CZ309811B6 - Degradabilní polymerní kompozitní materiál, zejména s antimikrobiálními účinky - Google Patents
Degradabilní polymerní kompozitní materiál, zejména s antimikrobiálními účinky Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309811B6 CZ309811B6 CZ2021-151A CZ2021151A CZ309811B6 CZ 309811 B6 CZ309811 B6 CZ 309811B6 CZ 2021151 A CZ2021151 A CZ 2021151A CZ 309811 B6 CZ309811 B6 CZ 309811B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- composite material
- polymer composite
- degradable polymer
- filler
- production
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000012567 medical material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract 6
- 241000700605 Viruses Species 0.000 claims abstract 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract 5
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 15
- -1 polybutenesuccinate Polymers 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- GHXZTYHSJHQHIJ-UHFFFAOYSA-N Chlorhexidine Chemical compound C=1C=C(Cl)C=CC=1NC(N)=NC(N)=NCCCCCCN=C(N)N=C(N)NC1=CC=C(Cl)C=C1 GHXZTYHSJHQHIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- 229920000331 Polyhydroxybutyrate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 230000000840 anti-viral effect Effects 0.000 claims description 3
- 229960004830 cetylpyridinium Drugs 0.000 claims description 3
- 229960003260 chlorhexidine Drugs 0.000 claims description 3
- 229920000117 poly(dioxanone) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005015 poly(hydroxybutyrate) Substances 0.000 claims description 3
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 claims description 3
- 229920006149 polyester-amide block copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- RUPBZQFQVRMKDG-UHFFFAOYSA-M Didecyldimethylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCC[N+](C)(C)CCCCCCCCCC RUPBZQFQVRMKDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229960000686 benzalkonium chloride Drugs 0.000 claims description 2
- CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N benzyl(dimethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[NH+](C)CC1=CC=CC=C1 CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NEUSVAOJNUQRTM-UHFFFAOYSA-N cetylpyridinium Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC[N+]1=CC=CC=C1 NEUSVAOJNUQRTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RLGQACBPNDBWTB-UHFFFAOYSA-N cetyltrimethylammonium ion Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C RLGQACBPNDBWTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960004670 didecyldimethylammonium chloride Drugs 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000005014 poly(hydroxyalkanoate) Substances 0.000 claims description 2
- 239000004629 polybutylene adipate terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 claims description 2
- HWCKGOZZJDHMNC-UHFFFAOYSA-M tetraethylammonium bromide Chemical compound [Br-].CC[N+](CC)(CC)CC HWCKGOZZJDHMNC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920000903 polyhydroxyalkanoate Polymers 0.000 claims 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims 1
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 abstract description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 51
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 3
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- 241000222122 Candida albicans Species 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- 229940095731 candida albicans Drugs 0.000 description 2
- YMKDRGPMQRFJGP-UHFFFAOYSA-M cetylpyridinium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+]1=CC=CC=C1 YMKDRGPMQRFJGP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 229920001432 poly(L-lactide) Polymers 0.000 description 2
- 239000004631 polybutylene succinate Substances 0.000 description 2
- 229920002961 polybutylene succinate Polymers 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000003253 viricidal effect Effects 0.000 description 2
- JVYNJRBSXBYXQB-UHFFFAOYSA-N 4-[3-(4-carboxyphenoxy)propoxy]benzoic acid;decanedioic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCC(O)=O.C1=CC(C(=O)O)=CC=C1OCCCOC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 JVYNJRBSXBYXQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 1
- 241000282472 Canis lupus familiaris Species 0.000 description 1
- 241000711573 Coronaviridae Species 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical class S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 241000712464 Orthomyxoviridae Species 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 208000019802 Sexually transmitted disease Diseases 0.000 description 1
- 241000194017 Streptococcus Species 0.000 description 1
- 241000194024 Streptococcus salivarius Species 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- 238000009452 anti-microbial packaging Methods 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000009036 growth inhibition Effects 0.000 description 1
