노출시켰다. 기저 피하 조직과 근육을 통해 둔상 절개를 수행하였다. 근육을 수축시키고, 표적 혈관 주위의 근막을 혈관 표면으로부터 절제했다. 혈관의 측면 가지는 실크 봉합사와 클립을 사용하여 결찰되었다. 혈관 루프와 혈관 클램프를 사용하여 동맥의 근위부 및 원위부 제어를 얻은 후 혈관을 일시적으로 막았다. Finally, each femoral artery was exposed through a groin incision. Blunt dissection was performed through the underlying subcutaneous tissue and muscle. The muscles were retracted, and the fascia surrounding the target vessel was resected from the vessel surface. The lateral branches of the vessel were ligated using silk sutures and clips. After obtaining proximal and distal control of the artery using a vascular loop and vascular clamp, the vessel was temporarily occluded.
모든 출혈 평가는 아담 척도를 사용하여 이루어졌다.All bleeding assessments were performed using the Adam scale.
파트 C. 결함 생성, 패치 절차 및 결과.Part C. Defect generation, patching procedures, and results.
절차 1: 경골 간부 결함. 치과용 드릴과 볼 드릴 비트를 사용하여 경골 간부에 직경 약 3mm, 깊이 약 4mm의 결함을 만들었다. 출혈이 확인되었고 매우 경미한 것으로 평가되었다(아담 점수 1점). 패치는 약 1x2cm 크기로 잘랐다. 패치는 청색 면이 표적 출혈 부위를 향하도록 하여 결함을 덮는 방식으로 배치되었다. 미리 적신 거즈를 이용해 패치에 30초간 수동으로 압력을 가했다. 30초간 수동으로 압력을 가한 후 거즈를 제거했다. 패치의 지혈 및 부착 여부를 평가했다. 패치를 배치 후 30초 만에 해당 부위가 봉합된 것이 관찰되었다. 시간이 지나면서 그 부위를 관찰한 결과, 패치 아래에서 지속적인 출혈의 증거가 있었지만 그 부위는 봉합된 상태를 유지했고 패치는 잘 부착된 상태를 유지했다. Procedure 1: Tibial shaft defect. A defect measuring approximately 3 mm in diameter and approximately 4 mm in depth was created in the tibial shaft using a dental drill and ball drill bit. Bleeding was noted and assessed as very minor (ADAM score 1). The patch was cut to approximately 1x2 cm. The patch was placed so that the blue side was directed toward the target bleeding site, covering the defect. Manual pressure was applied to the patch for 30 seconds using pre-moistened gauze. The gauze was removed after 30 seconds of manual pressure. The patch was assessed for hemostasis and adherence. The site was observed to be sealed within 30 seconds of patch placement. Over time, the site was observed to have evidence of persistent bleeding under the patch, but the site remained sealed and the patch remained well adhered.
절차 2: 경골 간부 거대 결함. 절차 1에 설명된 것과 동일한 부위에서 치과용 드릴과 볼 드릴 비트를 사용하여 경골 간부에 더 큰 결함(직경 약 6mm, 깊이 약 9mm)을 만들었다. 출혈이 확인되었고 매우 가벼운 것으로 평가되었다(아담 점수 1점). 6mm 생검 펀치를 사용하여 2x2cm 패치 조각을 결함 크기에 맞는 디스크 모양으로 잘랐다. 이 디스크 두 개를 집게를 사용하여 결함 부위에 넣었는데, 이때 첫 번째 패치의 청색 면이 결함 바닥의 표적 출혈 부위를 향하게 했다. 각각의 다음 패치는 이전 패치 위에 쌓였으며 청색 면이 이전 패치와 마주보게 했다. 이들은 발생한 결함의 벽에서 나오는 출혈을 해결하기 위해 배치되었다. 미리 적신 거즈를 이용해 위쪽 패치에 30초간 수동으로 압력을 가했다. 30초간 압력을 가한 후 거즈를 제거했다. 해당 부의의 지혈 및 패치의 부착 여부를 평가했다. 패치를 배치 후 30초 만에 지혈이 달성된 것이 관찰되었다. Procedure 2: Tibial shaft giant defect. A larger defect (approximately 6 mm in diameter and 9 mm in depth) was created in the same area as described in Procedure 1 using a dental drill and ball drill bit. Bleeding was noted and assessed as very mild (Adam score 1). A 6-mm biopsy punch was used to cut 2x2-cm patch pieces into a disc shape that matched the size of the defect. Two of these discs were placed into the defect using forceps, with the blue side of the first patch facing the target bleeding site in the defect bed. Each subsequent patch was stacked on top of the previous one with the blue side facing the previous one. They were placed to address bleeding from the wall of the defect. Manual pressure was applied to the upper patch for 30 seconds using pre-moistened gauze. After 30 seconds of pressure, the gauze was removed. Hemostasis of the affected area and adherence of the patches were assessed. Hemostasis was observed 30 seconds after patch placement.
절차 3: 대퇴골 과두 결함. 치과용 드릴과 볼 드릴 비트를 사용하여 대퇴골 과두에 직경 약 6mm, 깊이 약 3mm의 결함을 만들었다. 출혈이 확인되었고 매우 가벼운 것으로 평가되었다(아담 점수 1점). 6mm 생검 펀치를 사용하여 2x2cm 시험 패치 A 조각을 결함 크기에 맞는 디스크 모양으로 잘랐다. 집게를 사용하여 이 디스크를 결함 부위에 넣었는데, 이때 패치의 청색 면이 표적 출혈 부위를 향하게 했다. 1ml 주사기의 플런저를 사용하여 미리 적신 거즈를 이용하여 패치에 30초간 압력을 가했다. 30초간 압력을 가한 후 거즈를 제거했다. 해당 부의의 패치의 지혈 및 부착 여부를 평가했다. 패치를 배치 후 30초 만에 지혈이 달성된 것이 관찰되었다. Procedure 3: Femoral condyle defect. A defect measuring approximately 6 mm in diameter and 3 mm in depth was created in the femoral condyle using a dental drill and a ball drill bit. Bleeding was noted and assessed as very mild (Adam score 1). A 6-mm biopsy punch was used to cut a 2x2-cm piece of test patch A into a disc shape that matched the size of the defect. The disc was placed into the defect using forceps, with the blue side of the patch facing the target bleeding site. Pressure was applied to the patch using a pre-moistened gauze using the plunger of a 1-ml syringe for 30 seconds. The gauze was removed after 30 seconds of pressure. The patch was assessed for hemostasis and adhesion to the site. Hemostasis was observed 30 seconds after patch placement.
절차 4: 대퇴골 과두 심부 결함. 치과용 드릴과 볼 드릴 비트를 사용하여 대퇴골 과두에 직경 약 6mm, 깊이 약 9mm의 결함을 만들었다. 출혈이 확인되었고 경미한 것으로 평가되었다(아담 점수 2점). 6mm 생검 펀치를 사용하여 2x2cm 시험 패치 A 조각을 디스크 모양으로 잘랐다. 이 디스크 4개는 결합 내부에 맞게 배치되었으며, 이때 첫 번째 패치의 청색 면이 결함 바닥의 표적 출혈 부위를 향하게 했다. 각각의 다음 패치는 이전 패치 위에 쌓였으며 청색 면이 이전 패치와 마주보게 했다. 이들은 발생한 결함의 벽에서 나오는 출혈을 해결하기 위해 배치되었다. 1ml 주사기의 플런저를 사용하여 미리 적신 거즈를 이용하여 패치에 30초간 압력을 가했다. 30초간 압력을 가한 후 거즈를 제거했다. 해당 부의의 패치의 지혈 및 부착 여부를 평가했다. 패치를 배치 후 30초 만에 지혈이 달성된 것이 관찰되었다. Procedure 4: Deep femoral condyle defect. A defect measuring approximately 6 mm in diameter and 9 mm in depth was created in the femoral condyle using a dental drill and a ball drill bit. Bleeding was noted and assessed as mild (Adam score 2). A 6-mm biopsy punch was used to cut 2x2 cm test patch A disc-shaped pieces. Four of these discs were placed within the joint with the blue side of the first patch facing the target bleeding site in the defect bed. Each subsequent patch was stacked on top of the previous one with the blue side facing the previous patch. They were placed to address bleeding from the wall of the defect. Pressure was applied to the patches using a pre-moistened gauze using a plunger from a 1-ml syringe for 30 seconds. After 30 seconds of pressure, the gauze was removed. The patch was assessed for hemostasis and adhesion to the site. Hemostasis was observed 30 seconds after patch placement.
