NL8802169A

NL8802169A - GLASS MICRO BEADS WITH BACTERIOSTATIC PROPERTIES AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH MICRO BEADS.

Info

Publication number: NL8802169A
Application number: NL8802169A
Authority: NL
Original assignee: Glaverbel
Priority date: 1987-09-07
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1989-04-03
Also published as: NO883945L; KR890004673A; FI884091L; SE8803124D0; FI95458C; AU2171788A; GB8820574D0; GB2209523B; JPH0193444A; DE3830123A1; AU611936B2; BE1000875A3; IT1223794B; FI884091A0; NO175854C; NO883945D0; CA1326209C; NO175854B; IT8867785A0; ES2008620A6

Description

NL 35.298-Kp/ab »NL 35.298-Kp / ab »

Glazen microkralen met bacteriostatische eigenschappen en werkwijze voor de vervaardiging van dergelijke microkralenGlass microbeads with bacteriostatic properties and method for the production of such microbeads

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op glazen microkralen met bacteriostatische eigenschappen, op een werkwijze voor de vervaardiging ervan alsmede op een toepassing in gefluodiseerde ziekenhuis bedden, bestemd voor 5 de behandeling van patiënten met brandwonden.The present invention relates to glass microbeads with bacteriostatic properties, to a method for their manufacture, and to an application in fluorinated hospital beds, intended for the treatment of burn patients.

De bacteriostatische en bactericide eigenschappen van een aantal synthetische natuurlijke producten zijn gedurende lange tijd bestudeerd en sommige van deze producten maken deel uit van het traditionele farmacopeia, zoals 10 antibiotica of desinfecterende middelen.The bacteriostatic and bactericidal properties of a number of synthetic natural products have been studied for a long time and some of these products are part of the traditional pharmacopeia, such as antibiotics or disinfectants.

Sinds enige jaren worden in ziekenhuizen speciale kralen gebruikt voor de behandeling van personen, die lijden aan ernstige brandwonden. Deze bedden worden gefluodiseerde bedden genoemd, dat wil zeggen een matras of kussen bestaande 15 uit deeltjes, die in een gas, zoals lucht in gefluodiseerde toestand worden gebracht en op hun plaats worden gehouden door een gaspermeabel doek. Soms bestaat het bed eenvoudigweg uit een stalen tank met daarin fijne vaste deeltjes. De basis omvat een ventilator, die lucht uit de kamer aanzuigt via een 20 filter. Deze lucht wordt samengeperst en tot een temperatuur van in de orde van grootte van 31 tot 38°C verhit, De lucht komt terecht in een laag van fijne deeltjes, bijvoorbeeld circa 25 cm dik en brengt hen in een gefluodiseerde toestand.For some years now, special beads have been used in hospitals to treat people suffering from severe burns. These beds are called fluidized beds, ie a mattress or pillow consisting of particles, which are brought into a gasized form, such as air, in a fluidized state and held in place by a gas permeable cloth. Sometimes the bed simply consists of a steel tank containing fine solid particles. The base includes a fan, which draws air from the room through a filter. This air is compressed and heated to a temperature of the order of 31 to 38 ° C. The air enters a layer of fine particles, for example about 25 cm thick, and puts them in a fluidized state.

De deeltjes worden vastgehouden onder een gaspermeabel doek, 25 dat bijvoorbeeld uit polyester is vervaardigd. Een vloeistof, die de patiënt verlaat kan door een dergelijk doek passeren onder vorming van agglomeraten met sommige van de deeltjes, welke agglomeraten van tijd tot tijd verwijderd kunnen worden door middel van een zeef, op de bodem van de tank is 30 geplaatst.The particles are held under a gas permeable cloth, which is for instance made of polyester. A liquid leaving the patient can pass through such a cloth to form agglomerates with some of the particles, which agglomerates can be removed from time to time by means of a sieve, placed on the bottom of the tank.

Het zal duidelijk zijn, dat dergelijke bedden geen microbe of bacteriestammen mogen bevatten of de aanwezigheid ervan bevorderen. Volgens de Franse octrooiaanvrage FR 2.523.841 is voorgesteld aan deeltjes, zoals glazen micro-35 kralen, die het gefluodiseerde medium vormen, deeltjes van een ander materiaal met bactericide eigenschappen toe te voegen. De voorgestelde deeltjes zijn metaaldeeltjes, zoals calcium of magnesium of aluminium of bismuth of siliciumdeeltjes.It will be understood that such beds should not contain or promote the presence of microbes or bacteria strains. According to French patent application FR 2,523,841, it has been proposed to add particles of another material with bactericidal properties, such as glass micro-beads, which form the fluidized medium. The proposed particles are metal particles, such as calcium or magnesium or aluminum or bismuth or silicon particles.

• 8802169 * - 2 -• 8802169 * - 2 -

Afgezien van de problemen, die zich kunnen voordoen bij de keuze van de grootte van dergelijke deeltjes teneinde ervoor te zorgen, dat ze fluodiseerbaar zijn zonder segregatie van de glazen microkralen zal het duidelijk zijn, dat een 5 voorstel van deze soort een bepaald risico bij gebruik inhoudt. Er is een risico voor het branden van de deeltjes in aanwezigheid van vocht of van een hete plaat, op zelfs bij kamertemperatuur in geval van calcium. Het is derhalve wenselijk andere oplossingen te vinden, die eenvoudiger en 10 veiliger zijn voor het voorzien van dergelijke bedden met bactericide of bacteriostatische eigenschappen.Apart from the problems that may arise in the selection of the size of such particles in order to ensure that they are fluidizable without segregation of the glass microbeads, it will be understood that a proposal of this type poses a particular risk in use implies. There is a risk of burning the particles in the presence of moisture or a hot plate, even at room temperature in the case of calcium. It is therefore desirable to find other solutions that are simpler and safer to provide such beds with bactericidal or bacteriostatic properties.