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- CYPPCCJJKNISFK-UHFFFAOYSA-J kaolinite Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3].[Al+3].[O-][Si](=O)O[Si]([O-])=O CYPPCCJJKNISFK-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000007734 materials engineering Methods 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229940074731 ophthalmologic surgical aids Drugs 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 238000012536 packaging technology Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O phosphonium Chemical compound [PH4+] XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000071 poly(4-hydroxybutyrate) Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O pyridinium Chemical compound C1=CC=[NH+]C=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000829 suppository Substances 0.000 description 1
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229960004441 tyrosine Drugs 0.000 description 1
- 241000712461 unidentified influenza virus Species 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
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/82—Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
-
- 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
- A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
- A61L29/12—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L29/126—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
-
- 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
- A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
- A61L31/12—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L31/125—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
- C08K3/015—Biocides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/10—Metal compounds
- C08K3/105—Compounds containing metals of Groups 1 to 3 or of Groups 11 to 13 of the Periodic Table
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
- C08K5/17—Amines; Quaternary ammonium compounds
- C08K5/19—Quaternary ammonium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/06—Biodegradable
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Degradabilní polymerní kompozitní matriál proti bakteriím a virům pro výrobu zdravotnického materiálu a filamentů obsahující 90 až 99,9 % hmotn. biodegradabilní polymerní matrice a 0,1 až 10 % hmotn. hybridního plniva/nanoplniva. Svou postupnou degradací odkrývá plniva, která jsou zabudována v jeho struktuře a tím, dlouhodobě udržuje antimikrobiální prostředí, které brání tvorbě a růstu biofilmu. Výše uvedený degradabilní polymerní kompozitní matriál se používá pro přípravu implantabilních zdravotnických prostředků nebo chirurgických pomůcek nebo antibakteriálních výplní, antiadhezních přepážek, membrán, kapes nebo obalů nebo filamentů pro 3D tisk.
Description
Degradabilní polymerní kompozitní materiál, zejména s antimikrobiálními účinky
Oblast techniky
Vynález svou podstatou spadá do oblasti materiálového inženýrství, zejména však do částí, které se zaobírají biomedicínou, jako jsou například implantáty, katetry apod., dále obalovými a ochrannými materiály, u kterých je požadována jejich dlouhodobá antimikrobiální účinnost. Konkrétně, vynález představuje polymerní kompozitní materiál s antimikrobiálními účinky, který je vhodný pro biomedicínské aplikace.
Dosavadní stav techniky
V současné době se v praxi pro medicínská zařízení typů stentů, katetrů atd. využívají především materiály, které nejsou na zcela biodegradabilní bázi, které by byly schopné uvolňovat antimikrobiální činidlo a tím bránit tvorbě a růstu biofilmu a současně by měly inhibiční efekt na mikrobiální kultury ve svém okolí. V současné době jsou využívány především materiály na bázi kovu, permanentních polymerů nebo kombinace obého.
Ze stavu techniky jsou v současnosti známy například US 2003008474 Biodegradable hydrophobic polymer for stents, který využívá ve svém složení sloučeniny kovů, kompozitních materiálů na bázi grafenu a silikátových minerálů. Materiál je tedy vytvořen z několika vrstev, kdy se pravděpodobně jedná o kovové jádro obalené polymerem nebo polymery, ve kterých se nachází antimikrobiální činidlo nebo léčivo. Konkrétně se jedná o anhydrid-ko-imid terpolymer (polymer), trimellitylimido-L-tyrosin, sebakovou kyselinu 1,3-bis(para-karboxyfenoxy)propan (zřejmě část plniva). Současně plnivo využívá v množství od 20 až 40 % hmotn. a to ve vrstvách. Rovněž jeho výroba nepředstavuje elementární postup. Dalším možným zástupcem dokumentů popisujících obdobné materiály může být US 47888703 Polymeric stent and method of manufacture, kdy je použito materiálu ve vrstvách a to tak, že je použit jeden polymer, na něj navazuje druhý polymer a také třetí polymer. Tyto polymery se liší teplotou skelného přechodu. Postup výroby nepatří k elementárním.