절차 5: 대퇴동맥 봉합선 결함. 클램프와 혈관 루프를 사용하여 대퇴동맥의 3 내지 5 cm 부분에서 혈류를 막았다. 25 게이지 바늘을 사용하여 혈관에 2개의 구멍을 뚫어 혈관 복구 시술의 봉합선을 시뮬레이션했다. 출혈 결함이 생성되었는지 확인하고 아담 척도를 사용하여 출혈을 평가하기 위해 동맥의 클램프를 풀었다. 맥동성 출혈은 심각으로 평가되었다(아담 점수 4점). 동맥을 다시 클램프로 고정해 혈류를 막고 해당 부위에 고여 있던 혈액을 깨끗이 제거했다. 거즈 한 조각을 잘라서 깨끗한 식염수에 적셨다. 2x4cm 패치를 젖은 거즈 위에 올려놓고, 청색 면이 거즈 반대쪽에 오도록 했다. 그 다음 패치/거즈 쌍을 동맥 밑으로 밀어넣었는데, 이때 패치의 청색 면이 출혈 부위를 향하게 했다. 사용자는 거즈의 끝을 잡고 거즈 끝이 서로 닿을 때까지 서로를 향해 들어올렸다. 그 다음 패치-패치 접촉 부위("꼬리")에 압력을 가해 패치의 중앙 부분이 혈관을 감싸고 패치의 꼬리 부분이 서로 부착되도록 했다. 두 꼬리가 형성하는 통로가 출혈 부위 바로 위에 있지 않도록 주의했다. 그 다음 거즈를 통해 패치에 30초간 수동으로 압력을 가했다. 30초간 수동으로 압력을 가한 후 거즈를 제거했다. 그 다음 혈관 루프와 클램프를 모두 제거하여 해당 부위의 혈류를 회복했다. 동맥의 흐름은 패치를 붙인 양쪽에서 맥박을 확인하여 확인했다. 그 다음 패치의 지혈 및 부착 여부를 평가했다. 패치의 꼬리를 Metzenbaum 가위로 다듬어서 동맥 패치 부분의 길이를 따라 약 2 내지 3 mm의 꼬리가 남도록 했다. 패치를 부착한 부위는 30초 지점에서 지혈이 이루어지고, 동맥에 잘 부착되었으며, 패치의 원위부와 근위부 모두에서 맥박이 확인되었음이 관찰되었다. Procedure 5: Femoral artery suture defect. A 3- to 5-cm segment of the femoral artery was occluded using a clamp and a vascular loop. Two holes were made in the vessel using a 25-gauge needle to simulate the suture line of a vascular repair procedure. The artery was released to confirm the presence of a bleeding defect and to assess bleeding using the Adam scale. Pulsatile bleeding was assessed as severe (Adam score 4). The artery was re-clamped to occlude blood flow and to clean up any blood that had pooled in the area. A piece of gauze was cut and soaked in clean saline. A 2x4 cm patch was placed on the soaked gauze with the blue side facing the opposite side of the gauze. The patch/gauze pair was then pushed under the artery with the blue side of the patch facing the bleeding site. The user held the ends of the gauze and lifted them toward each other until the ends touched. Pressure was then applied to the patch-patch contact area (“tail”) so that the central portion of the patch encircled the vessel and the tails of the patches adhered to each other. Care was taken to ensure that the passage formed by the two tails was not directly over the bleeding site. Manual pressure was then applied to the patch through gauze for 30 seconds. After 30 seconds of manual pressure, the gauze was removed. Both the vascular loop and the clamp were then removed to restore blood flow to the site. Arterial flow was assessed by checking for pulses on both sides of the patch. Hemostasis and adherence of the patch were then assessed. The tails of the patch were trimmed with Metzenbaum scissors so that approximately 2 to 3 mm of tail remained along the length of the arterial patch. At the 30-second mark, hemostasis was achieved at the patch site, good adherence to the artery, and pulses were observed both distal and proximal to the patch.
절차 6: 대측 대퇴동맥 결함. 절차 5에 설명된 절차는 대측 대퇴동맥에 적용되었다. 발생한 맥동성 출혈 결합은 심각으로 평가되었다(아담 점수 4점). 다시, 패치를 부착한 부위는 30초 지점에서 지혈이 이루어지고, 동맥에 잘 부착되었으며, 패치의 원위부와 근위부 모두에서 맥박이 확인되었음이 관찰되었다. Procedure 6: Contralateral femoral artery defect. The procedure described in Procedure 5 was applied to the contralateral femoral artery. The resulting pulsatile hemorrhagic involvement was assessed as severe (ADAM score 4). Again, the patch site was observed to have achieved hemostasis at the 30-second mark, was well adhered to the artery, and had pulses both distal and proximal to the patch.
추가 연구에서는 패치 폐쇄 모델을 사용하여 만성 양 경동맥 절개술에서 시험 패치 A를 평가했다. 모델에 이식한 지 7일 후, 시험 패치 A는 혈관 조영술 평가를 통해 출혈 징후 없이 안정적인 혈관 복구 결과를 보였다. In a further study, the test patch A was evaluated in chronic carotid artery occlusion using a patch occlusion model. Seven days after implantation in the model, the test patch A resulted in stable vascular repair with no signs of bleeding as assessed by angiography.
이 연구에서는 시험 패치 A를 배치하면 매우 경미한 출혈에서 경미한 출혈까지 나타나는 관절돌기와 골간부 골 결함 부위, 그리고 심각한 출혈까지 나타나는 양측 맥동성 대퇴동맥 결함 부위를 성공적으로 봉합할 수 있음을 보여주었다. 각 경우 건조 패치를 부착한 후 30초 이내에 지혈(또는 봉합)이 달성되었다. 주사기 플런저를 사용하여 심부의 골 결함 부위에 놓인 패치에 압력을 가하는 데 성공적으로 사용되었다. 대안적인 감싸는 유형의 배치 방법이 맥동성 대퇴동맥 천공을 치료하는 데 성공적으로 사용되었다.This study demonstrated that placement of the Test Patch A successfully closed condyle and diaphyseal bone defects with minimal to moderate bleeding, and bilateral pulsatile femoral artery defects with severe bleeding. In each case, hemostasis (or closure) was achieved within 30 seconds of application of the dry patch. A syringe plunger was successfully used to apply pressure to the patch placed in the deep bone defect. An alternative wrapping-type placement method was successfully used to treat pulsatile femoral artery perforations.
실시예 7: 연부 장기 및 정형외과 결함을 결합한 연구Example 7: Combined study of soft tissue and orthopedic defects
본 실시예는 환자에게 연부 장기 패치와 정형외과 수술 패치를 모두 사용하는 방법을 보여준다. This example demonstrates the use of both a soft tissue patch and an orthopedic surgical patch on a patient.
파트 A. 시험 패치 및 대조군 제품. 본 연구에서는 실시예 1에 따라 제조된 기재 유형 A("시험 패치 A"), 기재 유형 B("시험 패치 B") 및 기재 C("시험 패치 C")를 각각 사용하여 세 가지 유형의 지혈 패치를 사용했다. 대조군 제품은 두께 2 mm의 물에 녹지 않는 돼지 젤라틴 스펀지(Surgifoam® 흡수성 젤라틴 스펀지, Johnson and Johnson, 제품 코드 1975)였으며, 여기에 재조합 트롬빈(Baxter, Recothrom®)이 첨가되었다("대조군 패치 C"). 각 샘플에 대해 건조 및 미리 적신 배치를 모두 시도했다. Part A. Test Patches and Control Products. Three types of hemostatic patches were used in this study, each using substrate type A (“Test Patch A”), substrate type B (“Test Patch B”) and substrate C (“Test Patch C”), all prepared according to Example 1. The control product was a 2 mm thick, water-insoluble porcine gelatin sponge (Surgifoam® absorbable gelatin sponge, Johnson and Johnson, product code 1975) to which recombinant thrombin (Baxter, Recothrom®) was added (“Control Patch C”). Both dry and pre-moistened batches were attempted for each sample.
파트 B. 동물 결함 모델 준비. 훈련 실험실 환경에서 외과의에게 파트 A에서 설명한 패치가 제공되었다. 단일 급성(요크셔) 돼지의 전방(복부) 중앙선을 따라 절개하고 간을 분리했다. 이 동물의 특징은 다음과 같았다: 체중(48.2kg); 성별(M); 항응고제(ACT: 242). ACT는 첫 번째 배치 전에 기록되었다. 간의 좌우 내측엽과 비장 모두에 결함이 생겼다. 8 mm 생검 펀치를 사용하여 각 장기를 처음에는 약 7 mm의 목표 깊이까지 관통했다. 나중에는 약 2 mm의 목표 깊이가 사용되었다. 그 다음 Metzenbaum 가위를 사용하여 펀치로 생긴 막힘을 제거했다. 이 시점에서 출혈을 평가했다. Spot Grade SBSS에 따른 목표 점수는 3점 이상이 바람직하였다. 목표 출혈 점수에 도달하지 못하면, 목표 점수에 도달할 때까지 생검 펀치를 사용하여 장기를 다시 관통했다. 출혈 결함은 중간 내지 심각이었다. 제품 배치 전에 결함 부위 출혈을 깨끗하고 건조 거즈로 관리했다. Part B. Preparation of the Animal Defect Model. In a training laboratory setting, surgeons were provided with the patch described in Part A. A midline incision was made along the anterior (ventral) line of a single acute (Yorkshire) pig, and the liver was isolated. The animal characteristics were as follows: body weight (48.2 kg); sex (M); anticoagulant (ACT: 242). ACT was recorded prior to the first placement. Defects were made in both the right and left medial lobes of the liver and the spleen. An 8-mm biopsy punch was used to initially penetrate each organ to a target depth of approximately 7 mm. A target depth of approximately 2 mm was used later. The blockage created by the punch was then removed using Metzenbaum scissors. Bleeding was assessed at this point. A target score of 3 or greater on the Spot Grade SBSS was desirable. If the target bleeding score was not achieved, the organ was re-penetrated using the biopsy punch until the target score was achieved. Bleeding defects were moderate to severe. Bleeding at the defect site was managed with clean, dry gauze prior to product placement.
