WO1990013319A1 - Vereinfachtes verfahren zum sterilisieren von halbfesten bis festen stoffzubereitungen auf basis von oligomeren niederer hydroxycarbonsäuren oder deren salze - Google Patents

Vereinfachtes verfahren zum sterilisieren von halbfesten bis festen stoffzubereitungen auf basis von oligomeren niederer hydroxycarbonsäuren oder deren salze Download PDF

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WO1990013319A1
WO1990013319A1 PCT/EP1990/000627 EP9000627W WO9013319A1 WO 1990013319 A1 WO1990013319 A1 WO 1990013319A1 EP 9000627 W EP9000627 W EP 9000627W WO 9013319 A1 WO9013319 A1 WO 9013319A1
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solid
oligomers
temperature
subjected
heating
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PCT/EP1990/000627
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Wolfgang Ritter
Johann-Friedrich Fues
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Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien
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    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
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    • A61L2/12—Microwaves
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61L24/04—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials
    • A61L24/046—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds

Definitions

  • German published patent applications DE 32 29 510 and 37 16 302 are resorbable waxes for mechanical hemostasis on the body's own hard tissue, in particular on bones, which are characterized in that they consist of viscous to solid wax-like polyester oligomers of lower hydroxycarboxylic acids at body temperature.
  • Corresponding polyesters, oligomers of lactic acid and / or cyclic acid are described as particularly suitable. Because of their structure, these waxes can be degraded by the body's own metabolic mechanisms, the rate of degradation being adjustable in a manner known per se.
  • the preferred waxes have average molecular weights in the range from about 200 to 1500 and in particular in the range from about 300 to 1000.
  • Monofunctional and / or di-functional alcohols and / or carboxylic acids are also used to regulate the average molecular weight, glycerol as a polyfunctional alcohol being particularly important.
  • the resorbable materials are practically completely free of free carboxyl groups. This is possible either by targeted cleaning as described, for example, in the above-mentioned publications, or by salt formation on carboxyl groups which are still present in the crude reaction product or, for example, specifically added via free hydroxycarboxylic acids of the type mentioned.
  • compositions based on oligomers of the type described which are characterized by a content of body-compatible salts of organic and / or an ⁇ organic acids, corresponding salts being formed by reaction of the free carboxyl groups which may be present in the oligomer wax and / or being incorporated into the wax in a homogeneously distributed manner as added salts.
  • this concept of body-compatible and body-resorbable oligomer compounds in particular on the basis of glycolic acid and / or lactic acid, is expanded in such a way that here at least partially resorbable bone substitute and / or bone composite materials as well as auxiliary substances for integration of prosthetic material in living bone tissue can be described.
  • the types of oligomers used in this connection can contain average molecular weights in the extended range from about 200 to 10,000 g / mol and in particular in the range from about 300 to 5000 g / mol. Mixtures of such oligomer resins which contain ceramic materials dispersed in a preferably homogeneous distribution are described as particularly suitable.
  • Ceramic materials in particular in powder and / or granule form, can be body-absorbable or non-absorbable, bioactive ceramic materials, particularly those based on calcium phosphate compounds, being particularly important.
  • Suitable calcium phosphates are, for example, hydroxylappatite and / or tricalcium phosphate.
  • the oligomer compounds described are prepared by a polycondensation and / or polyaddition reaction - generally under the action of small amounts of weakly acidic catalysts - at elevated temperatures.
  • the incorporation of any ceramic materials that may be used and / or salts are usually carried out at elevated temperatures, generally via the melting phase of the organic resins.
  • the invention is based on the task of fulfilling these requirements in the simplest possible way for materials of the type described.
  • the technical solution of the invention is based on the known principle of killing germs by heating the material to be sterilized to sufficiently high temperatures. What is important for the teaching of the invention is the selection of the technical means with which the temperature control is carried out and controlled during at least substantial sections of the material sterilization.
  • the new teaching is based on the knowledge that it is possible to predetermine the goods to be sterilized by the action of high-frequency electromagnetic vibrations in the microwave range - generally referred to as "microwaves" - to the required temperatures heat.
  • the invention accordingly relates to a process for the sterilization of semi-solid to solid preparations based on oligomers of lower hydroxycarboxylic acids or their salts and their reaction products with Moieku lar weight-regulating components, in particular 1- and / or polyhydric alcohols or. corresponding carboxylic acids, which can also be present in a mixture with body-compatible minerals, by heating to elevated temperatures, the process being characterized in that the material to be sterilized is subjected to the action of microwaves.
  • the field has increasingly been put into practice in recent years.
  • the example known for the household sector is the microwave oven, which is used for rapid, thorough heating and, where appropriate, prior defrosting of prefabricated dishes.