Do této skupiny je také možné zařadit spis US 95833900 (US 8545546) Bioabsorbable scafolds made from composites, který obsahuje popis kompozitního materiálu na bázi poly(L-laktidu) a dále může být součástí kopolymer poly(4-hydroxybutyrát) nebo poly(L-laktid)-bpolykaprolakton a biokeramické částice pro zlepšení odolnosti daného materiálu pro výrobu stentů. Mezi příbuzná řešení lze zařadit i WO 2018156613 Silk fibron trachel stent, kdy se jedná o bioresorbovatelné tracheální stenty jejichž součástí jsou hedvábná vlákna, jejichž součástí je biopolymer. Součástí tohoto materiálu však není žádné léčivo.
Většina výše uvedených materiálů je více či méně biodegradabilní, případně obsahují léčivo nebo antimikrobiální činidlo, nicméně žádný z těchto materiálů neumí zabránit tvorbě a růstu biofilmu a současně zabránit či zpomalit růst mikrobiálních kultur ve svém okolí. Při použití skupin materiálů, které jsou uvedeny výše pro výrobu stentů, katetrů a jiných trubicovitých útvarů pro použití v organismu dochází po delší době k zneprůchodnění tohoto útvaru tvořícím se mikrobiálním biofilmem. V případě ucpání, pak musí být implantát operativně vyňat, což je diskomfortní pro pacienta a prodlužuje jeho léčbu.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody však řeší polymerní kompozitní materiál vyrobený z biodegra dabilních polymerních materiálů, jako je například polylaktid (PLA), polykapolakton (PCL), polyglykol (PGA), poly-p-dioxanon (PPDO), polybutylensukcinát (PBS), polyhydroxyalkanoát (PHA),
- 1 CZ 309811 B6 polyhydroxybutyrát (PHB), polyethersulfon (PES), polyesteramid (PEA), polyvinylalkohol (PVA), polybutylen-adipát-terefthalát (PBAT), polyethylenglykol (PEG), poly(trimethylen)karbonát apod., případně jejich kopolymery, a hybridního plniva/nanoplniva, na bázi fylosilikátů a jim podobných vrstevnatých minerálů, jako je například vermikulit, montmorillonit, kaolinit apod. a uhlíkatých materiálů představovaných například grafenem, grafen oxidem, redukovaným grafen oxidem, uhlíkatými nanotrubičkami, které jsou modifikovány antimikrobiální a antivirovou složkou na bázi kovových sloučenin (např. Ag, Au, Cu, ZnO, Zn a jiné) a dále antimikrobiální a antivirovou složkou na bázi organických sloučenin, které obsahují kationy odvozené od amoniových, pyridiniových, fosfoniových a sulfoniových solí (např. hexadecyltrimethylamonium, hexadecylpyridinium, benzalkonium chlorid, tetraethylamonium bromid, didecyldimethylamonium chlorid, chlorhexidin apod.).
Hlavní složkou polymerního kompozitního materiálu je tedy polymer z výše uvedené skupiny polymerních materiálů v koncentraci 90 až 99,9 % hmotn. a hybridního plniva/nanoplniva z výše uvedených skupin, které je zastoupeno koncentrací 0,1 až 10 % hmotn.