Volgens de onderhavige uitvinding hebben glaskralen het kenmerk, dat de kralen zijn bekleed met proteïnen, die covalent zijn gebonden aan het glas en de kralen van 15 bacteriostatische eigenschappen voorziet.According to the present invention, glass beads are characterized in that the beads are coated with proteins that are covalently bonded to the glass and provide the beads with bacteriostatic properties.

De onderhavige uitvinding geeft derhalve een antwoord op het probleem van het voorzien van bactericide of bacteriostatische eigenschappen van glazen kralen, aangezien dit de toepassing van een enkel type deeltje, die in gefluodi-20 seerde ziekenhuisbedden worden geïntroduceerd, mogelijk gemaakt, namelijk glazen microkralen, die op zichzelf bacteriostatische eigenschappen bezitten. Dergelijke deeltjes kunnen bovendien opnieuw worden gebruikt en worden geregenereerd.The present invention therefore answers the problem of providing bactericidal or bacteriostatic properties to glass beads, as this allows the use of a single type of particle introduced into fluidized hospital beds, namely glass microbeads, which have bacteriostatic properties in themselves. In addition, such particles can be reused and regenerated.

25 De microkralen volgens de uitvinding, waaraan proteïnen, die kralen een bacteriostatische werking verlenen, covalent gebonden zijn behouden hun eigenschappen na verloop van tijd; deze eigenschappen blijven behouden gedurende enkele maanden voorafgaande aan toepassing, in het geval dat 30 de kralen onder goede condities worden bewaard, dat wil zeggen in een droge afgesloten verpakking, terwijl zij éen bacteriostatische werking behouden gedurende een periode, die verenigbaar is met hun toepassing in gefluodiseerde bedden, dat wil zeggen gedurende verscheidene dagen of zelfs 35 verscheidene weken blootstelling aan de lucht. Deze bacteriostatische werking blijft bestaan wanneer de kralen zich in dat atmosfeer bevinden of wanneer zij worden blootgesteld aan gematigde temperatuur (bijvoorbeeld beneden 60 of 70°C). De bacteriostatische werking blijft behouden zelfs wanneer de 40 kralen worden onderworpen aan onderlinge afschuring tijdens hun hantering en toepassing. Aangenomen wordt, dat dit te .8802169 -3-.The microbeads of the invention, to which proteins which impart beads a bacteriostatic action, are covalently bound, retain their properties over time; these properties are retained for several months prior to use, in case the beads are kept under good conditions, ie in a dry sealed package, while retaining a bacteriostatic action for a period compatible with their use in fluidized beds, ie, for several days or even several weeks of exposure to the air. This bacteriostatic action persists when the beads are in that atmosphere or when they are exposed to moderate temperature (for example below 60 or 70 ° C). The bacteriostatic action is maintained even when the 40 beads are subjected to abrasion during their handling and application. This is believed to be .8802169-3.

i v danken is aan de covalente binding, die bestaat tussen de proteïnen en het glas. Al met al is het op verrassende wijze gevonden, dat ondanks het feit, dat de proteïnen aan het glas gebonden zijn via covalente binding, de proteïnen een bacte-5 riostatische eigenschappen behouden en in staat zijn dergelijke eigenschappen aan de microkralen, waarop ze zijn aangebracht, te verlenen.I owe it to the covalent bond that exists between the proteins and the glass. Overall, it has been surprisingly found that despite the proteins being bound to the glass via covalent bonding, the proteins retain a bacteriostatic property and are capable of such properties to the microbeads to which they are applied. , to provide.

Zoals eerder bovengenoemd bezitten de microkralen bacteriostatische eigenschappen en in veel gevallen hebben 10 zij ook bactericide eigenschappen, afhankelijk van de aard van de proteïnen en hun concentratie. Bij wijze van voorbeeld is het zeer gemakkelijk hen geschikt te maken voor het doden of beperken van de groei en vermenigvuldiging van bacteriën, zoals Escherichia coli, Salmonellae, Pseudomonas, Legionellae 15 en Staphylococcus aureus.As mentioned above, the microbeads have bacteriostatic properties and in many cases they also have bactericidal properties depending on the nature of the proteins and their concentration. For example, it is very easy to make them suitable for killing or limiting the growth and proliferation of bacteria, such as Escherichia coli, Salmonellae, Pseudomonas, Legionellae and Staphylococcus aureus.

De microkraal volgens de uitvinding kan gebruikt worden in direct contact met de huid, bijvoorbeeld in dressings en in dit geval wordt bij voorkeur een speciaal bio-afbreekbaar glas gebruikt. Het is bovendien ook mogelijk 20 aan de microkralen proteïnen te binden, die ze actief maken wat betreft de bactericide werking in het darmkanaal van mens en dier. Het is bovendien ook mogelijk de microkralen te gebruiken voor het creëren van een steriel medium buiten het lichaam, zoals in geval van gefluodiseerd bed. Gegeven het 25 belang van de laatstgenoemde toepassing heeft de onderhavige beschrijving in het bijzonder betrekking hierop, ofschoon duidelijk moet zijn, dat de onderhavige uitvinding niet expliciet tot die toepassing beperkt is.The micro bead according to the invention can be used in direct contact with the skin, for example in dressings and in this case a special biodegradable glass is preferably used. In addition, it is also possible to bind proteins to the microbeads, which make them active in the bactericidal action in the intestinal tract of humans and animals. In addition, it is also possible to use the microbeads to create a sterile medium outside the body, such as in the case of a fluidized bed. Given the importance of the latter application, the present description is particularly concerned with this, although it should be understood that the present invention is not expressly limited to that application.

