CZ2015117A3 - Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatabilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatabilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2015117A3 CZ2015117A3 CZ2015-117A CZ2015117A CZ2015117A3 CZ 2015117 A3 CZ2015117 A3 CZ 2015117A3 CZ 2015117 A CZ2015117 A CZ 2015117A CZ 2015117 A3 CZ2015117 A3 CZ 2015117A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- pcl
- spinning
- nanofibrous
- nanofibers
- biodegradable
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 206010072170 Skin wound Diseases 0.000 title claims description 15
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 9
- 239000004753 textile Substances 0.000 title 1
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 claims abstract description 75
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims abstract description 71
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims description 3
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims description 3
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 claims 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims 2
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 claims 2
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims 2
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 claims 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 claims 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 claims 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims 1
- 238000010036 direct spinning Methods 0.000 claims 1
- -1 is produced) PLDA) Polymers 0.000 claims 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- 229920001432 poly(L-lactide) Polymers 0.000 claims 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract description 36
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 abstract description 35
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 abstract description 21
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 abstract description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 4
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 17
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 10
- VFLDPWHFBUODDF-FCXRPNKRSA-N curcumin Chemical compound C1=C(O)C(OC)=CC(\C=C\C(=O)CC(=O)\C=C\C=2C=C(OC)C(O)=CC=2)=C1 VFLDPWHFBUODDF-FCXRPNKRSA-N 0.000 description 10
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 10
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 9
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 9
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 7
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 7
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 6
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 6
- 239000004148 curcumin Substances 0.000 description 5
- 229940109262 curcumin Drugs 0.000 description 5
- 235000012754 curcumin Nutrition 0.000 description 5
- VFLDPWHFBUODDF-UHFFFAOYSA-N diferuloylmethane Natural products C1=C(O)C(OC)=CC(C=CC(=O)CC(=O)C=CC=2C=C(OC)C(O)=CC=2)=C1 VFLDPWHFBUODDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 4
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 4
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 3
- 230000003110 anti-inflammatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 3
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 3
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 2
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 2
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 2
- 210000004207 dermis Anatomy 0.000 description 2
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- 230000029142 excretion Effects 0.000 description 2
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 2
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002062 molecular scaffold Substances 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 2
- 240000005343 Azadirachta indica Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 241001012123 Indigofera aspalathoides Species 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 235000013500 Melia azadirachta Nutrition 0.000 description 1
- 240000000366 Melilotus officinalis Species 0.000 description 1
- 235000017822 Melilotus officinalis Nutrition 0.000 description 1
- 240000007583 Memecylon edule Species 0.000 description 1
- 241001231092 Myristica andamanica Species 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 229940064004 antiseptic throat preparations Drugs 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 description 1
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 1
- 229940088623 biologically active substance Drugs 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007515 enzymatic degradation Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- AZKVWQKMDGGDSV-UHFFFAOYSA-N genipin Natural products COC(=O)C1=COC(O)C2C(CO)=CCC12 AZKVWQKMDGGDSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 239000013003 healing agent Substances 0.000 description 1
- 239000012676 herbal extract Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 229960003444 immunosuppressant agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003018 immunosuppressive agent Substances 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 231100000028 nontoxic concentration Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000000419 plant extract Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 description 1
- 238000009491 slugging Methods 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F13/00—Bandages or dressings; Absorbent pads
- A61F13/02—Adhesive bandages or dressings
- A61F13/0203—Adhesive bandages or dressings with fluid retention members
- A61F13/0206—Adhesive bandages or dressings with fluid retention members with absorbent fibrous layers, e.g. woven or non-woven absorbent pads or island dressings
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F13/00—Bandages or dressings; Absorbent pads
- A61F13/02—Adhesive bandages or dressings
- A61F13/0203—Adhesive bandages or dressings with fluid retention members
- A61F13/0223—Adhesive bandages or dressings with fluid retention members characterized by parametric properties of the fluid retention layer, e.g. absorbency, wicking capacity, liquid distribution
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/70—Web, sheet or filament bases ; Films; Fibres of the matrix type containing drug
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/70—Web, sheet or filament bases ; Films; Fibres of the matrix type containing drug
- A61K9/7007—Drug-containing films, membranes or sheets
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
- A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
- A61L15/22—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing macromolecular materials
- A61L15/26—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
- B29C39/02—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C39/12—Making multilayered or multicoloured articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
- B32B5/06—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by a fibrous or filamentary layer mechanically connected, e.g. by needling to another layer, e.g. of fibres, of paper
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Hematology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Vynález se týká způsobu pro výrobu nanovlákenné vrstvy vyrobené z čistého polykaprolaktonu (PCL), při kterém se nanovlákna ukládají na nosnou netkanou textilii metodou stejnosměrného nebo střídavého elektrického zvlákňování (DC elektrospinning nebo AC elektrospinning). Nanovlákenná PCL struktura vyrobená elektrospinningem, odstředivým zvlákňováním, technologií melt-blow nebo kombinací těchto technologií simuluje strukturu pars reticularis koria, a proto je ideální základnou pro reparaci a regeneraci tkání. PCL nanovlákenná vrstva je velmi flexibilní, a proto snadno přilne ke spodině rány. PCL nanovlákenné vrstvy vyrobené podle tohoto způsobu mají vysokou pórovitost a svou přístupností pro vzdušný kyslík usnadňují a urychlují hojení ran. Nanovlákenná struktura vyrobená podle tohoto způsobu znesnadňuje průchod buněk o velikosti bakterií, a tím působí jako antibakteriální bariéra.