Pro přípravu tenké vrstvy polymerního kompozitní materiálu je nutné navážit příslušné množství polymeru, např. ve formě pelet, a následně je vložit do polymerního mísiče spolu s příslušným množstvím hybridního nanoplniva. Tato směs je hnětena při teplotě tání charakteristické pro příslušný použitý polymer rychlostí 100 otáček za minutu po dobu 5 minut. Po uplynutí této doby je polymer vytlačen z mísiče. Jednotlivé kusy takto vzniklého polymerního kompozitního materiálu jsou následně umístěny do lisu s topnými deskami, který na polymerní kompozitní materiál působí po dobu 5 minut, za teploty, při které je příslušný užitý polymer tvárný. Finální velikost a tvar polymerního kompozitu/nanokompozitu je variabilní, dle zvoleného množství vstupních materiálů a dle použitého tvaru topných desek. Jiného, než plošného tvaru finálního výrobku je možné dále dosáhnout užitím vyhřívané/nahřáté formy. Rovněž je možné tento polymerní nanokompozit využít i pro 3D tisk jako materiál filamentů.
Zásadní charakteristikou polymerního kompozitního materiálu je jeho dlouhodobá antimikrobiální povaha. Tato vlastnost je patrná z níže uvedené tabulky, která uvádí výsledky měření antimikrobiálního účinku polymerního kompozitu s 1 % hmotn. nanoplniva vůči čtyřem batkeriálním kmenům (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Stafylococcus aureus, Streptococus salivarius) a jednomu kmeni kvasinky (Candida albicans) a to až po dobu 12 měsíců, při pH 7 a 9, kdy byl do fyziologického roztoku vložen vzorek polymerního kompozitního materiálu na určité období (0 až 12 měsíců) a následně reakci mikroorganismů na takto upravený polymerní kompozitní materiál. Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce a je z nich patrné, že materiál působí na vzorky i po delším časovém období.
| Velikost inhibiční zóny - testovaný disk 6x6 mm | |||||||
| Mikroorganismy | |||||||
| Měsíce | Polymer | pH | Escherichi a coli | Pseudomona s aeruginosa | Stafylococcu s aureus | Streptococcu s salivarius | Candida albicans |
| 0 | PLA+GO+A g | 7 | 9,91 mm | 10,2 mm | 7,66 mm | 10,13 mm | 8,4 mm |
| 1 | PLA+GO+A g | 7 | 6,96 mm | 9,93 mm | 7,56 mm | 7,72 mm | 6 mm |
| 9 | 7,01 mm | 11,84 mm | 8,04 mm | 8,37 mm | 6 mm | ||
| 2 | PLA+GO+A g | 7 | 7,69 mm | 10,45 mm | 9,47 mm | 9,04 mm | 6 mm |
| 9 | 9,56 mm | 10,08 mm | 10,27 mm | 9,49 mm | 7,28 mm | ||
| 3 | PLA+GO+A g | 7 | 8,17 mm | 8,53 mm | 8,34 | 6 mm | 6 mm |
| 9 | 8,10 mm | 11,48 mm | 8,59 | 6 mm | 6 mm | ||
| 6 | PLA+GO+A g | 7 | 8,25 mm | 11,63 mm | 10,00 mm | 6,98 mm | 6 mm |
| 9 | 9,01 mm | 13,55 mm | 12,52 mm | 7,02 mm | 7,83 mm |
- 2 CZ 309811 B6
| 12 | PLA+GO+A g | 7 | 8,23 mm | 8,52 mm | 8,34 mm | 8,23 mm | 6 mm |
| 9 | 8,25 mm | 8,68 mm | 8,25 mm | 8,30 mm | 6 mm |
Pro účely této přihlášky uvádíme, že PLA představuje polylaktid, HDP - hexadecylpyridinium, HDTMA - hexadecyltrimethylamonium, VMT - definovaný vermikulit, GO - grafen oxid.