Nadat de microkralen volgens de uitvinding 30 gedurende een bepaalde tijd in gebruik waren kan het noodzakelijk of wenselijk zijn deze voor nieuwe toepassing te regenereren. Het zal bijvoorbeeld in het algemeen noodzakelijk zijn de kralen van gefluodiseerd bed te vervangen voor de behandeling van patiënten met brandwonden, 35 wanneer een nieuwe patiënt op het bed wordt gelegd. Gebruikte kralen kunnen gemakkelijk worden gesteriliseerd via hittebehandeling. Zo kunnen zij bijvoorbeeld worden behandeld bij een temperatuur van circa 100°C gedurende voldoende lange tijd. Door een dergelijke behandeling wordt de proteïnebekle-40 ding van de kralen verwijderd, waarna echter een nieuwe proteïnelaag gemakkelijk covalent kan worden gebonden aan de <-8802169 4 - 4 - t kralen, zodat zij opnieuw kunnen worden gebruikt.After the microbeads of the invention have been in use for a period of time, it may be necessary or desirable to regenerate them for new use. For example, it will generally be necessary to replace the fluidized bed beads for the treatment of burn patients when a new patient is placed on the bed. Used beads can be easily sterilized via heat treatment. For example, they can be treated at a temperature of about 100 ° C for a sufficiently long time. Such treatment removes the protein coatings from the beads, however, a new protein layer can easily be covalently bonded to the <-8802169-4-4t beads for reuse.

Bij de uitvoeringsvormen van de uitvinding, die de meeste voorkeur verdienen hebben de microkralen een niet-poreus oppervlak. De toepassing van dit aspect biedt 5 aanzienlijke voordelen met het oog op hygiene. Lichaamsvloeistoffen of andere vloeistoffen, die in aanraking komen met kralen met poreus oppervlak kunnen door het oppervlak gemakkelijk worden geadsorbeerd. Ofschoon dit geadsorbeerde materiaal gemakkelijk kan worden gesteriliseerd op de boven-10 beschreven wijze is het bijzonder lastig dit te doen bij poreuze kralen, zodat dit als een mogelijk gezondheidsgevaar aanwezig is zelfs na steriliseren en het covalent binden van de bacteriostatische proteïnen aan de kralen. Indien de bacteriostatische bekleding van dergelijke poreuze kralen 15 stukgaat kan het geadsorbeerde materiaal als een vruchtbare microbiologische kweekbodem zijn. Dit is niet het geval bij kralen met niet-poreus oppervlak. Daarbij wordt in zeer geringe hoeveelheid van materiaal of helemaal geen geadsorbeerd en datgene wat geadsorbeerd is kan gemakkelijk 20 worden verwijderd tijdens sterilisatie, zodat het mogelijk wordt de kralen opnieuw te gebruiken met veel geringere risico's voor gevaar voor de patiënt. Kralen met niet-poreus oppervlak hebben verder het voordeel boven kralen met poreus oppervlak, dat zij in het algemeen gemakkelijker en derhalve 25 minder duur kunnen worden geproduceerd.In the most preferred embodiments of the invention, the microbeads have a non-porous surface. The application of this aspect offers 5 significant advantages with regard to hygiene. Body fluids or other fluids that come into contact with beads with a porous surface can be easily adsorbed by the surface. Although this adsorbed material can be easily sterilized in the manner described above, it is particularly difficult to do this with porous beads, so that it is present as a potential health hazard even after sterilization and covalently binding the bacteriostatic proteins to the beads. If the bacteriostatic coating of such porous beads breaks, the adsorbed material can be as a fertile microbiological culture medium. This is not the case with beads with a non-porous surface. Thereby, adsorption in very small amount of material or none at all and that which is adsorbed can be easily removed during sterilization, thus making it possible to reuse the beads with much less risk to the patient. Furthermore, non-porous surface beads have the advantage over porous surface beads that they are generally easier to manufacture and therefore less expensive.

Bij voorkeur zijn de proteïnen, die aan de glazen microkralen worden gebonden, enzymen. De keuze van de enzymen maakt de groei of vermenigvuldiging van de bacteriën die onderdrukt of voorkomen dienen te worden mogelijk volgens een 30 selectief specifiek mechanisme, dat een entiteit creëert, die schadelijk is voor de bacteriën, die in situ ontstaan. De voorkeursenzymen voor toepassing in gefluodiseerde bedden zijn peroxidasen, die de oxidatie van diverse ionen> aanwezig in vloeistoffen, zoals plasma of serum, die bactericide 35 eenheden creëren, katalyseren.Preferably, the proteins bound to the glass microbeads are enzymes. The choice of the enzymes allows for the growth or multiplication of the bacteria to be suppressed or prevented according to a selective specific mechanism, creating an entity that is harmful to the bacteria that arise in situ. The preferred enzymes for use in fluidized beds are peroxidases, which catalyze the oxidation of various ions present in liquids, such as plasma or serum, which create bactericidal units.

Proteïnen, zoals transferrine of myeloperoxidase kunnen gebonden worden aan de kralen, maar het verdient de voorkeur wanneer proteïnen zoals lactoferrine of lactoperoxidase worden gekozen. Lactoferrine neemt ijzerionen 40 op en creëert daarbij een medium, dat ongeschikt is voor bacteriegroei. Lactoperoxidase, met een oxidatiemiddel zoals i8002169 - 5 - » waterstofperoxide (verkregen langs metabolische weg of door de inwerking van glucose-oxidase op glucose) en SCN“ionen, vormt een medium, dat OSCN“ionen bevat, en die bacteriën vernietigt.Proteins such as transferrin or myeloperoxidase can be bound to the beads, but it is preferred when proteins such as lactoferrin or lactoperoxidase are selected. Lactoferrin absorbs iron ions 40 thereby creating a medium unsuitable for bacterial growth. Lactoperoxidase, with an oxidizing agent such as i8002169 - 5 - »hydrogen peroxide (obtained metabolically or through the action of glucose oxidase on glucose) and SCN“ ions, forms a medium containing OSCN “ions, which destroys bacteria.