  • the selected microwave radiation in the lower to medium gigahertz range for example in the range from approximately 0.1 to 300 GHz and preferably in the range from approximately 0.1 to 30 GHz - excites the water molecules present in the material to be warmed up and thus causes heating of the water-containing goods from the inside.
  • the penetration possibility of the radiation into the interior of the material to be heated is greater at lower frequencies in the specified range than at the higher frequencies, see, for example, "Microwaves", Günter Nemitz, Kunststoff 1980, page 155.
  • microwaves have also been proposed in related fields, for example for heating moist textiles, in particular also in the context of washing and drying processes. However, this always involves interfering with watery, moist material.
  • Oligomer resins of the type concerned by the present invention are to be regarded as anhydrous materials due to their production.
  • Polycondensation types of this type are known, not only of the comparatively limited average molecular weight range affected by the invention, but also solid polymers of this type with a much higher molecular weight.
  • the attempt to heat such solid materials of high molecular weight - for example body-absorbable thread material based on high polymers of glycolic acid and / or lactic acid - by the action of microwaves or even to heat them to the sterilization temperature leads to no result. Obviously no sufficient resonance between polar polar constituents and energy radiation is triggered here.
  • microwave agent concerned here for the thermal sterilization of the resin class affected according to the invention could be that sufficient proportions of comparatively short-chain oligomers are present even in the case of material samples which initially appear to be wax-like and initially interact with the one radiated energy can kick, heat up, soften the immediate environment. and thus lead to the expansion of the accessible resin volume.
  • attack of the microwave does not only take place on the outer areas of the goods to be heated, but penetrates the entire material. To a certain extent, this ensures that the goods are heated from the inside out its entirety. It is obvious that essentials are achieved for the objective of killing germs according to the invention.
  • the material to be sterilized is received in an envelope that resists the action of microwaves and allows passage. It is known from everyday practice that in particular plastics, for. B. Polyolefins are suitable, which are already used on a large scale today. B. for portioning ready meals to be used in the microwave oven.
  • the oligomer materials to be subjected to the process should preferably be at least viscous and flowable in the temperature range of the germicidal treatment.
  • Bone waxes and adhesives of the type described and in particular the specified average molecular weight ranges are at temperatures above 100 ° C. B. melted in the temperature range up to 130 C usually to the flowable state.
  • the use of microwaves in the process according to the invention can be intermittent or continuous and thereby sweep over a process step as a whole or only relate to parts of such a process step.
  • the temperature to be set can be controlled by selecting the intensity and duration of the energy radiation. Intermittent irradiation with comparatively low powers - for example up to a maximum of 200 watts - allows the setting of moderate temperatures and / or the maintenance of a predetermined temperature range over a longer period of time. In the heating section of the process, it may be expedient to work continuously or batchwise with a comparatively higher output - for example with up to 1000 watts.
  • the dwell time of the goods to be sterilized in the predetermined temperature range of germ killing is based on the previously known knowledge of sterilization processes of the type required here. For example, the following applies: heating to temperatures of at least 100 ° C., preferably of at least 11 ° C. for the time required for the reliable killing of undesired germs. For example, the temperature range above 1 20 C to 180 C is suitable for a few minutes or even longer.
  • a commercially available microwave oven of the "Siemens" brand is used as the microwave device, which provides a time-controlled power input in the following stages: 90 W, 1 80 W, 360 W and 600 W.
  • the radiated energy has a frequency of 2.15 GHz.
  • the material samples characterized in detail in the following examples are each present in an amount of about 30 g in unsealed glass vials, which are inserted one after the other into the center of the heating zone for carrying out the experiment.
  • the starting temperature of all material samples - unless expressly stated otherwise - is 21 ° C.
  • Microwave energy is radiated in one stage or in stages in the manner specified in the examples (selected energy input and duration of the respective heating period).
  • the temperature in the upper area of the material sample is immersed or immersed. Pressing in a laboratory mercury thermometer determined.
  • the subsequent heating stage (s) are carried out immediately after the previous temperature determination.
  • a reaction product which is viscous at room temperature and is based on glycerol / glycolic acid / oleic acid in a molar ratio of 1/3/3. Heating energy input Heating time Temperature of the stage (W) (sec.) Irradiated material
  • the material sample is cooled to an initial temperature of 30 C and subjected to another two-stage heating cycle.
  • the values obtained are the following.
  • the starting material has a thick viscosity at room temperature.
  • the heated material is thin. It is cooled to an application temperature of 32 ° C. and then again subjected to two-stage heating with the following result.
  • the final temperature reached is 158 ° C.
  • the material sample is thin.
  • a viscous feed material based on glycerin / lactic acid in a moi ratio of 1/12 is subjected to two-stage heating.
  • the working conditions and results are the following. Service entry Duration Temperature Resin procurement
  • a wax-like, solid condensation product based on tallow alcohol / lactic acid in a molar ratio of 1/17 is heated in 3 stages at a power input of 600 W. Duration of the first stages 50 seconds, duration of the second and third stages 60 seconds each.