Výhodou tohoto materiálu je jeho biodegradace a degradace, které zajišťují uvolňování plniva, a to inhibuje růst biofilmu na povrchu materiálu. V případě užití takovéhoto materiálů zejména pro implantáty (stenty, katetry apod.) nedochází k zneprůchodnění trubice vlivem tvořícího se mikrobiálního biofilmu a tím se prodlužuje životnost tohoto typu výrobku. Vzhledem k užitému materiálu pak například implantát z takto vyrobeného polymerního kompozitního materiálu není nutné z organismu vyjímat, jelikož časem dochází k jeho přirozené degradaci až na nízkomolekulární látky. Rychlost této degradace je ovlivněna typem použitého materiálu. Materiál je možné zpracovat do různých tvarů (například šrouby pro medicínu apod.) a velikostí a má velmi dobré mechanické vlastnosti a je možné jej použít všude tam, kde je vhodné využití mikrobiálně odolných plastů - např. obalová technika apod.
Kompozice výše uvedeného polymerního kompozitního materiálu vykazuje i virucidní účinky. Například vhodné sloučeniny obsahující hexadecylpyridinium chlorid jsou účinné při inaktivaci koronového viru, který je schopen infikovat širokou škálu hostitelů včetně lidí, psů, koček, prasat a ptáků. Tyto sloučeniny jsou také schopné inaktivovat viry orthomyxoviridie nebo chřipky. Polymerní kompozitní materiál podle vynálezu může být také užitečný při léčbě a prevenci virově zprostředkovaných patogenních odpovědí na površích použitelných v dermatologii. V určitých provedeních tedy může být předkládaný vynález užitečný ve zdravotnictví například při léčbě a prevenci pohlavně přenosných chorob, jako je HIV, aplikací na anální nebo urogenitální trakt ve formě filmu nebo čípku. Virucidní účinky hexadecylpyridinium chloridu byly prokázány u papovaviru (Hetpes simplex) nebo u čeledi Orthomyxoviridae.
Objasnění výkresů
Na obrázku 1 se nachází Petriho miska reprezentující inhibici růstu mikroorganismů na vložený polymerní kompozitní materiál. Přičemž pod vztahovou značkou 1 jsou vzorky polymerního kompozitního materiálu, který prošel degradací ve fyziologickém roztoku, vztahová značka 2 označuje uhynulé mikroorganismy a vztahová značka 3 pak znázorňuje přeživší kolonie mikroorganismů. Obrázky 2, 3, 4 rovněž představují inhibici růstu u konkrétních kmenů mikroorganismů, jako je Pseudomonas aeruginosa (obr. 2), Streptococcus salivarius (obr. 3), Staphylococcus aureus (obr. 4).
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Jedná se o příkladné uskutečnění, kdy je polymerem polylaktid (PLA) a plnivem je vermikulit se stříbrem. Pro přípravu tenké vrstvy polymerního kompozitního materiálu 1 bylo použito 99 % hmotn. polymeru PLA ve formě pelet, které byly nasypány do polymerního mísiče, současně s plnivem o obsahu 1 % hmotn. Směs byla hnětena při teplotě 190 °C, 100 otáčkách za minutu a po dobu 5 minut. Po uplynutí této doby, byl polymerní kompozitní materiál 1 vytlačen z mísiče. Následně byly kusy polymerního kompozitního materiálu 1 umístěny do ručního lisu s topnými deskami, kde byly lisovány při teplotě charakteristické pro daný polymer po dobu 5 minut do tvaru tenkého filmu.
- 3 CZ 309811 B6
Příklad 2
V tomto konkrétním případě je polymerem polykaprolakton (PCL) a plnivo představuje vermikulit s hexadecyltrimethylamoniovými kationty.
Pro přípravu tenké vrstvy polymerního kompozitního materiálu 1 bylo použito 90 % hmotn. polymeru PCL ve formě pelet, které byly nasypány do polymerního mísiče, současně s plnivem o obsahu 10 % hmotn. Směs byla hnětena při teplotě 75 °C, 100 otáčkách za minutu a po dobu 5 minut. Po uplynutí této doby, byl polymer vytlačen z mísiče. Následně byly kusy polymerního kompozitního materiálu 1 tvarovány dle vyhřívané formy při teplotě charakteristické pro daný polymer po dobu 5 minut do tvaru trubičky.