Description
Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatibilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu.
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby nanovlákenné vrstvy vyrobené z čistých biodegradabilních a biokompatibilních polymerů (například polykaprolaktonu (PCL)), při kterém se nanovlákna ukládají na nosnou netkanou textilii metodou stejnosměrného nebo střídavého elektrického zvlákňování (DC elektrospinning nebo AC elektrospinning), odstředivého zvlákňování, meltblownu nebo pomocí kombinace těchto technologií.
Vynález se dále týká zařízení k zajištění výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatibilních nanovláken, především pro kryt kožních ran
Dosavadní stav techniky
Jedním z revolučních materiálů moderní lékařské vědy jsou bezpochyby nanovlákna. Pro své specifické vlastnosti nacházejí uplatnění nejen v mnoha technických oborech, ale otevírají také nové možnosti v současné medicíně.
Nejpoužívanějším způsobem výroby nanovláken je tzv. elektrostatické zvlákňování (DC elektrospinning) účinkem zdrojů stejnosměrného vysokého napětí. Z polymerního roztoku nebo polymerní taveniny se pomocí elektrostatických sil utvářejí jemná vlákna, jejichž průměr se pohybuje v rozsahu nanometrů, tedy milióntinách milimetru. Díky tomu má nanovlákenný materiál velkou povrchovou plochu, je vysoce porézní a vyznačuje se extrémně nízkou tuhostí. Předmětem rozsáhlého výzkumu je uplatnění nanomateriálů v biomedicíně. Nanomateriály mohou být použity při výrobě umělých orgánů, kůže, krevních cév nebo hojících prostředků.
Odborníci se zabývají výrobou nanovláken z biokompatibilních materiálů, které svými vlastnostmi napodobují skutečné tkáně a organismus je schopen je po určité době vstřebat.
Testuje se uplatnění nanovláken jako matrice pro růst kmenových buněk a možnost inkorporovat do jejich vrstev různé bioaktivní materiály, např. růstové faktory nebo imunosupresiva. Nanovlákna vyrobená z biopolymerů mohou sloužit jako krycí materiál na rány obohacený o antibakteriální či jiné látky, které přispějí k rychlejšímu hojení rány.
Nicméně veškeré úpravy samotného kožního krytu (neboli scaffoldu) ať během jeho výroby nebo již hotového materiálu se zdají spíše nevýhodné. Zaprvé proces výroby značně prodlužují. Zároveň funkcionalizace scaffoldu jakýmikoliv biologickými látkami, ať se již jedná o výtažky z bylin nebo například osazení scaffoldu buňkami pacienta, znesnadňuje reprodukovatelnost výroby materiálu. Navíc tyto biologicky aktivní látky při výrobě nebo při dlouhodobém skladování velmi často ztrácí svou aktivitu a jejich účinek se tudíž snižuje. Další překážkou, se kterou je nutné se vypořádat, je postupné řízené uvolňování léčivých látek z kožního krytu, alespoň do doby, než dojde kjeho výměně. Při osazení scaffoldu buňkami zase narážíme na problém, kdy je nutná biopsie pacientovy tkáně, kultivace jeho vlastních buněk in vitro a následné osazení scaffoldu. Toto je velmi zdlouhavý a také nákladný proces. Při funkcionalizaci scaffoldů jinými látkami, jako jsou například soli stříbra, o kterém je známo, že má antibakteriální účinky, je nutné velmi přesně odhadnout koncentraci dané látky. Při větších koncentracích je totiž stříbro toxické i pro buňky lidského těla a mohlo by dojít k odumírání pacientovy tkáně. Výše uvedenými problémy a jejich řešením se zabývají rlzné patenty a odborné články, jako například: 1. .J. Chong, T.T. Phan, I.J. Lim, Y.Z. Zhang, B.H. Bay, S. Ramakrishna, C.T. Lim, Evaluation of electrospun PCL/gelatin nanofibrous scaffold for wound healing and layered dermal reconstitution, Acta Biomaterialia 3 (2007) 321-330.
Současným požadavkem na nosiče vhodné pro tkáňové inženýrství je biologicky rozložitelný scaffold uvnitř něhož mohou fibroblasty migrovat a proliferovat. Taková umělá dermální vrstva musí přilnout k ráně a integrovat se do ní, což není u řady umělých kožních náhrad splněno. Vysoká cena současných umělých kožních náhrad omezuje četnost jejich aplikací jak u lékařů, tak u pacientů. V článku je navržen cenově efektivní kompozit sestávající z nanovlákenné vrstvy vytvořené metodou elektrického zvlákňování přímo na polyuretanový kryt (TegadermTM 3M Medical) pro dermální hojení kožních ran. Buněčná kultura je nasazena na obou stranách nanovlákenné vrstvy a testována na adhezi fibroblastů a jejich proliferaci. V práci se předpokládalo, že fibroblasty osídlené trojrozměrné nanovlákenné struktury překryté přes ránu podpoří tvorbu dermis a umožní následnou re-epitelizaci. Výsledky získané v této studii ukazují, že nanovlákenný scaffold z obou stran osídlený fibroblasty vykazoval dobrou buněčnou adhezi, růst a proliferaci. Je to úspěšný první krok pro aplikaci nanovlákenných materiálů jako vhodných trojrozměrných nosičů pro pěstování autogenních populací fibroblastů. Poznatky získané studií poskytují velký potenciál pro léčbu kožních ran pomocí aplikace vrstevnatých vlákenných prostředků.