5 Aangezien de bacteriostatische werking van proteïnen zeer efficiënt is is het niet noodzakelijk de oppervlakten van de kralen volledig met proteïnen te bekleden. Bij voorkeur zijn de proteïnen aanwezig in verhouding van minder dan 0,1 gew.% ten opzichte van het 10 gewicht van het glas. Een hoeveelheid van slechts 0,05 gew.% is effectief en is vaak voldoende om een hoeveelheid van 0,02 gew.% te gebruiken.Since the bacteriostatic action of proteins is very efficient, it is not necessary to completely coat the surfaces of the beads with proteins. Preferably, the proteins are present in a ratio of less than 0.1% by weight to the weight of the glass. An amount of only 0.05 wt% is effective and is often sufficient to use an amount of 0.02 wt%.

Zoals boven vermeld schuilt een groot voordeel van de microkraal volgens de uitvinding in het feit, dat micro-15 kralen hun bacteriostatische of bactericide eigenschappen behouden ondanks de mechanische en thermische spanningen waaraan zijn kunnen worden blootgesteld. Dit heeft waarschijnlijk te maken met het bestaan van een covalente binding tussen de proteïnen en het glas. Voor het bevorderen van 20 covalente hechting en van de proteïnen aan het glas verdient het de voorkeur gebruik te maken van een koppelingsmiddel, dat geschikt is voor het creëren van het oppervlakteglas aanhechtingsplaatsen voor de reactieve groepen van de proteïnen. Deze reactieve groepen bestaan uit aminozuren. Als 25 koppelingsmiddel is het mogelijk gebruik te maken van een organisch titanaat, doch verdient het de voorkeur een silaan-type koppelingsmiddel te kiezen, aangezien het traject van de silanen een meer ruime keuze aan stoffen biedt die geschikt zijn voor het direct reageren van aminozuren.As mentioned above, a great advantage of the microbead according to the invention lies in the fact that microbeads retain their bacteriostatic or bactericidal properties despite the mechanical and thermal stresses to which they can be exposed. This is probably due to the existence of a covalent bond between the proteins and the glass. To promote covalent adhesion and of the proteins to the glass, it is preferred to use a coupling agent suitable for creating the surface glass attachment sites for the reactive groups of the proteins. These reactive groups consist of amino acids. As a coupling agent, it is possible to use an organic titanate, but it is preferable to choose a silane-type coupling agent, since the range of the silanes offers a wider choice of substances suitable for the direct reaction of amino acids.

30 Bij wijze van variant kan het de voorkeur verdienen de proteïnen te binden door middel van een silaan en een tweede koppelingsmiddel. In dit geval creëert het silaan een van amine voorziene glasoppervlak, dat aan de proteïnen is gebonden via de koppeling van het "Michael"-type, met 35 glutaraldehyde, of van het amidetype, bijvoorbeeld met barnsteenzuuranhydride, of van het azotype, bijvoorbeeld met nitrobenzoylchloride. Het is ook mogelijk een thioesterbin-ding in de koppelingsketen te creëren, hetgeen het voordeel heeft, dat het desgewenst gemakkelijk kan worden afgesplitst 40 om zodoende de kralen te scheiden van de proteïnen voor herhaald gebruik. Koppeling met glutaraldehyde is voordelig, I8802169 - 6 - i * aangezien dit snelle binding van een groot aantal proteïnen of verschillende enzymen aan een glas mogelijk maakt.As a variant, it may be preferable to bind the proteins by means of a silane and a second coupling agent. In this case, the silane creates an amine glass surface bonded to the proteins via the "Michael" type coupling with glutaraldehyde, or of the amide type, for example, with succinic anhydride, or of the azotype, for example, with nitrobenzoyl chloride . It is also possible to create a thioester bond in the link chain, which has the advantage that it can be easily cleaved if desired so as to separate the beads from the proteins for repeated use. Coupling with glutaraldehyde is advantageous, since it allows rapid binding of a large number of proteins or different enzymes to a glass.

De microkralen volgens de uitvinding zijn bij voorkeur hydrofoob. Deze eigenschap zorgt ervoor, dat zij hun 5 integriteit in aanwezigheid van vocht of diverse fysiologische vloeistoffen behouden en maakt het bovendien mogelijk te voorkomen, dat ze in aanwezigheid van deze vloeistoffen agglomereren. De hydrofobe microkralen volgens de uitvinding ontlenen bij voorkeur hun hydrofobe aard aan de 10 aanwezigheid van een silicoonlaag. Een silicoon, dat polymeriseert aan het vrije oppervlak van glas zonder daaraan via covalente binding gebonden te worden verdient de voorkeur. Er kan bijvoorbeeld een aminogroep-bevattend polydimethyl-siloxaancopolymeer, zoals het produkt van Dow Corning MDX4-15 4159, dat bij kamertemperatuur of matige temperatuur polymeriseert, gebruikt worden. Een silicoon van dit type is verenigbaar met de aanwezige proteïnen en op verrassende wijze, leidt niet tot modificeren of slechts enigzins modificeren van de bacteriostatische werking van de 20 microkralen ten opzichte van de identieke microkralen, die alleen met proteïnen zijn bekleed.The microbeads of the invention are preferably hydrophobic. This property ensures that they maintain their integrity in the presence of moisture or various physiological liquids and, moreover, make it possible to prevent them from agglomerating in the presence of these liquids. The hydrophobic microbeads according to the invention preferably derive their hydrophobic nature from the presence of a silicone layer. A silicone that polymerizes on the free surface of glass without being bound to it via covalent bonding is preferred. For example, an amino group-containing polydimethylsiloxane copolymer such as the product of Dow Corning MDX4-15 4159, which polymerizes at room temperature or moderate temperature, can be used. A silicone of this type is compatible with the proteins present and, surprisingly, does not modify or only slightly modify the bacteriostatic activity of the 20 microbeads relative to the identical microbeads coated only with proteins.