  • the sample material After the end of the first irradiation period, the sample material is so firm that a temperature measurement is not possible. After the second heating stage, softening is set to such an extent that the thermometer can be pressed into the wax mass. At this point the temperature was 55 ° C. At the end of the third heating stage, the material is in an inhomogeneous, partially melted state. The temperature in the melted areas is 105 C.
  • a wax-like, solid condensation product based on glycerol / glycolic acid in a molar ratio of 1/9 is irradiated in two stages with a power input of 600 W each for 30 seconds.
  • the material sample is still mostly solid, but melted porridge-like. In these A melting point of 74 C is determined. After the end of the second heating period, the material has almost completely melted. The temperature determined in the melt is 133 ° C.
  • a viscous / solid condensation product based on glycerol / glycolic acid / lactic acid in a molar ratio of 1/5/1 is irradiated in one stage at a power input of 600 W for a period of 45 seconds.
  • a low-viscosity melt with a temperature of 126 ° C. is obtained.
  • a viscous-solid material based on glycerine / glycolic acid / lactic acid in a molar ratio of 1/2/12 is treated in two stages for a period of 60 seconds with a power input of 360 W in the first process stage and 600 W in the second process stage.
  • the material sample After the first heating stage, the material sample is viscous and at approx. 38 C warmed up.
  • the thinly molten material obtained in the subsequent heating stage has a temperature of 162 ° C.
  • a glycerol / glycolic acid ester in a molar ratio of 1/3 - use consistency viscous - is irradiated in one stage at a power input of 360 W for a period of 70 sec.
  • a low-viscosity melt with a temperature of 131 C is obtained.
  • An oligomeric condensation product based on glycerol / glycolic acid / lactic acid in a molar ratio of 1/6/6 is subjected to a six-stage heating cycle with a power input of 600 W each in the following time sequence:

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum vereinfachten Sterilisieren von halbfesten bis festen Stoffzubereitungen auf Basis von Oligomeren niederer Hydroxycarbonsäuren oder ihren Salzen sowie ihren Umsetzungsprodukten mit Molekulargewichtsregelnden Komponenten, die auch in Abmischung mit körperverträglichen Mineralstoffen vorliegen können, durch Erhitzen auf erhöhte Temperaturen. Erfindungsgemäß wird das zu sterilisierende Gut der Einwirkung von hochfrequenten Schwingungen des Mikrowellenbereichs (Mikrowellen) unterworfen.

Description

"Vereinfachtes Verfahren zum Sterilisieren von halbfesten bis festen Stoffzubereitungen auf Basis von Oligomeren niederer Hydroxycarbonsäuren oder deren Salze"
Gegenstand der deutschen Offenlegungsschriften DE 32 29 510 und 37 16 302 sind resorbierbare Wachse zur mechanischen Blut¬ stillung an körpereigenem Hartgewebe, insbesondere an Knochen , die sich dadurch auszeichnen , daß sie aus bei Körpertemperatur zähviskosen bis festen wachsartigen Polyester-Oligomeren von niederen Hydroxycarbonsäuren bestehen . Als besonders geeignet werden entsprechende Polyester, Oligomere der Milchsäure und/oder der Clycolsäure beschrieben . Aufgrund ihrer Struktur sind diese Wachse durch körpereigene Stoffwechselmechanismen abbaubar , wobei die Geschwindigkeit des Abbaus in an sich be¬ kannter Weise einstel lbar ist. Die bevorzugten Wachse weisen mittlere Molekulargewichte im Bereich von etwa 200 bis 1500 und insbesondere im Bereich von etwa 300 bis 1000 auf.
