CZ27202U1 - 3D kompozitní materiál určený především jako biodegradabilní náhrada chrupavky - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká složení strukturované nanovlákenné vrstvy s kombinací metody 3D tisku k vytvoření biodegradabilního materiálu pro použití jako náhrada kolenní chrupavky. Dosavadní stav techniky

V současné době se jako náhrady chrupavek používají materiály ve formě vláken, nebo pěn. Nevýhodou těchto materiálů je nedostatečná buněčná proliferace do vnitřku těchto materiálů a tedy nedostatečné vytvoření nové chrupavky v celém objemu scaffoldu.

Podstata technického řešení

Cílem technického řešení je nalézt vhodný materiál na bázi nanovláken s různou plošnou hmotností a vzorováním v ploše vrstvy, čímž materiál získává místa s větší a s menší porozitou. Nanovlákenný materiál je propojen vrstvami vytvořenými pomocí metody 3D tisku a tím je vytvořen kompozitní materiál. Takto vytvořený kompozit bude optimálně sloužit jako vhodný tkáňový nosič pro vytvoření kolenní chrupavky.

Cíle technického řešení je dosaženo kombinací metody 3D tisku, tedy rapid prototyping, a elektrostatického zvlákňování. Materiál využitý pro 3D tisk je biokompatibilní a biodegradabilní polymer poly-e-kaprolakton vytlačovaný ve formě mikronových vláken do pravidelných struktur např. pravidelné mříže z na sebe kolmo kladených vláken. Takto vytvořený materiál je ukládán na strukturovanou nanovlákennou vrstvu. Nanovlákenná vrstva je strukturovaná z důvodu rozdílné plošné hmotnosti v ploše a má tedy různé velikosti pórů ve struktuře. Vytvořený materiál slouží jako biodegradabilní náhrada v tkáňovém inženýrství hyalinní chrupavky.

Nanovlákenná vrstva je ve formě strukturované vrstvy, kde se mění plošná hmotnost jednotlivých částí této vrstvy. Důvodem je různá velikost pórů a tedy snadnější prostup buněčné kultury přes místa s nižší plošnou hmotností a větší velikostí pórů. Vytvořená nanovlákenná vrstva je z biodegradabilního a biokompatibilního materiálu poly-e-kaprolakton o molekulové hmotnosti 45.000,14.000 nebo jejich kombinace nebo další molekulové hmotnosti.

Při metodě 3D tisku je použito technologie tavení polymeru a následné vytlačení přes definovanou trysku. Průměr vytlačovací trysky zajistí přesně definovaný průměr vláken. Vlákna jsou ukládána do struktur předdefinovaných v grafickém programu. Jako polymemí materiál je použit biodegradabilní a biokompatibilní polymer poly-e-kaprolakton o molekulové hmotnosti 45.000, 14.000 nebo jejich kombinace nebo další molekulové hmotnosti.

Výhodou tohoto vlákenného kompozitního materiálu je snadnost kombinace jednotlivých technologií a jednoduchost jeho výroby. Připravený materiál je vhodný pro laboratorní i průmyslové procesy výroby, bez nutnosti úpravy stávajících procesů.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže objasněno pomocí výkresů, kde na obr. 1 je znázorněna struktura 3D kompozitního materiálu podle užitného vzoru a na obr. 2 je znázorněn řez 3D kompozitním materiálem znázorňující vrstvení materiálů vyrobených pomocí 3D tisku a nanovlákenného vzorovaného materiálu vyrobeného pomocí elektrostatického zvlákňování.

Příklad provedení technického řešení

Nanovlákenný strukturovaný materiál vrstva i mřížové struktury s charakteristickým průměrem vláken 200 až 400 nm, je povrstven vrstvou 2 pomocí metody 3D tisku přičemž takto vytvořená

-1 CZ 27202 Ul struktura má charakteristický rozměr 20 až 200 pm. Kompozitní materiál vrstva i je mechanicky vrstven tak, aby došlo k pravidelnému opakování s vrstvou 2 tvořenou 3D tiskem a k vytvoření sendvičové struktury. Vrstvení probíhá buď přímo při výrobě - nanášením jednotlivých vrstev postupně na sebe a/nebo pomocí předvýroby jednotlivých vrstev a následného pojení biodegra5 dabilními pojivý na bázi vodných roztoků tkáňových pojiv, biodegradabilních polymerů jako například polyetylenoxidu, chitosanu, želatiny atd.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení je využitelné jako vhodný tkáňový nosič pro vytvoření chrupavky, tedy především v medicíně.

Claims (3)

1. ío NÁROKY NA OCHRANU

   1. 3D kompozitní materiál určený především jako biodegradabilní náhrada chrupavky, vyznačující se tím, že nejméně jedna vrstva (1) materiálu na bázi nanovláken poly-εkaprolaktonu s různou plošnou hmotností a vzorováním v ploše vrstvy je propojena s nejméně jednou vrstvou (
2. 2) biokompatibilního polymeru 3D tisku.

   15 2. 3D kompozitní materiál určený především jako biodegradabilní náhrada chrupavky podle nároku 1, vyznačující se tím, že vrstva (1) na bázi nanovláken poly-e-kaprolaktonu je strukturovaná z důvodu rozdílné plošné hmotnosti v ploše a má tedy různé velikosti pórů ve struktuře.
3. 3. 3D kompozitní materiál určený především jak biodegradabilní náhrada chrupavky podle

   20 nároku 1, vyznačující se tím, že vrstva (1) na bázi nanovláken se pravidelně opakuje s vrstvou (2) biokompatibilního polymeru 3D tisku a je tak vytvořena sendvičová struktura.