De glazen microkralen volgens de uitvinding zijn vaste glazen microkralen of holle microkralen. De toepassing in gefluodiseerde ziekenhuisbedden, verdient het de voorkeur, 25 dat deze microkralen een soortelijke dichtheid hebben van groter dan 1, teneinde het ondersteunen van de patient te bevorderen, ofschoon holle microkralen het voordeel hebben van het vereisen van een geringere hoeveelheid fluodisatie-lucht, hetgeen resulteert in geringere uitdroging van de 30 fluodisatieatmosfeer.The glass microbeads according to the invention are solid glass microbeads or hollow microbeads. It is preferred that in micro-hospitalized beds, these microbeads have a specific gravity of greater than 1 to promote patient support, although hollow microbeads have the advantage of requiring less amount of fluidized air, resulting in less drying out of the fluidization atmosphere.

Bij voorkeur worden microkralen gebruikt, waarvan de deeltjesgrootteverdeling nauw is, waardoor een fluodisatie zonder segregatie mogelijk is. Glazen microkralen met een diameter van bijvoorbeeld 65 tot 110 micrometer zijn 35 geschikt. Het is mogelijk microkralen te gebruiken met een gemiddelde diameter van 80 tot 100 micrometer en bij voorkeur van 85 tot 90 micrometer. Een fluodisatie gaat met niet veel energie gepaard en bovendien hebben dergelijke kralen het voordeel, dat ze niet door de mazen van het doek, dat normaal 40 wordt gebruikt voor gefluodiseerde ziekenhuisbedden, kunnen passeren. Voor deze bijzondere toepassing kunnen vaste glazen - 880 216 9 φ' - 7 - microkralen of holle microkralen worden genomen.Preferably, microbeads are used, the particle size distribution of which is narrow, allowing for a fluidization without segregation. Glass microbeads with a diameter of, for example, 65 to 110 micrometers are suitable. It is possible to use microbeads with an average diameter of 80 to 100 micrometers and preferably 85 to 90 micrometers. Fluodization does not involve much energy and, moreover, such beads have the advantage of not being able to pass through the mesh of the fabric normally used for hospitalized fluorinated beds. Fixed glass - 880 216 9 φ '- 7 - microbeads or hollow microbeads can be taken for this particular application.

De onderhavige uitvinding heeft voorts betrekking op microkralen met bacteriostatische eigenschappen, gesuspendeerd in een fluodisatiegas en omvat een bed voor de 5 behandeling van patiënten met brandwonden, welk bed een fluodisatiesysteem omvat met daarin de bovengenoemde microkralen.The present invention further relates to microbeads with bacteriostatic properties, suspended in a fluidization gas and comprising a bed for the treatment of burn patients, which bed comprises a fluidization system containing the above microbeads.

De onderhavige uitvinding heeft vervolgens betrekking op een werkwijze voor het voorzien van glazen 10 microkralen met bacteriostatische eigenschappen, met het kenmerk, dat een laag proteïnen, die covalent aan glas zijn gebonden, wordt gehecht aan deze microkralen. Een werkwijze van dit type heeft het voordeel, dat een fijn verdeeld deeltjesvormig materiaal wordt verkregen, dat gemakkelijk kan 15 worden gefluodiseerd en effectieve bacteriostatische eigenschappen bezit en behoudt. Een werkwijze heeft een moment, waarbij microkralen in contact worden gebracht met proteïnen van bijvoorbeeld in suspensie of poedervorm.The present invention then relates to a method of providing glass microbeads with bacteriostatic properties, characterized in that a layer of proteins covalently bonded to glass is adhered to these microbeads. A method of this type has the advantage that a finely divided particulate material is obtained, which can be easily fluorodized and has and retains effective bacteriostatic properties. A process has a time when microbeads are contacted with proteins of, for example, suspension or powder form.

Het moment van het in contact brengen van 20 microkralen met de proteïnen gaat met voordeel vooraf door een moment van binden van een koppelingsmiddel aan de oppervlakte van het glas. Het koppelingsmiddel is bij voorkeur een silaan, dat gemakkelijk neerslaat op het oppervlak van glas uit een oplossing, suspensie of poeder bij kamertemperatuur.The moment of contacting 20 microbeads with the proteins advantageously precedes by a moment of binding of a coupling agent to the surface of the glass. The coupling agent is preferably a silane which readily deposits on the surface of glass from a solution, suspension or powder at room temperature.

25 Het is ook mogelijk aan het oppervlakte van het glas amino-of oxirangroepen te enten, die in staat zijn met de aminozuren van de proteïnen te reageren.It is also possible to seed amino or oxirane groups on the surface of the glass which are capable of reacting with the amino acids of the proteins.