Zur Regelung des mittleren Molekulargewichts werden monofunk- tionel le und/oder di funktionel le Alkohole und/oder Carbonsäuren mitverwendet, wobei dem Glycerin als polyfunktionel lem Alkohol besondere Bedeutung zukommen kann . Die resorbierbaren Mate¬ rialien sind weiterhin in einer wichtigen Ausführungsform von freien Carboxylgruppen praktisch vollständig befreit. Möglich ist das entweder durch eine gezielte Reinigung wie sie beispielsweise in den zuvor genannten Druckschri ften beschrieben i st oder aber durch Salzbi ldung an Carboxylgruppen , die im Reaktionsrohpro¬ dukt noch vorliegen oder über beispielsweise freie Hydroxycar¬ bonsäuren der genannten Art gezielt zugesetzt si nd . So beschreiben die älteren deutschen Patentanmeldungen P 38 25 211 .2 ( D 8293 ) und P 38 26 915 .5 ( D 8265) Massen auf Basis von Oligomeren der geschilderten Art, die sich durch einen Gehalt an körperverträglichen Salzen organischer und/oder an¬ organischer Säuren auszeichnen , wobei entsprechende Salze durch Abreaktion der im Oligomerwachs gegebenenfalls vorliegenden freien Carboxylgruppen ausgebildet und/oder als zugesetzte Salze homogen verteilt in das Wachs eingearbeitet sind. In der zuletzt genannten älteren Anmeldung wird dieses Konzept der körperver¬ träglichen und kδrperresorbierbaren Oligomerverbindungen insbe¬ sondere auf Basis der Glycolsäure und/oder Milchsäure dahin¬ gehend erweitert, daß hier wenigstens anteilsweise resorbierbare Knochenersatz- und/oder Knochenverbundwerkstoffe sowie Hilfs¬ stoffe für die Einbindung von Prothesenmaterial in lebendes Knochengewebe beschrieben werden. Die in diesem Zusammenhang eingesetzten Oligomertypen können mittlere Molekulargewichte des erweiterten Bereichs von etwa 200 bis 10000 g/Mol und insbeson¬ dere des Bereichs von etwa 300 bis 5000 g/Mol enthalten. Als geeignet sind insbesondere Abmischungen solcher Oiigomerharze beschrieben , die keramische Werkstoffe in bevorzugt homogener Verteilung dispergiert enthalten. Diese insbesondere in Pulver- und/oder in Granulatform vorliegenden Keramikwerkstoffe können körperresorbierbar oder auch nicht resorbierbar sein , wobei bioaktiven Keramikwerkstoffen vor allem auf Basis von Calcium- phosphatverbindungen besondere Bedeutung zukommen kann . Ge¬ eignete Caiciumphosphate sind beispielsweise Hydroxylappatit und/oder Tricalciumphosphat.
Die Herstellung der geschilderten Oligomerverbindungen erfolgt durch eine Polykondensations- und/oder Polyadditionsreaktion - in der Regel unter Einwirkung geringer Mengen schwach saurer Katalysatoren - bei erhöhten Temperaturen . Auch die Einarbei¬ tung der gegebenenfalls mitverwendeten keramischen Werkstoffe und/oder Salze erfolgt üblicherweise bei erhöhten Temperaturen , im allgemeinen über die Schmelzphase der organischen Harze.
Für den praktischen Einsatz dieser Massen in der Operations¬ technik ist im aligemeinen die portionierte Abpackung bei gleichzeitiger Sicherstellung eines vollsteri len Arbeitsmaterials Voraussetzung . Die Erfindung geht von der Aufgabe aus , diese Voraussetzungen in möglichst einfacher Weise für Materialien der beschriebenen Art zu erfüllen . Die technische Lösung der Er¬ findung baut dabei auf dem bekannten Prinzip der Keimabtötung durch Erhitzen des zu sterilisierenden Materials auf hinreichend hohe Temperaturen auf. Wesentlich ist für die Lehre der Er¬ findung die Auswahl des technischen Hilfsmittels , mit dem die Temperaturführung während wenigstens wesentlicher Abschnitte der Materialsterilisierung vorgenommen und kontrolliert wird . Die neue Lehre geht von der Erkenntnis aus , daß es möglich ist, das zu sterilisierende Gut durch Einwirkung von hochfrequenten elektromagnetischen Schwingungen des Mikrowellenbereichs - im al lgemeinen Sprachgebrauch als "Mikrowel len" bezeichnet - in vor¬ bestimmbarer Weise auf die erforderlichen Temperaturen zu er¬ hitzen .
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zum Sterilisieren von halbfesten bis festen Stoffzubereitungen auf Basis von Oligomeren niederer Hydroxycarbonsäuren oder deren Salze und ihren Umsetzungsprodukten mit Moieku largewichts- regelnden Komponenten , insbesondere 1 - und/oder mehrwertigen Alkoholen bzw . entsprechenden Carbonsäuren , die auch in Ab- mischung mit körperverträgl ichen Mineralstoffen vorliegen können , durch Erhitzen auf erhöhte Temperaturen , wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist , daß das zu steri lisierende Gut der Einwirkung von Mi krowel len unterworfen wi rd .
Die Anwendung hochfrequenter elektromagnetischer Schwingungen des oberen Megahertz-Bereiches bis in den mittleren Gigahertz- - H -
Bereich ist in den letzten Jahren zunehmend in die Praxis um¬ gesetzt worden. Das für den Haushaltsbereich bekannte Beispiel ist der Mikrowellenherd , der zum raschen durchgreifenden Auf¬ heizen und gegebenenfalls vorherigen Auftauen von vorgefertigten Speisen eingesetzt wird. Die ausgewählte Mϊkrowelienstrahlung des unteren bis mittleren Gigahertz-Bereiches - beispielsweise des Bereichs von etwa 0 , 1 bis 300 GHz und bevorzugt des Bereichs von etwa 0 ,1 bis 30 GHz - regt die im aufzuwärmenden Gut vor¬ liegenden Wassermoleküle an und bewirkt damit die Aufheizung des wasserhaltigen Gutes von innen heraus. Die Durchgriffsmög¬ lichkeit der Strahlung in das Innere des aufzuwärmenden Gutes ist bei niedrigeren Frequenzen des angegebenen Bereiches größer als bei den höheren Frequenzen , vergleiche hierzu beispielsweise "Mikrowellen" , Günter Nemitz, München 1980 , Seite 155.