파트 C. 패치 평가 절차 및 결과. 깨끗한 거즈를 깨끗한 멸균 식염수로 적셨다. 시험 패치 샘플을 젖은 거즈 위에 뒤집어서 패치의 청색 표면이 거즈와 반대쪽을 향하도록 놓았다. 출혈을 조절하던 거즈를 결함 부위에서 제거했다. 패치를 결함 부위 위에 바로 붙여서 패치의 청색 면이 결함 부위에 닿고 가능한 한 결함 부위 위에 중앙에 오게 했다. 손을 열고, 젖은 거즈로 패치 뒷면을 단단하고 고르게 눌러 30초간 유지했다. 그 다음, 압력을 조심스럽게 줄이고 부착된 패치의 뒷면에서 거즈를 조심스럽게 제거했다. 거즈가 패치에 달라붙은 경우, 깨끗한 수술 도구를 패치 가장자리에 가볍게 적용하거나 완만한 관개를 통해 방해를 최소화하면서 거즈와 패치를 분리했다. 30초의 평가 기간 후, Spot Grade SBSS를 기준으로 30초 출혈 점수가 기록되었다. 그 다음, 한 쌍의 집게를 사용하여 패치의 가장자리를 가볍게 따서 달라붙음 여부를 테스트했다. 이 절차는 각 패치 샘플에 대해 반복되었다. 각 패치 샘플에는 패치를 거즈로 미리 적시지 않고 붙이는 변형된 절차가 사용되었다. Part C. Patch Evaluation Procedure and Results. A clean gauze was moistened with clean sterile saline. The test patch sample was placed face down on the wet gauze with the blue surface of the patch facing away from the gauze. The gauze that was controlling the bleeding was removed from the defect. The patch was placed directly over the defect so that the blue side of the patch was in contact with the defect and as centrally over the defect as possible. With the hand open, the back of the patch was pressed firmly and evenly with the wet gauze, holding it there for 30 seconds. The pressure was then carefully released and the gauze was carefully removed from the back of the attached patch. If the gauze was stuck to the patch, the gauze and patch were separated by gently applying a clean surgical instrument to the edge of the patch or by gentle irrigation, minimizing disruption. After the 30-second evaluation period, the 30-second bleeding score was recorded based on the Spot Grade SBSS. The edges of the patch were then gently pulled with a pair of forceps to test for adherence. This procedure was repeated for each patch sample. For each patch sample, a modified procedure was used in which the patches were applied without pre-wetting the gauze.
파트 D. 관찰.Part D. Observation.
시험 패치 A는 매번 적용할 때마다 지혈이 나타났다. 압력이 중공 결함에 가해지고 패치가 미리 젖어 있는 경우, 중공 핵심 기관 결함 위에 건조한 상태로 적용하는 것보다 결함을 봉합하는 것이 더 효과적이었다. 미리 적신 패치를 적용한 결과 패치가 튀어나오거나 돔형이 되지 않았고, 중공 중심 결함 위에 패치 위에 붉은 혈액 중심이 형성되지 않았다. 시험 패치 B는 시험 패치 A와 유사한 결과를 제공했으며, 매번 적용할 때마다 지혈이 이루어졌다. 시험 패치 A와 B의 적용 성공률은 외과의의 패치 경험과 패치 배치 후 시간 길이에 따라 향상되었다. 다수의 시험 패치 C의 샘플을 시도해 보았지만, 각각의 경우에서 패치가 배치 중에 거즈에 달라붙었다. 거즈를 제거하면 기재가 찢어져 다시 출혈이 발생했다. 대조군 패치 C는 간과 비장 모두에서 지혈을 생성하는 데 성공적으로 사용되었다. 그러나, 대조군 패치 C는 조직에 잘 부착되지 않았으며 외과의들은 제품이 떨어질 위험이 높다고 우려했다. 시험 패치와 대조군 패치 모두 결함 부위에서 패치/제품 아래 혈액이 부어오르는 "돔 효과"를 보였다. 적용된 패치/제품에 압력을 가함으로써 일반적으로 돔 효과가 방지되었다.Test Patch A produced hemostasis with each application. When pressure was applied to the hollow defect and the patch was pre-wetted, it was more effective in sealing the defect than when applied dry over the hollow core organ defect. When the pre-wetted patch was applied, there was no patch bulging or doming, and no red blood core formed over the patch over the hollow core defect. Test Patch B provided similar results to Test Patch A, producing hemostasis with each application. The success rates of application of Test Patches A and B improved with the surgeon’s experience with the patch and the length of time after patch placement. A number of samples of Test Patch C were attempted, but in each case the patch adhered to the gauze during placement. Removal of the gauze resulted in tearing of the substrate and re-bleeding. Control Patch C was successfully used to produce hemostasis in both the liver and spleen. However, Control Patch C did not adhere well to the tissue and the surgeons were concerned that the product was at high risk of detachment. Both the test and control patches produced a “dome effect” of blood swelling under the patch/product at the defect site. The dome effect was generally prevented by applying pressure to the applied patch/product.
결과에 따르면, 시험 패치 A와 시험 패치 B는 조직에 대한 접착력이 좋고, 사용하기 비교적 쉬운 패치로서 빠른 지혈 효과를 나타냈다. 시험 패치 C는 사용된 공정으로는 지속적인 지혈을 달성할 수 없었다. 시험 패치 C의 기재에 기공이 너무 많은 것은 결함에서부터 활성 면을 통해 기재로 너무 많은 혈액이 흐르는 것과 관련이 있는 것으로 생각되며, 그 이유는 하이드로겔이 다공성이 매우 높은 기재를 통해 이동할 수 있기 때문이다. 이 연구는 적절한 기재와 함께 사용되는 활성 면 조성이 패치의 성능과 사용성에 영향을 미친다는 것을 보여주었다. 대조군 패치 C는 조직에 대한 접착력이 좋지 않았다. According to the results, Test Patch A and Test Patch B were good adhesion to tissue, relatively easy to use patches, and showed rapid hemostasis. Test Patch C could not achieve sustained hemostasis with the process used. The excessive porosity of the substrate of Test Patch C is thought to be related to too much blood flowing from the defect through the active side into the substrate because the hydrogel can migrate through the highly porous substrate. This study showed that the active side composition used with an appropriate substrate affects the performance and usability of the patch. Control Patch C showed poor adhesion to tissue.
실시예 8: 모의 자궁경부 결함 연구Example 8: Study of simulated cervical defects
본 실시예는 모의 자궁경부 결손 부위에 지혈을 위해 원뿔 모양의 맨드렐을 사용하는 방법을 보여줍니다. This example demonstrates the use of a conical mandrel to achieve hemostasis at a simulated cervical defect site.
파트 A. 시험 패치. 실시예 1의 일반적인 절차에 따라 기재 유형 A를 사용하여 준비한 원뿔 모양의 지혈 패치 세트를 제조하였다. 패치는 다음과 같이 일련의 제조 단계를 거쳐 원뿔 모양으로 추가로 형성되었다: 패치는 패치의 중앙 부분까지 측면을 따라 잘랐다. 그 다음 약간 가열하여 대략 원뿔 모양으로 만들었다. 그 다음 겹쳐진 잘린 부분들을 PEG가 냉각될 때까지 모양을 고정하기 위해 함께 고정하였다. Part A. Test Patches. A set of cone-shaped hemostatic patches were prepared using the general procedure of Example 1 using the type A substrate. The patches were further formed into a cone shape through a series of manufacturing steps as follows: The patches were cut along the sides to the central portion of the patch. They were then slightly heated to form a roughly cone shape. The overlapping cut portions were then clamped together to hold the shape until the PEG cooled.
파트 B. 동물 결함 모델 준비. 단일 급성(요크셔) 돼지를 열어 돼지 복부 벽을 분리했다. 항응고제 수치(ACT)는 첫 번째 배치 전에 300이 넘었다. 8 mm 생검 펀치를 사용하여 복부 측벽을 약 7 mm의 목표 깊이까지 관통했다. 그 다음 Metzenbaum 가위를 사용하여 펀치로 인해 생긴 막힘을 제거했다. 이 시점에서 출혈을 평가했다. Spot Grade SBSS에 따른 출혈은 3점이 달성되었다. 제품 배치 전에 결함 부위 출혈을 깨끗하고 건조한 거즈로 관리했다. Part B. Preparation of animal defect model. A single acute (Yorkshire) pig was opened and the pig abdominal wall was separated. The anticoagulant level (ACT) was greater than 300 before the first placement. An 8 mm biopsy punch was used to penetrate the abdominal lateral wall to a target depth of approximately 7 mm. The obstruction created by the punch was then removed using Metzenbaum scissors. Bleeding was assessed at this point. A Spot Grade SBSS score of 3 was achieved. Bleeding at the defect site was controlled with clean, dry gauze prior to product placement.