Nevýhody: • Osazování in vitro před vlastní aplikací, která neumožňuje okamžité použití scaffold u. • Nanovlákenné struktury předpokládají reepitelizaci rány in šitu bez nutnosti předchozí kultivace • Ideálně osazování scaffoldu vlastními buňkami - biopsie, kultivace -zdlouhavé, finančně náročné • Pokud buňky cizí, nebezpečí odmítnutí scaffoldu 2. X. Liu, T. Lin, J. Fang, G. Yao, H. Zhao, M. Dodson, X. Wang, In vivo wound healing and antibacterial performance of electrospun nanofibre membranes, Journal of Biomedical Materials Research Part A 94A (2010) 499 - 508. V této práci autoři posuzovali 5 materiálů jako možné kandidáty na krytí ran: poly(vinyl alkoho) (PVA), póly (8-caprolacton) (PCL), polyakrylonitril (PAN), poly(vinyliden fluorid-co-hexaflouropropen) (PVdF-HFP) a PAN-polyuretan (PEU). Autoři poukazují na hlavní vlastnosti, které by měl ideální kryt rány mít a to, že by měl napomáhat hojení rány a minimalizovat velikost jizvy. Proto by takový scaffold měl splňovat požadavky na to, aby chránil ránu před infekcí, aby umožňoval přísun vzduchu k ráně a zároveň odváděl přebytečné tekutiny z rány. Tyto vlastnosti vlastnosti mají scaffoldy připravené elektrostatickým zvlákňováním. Vyznačují se vysokou porozitou, což napomáhá odvádění tekutiny z rány. Zároveň jsou tyto póry dostatečně malé na to, aby zamezily vnikání baterií do rány. Autoři článku pro svoje experimenty využili in vivo testování krytí na potkanech. Z jejich výsledků je patrné, že všechny použité materiály napomáhají hojení rány. Hydrofilní scaffoldy podporují proces hojení lépe, než hydrofobní. Větší porozita materiálu a tudíž větší prodyšnost vedou k lepšímu hojení rány. Dalším výsledkem této studie také bylo, že scaffoldy z PCL a PVdF-HFP oproti ostatním materiálům výrazně lépe přilnuly k ráně. To by mohla být u těchto scaffoldů výhodou, jelikož by nedocházelo k odlupování scaffoldů během procesů hojení, což by mohlo celý proces urychlit. Nevýhody: • Preference hydrofilních nanovlákenných materiálů, které nedostatečně adherují k ráně • Smáčivost nanovlákenných materiálů je obtížně měřitelná veličina 3. J. G. Merrel, S. W. McLaughlin, L. Tie, C. T. Laurencin, A. F. Chen, L. S. Nair, Curcumin loaded poly(8-caprolacton) nanofibres: Diabetic wound dressing with antioxidant and anti-inflammatory properties, Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology 36(12) (2009) 1149-1156. V rámci této studie se autoři zaměřili na funkcionalizaci PCL scaffoldu pomocí kurkuminu, fenolické sloučeniny, o které je známo, že má antioxidační a protizánětlivé účinky. Působí také proti vzniku infekcí. To dělá z kurkuminu výborného adepta pro hojení ran. Tato molekula má však velmi nízkou in vivo stabilitu. Proto se autoři tohoto článku rozhodli použít PCL scaffold jako nosič této sloučeniny. Zároveň průměry vláken scaffoldu jsou podobné průměru vláken kolagenu a napodobují tak extracelulární matrix a napomáhají tak lepší adhezi a proliferaci buněk na scaffoldu. Výhodou také je, že k uvolňování kurkuminu dochází pozvolna během několika dní, což zajišťuje trvalý a přísun této léčivé látky do rány během celého procesu hojení. Z jejich in vitro i in vivo experimentů vyplývá, že scaffold obohacený kurkuminem výrazně lépe napomáhá hojení rány oproti kontrolnímu PCL scaffoldu bez kurkuminu. Tato studie naznačuje další možný budoucí vývoj scaffoldů směrem ke zlepšení jejich už i tak výjimečných schopností hojit rány.
Nevýhody: • Nutnost izolace jakýchkoliv bioaktivních molekul často náročná na čas i instrumentaci • Izolované sloučeniny často nestabilní, případně ztrácí aktivitu po inkorporaci do scaffoldu • Problém s řízeným postupným uvolňováním 4. G. Jin, Μ. P. Prabhakaran, D. Kai, S. K. Annamalai, K. D. Arunachalam, S. Ramakrishna, Tissue engineered plant extracts as nanofibrous wound dressing, Biomaterials 34 (2013) 724 - 734.
Autoři tohoto článku navazují na mnohaleté poznatky medicíny, kdy se využívají různé léčivé byliny a jejich extrakty nejen k léčbě různých onemocnění, ale také k hojení například popálenin a jiných kožních ran. V této studii si k testování vybrali rostliny Indigofera aspalathoides (PCL/IA), Azadirachta indica (PCL/AI), Memecylon edule (PCL/ΜΕ) a Myristica andamanica (PCL/ΜΑ). Jako scaffold si zvolili nanovlákna PCL vyrobená elektrostatickým zvlákňováním. Z jejich studie vyplývá, že všechny použité scafřoldy jsou cytokompatibilní, netoxické a podporují proliferaci buněk. Všechny vyrobené scaffoldy vykazují lepší vlastnosti než samotné PCL, nejlepší výsledky však celkově vykazoval materiál PCL/ΜΕ. Toto je další studie poukazující na to, že budoucnost krytů ran bude ve funkcionalizaci nanovlákenných scaffoldů, což ještě podpoří jejich již tak vynikající mechanické vlastnosti, díky kterým se již v současné době výborně hodí pro využití jako krytů ran.