Der Einsatz von Mikrowellen ist auch auf verwandten Gebieten vorgeschlagen worden , beispielsweise zum Erhitzen feuchter Textilien , insbesondere auch im Rahmen von Wasch- und Trock¬ nungsprozessen. Stets handelt es sich dabei aber um den Eingriff in wäßrig-feuchtes Gut.
Oligomerharze der von der vorliegenden Erfindung betroffenen Art sind aufgrund ihrer Herstellung als wasserfreie Materialien anzusehen . Bekannt sind dabei Polykondensationstypen dieser Art nicht nur des von der Erfindung betroffenen vergleichsweise beschränkten mittleren Molekulargewichtsbereichs , sondern auch feste Polymere dieser Art mit sehr viel höherem Molekulargewicht. Der Versuch , solche Feststoffmaterialien hohen Molekulargewichts - beispielsweise körperresorbierbares Fadenmaterial auf Basis von Hochpolymeren der Glycolsäure und/oder der Milchsäure - durch Einwirkung von Mikrowel len zu erwärmen oder gar auf Sterilisa¬ tionstemperatur zu erhitzen , führt zu keinem Ergebnis . Hier wird offensichtlich keine hinreichende Resonanz zv/ischen an sich polaren Molekülbestandtei len und Energieeinstrahluπg ausgelöst. Überraschenderweise sieht die Situation völlig anders, aus, wenn Harze der in den eingangs genannten vorveröffentlichten und äl¬ teren Schutzrechten bzw. Schutzrechtsanmeldungen beschriebenen Art Einwirkung von Mikrowellen ausgesetzt werden. Die Einstrah¬ lung von Energie im heute haushaltsüblichen Mikrowellenherd führt zu vergleichsweise rascher Aufheizung der Harze, wobei der für die Sterilisation wesentliche Temperaturbereich von wenigstens etwa 100 C um so schneller erreicht wird, je schneller die mit dieser Aufheizung verbundene Erweichung und/oder Verflüssigung der Oligomeren eintritt. Die absatzweise Einstrahlung jeweils gleicher Energiebeträge in ein zunächst wachsartig festes und dann bei steigenden Temperaturen zunehmend weicher bis flüssig werdendes Material zeigt darüber hinaus, daß die Interaktion zwischen dem zu erhitzenden Gut und der eingestrahlten Energie um so wirkungsvoller wird, je beweglicher die Harzbeschaffenheit durch Temperatursteigerung wird. Die mit einer vorbestimmten Energie- und Zeiteinheit einstellbaren Temperatursprünge an der Materialprobe werden beim stufenweisen Übergang von dem festen Material zum geschmolzenen Gut mit zunehmender Weichheit der Materialprobe größer.
Eine Erklärung für die Anwendbarkeit des hier betroffenen Ar¬ beitsmittels Mikrowelle zum thermischen Sterilisieren der er¬ findungsgemäß betroffenen Harzklasse könnte darin liegen, daß auch bei zunächst wachsartig fest erscheinenden Materialproben hinreichende Anteile an vergleichsweise kurzkettigen Oligomeren vorliegen, die zunächst in eine Wechselwirkung mit der einge¬ strahlten Energie treten können, sich dabei erhitzen, die un¬ mittelbare Umgebung dabei erweichen . und damit zur Erweiterung des ansprechbaren Harzvolumens führen. Entscheidend dürfte auch hier sein, daß der Angriff der Mikrowelle nicht nur an den Außenbereichen des zu erwärmenden Gutes, sondern durchdrin¬ gend im Gesamtmaterial stattfindet. Sichergestellt ist damit gewissermaßen die Erhitzung des Gutes von innen heraus in seiner Gesamtheit. Es ist einleuchtend , daß damit gerade für die erfindungsgemäße Zielsetzung der Keimabtötung Wesentliches erreicht wird . Das gilt nicht nur für Materialien , die als solche durch die Oligomeren beispielsweise der Glycolsäure und/oder der Milchsäure gebildet werden , sondern gerade auch für die in den genannten älteren Anmeldungen geschilderten Mischprodukte, die keramische Werkstoffanteiie aufweisen. Bei inniger Vermengung von Harz und keramischem Werkstoff, der vorzugsweise als fein¬ verteilter Bestandteil vorliegt, gelingt durch das erfindungs¬ gemäße Einwirken der Mikrowelle die durchdringende Erhitzung und damit keimabtötende Sterilisierung auch vergleichsweise dicker Materialschichten. Ersichtlich liegt hier eine wesentliche Vereinfachung für die Bereitstellung praxisgerechter portionierter Packungen in vollsterilisierter Form.