파트 C. 패치 평가 절차 및 결과. 시험 패치 샘플을 결함 부위에 놓고, 원뿔형 패치의 청색 표면이 결함 부위를 향하도록 했다. 맨드렐의 손잡이를 잡고 원뿔 패치가 있는 맨드렐의 원뿔 모양 부분을 결함 부위에 가압했다. 30초 동안 맨드렐을 사용하여 패치에 부드럽지만 지속적인 압력을 가했다. 그 다음, 압력을 조심스럽게 줄이고 맨드렐을 적용된 패치의 볼록한(뒷면) 표면에서 조심스럽게 제거했다. 패치가 맨드렐에 약간 부착된 것이 관찰되었고 깨끗한 수술 도구를 사용하여 방해를 최소화하면서 패치에서 맨드렐을 분리했다. 30초의 평가 기간 후 지혈이 평가되었다. 두 번째 적용에서는 수정된 절차를 사용했는데, 맨드렐로 패치를 결함 부위에 누르기 전에 젖은 거즈 조각을 원뿔형 패치와 맨드렐 사이에 놓았다. 패치를 부착한 후 맨드렐과 거즈를 제거하는 동안 패치가 맨드렐이나 거즈에 부착되는 현상은 관찰되지 않았다. 30초의 평가 기간 후, 지혈을 평가하였다. Part C. Patch Evaluation Procedure and Results. The test patch sample was placed on the defect site with the blue surface of the cone-shaped patch facing the defect site. The mandrel handle was held and the cone-shaped portion of the mandrel with the cone patch was pressed against the defect site. Gentle but constant pressure was applied to the patch using the mandrel for 30 seconds. The pressure was then carefully released and the mandrel was carefully removed from the convex (back) surface of the applied patch. The patch was observed to adhere slightly to the mandrel and the mandrel was separated from the patch with minimal disturbance using clean surgical instruments. Hemostasis was assessed after a 30-second evaluation period. A modified procedure was used in the second application, where a wet piece of gauze was placed between the cone-shaped patch and the mandrel before pressing the patch onto the defect site with the mandrel. No adhesion of the patch to the mandrel or gauze was observed during the removal of the mandrel and gauze after the patch was applied. Hemostasis was assessed after a 30-second evaluation period.
파트 D. 관찰.Part D. Observation.
두 가지 적용 모두 30초 동안 지혈이 이루어지고 패치가 결함 부위에 잘 부착되었다. 첫 번째 적용에서는 패치가 맨드렐에 부착되어 맨드렐을 제거하면 지혈 효과가 없어지지만, 두 번째 적용에서는 수정된 배치 절차를 사용하여 맨드렐을 제거한 후에도 지혈 효과가 유지되었다. 실험 결과에 따르면, 성형된 맨드렐을 사용하면 직접 수동으로 적용하기 어려운 부위("원격 부위")에 미리 성형된 패치를 설치할 수 있다. 또한 결과를 통해 미리 성형된 패치와 그에 따른 모양의 맨드렐을 사용하면 미리 성형된 패치를 원격 부위와 비원격 부위에 모두 정렬, 배치, 적용하는 데 유리하게 사용할 수 있다는 점이 밝혀졌다. 형성된 맨드렐은 결함과 접촉하는 미리 형성된 패치의 전체 표면에 더 일관된 압력을 가할 수 있게 해준다. 일정한 압력을 가하면 패치 아랫부분의 출혈 가능성을 줄여 빠른 지혈을 촉진시킨다. 연구 결과에 따르면, 도 12a 및 12b에 도시된 바와 같이, 원뿔 모양의 패치와 이에 상응하는 원뿔 모양의 맨드렐이 자궁경부 출혈 결함의 지혈을 달성하는 데 적합할 것으로 예상된다. Both applications achieved hemostasis for 30 seconds and the patches adhered well to the defect site. In the first application, the patches were attached to the mandrel and the hemostasis was lost when the mandrel was removed, but in the second application, the hemostasis was maintained even after the mandrel was removed using a modified placement procedure. The experimental results demonstrate that the use of a shaped mandrel allows for the placement of preformed patches in sites that are difficult to manually apply (“remote sites”). The results also demonstrate that the use of a preformed patch and a mandrel shaped accordingly can be advantageously used to align, place, and apply the preformed patch to both remote and non-remote sites. The shaped mandrel allows for more consistent pressure to be applied across the entire surface of the preformed patch that contacts the defect. The consistent pressure reduces the potential for bleeding under the patch, thereby promoting rapid hemostasis. The results suggest that a conical patch and a corresponding conical mandrel, as shown in FIGS. 12a and 12b , are suitable for achieving hemostasis of cervical bleeding defects.
실시예 9: 압축 기재를 갖는 유연한 지혈 패치의 준비Example 9: Preparation of a flexible hemostatic patch having a compression substrate
본 실시예에서는 유연한 지혈 패치를 준비하기 위한 압축 과정을 설명한다. This example describes a compression process for preparing a flexible hemostatic patch.
파트 A. 기재 압축 테스트. Part A. Compression Test of the Description.
이 연구에서는 표 13에 나타난 것처럼 두 가지 유형의 기재가 사용되었다. 기재 E와 기재 F는 둘 다 서로 다른 상업용 공급업체로부터 구입한 발포 젤라틴/콜라겐 기재였다. 상업용 발포 젤라틴 기재를 상기에 기술된 시간 및 온도 범위에 따라 오븐에서 수 시간 동안 열 가교시켰다. 기재 샘플은 약 10cm 폭, 20cm 길이에 두께는 7mm였다.In this study, two types of substrates were used as shown in Table 13. Substrates E and F were both foamed gelatin/collagen substrates purchased from different commercial suppliers. The commercial foamed gelatin substrates were heat cross-linked in an oven for several hours according to the time and temperature ranges described above. The substrate samples were approximately 10 cm wide, 20 cm long and 7 mm thick.
기재 E와 F는 캘린더 롤러를 사용하여 압축되었다. 편의상, 압축은 캘린더 롤러의 가까운 표면 사이 거리(즉, 갭)가 약 5 mm인 설정에서 파스타 롤러를 사용하여 수행되었다. 도 15a 및 15b는 각각 압축 전 및 압축 후 기재 E 샘플 표면의 SEM 이미지이다. 도 15c 및 도 15d는 각각 압축 전 및 압축 후 기재 F 샘플 표면의 SEM 이미지이다. 도 15a 내지 도 15d는 후방 산란을 이용한 25배 확대경을 사용하여 포착되었다. 압축 전 기재 E와 기재 F의 기공 구조의 차이점은 도 15a 및 도 15c에서 시각적으로 볼 수 있다. 도 15a와 도 15c는 모두 다양한 기공 크기를 보여주지만, 일반적으로 도 15a의 큰 기공이 도 15c의 큰 기공보다 크다. 또한, 기재 E의 큰 기공을 둘러싼 재료의 스캐폴드(도 15a)는 기재 F의 기공을 둘러싼 재료의 스캐폴드(도 15c)보다 훨씬 얇다. 도 15b를 참조하면, 압축 후 기재 E의 기공 구조는 붕괴되고 파괴된 것으로 보이며 일반적으로 도 15a에서 볼 수 있는 얇은 스캐폴딩 재료가 부족하다. 도 15d를 참조하면, 압축 후 기재 F의 기공 구조는 압축되지 않은 샘플의 구조와 유사하지만 밀도가 높은 버전으로 나타난다(도 15c). 표 14는 ImageJ 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 결정한 도 15a 내지 도 15d의 SEM 이미지에 대한 평균 기공 면적 분율과 평균 기공 직경을 보여준다. 평균 다공성 면적 분율의 측정은 이미지 표면의 기공과 이미지 표면 아래의 일부 기공을 모두 포착했기 때문에 반정량적이다. 표 14의 데이터는 압축되지 않은 샘플과 압축된 샘플의 평균 다공성 면적 분율이 유사함을 나타낸다. 결과는 기재 E와 기재 F 사이의 발포/스캐폴드 구조에 상당한 차이가 있음을 나타낸다.Substrates E and F were compressed using a calendar roller. For convenience, the compression was performed using a pasta roller at a setting where the distance between the near surfaces of the calendar rollers (i.e., the gap) was about 5 mm. Figures 15a and 15b are SEM images of the surface of the substrate E sample before and after compression, respectively. Figures 15c and 15d are SEM images of the surface of the substrate F sample before and after compression, respectively. Figures 15a to 15d were captured using a 25X magnification with backscattering. The difference in the pore structures of substrates E and F before compression can be visually seen in Figures 15a and 15c. Both Figures 15a and 15c show various pore sizes, but in general, the larger pores in Figure 15a are larger than the larger pores in Figure 15c. Additionally, the scaffold of material surrounding the large pores of substrate E (Fig. 15a) is much thinner than the scaffold of material surrounding the pores of substrate F (Fig. 15c). Referring to Fig. 15b, the pore structure of substrate E after compression appears to be collapsed and destroyed, generally lacking the thin scaffolding material seen in Fig. 15a. Referring to Fig. 15d, the pore structure of substrate F after compression appears similar to that of the uncompressed sample, but in a denser version (Fig. 15c). Table 14 shows the average pore area fraction and average pore diameter for the SEM images of Figs. 15a-15d as determined using ImageJ image analysis software. The measurement of the average porosity area fraction is semi-quantitative because it captures both the pores at the image surface and some pores below the image surface. The data in Table 14 indicate that the average porosity area fractions of the uncompressed and compressed samples are similar. The results indicate that there are significant differences in the foam/scaffold structure between substrates E and F.