Nevýhody: • Funkcionalizace PCL nanovlákenného scaffoldů není nezbytně nutná, scaffold nevyvolává zánětlive reakce, bakteriální kontaminaci je zabráněno díky malým pórům nanovlákenné vrtsvy • Složitost systému, nanovlákenné PCL, samo o sobě vykazuje podporu hojení rány a navození regenerace poranění • V případě potřeby je možné nanovlákenný PCL scaffold kombinovat s dalšími přípravky používanými pro podporu hojení ran 5. R. V. Madhavan, M. J. Rosemary, M. A. Nandkumar, K. V. Krishnan, L. K. Krishnan, Silver nanoparticle impregnated póly (8-caprolacton) scaffolds: Optimization of antimicrobial and nontoxic concentrations, Tissue Engineering Part A 17 (2011), 439 - 449. V této studii se autoři zaměřili na výrobu PCL scaffoldů s příměsí nanočástic stříbra. Stříbrné nanočástice mají vynikající antimikrobiální účinky proti širokému spektru mikroorganismů i při nízkých koncentracích například oproti antibiotikům, které často mají relativně úzkou specifitu. Navíc proti antibiotikům si mikroorganismy umí velice účinně získat rezistenci. Stříbrné nanočástice působí jak proti Gram pozitivním, tak Gram negativním bateriím, virům a plísním. Navíc tyto částice vykazují i protizánětlivé účinky při hojení diabetických i chronických ran a popálenin. Je ovšem důležité nelézt optimální koncentraci, protože vysoké koncentrace stříbra mohou být toxické pro pacientovu tkáň. Tento článek popisuje další možné modifikace tkáňových nosičů, tentokrát anorganickými sloučeninami, které především vykazují antimikrobiální aktivitu, zamezují vzniku infekce, čímž napomáhají efektivnějšímu hojení.
Nevýhody: • Použití nanočástic stříbra, které mohou být toxické • Zábrana kontaminace je zajištěna malými póry v nanovlákenné vrtsvě, která zabrání průniku bakterií a jiných mikrobiálních agens
Degradace PCL: 6. Hongfan Sun, Lin Mei, Cunxian Song, Xiumin Cui, Pengyan Wang, The in vivo degradation, absorption and excretion of PCL-based implant, Biomaterials 27 (2006) 1735-1740. V této práci byla studována in vivo degradace poly(e-kaprolaktonu) (PCL). Studie byla prováděna po dobu 3 let na laboratorních potkanech. Distribuce, vstřebávání a vylučování PCL byly sledovány pomocí radioaktivního značení PCL Tritiem. Výsledky ukázaly, že kapsle z PCL s počáteční molekulovou hmotností (MW) 66 000 si zachovala svoji formu během implantace po dobu 2 let. Během 30 měsíců došlo k snížení molekulové hmotnosti PCL na hodnotu (Mw 8000). Molekulová hmotnost PCL se snižovala s časem podle lineárního vztahu mezi log(Mw) a časem. Tritiem značené PCL (molekulová hmotnost 3000) ve formě podkožních implantátů u potkanů byly testovány na vstřebávání a vylučování. Radioaktivní stopovací látky byly poprvé zjištěny v krevní plazmě potkanů 15 dnů po implantaci. Současně radioaktivní byly radioaktivně značené látky extrahovány z výkalů a moči. Celkem 92% implantovaného PCL a produktů jeho rozpadu bylo vyloučeno cestou výkalů a moči 135 dnů po implantaci. V té době radioaktivita plazmy klesla na úroveň pozadí. Radioaktivita v orgánech potkanů bylo blízko hodnot úrovně pozadí. To potvrzuje, že materiál PCL a produkty jeho rozkladu se neakumulují v tělesné tkáni pokusných zvířat. Naopak jejich kumulace v tkáních byla pokusem zcela vyloučena.
Nevýhody: • V článku byla zkoumána biodegradabilita PCL kapslí, nikoliv PCL vláken nebo nano-vláken. • PCL materiál zde nebyl použit pro studium hojení kožních poranění. 7. N. Bolgen, Y.Z. Menceloglu, K. Acatay, I. Vargel, E. Piskin, In vitro and in vivo degradation of non-woven materials made of poly(s-caprolactone) nanofibers prepared by electrospinning under different conditions, J Biomater Sci Polymer Edn 16 (2005) 1537-1555.
Práce výše zmíněných autorů byla zaměřena na studium degradace nanovlákenné vrsty z polykaprolaktonu v podmínkách in vitro a in vivo. Bylo zjištěno, že rychlost degradace závisí na průměru vláken, slabší vlákna degradují rychleji díky větší plošné hmotnosti. Degradace v podmínkách in vitro byla testována po dobu 6 měsíců. Degradace probíhala především mechanismem hydrolýzy. Po 6 měsících došlo ke snížení molekulové hmotnosti polykaprolaktonu a ke zhoršení mechanických vlastností (pokles pevnosti v tahu, Youngova modulu a prodloužení). Pokusy v in vivo podmínkách byly prováděny na laboratorních potkanech subkutánní implantací po dobu 90 dnů. Doba degradace byla rychlejší v in vivo podmínkách díky enzymatické degradaci, která je mimo hydrolýzy dalším mechanismem degradace polykaprolaktonu.