In sommige gevallen kan het nodig zijn het glas te behandelen met een tweede koppelingsmiddel. Dit is bijvoor-30 beeld het geval wanneer silanizering van het glas aminogroe-pen aan het oppervlak daarvan creeert. In dit geval worden proteïnen gebonden via een koppeling van het ,,Michael,,-type met glutaaraldehyde, of het amidetype of het azotype. Teneinde denaturisatie van de proteïnen te voorkomen wordt 35 aanbevolen de binding van de proteïnen aan het glas teweeg te brengen door het glas in contact te brengen met een proteïne bevattend medium, waarin de pH de waarde van 7 niet overschrijdt. Een medium, dat proteïne bevat, waarin de pH tussen 4 en 5 ligt verdient de voorkeur.In some cases it may be necessary to treat the glass with a second coupling agent. This is the case, for example, when silanization of the glass creates amino groups on its surface. In this case, proteins are bound via coupling of the "Michael" type with glutaraldehyde, or the amide type or the azotype. In order to prevent denaturization of the proteins, it is recommended to effect the binding of the proteins to the glass by contacting the glass with a protein containing medium in which the pH does not exceed 7. A medium containing protein in which the pH is between 4 and 5 is preferred.

40 Het verdient de voorkeur, wanneer na het binden van de proteïnen aan het glas de microkralen in contact worden .8802169.It is preferable if the microbeads are contacted after binding of the proteins to the glass. 8802169.

4 - 8 - gebracht met een medium, dat een silicone bevat, teneinde een siliconelaag op de kralen af te zetten. De aldus behandelde kralen zijn hydrofoob en hebben geen neiging tot agglomereren. Het medium, dat silicone bevat, heeft bij 5 voorkeur een pH tussen 4 en 5. De afzetting van silicone wordt uitgevoerd bij kamertemperatuur of bij gematigde temperatuur. Voor het niet denatureren van de proteïnen wordt in het algemeen aanbevolen het silicone af te zetten dan wel daar geschikt te polymeriseren bij een temperatuur, die 60 10 tot 70°C niet overschrijdt.4-8 - charged with a medium containing a silicone to deposit a silicone layer on the beads. The beads thus treated are hydrophobic and have no tendency to agglomerate. The medium containing silicone preferably has a pH between 4 and 5. The deposition of silicone is carried out at room temperature or at moderate temperature. In order not to denature the proteins, it is generally recommended to deposit the silicone or to polymerize it there appropriately at a temperature not exceeding 60 to 70 ° C.

Wanneer de microkralen gedurende een bepaalde periode gebruikt zijn wat bijvoorbeeld tijdens de vervanging van patiënten in een gefluodiseerd bed voor de behandeling van brandwonden hoeven de microkralen niet noodzakelijker-15 wijze te worden geregenereerd. Teneinde dit te doen is het gewenst eerst gebruikte kralen te steriliseren. Dergelijke kralen kunnen gemakkelijk worden gesteriliseerd onder invloed van warmtebehandeling, bijvoorbeeld door ze te behandelen bij een temperatuur in de orde van grootte van 100°C gedurende 20 verscheidene uren. Door deze behandeling worden de covalent gebonden proteïnen verwijderd, waarbij echter silicone aan het oppervlak van het glas blijft zitten. Dienovereenkomstig bevat de uitvinding ook een werkwijze voor het behouden van de bacteriostatische eigenschappen van glazen microkralen, 25 met het kenmerk, dat de microkralen, die door een hittebehandeling gesteriliseerd zijn, worden behandeld via een methode, waarbij de proteïne covalent wordt gebonden, zoals boven beschreven.When the microbeads have been used for a certain period of time, for example during the replacement of patients in a fluidized bed for the treatment of burns, the microbeads need not necessarily be regenerated. In order to do this, it is desirable to sterilize used beads first. Such beads can be easily sterilized under the influence of heat treatment, for example, by treating them at a temperature on the order of 100 ° C for several hours. This treatment removes the covalently bound proteins, but silicone remains on the surface of the glass. Accordingly, the invention also includes a method of preserving the bacteriostatic properties of glass microbeads, characterized in that the microbeads sterilized by heat treatment are treated by a method of covalently bonding the protein, as described above .

De onderhavige uitvinding zal nader worden 30 toegelicht aan de hand van de volgende niet limitatieve voorbeelden.The present invention will be further illustrated by the following non-limiting examples.

Voorbeeld IExample I

Vaste alkali-soda glazen microkralen zijn gekozen door zodanig te zeven, dat de kralen kleiner dan 65 micro-35 meter en groter dan 106 micrometer zijn. De gemiddelde diameter (per gewicht) van de kralen is geselecteerd op 85 micrometer.Solid alkali soda glass microbeads are selected by sieving such that the beads are less than 65 micro-35 meters and larger than 106 µm. The average diameter (by weight) of the beads is selected at 85 µm.

De microkralen werden behandeld met (gammaglycidoxy-propyl)trimethoxysilaan (A 187 of Union Carbide) in 40 alcoholische oplossing bij kamertemperatuur in de verhouding van 0,1 ml silaan per kilogram kralen, hetgeen overeenkomt .8802169 - 9 - met circa 100 mg silaan per kilogram kralen.The microbeads were treated with (gamma-glycidoxy-propyl) trimethoxysilane (A 187 or Union Carbide) in 40 alcoholic solution at room temperature in the ratio of 0.1 ml silane per kilogram of beads, corresponding to about 8802169-9 with about 100 mg silane per kilogram of beads.

Lactoferrine wordt vervolgens covalent aan de kralen gebonden. Het lactoferrine wordt gebonden via zijn aminozuren aan de epoxygroepen van silaan. Deze binding vindt 5 plaats bij kamertemperatuur door de silaan-behandelde kralen in contact te brengen met een 10 % sterke waterige oplossing van runderlactoferrine, afkomstig van Oléofina bij een pH van 4 en 5. Er is derhalve circa 0,01 gew.% van het werkzame produkt ten opzichte van het gewicht van glas.Lactoferrin is then covalently bonded to the beads. The lactoferrin is bound via its amino acids to the epoxy groups of silane. This bonding takes place at room temperature by contacting the silane-treated beads with a 10% aqueous solution of bovine lactoferrin from Oléofina at a pH of 4 and 5. There is therefore about 0.01% by weight of the active product relative to the weight of glass.