도 15aUncompressed/
Fig. 15a
도 15bCompressed/
Fig. 15b
도 15cUncompressed/
Fig. 15c
기재 E 샘플 세트는 압축 전과 압축 후에 체액 흡수율, 굽힘 강도, 전단력, 압축력 및 적합성(conformability)에 대해 추가로 평가되었다. 각 측정에 대해 10개의 중복 샘플의 결과가 표 15와 같이 기록되어 있다. 체액 흡수율은 압축되지 않은 10개의 샘플을 건조 상태(초기 건조 중량) 및 식염수에 15초간 담근 후(최종 중량)의 무게를 측정하여 테스트했다. 각 샘플의 체액 흡수율은 (최종 중량 - 초기 건조 중량)/초기 건조 중량 100%로 계산하였다. 압축되지 않은 기재 E에 대한 평균 체액 흡수율은 압축되지 않은 10개 샘플의 체액 흡수율의 평균으로 기록되었다. 굽힘 강도는 본 명세서에 참고로 포함된 ASTM D790-17에 따라 기재 E의 건조의 압축되지 않은 샘플 10개를 개별적으로 3점 굽힘 장치가 장착된 텍스처 분석기 기계(모델 TA-XT Plus C)를 사용하여 3점 굽힘 시험을 실시하여 측정했다. 각 시험편의 크기는 너비가 약 2.5cm, 길이가 6.5cm이다. 최대 전단력은 건조의 압축되지 않은 시험편을 캔틸레버에 올려놓고 힘을 가하여 측정했다. 최대 전단력은 파괴 시의 힘으로 기록되었다. 각 시험편은 폭이 약 2.5cm, 길이가 6.5cm였으며, 시험용 그립으로 1cm를 고정했다. 기둥 강도(또는 최대 압축력)는 텍스처 분석기 기계(모델 TA-XT Plus C)를 사용하여 기재 E의 건조의 압축되지 않은 샘플 10개를 개별적으로 단축 압축에 적용하여 측정했다. 각 시험편은 폭 2.5cm, 길이 7.5cm의 개뼈 모양의 시험 샘플이었다. 기둥 강도는 파괴 시의 힘으로 기록되었다. 적합성은 건조 샘플을 ½ 인치 맨드렐에 감아서 테스트했다. 시험 중 샘플에 균열이나 파손이 발생하지 않은 경우 적합성에 대한 양성으로 표시하였고, 그 결과는 시험한 10개 샘플당 양성 샘플 수의 비율로 기록되었다. 각 샘플의 평균 두께는 캘리퍼스로 측정되었다.The Substrate E sample set was further evaluated for fluid absorption, flexural strength, shear force, compressive strength, and conformability before and after compression. Results for ten duplicate samples for each measurement are reported in Table 15. Fluid absorption was tested by weighing ten uncompressed samples both dry (initial dry weight) and after immersion in saline solution for 15 seconds (final weight). The fluid absorption for each sample was calculated as (final weight - initial dry weight)/100% initial dry weight. The average fluid absorption for the uncompressed Substrate E was reported as the average of the fluid absorption of the ten uncompressed samples. Flexural strength was measured by three-point bending testing on ten individual dry, uncompressed samples of Substrate E using a texture analyzer machine (model TA-XT Plus C) equipped with a three-point bending apparatus, in accordance with ASTM D790-17, which is incorporated herein by reference. The size of each specimen was approximately 2.5 cm in width and 6.5 cm in length. The maximum shear force was measured by placing the dry, uncompressed specimen on the cantilever and applying force. The maximum shear force was recorded as the force at failure. Each specimen was approximately 2.5 cm in width and 6.5 cm in length and was held in place by a 1 cm test grip. The column strength (or maximum compressive force) was measured by subjecting ten dry, uncompressed samples of Substrate E to uniaxial compression individually using a texture analyzer machine (model TA-XT Plus C). Each specimen was a dog bone-shaped test sample measuring 2.5 cm in width and 7.5 cm in length. The column strength was recorded as the force at failure. Compliance was tested by wrapping the dry samples on a ½ inch mandrel. A positive compliance was indicated when no cracking or failure occurred in the sample during the test, and the results were reported as the percentage of positive samples per ten samples tested. The average thickness of each sample was measured with a caliper.
상기 테스트는 각 테스트에 대해 10개의 압축 기재 샘플 세트를 사용하여 반복하였다. 결과는 표 15에 나타나 있다. 압축되지 않은 기재 샘플의 평균 측정값을 압축된 기재 샘플의 평균 측정값과 비교해보면, 체액 흡수율에는 본질적으로 변화가 없었지만(360% 대 356%), 샘플의 기계적 특성은 변화를 보였다. 압축된 샘플은 평균 굽힘 강도, 전단 강도 및 기둥 강도가 낮았지만 모든 압축 샘플(10/10)은 직경 ½ 인치 맨드렐에 맞춰 성형할 수 있었다. 압축되지 않은 샘플 10개 중 3개만이 동일한 ½ 인치 맨드렐 시험에 부합하였다. 결과는 기재의 압축이 체액 흡수율을 변화시키지 않고 기재에 유연성/적합성을 부여한다는 것을 보여준다. 또한, 결과는 압축된 샘플이 전단 강도(최대 전단력)에 비해 원래 압축 및 인장 강도의 더 큰 비율을 유지한다는 것을 보여주며, 이는 기둥 강도 및 굽힘 강도 측정을 통해 입증된다. 압축된 샘플의 전단 강도는 압축되지 않은 샘플의 전단 강도의 약 10%이다. 이 결과는 캘린더링을 사용하여 기재 E를 압축하면 상당한 전단 유도 파괴가 발생하지만 기재가 비교적 딱딱한 상태를 유지할 수 있을 만큼 부드럽다는 것을 시사한다. 결과는 특히 캘린더링을 통한 압축은 체액 흡수성의 측정 가능한 손실이나 강성의 실질적인 손실 없이 기공 구조 붕괴를 통해 가교 젤라틴 기재에 유연성을 부여할 수 있음을 보여준다. 또한 결과에 따르면 압축된 기재 샘플의 두께 변동성은 압축되지 않은 기재 샘플의 두께 변동성보다 낮았다. The above tests were repeated using a set of 10 compressed substrate samples for each test. The results are shown in Table 15. Comparing the average measurements of the uncompressed substrate samples to the average measurements of the compressed substrate samples, there was essentially no change in fluid absorption (360% vs. 356%), but the mechanical properties of the samples did change. The compressed samples had lower average flexural, shear, and column strengths, but all of the compressed samples (10/10) were able to be molded to a ½ inch diameter mandrel. Only 3 of the 10 uncompressed samples passed the same ½ inch mandrel test. The results show that the compression of the substrate did not change the fluid absorption but did impart flexibility/conformability to the substrate. The results also show that the compressed samples retained a greater percentage of their original compressive and tensile strength compared to their shear strength (maximum shear force), which is evidenced by the column strength and flexural strength measurements. The shear strength of the compressed samples was approximately 10% of the shear strength of the uncompressed samples. These results suggest that compressing substrate E using calendering results in significant shear-induced failure, yet the substrate is soft enough to remain relatively stiff. The results specifically demonstrate that compression via calendering can impart flexibility to cross-linked gelatin substrates through collapse of the pore structure without measurable loss of fluid absorbency or substantial loss of stiffness. The results also show that the thickness variability of the compressed substrate samples was lower than that of the uncompressed substrate samples.
%질량 변화fluid absorption rate
% mass change
추가 체액 흡수율 데이터는 압축되지 않은 샘플과 압축된 샘플 모두에 대한 시간의 함수로 수집되었다. 도 19는 기재 샘플을 15초, 1분, 5분, 10분 동안 담갔을 때의 평균 체액 흡수율을 보여준다. 20시간(플롯에 표시되지 않음)에서 압축되지 않은 기재 샘플과 압축된 기재 샘플의 평균 체액 흡수율은 약 1200%였다. 결과에 따르면 기재는 초기에는 체액을 빠르게 흡수하다가 약 10분 후에 흡수율 수준이 안정화되었다. 주어진 측정 시간에서 압축되지 않은 기재와 압축된 기재의 평균 체액 흡수율 백분율은 일반적으로 측정 오차 범위 내에 있었다.Additional fluid absorption data was collected as a function of time for both uncompressed and compressed samples. Figure 19 shows the average fluid absorption when the substrate samples were soaked for 15 seconds, 1 minute, 5 minutes, and 10 minutes. The average fluid absorption for the uncompressed and compressed substrate samples at 20 hours (not shown in the plot) was approximately 1200%. The results show that the substrate initially absorbed the fluid rapidly and then the absorption level stabilized after approximately 10 minutes. The average fluid absorption percentages for the uncompressed and compressed substrates for a given measurement time were generally within the measurement error range.
파트 B. 코팅된 기재 가공 및 테스트. Part B. Processing and testing of coated substrates.