Nevýhody:
Degradace PCL byla sledována po subkutánní implantaci, PCL pro kryty ran může degradovat odlišnou rychlostí díky přítomnosti jiných enzymů, jinému pH v místě rány apod. Dále uvádíme jako stav techniky patent z oblasti „Nanovlákenné krvtv ran“: US 20130150763 A1
Electro spun nanofibrous wound dressing and a method of synthesizing the same
Tento patent popisuje 3 vrstvou nanovlákennou vrstvu používanou pro kryty ran. Vnější vrstva je hydrofilní a má podpůrnou funkci. Střední vrstva je tvořená ze zesíťovaného genipinu a obsahuje extrakt Melilotus officinalis. Vnitřní vrstva je tvořená nesíťovaným chitosanem. Do vrstev mohou být přidávána různá aditiva, která ovlivňují rychlost uvolňování bylinného extraktu.
Nevýhody: • Hydrofilní vrstvy neumožňují dobrou adhezi k ráně • Síťování polymeru ve střední vrstvě musí být plně kontrolováno, uvolňování léčivých látek přesně řízeno
Podstata vynálezu Cílem tohoto řešení by mělo být zajištění jednoduchého ůlošného útvaru z biokompatibilních polymerů především pro krytí kožních ran.
Pomocí technologie elektrického zvlákňování, odstředivého zvlákňování, meltblownu a kombinací těchto technologií je možné vytvořit nanovlákenný materiál, který vykazuje vlastnosti netkané textilie. Jedinečností tohoto materiálu je průměr vláken, tedy nano-vlákenného materiálu, který je použit pro vytvoření materiálu kožního krytu. Výhodou je struktura vyrobeného materiálu, kdy kožní kryt působí současně jako bariera proti působení bakterií a zároveň jako polopropustná membrána pro průnik kyslíku a odvod nežádoucích látek. V současnosti se takovéto jednoduché membrány nevyužívají jako kožní kryty. Výhodou je zde patentovaný způsob výroby nanovlákenného krytu bez dodatečného přídavku léčiva, který je možno bez problému přidat ex post. Výhodou je využití biokompatibilního a biodegradabilního polymerního materiálu pro krytí kožních defektů.
Další výhodou nanovlákenné vrstvy z polycaprolaktonu vyrobené podle tohoto vynálezu,je dosažení stejných vlastností vrstev nanovláken díky zachování molekulové hmotnosti použitého polymeru, což u biologických polymerů není možné. Tudíž při dodržení výrobních podmínek můžeme zaručit, že vyrobený materiál bude mít vždy stejné vlastnosti. Zároveň výroba nanovlákenného PCL pomocí elektrostatického zvlákňování je na průmyslové úrovni, tudíž je možné zajistit vysokou produkci krutů ran za přijatelnou cenu. Díky tomu, že scaffold není ničím funkcionalizovaný, je jej tudíž možné sterilizovat studeným etylenoxidem, aniž by to ovlivnilo jeho funkci. To je schválený proces sterilizace materiálů v medicíně. Vyrobený materiál je snadno aplikovatelný a má léčivé účinky především díky své primární struktuře. Svým uspořádáním napodobuje vlákna kolagenu v extracelulární matrix, což napomáhá adhezi a proliferací pacientových buněk na scaffoldu a tím dochází k uzavírání rány. Zároveň díky své vysoké porozitě umožňuje difundaci plynů mezi ránou a okolím, přísunu kyslíku, což opět příznivě ovlivňuje vývoj hojení rány. Díky vysoké porozitě navíc dochází k odtoku přebytečných tekutin z rány. Tyto póry scaffoldu jsou ovšem natolik malé, že zamezují průniku baterií. To znamená, že námi vyrobený scaffold působí zároveň jako antibakteriální bariéra. Velkou výhodou je, že jej lze kombinovat s dalšími běžně dostupnými léčivy na podporu hojení rány, jako jsou lokální antibiotika, antiseptika a podobné. Není tudíž nutné takovýto scaffold dále upravovat a funkcionalizovat.
Aplikace je rovněž nová v tom, že takový materiál na trhu není a veškeré rešerše, které byly provedeny hovoří jenom o materiálech z nanovláken, které navíc byly dotovány biologicky aktivní látkou (např. s bakterocidním účinkem)
Zařízení pro výrobu plošného vlákenného útvaru obsahujícího polymerní nanovlákna podle tohoto vynálezu sestává z dopravníkového pásu na němž je umístěna netkaná textilie sloužící jako nosič vlákenného útvaru podle tonoto vynálezu, který je vytvářen dvěma zdroji - zvlákňující elektrodou napájenou střídavým napětím a metodou odstředivého zvlánování, kdy je tímto postupem vytvořena na povrchu netkané textilie vrstva z biodegradabilních a biokompatibilních polymerů podle tohoto vynálezu.
Tento typ krytu kožních defektů má následující výhody: V mezidobí léčení defektu, kdy nejsou k dispozici definitivní výsledky, je často pod standardním dočasným krytím nastartován proces hojení, který je následně narušen při jeho snímání před plánovaným definitivním řešením rány některou z plastických technik. Pro pacienty tento postup znamená stresovou zátěž a proces hojení začíná opět od začátku. Přiložení nanovlákenných scaffoldů, vyrobených podle tohoto způsobu, po primární excizi bez uzávěru rány se v těchto případech jeví jako šetrnější a příznivější.