Erfindungsgemäß wird es damit möglich , beispielsweise Knochen¬ wachse oder als Klebehilfe bestimmte Materialien für den medi¬ zinischen Einsatz in portionsweiser Aufteilung insbesondere in
Form von wenigstens weitgehend geschlossenen Portionspackungen der Keimabtötung zu unterwerfen . Das zu sterilisierende Gut wird dabei in einer Umhüllung aufgenommen , die der Einwirkung von Mikrowel len widersteht und den Durchtritt zuläßt. Bekannt ist aus der Alltagspraxϊs , daß hierfür insbesondere Kunststoffe , z . B . Polyolefine geeignet sind , die heute bereits in großem Umfang z. B . für die Portionierung von Fertiggerichten zum Aufheizen im Mikrowellenherd Verwendung finden.
Die dem Verfahren zu unterwerfenden Oligomermaterialien sollen vorzugsweise im Temperaturbereich der keimabtötenden Behand¬ lung wenigstens zähviskos fließfähig sein . Knochenwachse und Klebstoffe der geschilderten Art und insbesondere der angege¬ benen mittleren Molekulargewϊchtsbereiche sind bei Temperaturen oberhalb von 100 C z. B. im Temperaturbereich bis 130 C üb¬ licherweise zum fließfähiqen Zustand erschmolzen . In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann es zweckmäßig sein , bei Raumtemperatur feste Stoffzubereitungen , die zunächst auf die Einwirkung von energiereicher Strahlung der hier betroffenen Art nur wenig ansprechen , dadurch zu aktivie¬ ren , daß Materialien dieser Art in konventioneller Weise be¬ schränkt vorgewärmt werden. Es kann dabei zweckmäßig sein, ein solches Vorwärmen von wenigstens Anteilen der jeweils zu ste¬ rilisierenden Materialproben bis in den Bereich einer beginnenden Erweichung vorzunehmen und derart vorbehandeltes Material dann der Mikrowelleneinstrahlung auszusetzen . Eine solche kombinierte Temperaturbehandlung wird allerdings nur in Sonderfällen not¬ wendig.
Der Mikrowelieneinsatz im erfindungsgemäßen Verfahren kann in¬ termittierend oder kontinuierlich sein und dabei eine Verfah¬ rensstufe als Ganzes überstreichen oder auch nur Anteile einer solchen Verfahrensstufe betreffen . Die Steuerung der einzu¬ stellenden Temperatur gelingt durch Wahl der Intensität und Zeitdauer der Energieeinstrahlung . Durch intermittierende Ein¬ strahlung mit vergleichsweise geringen Leistungen - beispielsweise bis maximal 200 Watt - erlaubt die Einstel lung mäßiger Tempera¬ turen und/oder die Einhaltung eines vorgegebenen Temperaturbe¬ reichs über einen längeren Zeitraum. I n dem Verfahrensabschnitt der Aufheizung kann es zweckmäßig sein , mit vergleichsweise höherer Leistung - beispielsweise mit bis zu 1000 Watt - kon¬ tinuierlich oder absatzweise zu arbeiten .
Die Verwei ldauer des zu steri lisierenden Gutes im vorbestimmten Temperaturbereich der Keimabtötung richtet sich nach dem vor¬ bekannten Wissen zu Sterilisationsvorgängen der hier geforderten Art. So gilt beispielsweise : Erhitzen auf Temperaturen von wenig¬ stens 100 C , vorzugsweise von wenigstens 1 1 0 C für den zur sicheren Abtötung unerwünschter Verkeimung benötigten Zeit¬ raum . Geeignet ist beispielsweise der Temperaturbereich oberha lb 1 20 C bis 180 C für einige Minuten oder auch länger . Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es häufig hinreichend , eine vorbestimmte Energiemenge auf die zu sterilisierende und vorzugsweise in der wenigstens weitgehend geschlossenen Portionspackung befindliche Materialmenge abzu¬ strahlen und daraufhin die entsprechend hoch aufgeheizte Ma¬ terialprobe unter Regulierung bzw. Verzögerung der Abkühlung sich selbst zu überlassen. Ein gegebenenfalls erforderliches völliges Verschließen der jeweiligen Portionspackung kann ohne nochmaligen Materia Ikontakt erfolgen.
B e i s p i e l e
Als Mikrowellengerät wird ein handelsüblicher Mikrowellenherd der Marke "Siemens" verwendet, der einen zeitgesteuerten Leistungs¬ eintrag in den folgenden Stufen vorsieht: 90 W, 1 80 W, 360 W sowie 600 W. Die abgestrahlte Energie hat eine Frequenz von 2 , 15 GHz .