코팅된 기재는 두 가지 하이드로겔 전구체의 건조 혼합물을 압축된 기재 E 샘플 세트에 용융 코팅하여 준비했다. 기재 샘플은 오븐에서 주변 공기의 온도인 35℃에서 18시간 동안 건조하거나 오븐의 상대 습도가 5% 미만이 될 때까지 건조하여 코팅을 위해 준비했다. 건조 후 각 기재 샘플의 두께는 건조 전 두께와 거의 동일했다. 코팅된 기재 샘플 각각에 대해 제1 하이드로겔 전구체는 분자량이 15,000 Da이고 석신이미딜 글루타레이트(SG) 작용성 말단기를 갖는 8개의 아암을 가진 폴리에틸렌 글리콜 기반 전구체였다(8A15k PEG SG, Jenkemusa). 제2 하이드로겔 전구체는 분자량이 20,000 Da이고 HCl-염화된 아민 작용성 말단기를 갖는 8개의 아암을 가진 폴리에틸렌 글리콜 기반 전구체였다(8A20k PEG 아민-HCl, Jenkemusa). 제1 및 제2 전구체는 분말 형태로 측정한 다음, 45℃ 초과의 온도에서 가열된 롤러 시스템에서 미량의 FD&C Blue#1과 함께 글러브 박스에서 용융 혼합했다. 용융 전구체 혼합물은 액체 분배 시스템(FOM Coater, FOM Technologies)으로 전달되었다. 용융 혼합물의 단일 코팅 층을 불활성 가스 조건에서 각 기재 샘플에 도포했다. 전구체는 약 5 mm 두께의 기재의 바닥 표면 위에서 4.5 mm 간격에 위치한 가열된 슬롯 다이 헤드를 통해 도포되었다. 이 공정에서 기재 코팅은 슬롯 다이 헤드에 의한 기재의 압축으로 인해 용융 혼합물을 기재에 주입하는 것을 포함하였다. 각 기재의 전구체 함침 영역("전구체/기재 네트워크 영역")의 평균 두께는 약 0.25 mm였으며, 일반적으로 기재 표면 위로 최소 약 0.05 mm가 확장되었다. 혼합된 전구체 코팅 기재는 불활성 가스 조건에서 실온에서 응고되도록 두었다. 각각의 코팅 기재의 두께는 약 5.25 mm로 측정되었다. The coated substrates were prepared by melt coating a dry mixture of two hydrogel precursors onto a set of pressed substrate E samples. The substrate samples were dried in an oven at ambient air temperature of 35 °C for 18 h or until the oven relative humidity was less than 5% to prepare them for coating. The thickness of each substrate sample after drying was approximately the same as before drying. For each of the coated substrate samples, the first hydrogel precursor was an eight-arm polyethylene glycol-based precursor having a molecular weight of 15,000 Da and succinimidyl glutarate (SG)-functionalized end groups (8A15k PEG SG, Jenkemusa). The second hydrogel precursor was an eight-arm polyethylene glycol-based precursor having a molecular weight of 20,000 Da and HCl-chlorinated amine-functionalized end groups (8A20k PEG amine-HCl, Jenkemusa). The first and second precursors were measured in powder form and then melt mixed in a glove box with trace amounts of FD&C Blue#1 in a heated roller system at a temperature greater than 45°C. The molten precursor mixture was delivered to a liquid distribution system (FOM Coater, FOM Technologies). A single coating layer of the molten mixture was applied to each substrate sample under inert gas conditions. The precursors were applied through a heated slot die head positioned 4.5 mm apart above the bottom surface of the substrate, which was approximately 5 mm thick. In this process, substrate coating involved injecting the molten mixture into the substrate due to compression of the substrate by the slot die head. The average thickness of the precursor impregnated region (“precursor/substrate network region”) of each substrate was approximately 0.25 mm, and typically extended at least approximately 0.05 mm above the substrate surface. The mixed precursor-coated substrates were allowed to solidify at room temperature under inert gas conditions. The thickness of each coated substrate measured approximately 5.25 mm.
코팅 기재 중 하나(샘플 1)는 "압축되지 않은 샘플"로 보관되었고, 나머지 코팅 기재 샘플(샘플 2 내지 4)은 캘린더 롤러를 사용하여 코팅 후 압축을 거쳤다. 샘플 1 내지 4 표면의 대표적인 부분에 대한 SEM 이미지가 각각 도 16a 내지 도 16d에 도시되어 있다. 압축되지 않은 샘플(샘플 1)의 경우, 도 16a는 코팅된 샘플이 표면에 비교적 불균일한 균열이 있음을 보여주며, 여기에는 도 16b 내지 16d의 압축 후 균열과 비교했을 때 비교적 큰 균열이 포함된다. (도 16a는 도 16b 내지 16d보다 배율이 낮다.) 도 16a에서 볼 수 있는 큰 균열은 샘플 취급/운송으로 인한 결과이며, 변형 완화 조치가 제공되지 않으면 코팅 후 응고된 전구체의 강성과 취성을 입증한다. 도 16a(샘플 1)에서 응고된 전구체의 취성에도 불구하고, 전구체는 기재에 잘 부착되는 것으로 관찰되었다. 샘플 2 내지 4의 경우, 코팅 후 압축은 캘린더 롤러의 가까운 표면 사이 거리(즉, 갭)에 해당하는 설정에서 파스타 롤러를 사용하여 수행되었다. 코팅된 샘플 하나(샘플 2, 도 16b)는 약 5 mm의 간격에 해당하는 설정으로 압축되었다. 또 다른 코팅된 샘플(샘플 3, 도 16c)은 약 2 mm의 간격에 해당하는 설정으로 압축되었다. 또 다른 코팅된 샘플(샘플 4, 도 16d)은 먼저 약 5 mm의 간격으로 압축하고, 그 다음에는 약 2 mm의 간격으로 압축하는 2단계 압축을 받았다. 도 16b 내지 도 16d는 코팅된 기재의 압축으로 인해 표면 파괴가 발생하고, 2 mm 간격이 있는 직접 압축(샘플 3, 도 16c)으로 인해 상당한 표면 파괴가 발생함을 보여준다. 샘플 4의 SEM 이미지(도 16d)는 2단계 압축이 첫 번째 압축 단계에서 일부 변형을 완화하고 두 번째 압축 단계에서 추가적인 파괴를 발생시켜 더 일관된 파괴를 제공할 수 있음을 보여준다. 샘플 2 내지 4의 SEM 이미지(도 16b 내지 도 16d)는 압축된 샘플 2 내지 4가 압축되지 않은 샘플 1보다 취성이 적다는 것을 정성적으로 보여주는데(도 16a) 이는 도 16a에 제시된 불균일/폭이 넓은 균열이 없기 때문이다. 모든 샘플은 취급 및 운송 중에도 기재에 전구체가 잘 부착되는 것으로 나타났다.One of the coated substrates (Sample 1) was kept as an “uncompressed sample”, while the remaining coated substrate samples (Samples 2 to 4) were compressed after coating using a calender roller. SEM images of representative portions of the surfaces of Samples 1 to 4 are shown in FIGS. 16a to 16d, respectively. For the uncompressed sample (Sample 1), FIG. 16a shows that the coated sample has relatively non-uniform cracks on its surface, including relatively large cracks compared to the post-compressed cracks in FIGS. 16b to 16d. (FIG. 16a is at a lower magnification than FIGS. 16b to 16d.) The large cracks seen in FIG. 16a are a result of sample handling/transportation and demonstrate the stiffness and brittleness of the solidified precursor after coating if no strain relief measures are provided. Despite the brittleness of the solidified precursor in FIG. 16a (Sample 1), the precursor was observed to adhere well to the substrate. For samples 2 to 4, post-coating compression was performed using pasta rollers at a setting corresponding to the distance between the near surfaces of the calendar rollers (i.e., gap). One coated sample (sample 2, Fig. 16b) was compressed with a setting corresponding to a gap of about 5 mm. Another coated sample (sample 3, Fig. 16c) was compressed with a setting corresponding to a gap of about 2 mm. Another coated sample (sample 4, Fig. 16d) was subjected to a two-stage compression, first with a gap of about 5 mm and then with a gap of about 2 mm. Figures 16b to 16d show that compression of the coated substrate results in surface failure, while direct compression with a gap of 2 mm (sample 3, Fig. 16c) results in significant surface failure. The SEM image of Sample 4 (Fig. 16d) shows that the two-step compression can relieve some of the strain in the first compression step and induce additional fracture in the second compression step, providing more consistent fracture. The SEM images of Samples 2-4 (Figs. 16b-16d) qualitatively show that the compressed Samples 2-4 are less brittle than the uncompressed Sample 1 (Fig. 16a) as there are no non-uniform/wide cracks as shown in Fig. 16a. All samples showed good adhesion of the precursor to the substrate even during handling and transportation.