Nanovlákenná PCL struktura vyrobená elektrospinningem je velice podobná pars reticularis koria (lat. hlubší vrstva škáry), a proto je ideální k využití jako základny pro reparaci a regeneraci tkání. Další výhodou je, že nanovlákna jsou extrémně tenká. V důsledku toho jsou velmi flexibilní (tj. vykazují extrémně nízké hodnoty ohybového modulu). V důsledku toho tenké vrstvy z nich vyrobené snadno přilnou ke spodině rány. PCL nanovlákenné vrstvy vyrobené podle tohoto způsobu mají vysokou pórovitost a svou přístupností pro vzdušný kyslík usnadňují a urychlují hojení ran. Velkým pozitivem je také to, že tyto nanovlákenné struktury znesnadňují průchod buněk o velikosti bakterií, a tím působí jako antibakteriální bariéra. Přehled obrázků na výkrese
Obr. 1 : Vlákenný materiál vyrobený technologií elektrostatického zvlákňování z polykaprolaktonu připravovaného v příkladu 1 ve dvou zvětšeních dle měřítka v liště snímku snímané mikroskopem Phenom FEI.
Obr. 2: Vlákenný materiál vyrobený technologií elektrostatického zvlákňování z polykaprolaktonu připravovaného v příkladu 2 ve dvou zvětšeních dle měřítka v liště snímku snímané mikroskopem Tescan Vega.
Obr. 3: Vlákenný materiál vyrobený technologií odstředivého zvlákňování z roztoku polykaprolaktonu připravovaného v příkladu 3 ve dvou zvětšeních dle měřítka v liště snímku snímané mikroskopem Tescan Vega.
Obr. 4: Vlákenný materiál vyrobený technologií odstředivého zvlákňování z taveniny polykaprolaktonu připravovaného v příkladu 4 ve dvou zvětšeních dle měřítka v liště snímku snímané mikroskopem Tescan Vega.
Obr. 5: Vlákenný materiál vyrobený kombinací technologií meltblown a elektrostatické zvlákňování z polykaprolaktonu připravovaného v příkladu 5 ve dvou zvětšeních dle měřítka v liště snímku snímané mikroskopem Tescan Vega.
Obr. 6: Schéma zažízení pro výrobu plošného vlákenného útvaru obsahujícího polymerní nanovlákna.
Snímky vlákenných materiálů byly provedeny na mikroskopu Tescan Vega 3SB Easy Probe a Phenom FEI. Urychlovací napětí použité na mikroskopu Phenom FEI bylo 5kV, tlak v komoře: vysoké vakuum, zobrazovací režim: sekundární elektrony. Urychlovací napětí použité na mikroskopu Tescan Vega 3SB Easy Probe bylo 20 kV a 30 kV, tlak v komoře: vysoké vacuum, zobrazovací režim: sekundární elektrony, pracovní vzdálenost: WD od 13 do 18 mm.
Vlákenná vrstva byla nalepena uhlíkovou oboustranně lepící páskou na kovový terčík a následně naprášena zlatém. Vrstva zlata navzorku: cca 7nm, naprašující stroj: Q150R (Quorum Technologies, UK). K měření průměrů vláken ze snímků vytvořených pomocí rastrovacích elektronových mikroskopů byl využit software NIS ELEMENTS (LIM s.r.o., Česká Republika). Příklady uskutečnění vynálezu Příklad 1. Příprava vrstev z polykaprolaktonu pomocí elektrostatického zvlákňování
Polykaprolaton (Poly-s-caprolactone (PCL; Mw 45,000; Sigma Aldrich) byl rozpuštěn ve směsi chloroform (Penta)/ etanol (Penta) v hmotnostním poměru 9:1. Polymeru v roztoku bylo 16hm%. Takto připravený roztok byl umístěn na 12 hodin na magnetické míchadlo za laboratorních podmínek. Dále byl roztok elektrostaticky zvlákněn na zařízení Nanospider NS 4S1000U (Elmarco, Česká republika) a to se strunou jako zvlákňovací elektrodou. Zvlákňovací elektroda byla na +30kV, kolektor, pod nímž prochází podkladová textilie (spunbond), byl nabíjen na -10kV. Odtahová rychlost podkladové textilie byla v tomto příkladu 15mm/min. Výsledná elektrostaticky zvlákněná vrstva měla plošnou hmotnost 3g/m2. Průměry vláken se pohybují u nanovláken okolo střední hodnoty 239+94 nm, zatímco mikrovlákna mají střední hodnotu 3664±731 nm. Příklad 2: Příprava vrstev z polykaprolaktonu pomocí elektrostatického zvlákňování
Polykaprolaton (Poly-e-caprolactone (PCL; Mw 45,000; Sigma Aldrich) byl rozpuštěn ve směsi chloroform (Penta)/ etanol (Penta)/ kyselina octová (Penta) v hmotnostním poměru 8:1:1. Polymeru v roztoku bylo 16hm%. Takto připravený roztok byl umístěn na 12 hodin na magnetické míchadlo za laboratorních podmínek. Dále byl roztok elektrostaticky zvlákněn na zařízení Nanospider NS 4S1000U (Elmarco, Česká republika) a to se strunovým válečkem jako zvlákňovací elektrodou. Zvlákňovací elektroda byla na +30kV, kolektor, pod nímž prochází podkladová textilie (spunbond), byl nabíjen na -10kV. Odtahová rychlost podkladové textilie byla v tomto příkladu 15mm/min. Výsledná elektrostaticky zvlákněná vrstva měla plošnou hmotnost 4,6 g/m2. Průměry vláken se pohybují u nanovláken okolo střední hodnoty 239±94 nm, zastoupení mikrovláken bylo 5,3%. Příklad 3. Příprava vrstvy z polykaprolaktonu pomocí odstředivého zvlákňování z roztoku