10 De microkralen worden vervolgens zachtjes verhit, waarbij er zorg dient te worden gedragen, dat de temperatuur van 60°C niet wordt overschreden, waarna ze in contact worden gebracht met een siliconenvloeistof. De gekozen silicone is een Dow Corning aminogroep met daarin polydimethylsiloxaan 15 copolymeer MDX4-4159, hetgeen gebruikt wordt in de verhouding van 0,2 ml per kilogram glas, hetgeen overeenkomt met circa 200 mg silaan per kilogram kralen.The microbeads are then heated gently, taking care not to exceed the temperature of 60 ° C, after which they are brought into contact with a silicone liquid. The silicone selected is a Dow Corning amino group containing polydimethylsiloxane copolymer MDX4-4159, which is used in the ratio of 0.2 ml per kilogram of glass, which corresponds to approximately 200 mg of silane per kilogram of beads.

De bacteriostatische werking van deze microkralen is identiek aan die van lactorferrine in oplossing, dat wil 20 zeggen, dat het niet geïmmobiliseerd is. Gevonden is bijvoorbeeld, dat deze microkralen de groei van een E.coli stam beletten.The bacteriostatic activity of these microbeads is identical to that of lactorferrin in solution, ie it is not immobilized. For example, it has been found that these microbeads prevent the growth of an E. coli strain.

De microkralen zijn hydrofoob en kunnen opgeslagen, gemanipuleerd en gebruikt worden zonder risico 25 voor agglomereren.The microbeads are hydrophobic and can be stored, manipulated and used without agglomeration risk.

Voorbeeld IIExample II

Alkali-soda glazen microkralen van het type van voorbeeld I, worden behandeld onder gebruikmaking van Union Carbide (gamma-aminopropyl)trimethoxysilaan A1100 in een 30 alcoholische oplossing en verhouding van 0,1 ml silaan per kilogram glas, hetgeen overeenkomt met circa 100 mg silaan per kilogram glas. De oppervlakte van de kralen wordt vervolgens geactiveerd door omzetting van silaan met glutaaraldehyde bij een pH beneden 6,5 in stoichiometrische 35 verhoudingen.Alkali soda glass microbeads of the type of Example I are treated using Union Carbide (gamma-aminopropyl) trimethoxysilane A1100 in an alcoholic solution and a ratio of 0.1 ml of silane per kilogram of glass, which corresponds to about 100 mg of silane per kilogram of glass. The surface of the beads is then activated by reacting silane with glutaraldehyde at a pH below 6.5 in stoichiometric proportions.

Lactoperoxidase wordt vervolgens aan de kralen gebonden door ze in contact te brengen met een waterige oplossing van lactoperoxidase op de markt gebracht door Oléofina. Daarbij 0,02 gew.% lactoperoxidase, gebaseerd op 40 glas, covalent daaraan gebonden. Een silicone, identiek aan dat van voorbeeld I, werd vervolgens op het oppervlak van de t 8802169 - 10 - * kralen afgezet.Lactoperoxidase is then bound to the beads by contacting them with an aqueous solution of lactoperoxidase marketed by Oléofina. Thereby 0.02% by weight of lactoperoxidase, based on 40 glass, covalently bound thereto. A silicone, identical to that of Example I, was then deposited on the surface of the 8802169-10 beads.

Gevonden is, dat de lactoperoxidase zijn enzymatische werking heeft behouden ondanks zijn covalente binding aan glas. Deze enzymatische activiteit werd 5 vastgesteld via de o-fenyleendiaminemethode, waarbij een waarde van 350 U/mg lactoperoxidase, gebonden aan glas, wordt waargenomen, terwijl dezelfde methode toegepast op een gelijke hoeveelheid lactoperoxidase in oplossing een activiteit had van 400 U/mg enzym (U/mg = eenheid voor 10 specifieke activiteit van proteïne per mg; een eenheid van activiteit is de hoeveelheid enzym, die in éên minuut een toename in adsorptie bij golflengte van 490nm van 0,1 teweegbrengt bij 37°C en een pH-waarde van 5 en met als substraat o-fenyleendiamine en H2O2).It has been found that the lactoperoxidase has retained its enzymatic activity despite its covalent bond to glass. This enzymatic activity was determined by the o-phenylenediamine method, observing a value of 350 U / mg lactoperoxidase bound to glass, while the same method applied to an equal amount of lactoperoxidase in solution had an activity of 400 U / mg enzyme ( U / mg = unit for 10 specific activity of protein per mg; a unit of activity is the amount of enzyme, which in one minute causes an increase in adsorption at wavelength of 490nm from 0.1 at 37 ° C and a pH value of 5 and with as substrate o-phenylenediamine and H2O2).