Die in den nachfolgenden Beispielen im einzelnen charakterisierten Materialproben liegen jeweils in einer Menge von etwa 30 g in nichtverschlossenen Glasfläschchen vor , die zur Versuchsdurch¬ führung nacheinander jeweils in das Zentrum der Heizzone einge¬ setzt werden.
Die Ausgangstemperatur aller Materialproben beträgt - soweit nicht anderes ausdrücklich angegeben ist - 21 °C . Mikrowellen¬ energie wird einstufig oder stufenweise in der in den Beispielen angegebenen Art (gewählter Energieeintrag und Dauer der jewei¬ ligen Heizperiode) eingestrahlt. Im unmittelbaren Anschluß an eine Heizperiode wird die Temperatur im oberen Bereich der jewei ligen Materialprobe durch Eintauchen bzw . Eindrücken eines Labor-Quecksi lberthermometers bestimmt. Die nachfolgende ( n) Heizstufe( n ) werden jewei ls im unmittelbaren Anschluß an die vorangegangene Temperaturbestimmung vorgenommen .
Die chemische Zusammensetzung der untersuchten Ol igomeren und ihre physikalische Beschaffenheit vor sowie nach dem Energie¬ eintrag sind in den nachfolgenden Beispielen zusammengefaßt .
Beispiel 1
Bei Raumtemperatur viskos fließfähiges Umsetzungsprodu kt auf Basis Glycerin/ Glycolsäure/ Ö lsäure im Molverhältnis 1 /3 /3. Heiz- Energieeintrag Heizdauer Temperatur des stufe (W) (sec. ) bestrahlten Guts
600 30 59
2. 600 15 75
Die Materialprobe wird auf eine Anfangstemperatur von 30 C ge¬ kühlt und einem erneuten zweistufigen Heizzyklus unterworfen. Die ermittelten Werte sind die folgenden.
Heiz- Energieeintrag Heizdauer Temperatur des stufe (W) (sec. ) bestrahlten Guts
1 . 600 60 78
600 60 131
Beispiel 2
Umsetzungsprodukt auf Basis Glycerin/Glycolsäure/Milchsäure/- Ölsäure im Molverhältnis 1 /6/6/3
Das Ausgangsmaterial hat bei Raumtemperatur dickviskose Be¬ schaffenheit. Heiz- Energieeintrag Heizdauer Temperatur des stufe (W) (sec.) bestrahlten Guts
1. 600 45 74
Das erhitzte Material ist dünnflüssig. Es wird auf eine Einsatz¬ temperatur von 32 C gekühlt und dann erneut einer zweistufigen Erwärmung mit dem folgenden Ergebnis ausgesetzt.
Heiz- Energieeintrag Heizdauer Temperatur des stufe (W) (sec.) bestrahlten Guts o„
1. 600 60 76
600 45 113
Beispiel 3
Ein Kondensationsprodukt auf Basis Glycerin/Milchsäure im Mol¬ verhältnis 1/4, das bei Einsatztemperatur als zähviskoses Produkt vorliegt, wird einstufig bei einem Leistungseintrag von 600 W für 60 sec. bestrahlt. Die erreichte Endtemperatur liegt bei 158 °C. Die Materialprobe ist dünnflüssig.
Beispiel 4
Ein zähviskoses Einsatzmaterial auf Basis Glycerin/Milchsäure im Moiverhältnis 1/12 wird einer zweistufigen Erwärmung ausgesetzt. Die Arbeitsbedingungen und -Ergebnisse sind die folgenden. Leistungseintrag Zeitdauer Temperatur Harzbeschaffen-
(W) o^
(sec. ) heit
180 60 38 zähviskos
600 60 138 dünnflüssig
Beispiel 5
Ein wachsartig festes Kondensationsprodukt auf Basis Talgalko- hol/Mϊlchsäure im Molverhältnis 1 /17 wird jeweils bei einem Lei¬ stungseintrag von 600 W in 3 Stufen erwärmt. Dauer der ersten Stufen 50 sec , Dauer der zweiten und dritten Stufe jeweils 60 sec .
Nach Abschluß der ersten Einstrahlungsperiode ist das Proben¬ material so fest, daß eine Temperaturmessung nicht möglich ist. Nach der zweiten Erwärmungsstufe ist eine so weitgehende Er¬ weichung eingestellt, daß das Thermometer in die Wachsmasse ein¬ gedrückt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt bestimmte Temperatur 55 °C. Zum Abschluß der dritten Heizstufe ist das Material in einem inhomogenen partiell erschmolzenen Zustand . Die Tempera¬ tur in den erschmolzenen Bereichen liegt bei 105 C.
Beispiel 6
Ein wachsartig festes Kondensationsprodukt auf Basis Glycerin/- Glycolsäure im Molverhältnis 1 /9 wird zweistufig bei einem Lei¬ stungseintrag von jewei ls 600 W jeweils für 30 sec. bestrahlt.