Polykaprolaton (Poly-s-caprolactone (PCL; Mw 80,000; Sigma Aldrich) byl rozpuštěn ve směsi chloroform (Penta)/ etanol (Penta) v hmotnostním poměru 9:1. Polymeru v roztoku bylo 12hm%. Takto připravený roztok byl umístěn na 12 hodin na magnetické míchadlo za laboratorních podmínek. Dále byl roztok ostředivě zvlákněn pomocí zařízení Fiber Engine 1.1 (FibeRio Technology Corporation, USA). Otáčky zvlákňovacích spinneret byly 11000 otáček za minutu. Výsledná plošná hmotnost vrstvy byla 2,8g/m2. Střední hodnota průměrů vláken byla 942±347nm, zastoupení mikrovláken bylo 38%. Příklad 4. Příprava vrstvy z polykaprolaktonu pomocí odstředivého zvlákňování z taveniny
Polykaprolaton (Poly-s-caprolactone (PCL; Mw 45,000; Sigma Aldrich) byl odstředivě zvlákňován pomocí průmyslového zařízení na výrobu cukrové vaty s otáčkami zvlákňovací jednotky 3500 otáček za minutu a teplotou 90°C. Vrstva byla zachytávána na sérii tyčových kolektorů s výškou 25 cm umístěné ve vzdálenosti 50 cm od středu zvlákňovací jednotky. Výsledná plošná hmotnost vrstvy byla 7 g/m2. Střední hodnota průměrů vláken byla 1552±847m, zastoupení mikrovláken bylo 49%. Příklad 5. Příprava vrstvy z polykaprolaktonu pomocí kombinace technologií meltblown a elektrostatické zvlákňování
Poly-s-caprolactone (PCL; Mw 45,000; Sigma Aldrich), chloroform (Penta), etanol (Et-OH; Penta) byly použity pro výrobu vlákenných materiálů. Roztok 16hm% PCL ve směsi chloroform/etanol (9:1 hmotnostně) byl připraven pro elektrostatické zvlákňování. Zařízení na výrobu jsou laboratorní zařízení meltblown (laboratory equipment J&M Laboratories, USA) a zařízení na elektrostatické bezjehlové zvlákňování s využitím strunového válečku rotujícího ve vaničce s polymerním roztokem (princip technologie Nanospider™) jako zvlákňovací elektrody. Šroub extrudéru meltblowu rotoval 40 otáček za minutu, což znamená 100g polymeru za hodinu. Rychlost vzduchu ve vzdálenosti 20 cm od zvlákňovací trysky byla 20 ms"1. Délka zvlákňovací trysky byla 15 cm. Otáčení zvlákňovací elektrody u elektrostatického zvlákňování bylo 50 otáček za minutu s průměrem válečku 30 mm a délkou 15 cm. Váleček byl nabíjen zdrojem vysokého napětí na +35kV a kolektor byl nabíjen na -20kV. Okolní teplota a vlhkost byly 23°C; 45%RH. Finální plošná hmotnost vyrobeného materiálu byla 15 g/m2, střední hodnota průměru elektrostaticky zvlákněných vláken byla 732±292 nm, střední hodnota vláken vyrobených technologií meltblown byla 6,5±4,4pm. Zastoupení nanovláken (vláken s průměrem pod 1 pm) bylo objemově 1%, početně pak 56% v celém materiálu.
Zařízení pro výrobu plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatibilních nanovláken, především pro kryt kožních ran sestává z nejméně dvou zdrojů pro generování nanovláken, a to ze zvlákňovací elektrody 1 napájené střídavým napětím a zařízením 4 pro tvorbu nanovláken 3 a 5 metodou odstředivého zvlákňování, kdy je vytvořena vrstva 7 z nanovláken 3 a 5 na povrchu nosné netkané textilie 6 která je unášena dopravníkovým pásem 1.
Průmyslová využitelnost
Obvazový materiál (kryt ran) z polykaprolaktonových (PCL) nanovláken otvírá celou řadu nových možností v souvislosti s rychlým vývojem věd o nano-materiálech a nanotechnologie. Jednou z aplikací je výroba krytů kožních ran v podobě tenké nanovlákenné netkané textiliie, která svými vlastnostmi podporuje epitelizaci a hojení rány.
Claims (4)
1. Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatibilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu, vyznačující se tím, že je vyroben biokompatibilního nebo biodegradabilního polymeru, kyseliny polyglykolové (PGA), kyseliny polymléčné (PLA, PLLA, PLDA), polyvinylalkoholu (PVA), kolagenu, chitosanu, fibroínu a včetně jejich kopolymerů a směsí metodami elektrického zvlákňování, odstředivého zvlákňování, meltblownu a kombinací těchto technologií,ze všech těchto materiálů : polykaprolakton (PCL), přičemž výsledný materiál je sterilizovaný etylenoxidem.
2. Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatibilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu podle bodu 1, vyznačující se tím, že, tenká nanovlákenná vrstva se ukládá na povrch nosné textilie metodou stejnosměrného zvlákňování z polymerního roztoku nebo z taveniny.
3. Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatibilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu podle předchozích bodů, vyznačující se tím, že, tenká nanovlákenná vrstva se ukládá na povrch nosné textilie metodou meltblown.
4. Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatibilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu, vyznačující se tím, že zařízení pro výrobu plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatibilních nanovláken, především pro kryt kožních ran sestává z nejméně dvou zdrojů pro generování nanovláken, a to ze zvlákňovací elektrody (2) napájené střídavým napětím a zařízením (4) pro tvorbu nanovláken metodou odstředivého zvlákňování kdy je vytvořena vrstva (7) z nanovláken (3) a (5) na povrchu nosné netkané textilie (6) která je unášena dopravníkovým pásem (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015117A CZ309219B6 (cs) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatabilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015117A CZ309219B6 (cs) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatabilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2015117A3 true CZ2015117A3 (cs) | 2016-08-31 |
| CZ309219B6 CZ309219B6 (cs) | 2022-06-01 |
Family
ID=56885615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015117A CZ309219B6 (cs) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatabilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309219B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ308060B6 (cs) * | 2014-05-13 | 2019-12-04 | Univ V Liberci Tecch | 3D kompozitní materiál určený především jako biodegradabilní náhrada chrupavky |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU6076200A (en) * | 1999-07-08 | 2001-01-30 | Johnson & Johnson Consumer Companies, Inc. | Exothermic bandage |
| US9101508B2 (en) * | 2011-12-07 | 2015-08-11 | Esmaeil Mirzaei | Electro spun nanofibrous wound dressing and a method of synthesizing the same |
-
2015
- 2015-02-20 CZ CZ2015117A patent/CZ309219B6/cs unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ308060B6 (cs) * | 2014-05-13 | 2019-12-04 | Univ V Liberci Tecch | 3D kompozitní materiál určený především jako biodegradabilní náhrada chrupavky |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ309219B6 (cs) | 2022-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Heydari et al. | Preparation and evaluation of poly glycerol sebacate/poly hydroxy butyrate core‐shell electrospun nanofibers with sequentially release of ciprofloxacin and simvastatin in wound dressings | |
| Zhou et al. | Electrospun ZnO-loaded chitosan/PCL bilayer membranes with spatially designed structure for accelerated wound healing | |
| Ramalingam et al. | Antimicrobial properties and biocompatibility of electrospun poly-ε-caprolactone fibrous mats containing Gymnema sylvestre leaf extract | |
| Liu et al. | Electrospun nanofibers for wound healing | |
| Yan et al. | Surface modified electrospun poly (lactic acid) fibrous scaffold with cellulose nanofibrils and Ag nanoparticles for ocular cell proliferation and antimicrobial application | |
| Mohammadi et al. | An excellent nanofibrous matrix based on gum tragacanth-poly (Ɛ-caprolactone)-poly (vinyl alcohol) for application in diabetic wound healing | |
| Xue et al. | Drug loaded homogeneous electrospun PCL/gelatin hybrid nanofiber structures for anti-infective tissue regeneration membranes | |
| Garg et al. | Biomaterials-based nanofiber scaffold: targeted and controlled carrier for cell and drug delivery | |
| Xue et al. | Fabrication and evaluation of electrospun PCL–gelatin micro-/nanofiber membranes for anti-infective GTR implants | |
| Lin et al. | Pectin-chitosan-PVA nanofibrous scaffold made by electrospinning and its potential use as a skin tissue scaffold | |
| He et al. | Fibrous guided tissue regeneration membrane loaded with anti-inflammatory agent prepared by coaxial electrospinning for the purpose of controlled release | |
| Li et al. | Prevention of intra-abdominal adhesion using electrospun PEG/PLGA nanofibrous membranes | |
| Baranowska-Korczyc et al. | Antimicrobial electrospun poly (ε-caprolactone) scaffolds for gingival fibroblast growth | |
| Bacakova et al. | Tissue Engineering and Wound Healing Based on Synthetic | |
| Wei et al. | The multifunctional wound dressing with core–shell structured fibers prepared by coaxial electrospinning | |
| CN110195294B (zh) | 一种双负载核/壳结构的纳米纤维膜及其制备方法 | |
| Bao et al. | A berberine-loaded electrospun poly-(ε-caprolactone) nanofibrous membrane with hemostatic potential and antimicrobial property for wound dressing | |
| Golchin et al. | Effects of bilayer nanofibrillar scaffolds containing epidermal growth factor on full‐thickness wound healing | |
| Liu et al. | Phase change material-embedded multifunctional Janus nanofiber dressing with directional moisture transport, controlled release of anti-inflammatory drugs, and synergistic antibacterial properties | |
| Alhusein et al. | Zein/polycaprolactone electrospun matrices for localised controlled delivery of tetracycline | |
| Preem et al. | Electrospun antimicrobial wound dressings: Novel strategies to fight against wound infections | |
| EP3287149A1 (en) | Wound dressing comprising polymer fibers | |
| Sun et al. | Curcumin functionalized electrospun fibers with efficient pH real-time monitoring and antibacterial and anti-inflammatory properties | |
| Reyhaneh Ghavami et al. | Design of curcumin-loaded electrospun polyhydroxybutyrate Mat as a wound healing material | |
| Li et al. | Sandwich structure Aloin-PVP/Aloin-PVP-PLA/PLA as a wound dressing to accelerate wound healing |