15 De bacteriostatische werking van de microkralen werd eveneens onderzocht. Deze bacteriostatische werking werd bepaald ten opzichte van E.coli-stam, die gevoelig is voor de inwerking van OSCN-ionen. De verandering met betrekking tot de tijd in de optische dichtheid van dergelijke kweek bij 20 golflengte van 660 nm werd onderzocht. Een toename in de optische dichtheid is een bewijs voor de proliferatie van bacteriën. Bij afwezigheid van lactoperoxidase, toont een controlemonster een toename in optische dichtheid, hetgeen correspondeert met een vermenigvuldiging van de afhankelijke 25 waarde door een factor in de orde van grootte van 100 na 6 uur bij 37°C. In tegenstelling hiermede blijkt de optische dichtheid in aanwezigheid van 8 g per liter kralen, behandeld volgens het onderhavige voorbeeld, (hetgeen correspondeert met 500 U lactoperoxidase per liter kweekmedium), na 6 uur 30 onveranderd te zijn, hetgeen daarop wijst, dat blokkering van de bacteriëngroei is opgetreden.The bacteriostatic action of the microbeads was also investigated. This bacteriostatic activity was determined relative to E. coli strain, which is sensitive to the action of OSCN ions. The change over time in the optical density of such culture at 660 nm wavelength was examined. An increase in optical density is evidence of bacterial proliferation. In the absence of lactoperoxidase, a control sample shows an increase in optical density, which corresponds to a multiplication of the dependent value by a factor of the order of 100 after 6 hours at 37 ° C. In contrast, the optical density in the presence of 8 g per liter of beads, treated according to the present example, (which corresponds to 500 U of lactoperoxidase per liter of culture medium), appears to be unchanged after 6 hours, indicating that blockage of the bacteria growth has occurred.

Bij wijze van vergelijking werden microkralen, behandeld op de bovenbeschreven wijze doch zonder silicone, in aanraking gebracht met dezelfde E.coli-stam. Gebleken is, 35 dat voor een identieke hoeveelheid lactoperoxidase, gebonden aan de kralen, de activiteit van de kralen bekleed met lactoperoxidase en silicone praktisch identiek is aan die van de ongesiliconiseerde kralen. Verrassenderwijze is gebleken, dat geen interferenties tussen de activiteit van het 40 geïmmobiliseerde enzym en de aanwezigheid van een silicone.By way of comparison, microbeads treated in the manner described above but without silicone were contacted with the same E. coli strain. It has been found that for an identical amount of lactoperoxidase bound to the beads, the activity of the beads coated with lactoperoxidase and silicone is practically identical to that of the non-siliconized beads. It has surprisingly been found that there are no interferences between the activity of the immobilized enzyme and the presence of a silicone.

Soprtgelijke resultaten zijn gevonden met andere .8801169 - 11 - f bacteriën zoals Pseudomonas en Staphylococcus aureus.Similar results have been found with other .8801169 - 11 - f bacteria such as Pseudomonas and Staphylococcus aureus.

Voorbeeld IIIExample III

In de eerste plaats (gamma-glycidoxypropyl)tri-methoxysilaan is op de in voorbeeld I beschreven wijze 5 gebonden aan microkralen, die identiek zijn aan die van uit voorbeeld I, terwijl 0,05 gew.% lactoperoxidase rechtstreeks aan de microkralen werd gebonden. De behandeling werd voltooid door afzetting van silicone, identiek aan dat genoemd in voorbeelden I en II.First, (gamma-glycidoxypropyl) tri-methoxysilane is bound in the manner described in Example I to microbeads identical to those of Example 1, while 0.05% by weight of lactoperoxidase is bound directly to the microbeads. The treatment was completed by silicone deposition, identical to that mentioned in Examples I and II.

10 De proef van bacterienkweek in voorbeeld II werd herhaald waarbij gevonden is, dat 7 g van kralen per liter kweekmedium voldoende waren voor het blokkeren van de groei van de bacteriën.The bacterial culture test in Example II was repeated, finding that 7 g of beads per liter of culture medium were sufficient to block the growth of the bacteria.

-8802168-8802168

Claims

Glass microbeads, characterized in that the beads are coated with proteins which are covalently bonded to the glass and which provide the beads with bacteriostatic properties.

Microbeads according to claim 1, wherein the microbeads have a non-porous surface.

Glass microbeads, according to claim 1 or 2, wherein the coating is an enzyme.

The microbead according to claim 1 or 2, wherein the proteins are selected from lactoferrin and lactoperoxidase.

Microbeads according to any of the preceding claims 1-4, wherein the proteins are present in an amount of less than 0.1% by weight relative to the microbeads and preferably less than 0.05% by weight.

Microbeads according to any of the preceding claims 1-5, wherein the proteins are bound to the glass via a silane type coupling agent.

Microbeads according to claim 6, wherein the proteins are bound to the glass via a silane and a second coupling agent.

Microbeads according to claim 7, wherein the second coupling agent is glutaraldehyde.

Microbeads according to any one of claims 1-8, wherein they are hydrophobic.

Microbeads according to claim 9, wherein they have a silicone layer.

Microbeads according to claims 1-10, wherein they have an average diameter of 80 to 100 microns and preferably 85 to 90 microns.

Microbeads according to any of the preceding claims 1-11, wherein they are suspended in a fluidization gas.

13. Bed for treatment of patients with burns, consisting of a fluidization system, characterized in that the system contains microbeads according to claim 12.

14. Method for imparting bacteriostatic properties to glass microbeads, characterized in that a protein coating becomes covalent - • t02168. 13% bonded to the glass microbeads.

The method of claim 14, wherein the beads are treated by contacting a silane coupling agent prior to contacting them with a medium containing the proteins.

The method of claim 15, wherein the silane treatment is followed by the deposition of a second coupling agent on the beads.

A method according to any of the preceding claims 14-16, wherein the proteins are bound to the beads by contacting them with a medium containing the proteins, which medium has a pH below 7.

The method according to any of the preceding claims 14-17, wherein after binding the protein to the beads, they are contacted with a silicone-containing solution.

The method of claim 18, wherein the beads are sterilized by a heat treatment prior coating with proteins.

A method for restoring bacteriostatic properties of spent glass microbeads, wherein siliconized microbeads treated according to a method according to claim 19 are treated according to a method according to any of the preceding claims 14 to 17. v8802169