도 17a 및 17b는 샘플 1 및 샘플 2의 대표적인 부분의 단면에 대한 SEM 이미지를 나타낸다. 압축되지 않은 샘플 1(도 17a) 및 압축된 샘플 2(도 17b)는 파트 A에서 설명한 압축되지 않은 기재 및 압축된 기재와 유사한 기본 기재를 갖는다. 특히, 샘플 1의 기본 기재(도 17a)는 얇은 젤라틴 스캐폴드로 둘러싸인 비교적 큰 기공을 나타낸다. 샘플 2의 기본 기재(도 17b)는 붕괴/파괴된 기공 구조를 나타낸다. 샘플 1의 전구체/기재 네트워크 영역("네트워크")은 약 200 내지 230 마이크론 두께로 측정되었다. 샘플 2의 전구체/기재 네트워크 영역은 약 170 내지 320 마이크론 두께로 측정되었다. 압축된 샘플의 네트워크 두께 범위가 더 넓은 것은 압축으로 인해 전구체가 더 많이 파괴되고 기재에 더 많이 통합되어 네트워크의 단면적 범위가 전반적으로 더 넓어지는 것과 관련이 있는 것으로 보인다. 도 17a 및 도 17b는 또한 전구체가 기재 표면 전체에 비교적 고르게 침투한다는 것을 보여준다. 전구체는 기재를 완전히 관통하지 않는다. Figures 17a and 17b show SEM images of cross-sections of representative portions of Sample 1 and Sample 2. Uncompressed Sample 1 (Figure 17a) and compressed Sample 2 (Figure 17b) have similar base substrates to the uncompressed and compressed substrates described in Part A. In particular, the base substrate of Sample 1 (Figure 17a) exhibits relatively large pores surrounded by a thin gelatin scaffold. The base substrate of Sample 2 (Figure 17b) exhibits a collapsed/fractured pore structure. The precursor/substrate network region (“network”) of Sample 1 measured about 200 to 230 microns thick. The precursor/substrate network region of Sample 2 measured about 170 to 320 microns thick. The wider network thickness range of the compressed sample appears to be related to more of the precursor being fractured and incorporated into the substrate due to compression, resulting in an overall wider cross-sectional area range of the network. Figures 17a and 17b also show that the precursor penetrates relatively evenly across the entire substrate surface. The precursor does not completely penetrate the substrate.
상기 테스트 외에도 압축된 기재에 대한 코팅 효과와 압축되지 않은 기재에 대한 코팅 효과도 연구되었다. 도 18a 및 도 18b는 상기에 설명한 대로 준비된 코팅된 기재를 보여주며, 다만 코팅이 압축되지 않은 기재 E에 적용된 점이 다르다. 도 18a 및 도 18b의 흰색 영역은 전구체 코팅이 잘 덮이지 않은 영역이다. 이와 대조적으로, 도 18c는 압축된 기재 E에 코팅이 적용된 코팅 기재를 보여준다. 흰색 영역은 없고 청색 코팅이 가장자리를 따라 제외된 경계까지 균등하게 분포되어 있다. (도 18a 내지 도 18c의 이미지는 글러브 박스의 유리를 통해 촬영되었으며 그 결과 이미지에 약간의 반사가 있다.) In addition to the above tests, the coating effect on the compressed substrate and the coating effect on the uncompressed substrate were also studied. Figures 18a and 18b show coated substrates prepared as described above, except that the coating was applied to the uncompressed substrate E. The white areas in Figures 18a and 18b are areas where the precursor coating is not well covered. In contrast, Figure 18c shows a coated substrate where the coating was applied to the compressed substrate E. There are no white areas and the blue coating is evenly distributed along the edges to the excluded border. (The images in Figures 18a to 18c were taken through the glass of the glove box and as a result there is some reflection in the images.)
이 연구의 이 파트에서는 압축된 코팅 패치가 압축되지 않은 패치보다 PEG 기반 네트워크에서 더 많은 파괴를 보인다는 것을 보여준다. 압축된 코팅 패치는 전구체가 기재 층으로 더 많이 침투하는 모습을 보였는데, 이는 박리가 감소할 수 있음을 시사한다(즉, 전구체와 기재의 접착력이 향상될 수 있음). 또한, 이 연구 결과에 따르면 코팅 전 압축을 사용하면 코팅 전에 기재의 움푹 들어간 부분과 기타 불일치 사항을 제거할 수 있으며, 이를 통해 코팅 일관성을 시각적으로 개선할 수 있다. This part of the study shows that compressed coating patches exhibit more disruption in the PEG-based network than uncompressed patches. The compressed coating patches exhibited greater penetration of the precursor into the substrate layer, suggesting that delamination may be reduced (i.e., improved adhesion between the precursor and substrate). Furthermore, the results of this study suggest that pre-coating compression may be used to remove dents and other inconsistencies in the substrate prior to coating, thereby visually improving the coating consistency.
파트 C. 패치 테스트.Part C. Patch Testing.
파트 B에 설명된 방법을 사용하여 4개의 코팅 기재 샘플을 준비했다. 샘플 중 2개(패치 샘플 1 및 2)는 압축되지 않았다. 두 샘플, 패치 샘플 3과 4는 5 mm 간격을 둔 캘린더 롤러를 사용하여 압축하였다. 모든 패치 샘플에서 전구체는 기재에 잘 부착되었다. 취급 중에 기재로부터 전구체가 벗겨지는 증거는 없었다. Four coating substrate samples were prepared using the method described in Part B. Two of the samples (Patch Samples 1 and 2) were not pressed. Two samples, Patch Samples 3 and 4, were pressed using a calender roller spaced at 5 mm. In all patch samples, the precursor adhered well to the substrate. There was no evidence of precursor peeling off from the substrate during handling.
이러한 초기 관찰에 따라, 각 패치 샘플을 8 mm 생검 펀치를 사용하여 8 mm 디스크 테스트 표본으로 절단하고 파열 압력을 테스트했다. 표 16은 파열 압력 결과를 보여준다. 패치 샘플 1과 2(압축되지 않음)와 패치 샘플 3과 4(압축됨)는 비슷한 평균 파열 압력 결과를 보였지만, 압축된 샘플은 파열 압력 결과의 표준 편차가 더 낮았다. 이 결과는 압축으로 패치 성능의 일관성을 개선할 수 있음을 시사한다. 향상된 일관성은 기재의 더 많은 붕괴된 기공 구조, 감소된 기재 두께 변동성, 향상된 전구체/기재 네트워크의 일관성, 증가된 지혈 패치의 유연성/적합성 및/또는 향상된 전구체의 기재에 대한 접착력의 결과일 수 있다. Based on these initial observations, each patch sample was cut into 8 mm disk test specimens using an 8 mm biopsy punch and the burst pressure was tested. Table 16 shows the burst pressure results. Patch samples 1 and 2 (uncompressed) and patch samples 3 and 4 (compressed) had similar mean burst pressure results, but the compressed samples had a lower standard deviation of the burst pressure results. These results suggest that compression can improve the consistency of patch performance. The improved consistency may be a result of more collapsed pore structure of the substrate, reduced substrate thickness variability, improved consistency of the precursor/substrate network, increased flexibility/compatibility of the hemostatic patch, and/or improved adhesion of the precursor to the substrate.
이 연구 결과에 따르면, 전구체 용융 혼합물로 코팅하는 동안 가교 젤라틴 기재를 압축하면 기재의 상부 표면에 일관된 응집성 전구체/기재 네트워크가 생성된다는 것이 밝혀졌다. 전구체는 기재에 대한 접착성이 있었고 취급/운송 중에 기재에서 벗겨지지 않았다. 이 연구 결과는 또한 압축을 사용하면 유연성/적합성이 향상되고 지혈 패치의 성능 일관성이 개선되며 체액 흡수율이나 파열 압력에 측정 가능한 변화가 발생하지 않음을 보여준다. 결과는 압축된 지혈 패치는 수동 압박으로 패치를 대상 표면에 적용하는 것과 관련된 일부 변동성을 완화하여 대상 표면에 대한 접착력을 높이고 파열 강도를 높임을 시사한다. 또한 결과는 캘린더링을 통해 압축을 가할 때 발생하는 전단력이 유연성과 성능 향상에 기여할 수 있음을 시사한다. 또한 결과는 2단계 또는 다단계 압축 과정이 유리할 것임을 시사한다. 특히, 결과는 맨(bare) 기재의 초기 압축을 수행하여 기공 파괴/붕괴를 시작한 다음, 코팅 후 2차 압축을 수행하여 기재의 기공을 더욱 파괴/붕괴시키고 코팅도 파괴함을 시사한다. The results of this study revealed that compressing the cross-linked gelatin substrate while coating with the precursor melt mixture resulted in a consistent, cohesive precursor/substrate network on the upper surface of the substrate. The precursor was adherent to the substrate and did not peel off from the substrate during handling/transportation. The results of this study also showed that compression improved the flexibility/compatibility and performance consistency of the hemostatic patch, with no measurable change in fluid uptake or burst pressure. The results suggest that the compressed hemostatic patch alleviates some of the variability associated with applying the patch to the target surface by manual compression, thereby enhancing adhesion to the target surface and increasing burst strength. The results also suggest that the shear forces generated during compression via calendaring may contribute to the flexibility and performance improvements. The results also suggest that a two-step or multi-step compression process would be advantageous. In particular, the results suggest that an initial compression of the bare substrate is performed to initiate pore destruction/collapse, followed by a secondary compression after coating to further destroy/collapse the pores in the substrate and also destroy the coating.