Ergebnis der ersten Behandlungsstufe: Die Materialprobe ist noch überwiegend fest, jedoch herdweise breiig geschmolzen. I n diesen Schmelzbereichen wird eine Temperatur von 74 C bestimmt. Nach Abschluß der zweiten Heizperiode ist das Material fast vollständig erschmolzen. Die in der Schmelze bestimmte Temperatur liegt bei 133 °C.
Beispiel 7
Ein zähviskos/festes Kondensationsprodukt auf Basis Glycerin/- Glycolsäure/Milchsäure im Molverhältnis 1 /5/1 wird einstufig bei einem Leistungseintrag von 600 W für den Zeitraum von 45 sec. bestrahlt. Es fällt eine dünnflüssige Schmelze mit einer Tem¬ peratur von 126 °C an .
Beispiel 8
Ein zähviskos-festes Material auf Basis Giycerin/Glycolsäure/- Milchsäure im Molverhältnis 1 /2/12 wird zweistufig jewei ls für den Zeitraum von 60 sec. bei einem Leistungseintrag von 360 W in der ersten Verfahrensstufe und 600 W in der zweiten Verfahrensstufe behandelt.
Nach der ersten Heizstufe ist die Materialprobe zähviskos und auf ca . 38 C aufgewärmt. Das in der nachfolgenden Heizstufe an¬ fallende dünnflüssig erschmolzene Material zeigt eine Temperatur von 162 °C.
Beispiel 9
Ein Glyerin/Glycolsäureester im Molverhältnis 1 /3 - Einsatzkon¬ sistenz zähviskos - wird einstufig bei einem Leistungseintrag von 360 W für den Zeitraum von 70 sec bestrahlt. Es fällt eine dünnflüssige Schmelze mit einer Temperatur von 131 C an . Beispiel 10
Ein oiigomeres Kondensationsprodukt auf Basis Glycerin/Glycol- säure/Milchsäure im Molverhältnis 1 /6/6 wird einem sechsstufrgen Aufheizzyklus bei einem Leistungseiπtrag von jeweils 600 W in der folgenden Zeitsequenz unterworfen :
1 . Stufe: 45 sec , Harzmasse unverändert fest und handwarm
2. Stufe: 30 sec , zähviskose Beschaffenheit, 39 °C
3. Stufe: 20 sec , Harzmasse partiell erschmelzend , in der Schmelzzone 84 C
4. Stufe: 10 sec , weiteres Fortschreiten des Schmelzvorganges, in der Schmelzzone 91 C
5. Stufe: 10 sec , Gesamtmasse zähfließend erschmolzen bei 94 °C
6. Stufe: 20 sec , dünnflüssig tropfende Schmelze bei 119 °C

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Sterilisieren von halbfesten bis festen Stoff¬ zubereitungen auf Basis von Oligomeren niederer Hydroxycarbonsäuren oder deren Salze und ihren Umsetzungsprodukten mit Molekuiargewichts-regelnden
Komponenten, insbesondere 1- und/oder mehrwertigen Alkoholen bzw. entsprechenden Carbonsäuren, die auch in Abmischung mit körperverträglichen Mineralstoffen vorliegen können, durch keimabtötendes Erhitzen auf erhöhte Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu sterilisierende Gut der Einwirkung von hochfrequenten Schwingungen des Mikrowellenbereichs (Mikrowellen) unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Körpertemperatur zähviskose bis wachsartige Massen insbesondere auf Basis von Oligomeren der Glycolsäure und/oder der Milchsäure bzw. deren Derivaten mit 1- und/oder mehrwertigen Alkoholen oder entsprechenden Car¬ bonsäuren, deren körperverträgliche Salze und/oder deren Abmischungen mit körperverträglichen Mineralstoffen dem Verfahren unterworfen werden.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß für den medizinischen Einsatz z. B. als Knochen¬ wachs oder Klebehilfe bestimmte Materialien der angegebenen Art in portionsweiser Aufteilung, insbesondere in Form von wenigstens weitgehend geschlossenen Portionspackungen der Keimabtötung unterworfen werden.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß Oligomermaterialien dem Verfahren unterworfen werden, die im Temperaturbereich der keimabtόtenden Be¬ handlung wenigstens zähviskos fließfähig sind .
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß bei Raumtemperatur feste Stoffzubereitungen im vorgewärmten Zustand , insbesondere wenigstens im Bereich beginnender Erweichung der Mikrowelleneinstrahlung ausge¬ setzt werden.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5 , dadurch gekennzeich¬ net, daß das zu sterilisierende Material einer zeitlich begrenzten kontinuierlichen, vorzugsweise aber einer intermittierenden Einwirkung der Mikrowellen unterworfen wird .
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