상기 구현예는 설명을 위한 것일 뿐 제한을 위한 것은 아니다. 추가적인 구현예는 청구범위에 포함된다. 또한, 본 발명은 특정 구현예를 참조하여 설명되었지만, 당업자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고도 형태 및 세부 사항을 변경할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 상기 문헌을 참조로 포함한다는 것은 본 명세서에 명시된 내용에 반하는 주제가 통합되지 않도록 제한된다. 구체적인 구조, 조성 및/또는 공정이 본 명세서에서 구성 요소, 요소, 성분 또는 기타 구획과 함께 기술되어 있는 경우, 본 명세서에 기술된 내용은 구체적인 구현예, 특정 구성 요소, 요소, 성분, 기타 구획 또는 이들의 조합을 포함하는 구현예 뿐만 아니라 이러한 특정 구성 요소, 성분 또는 기타 구획 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어진 구현예를 포함하는 것으로 이해되어야 하며, 이는 달리 구체적으로 표시되지 않는 한 논의에서 제안된 바와 같이 주제의 기본적인 본질을 변경하지 않는 추가 특징을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 "약"이라는 용어는 당업자가 특정 맥락에서 이해할 수 있는 관련 값의 예상 불확실성을 의미한다. 본 명세서에 제시된 매개변수에 대한 범위 집합과 관련하여, 이는 한 범위의 하한값이 다른 특정 범위의 상한값과 결합된 관련 범위도 명시적으로 언급하는 것으로 해석되어야 한다.The above embodiments are illustrative and not limiting. Additional embodiments are included in the claims. Furthermore, while the invention has been described with reference to specific embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that changes in form and detail may be made without departing from the spirit and scope of the invention. The inclusion of such references is intended to limit the incorporation of subject matter that is contrary to the disclosure herein. When specific structures, compositions, and/or processes are described in this specification together with components, elements, ingredients, or other sections, it is to be understood that the disclosure herein includes not only specific embodiments, embodiments that include the specific components, elements, ingredients, other sections, or combinations thereof, but also embodiments that consist essentially of such specific components, elements, ingredients, or other sections, or combinations thereof, which may include additional features that do not change the essential nature of the subject matter as suggested in the discussion, unless specifically indicated otherwise. The term "about" herein means an expected uncertainty of the associated value that a person skilled in the art would understand in a particular context. In relation to a set of ranges for a parameter presented in this specification, this should be interpreted as also explicitly mentioning a related range where the lower limit of one range is combined with the upper limit of another specific range.
Claims (182)
건조한 분위기에서 다공성 친수성 기재에 하나 이상의 액체 층을 도포하여 다공성 친수성 기재에 하이드로겔 전구체 층을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 하이드로겔 전구체 층은 친전자성 하이드로겔 전구체와 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체의 혼합물, 또는 친전자성 하이드로겔 전구체와 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체 각각의 하위 층의 스택을 포함하며, 인접한 하위 층들은 서로 직접 접촉하고, 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체는 산성화된 아민을 포함하고, 액체는 친전자성 하이드로겔 전구체 및/또는 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체를 포함하고, 액체는 친전자성 하이드로겔 전구체 및/또는 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체의 용융물 또는 비수용액을 포함하는, 방법.A method for forming a medical patch, comprising:
A method comprising the step of applying one or more liquid layers to a porous hydrophilic substrate in a dry atmosphere to form a hydrogel precursor layer on the porous hydrophilic substrate, wherein the hydrogel precursor layer comprises a mixture of an electrophilic hydrogel precursor and a protected nucleophilic hydrogel precursor, or a stack of sublayers of each of an electrophilic hydrogel precursor and a protected nucleophilic hydrogel precursor, wherein adjacent sublayers are in direct contact with one another, and wherein the protected nucleophilic hydrogel precursor comprises an acidified amine, and wherein the liquid comprises the electrophilic hydrogel precursor and/or the protected nucleophilic hydrogel precursor, and wherein the liquid comprises a melt or a non-aqueous solution of the electrophilic hydrogel precursor and/or the protected nucleophilic hydrogel precursor.
장기와 관련된 출혈 결함 상에 또는 그 안에 하나 이상의 의료용 패치를 배치하는 단계를 포함하며, 여기서 의료용 패치는 생체적합성 기재 및 기재 상의 초기 건조된 실질적으로 가교되지 않은 하이드로겔 전구체 층을 포함하며, 여기서 층은 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 전구체를 혼합물로 포함하거나 서로 직접 접촉하는 여러 개의 적층된 하위 층들로 포함하는, 방법.As a method of using a medical patch,
A method comprising the steps of disposing one or more medical patches on or within a bleeding defect associated with an organ, wherein the medical patch comprises a biocompatible substrate and an initially dried substantially non-crosslinked hydrogel precursor layer on the substrate, wherein the layer comprises an electrophilic hydrogel precursor and a nucleophilic precursor as a mixture or as multiple stacked sublayers in direct contact with one another.
출혈 결함 상에 또는 그 안에 과립 조성물을 배치하는 단계를 포함하는 방법.A method using the granular composition of any one of claims 76 to 86,
A method comprising the step of placing a granular composition on or within a bleeding defect.
하나 이상의 유연한 의료용 패치를 표적 출혈 부위 상에 또는 그 안에 배치하는 단계를 포함하고, 여기서 유연한 의료용 패치는 생체적합성 기재 및 생체적합성 기재의 일측을 따라 표면을 나타내는 하이드로겔 전구체를 포함하고, 하이드로겔 전구체는 친전자성 하이드로겔 전구체와 친핵성 하이드로겔 전구체를 혼합물로 포함하거나 서로 직접 접촉하는 여러 개의 적층 영역으로 포함하고, 생체적합성 기재는 파괴된 셀 구조를 갖고, 하이드로겔 전구체는 초기 건조되고 실질적으로 가교되지 않았으며 생체적합성 기재의 파괴된 셀 구조로 적어도 부분적으로 확장되어 응집성 하이드로겔 전구체 구조를 형성하고, 의료용 패치는 표적 출혈 부위에 지혈적으로 부착되는, 방법.A method of using a flexible medical patch,
A method comprising the steps of: disposing one or more flexible medical patches on or within a target bleeding site, wherein the flexible medical patch comprises a biocompatible substrate and a hydrogel precursor defining a surface along one side of the biocompatible substrate, wherein the hydrogel precursor comprises an electrophilic hydrogel precursor and a nucleophilic hydrogel precursor as a mixture or in multiple stacked regions in direct contact with each other, wherein the biocompatible substrate has a disrupted cell structure, wherein the hydrogel precursor is initially dried and substantially non-crosslinked and at least partially expands into the disrupted cell structure of the biocompatible substrate to form a cohesive hydrogel precursor structure, wherein the medical patch is hemostatically adhered to the target bleeding site.
생체적합성 기재 및 생체적합성 기재의 일측을 따라 표면을 나타내며 용융물로부터 기재에 코팅된 하이드로겔 전구체 층 또는 층들을 포함하는 구조를 압축하여 의료용 패치를 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 생체적합성 기재는 파괴된 셀 구조를 갖는 발포 젤라틴을 포함하고, 하이드로겔 전구체 층 또는 층들은 생체적합성 기재의 파괴된 셀 구조로 적어도 부분적으로 확장되어 응집성 하이드로겔 전구체 구조를 형성하고, 생리학적 체액 또는 생리학적 완충 식염수로 적시면 응집성 하이드로겔 전구체 구조가 가교되어 응집성 하이드로겔 구조를 형성하는, 방법.A method for forming a medical patch, comprising:
A method comprising the steps of forming a medical patch by compressing a structure comprising a biocompatible substrate and a hydrogel precursor layer or layers coated on the substrate from a melt, the structure exhibiting a surface along one side of the biocompatible substrate, wherein the biocompatible substrate comprises expanded gelatin having a disrupted cell structure, and the hydrogel precursor layer or layers at least partially extend into the disrupted cell structure of the biocompatible substrate to form a cohesive hydrogel precursor structure, wherein when wetted with a physiological fluid or a physiological buffered saline solution, the cohesive hydrogel precursor structure is crosslinked to form a cohesive hydrogel structure.
건조 분위기에서 다공성 친수성 기재에 액체 하이드로겔 전구체를 도포하는 단계를 포함하며, 여기서 도포는 인쇄 헤드가 기재를 인쇄 위치에서 압축하여 액체 하이드로겔 전구체를 압축된 기재에 주입함으로써 수행되고,
액체 하이드로겔 전구체는 친전자성 하이드로겔 전구체 및 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체를 포함하며, 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체는 산성화된 아민을 포함하고, 액체 하이드로겔 전구체는 친전자성 하이드로겔 전구체 및/또는 보호된 친핵성 하이드로겔 전구체의 용융물 또는 비수용액을 포함하는, 방법.A method for forming a medical patch, comprising:
A method comprising: applying a liquid hydrogel precursor to a porous hydrophilic substrate in a dry atmosphere; wherein the applying is performed by a print head compressing the substrate at a printing location to inject the liquid hydrogel precursor into the compressed substrate;
A method wherein the liquid hydrogel precursor comprises an electrophilic hydrogel precursor and a protected nucleophilic hydrogel precursor, the protected nucleophilic hydrogel precursor comprises an acidified amine, and the liquid hydrogel precursor comprises a melt or non-aqueous solution of the electrophilic hydrogel precursor and/or the protected nucleophilic hydrogel precursor.
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