Příklad 3
Pro tento příklad byl použit polymer poly(butylen adipát-ko-terephthalát) (PBAT) a jako plnivo slouží grafen oxid se stříbrem.
Pro přípravu tenké vrstvy polymerního kompozitního materiálu 1 bylo použito 99,5 % hmotn. polymeru PBAT ve formě pelet, které byly nasypány do polymerního mísiče, současně s plnivem o obsahu 0,5 % hmotn. Směs byla hnětena při teplotě 130 °C, 100 otáčkách za minutu a po dobu 5 minut. Po uplynutí této doby, byl polymer vytlačen z mísiče. Následně byly kusy polymerního kompozitního materiálu 1 vytvarovány při teplotě charakteristické pro daný polymer po dobu 5 minut do tvaru filamentu vhodného pro 3D tisk.
Průmyslová využitelnost
Polymerní kompozitní materiál je možné využít jako zdravotnický materiál s postupným dlouhodobým uvolňováním antimikrobiálního činidla např. při výrobě zdravotnického materiálu (chirurgické pomůcky - stenty, katetry apod., implantáty), ale také jako antimikrobiální obalový materiál v potravinářském průmyslu. Dále je možné tento materiál použít k výrobě filtračních membrán.
Claims (6)
1. Degradabilní polymerní kompozitní materiál proti bakteriím a virům pro výrobu zdravotnického materiálu a filamentů, vyznačující se tím, že obsahuje 90 až 99,9 % hmotn. biodegradabilní polymerní matrice, ze souboru, který tvoří polylaktid, polykaprolakton, polyglykol, poly-pdioxanon, polybutensukcinát, polyhydroxyalkanoát, polyhydroxybutyrát, polyesthersulfon, polyesteramid, polyvinylalkohol, polybutylen-adipát-terefthalát, polyethylenglykol, poly(trimethylen)karbonát, a 0,1 až 10 % hmotn. hybridního plniva/nanoplniva ze souboru, který tvoří montmorillonit, vermikulit, kaolinit, grafen, grafen oxid, redukovaný grafen oxid, uhlíkaté nanotrubičky, s obsahem anorganické a/nebo organické antimikrobiální a antivirové složky zvolené ze souboru, který tvoří hexadecyltrimethylamonium, hexadecylpyridinium, benzalkonium chlorid, tetraethylamonium bromid, didecyldimethylamonium chlorid, chlorhexidin, Ag, Au, Cu, ZnO, Zn, v případě, že je plnivem/nanoplnivem vermikulit, pak anorganickou a/nebo organickou antimikrobiální složkou není chlorhexidin a ZnO.
2. Degradabilní polymerní kompozitní materiál proti bakteriím a virům pro výrobu zdravotnického materiálu a filamentů podle nároku 1, vyznačující se tím, že biodegradabilní polymerní matricí je polylaktid a plnivem vermikulit s obsahem stříbra.
3. Degradabilní polymerní kompozitní materiál proti bakteriím a virům pro výrobu zdravotnického materiálu a filamentů podle nároku 1, vyznačující se tím, že biodegradabilní polymerní matricí je polykaprolakton a plnivem vermikulit s obsahem hexadecyltrimethylamoniových kationtů.
4. Degradabilní polymerní kompozitní materiál proti bakteriím a virům pro výrobu zdravotnického materiálu a filamentů podle nároku 1, vyznačující se tím, že biodegradabilní polymerní matricí je poly(butylen-adipát-ko-terefthalát) a plnivem grafen oxid s obsahem stříbra.
5. Degradabilní polymerní kompozitní materiál proti bakteriím a virům pro výrobu zdravotnického materiálu a filamentů podle všech předchozích nároků vyznačující se tím, že je jednovrstevnatý a tepelně tvarovatelný.
6. Použití degradabilního polymerního kompozitní materiálu podle kteréhokoliv z předchozích nároků pro přípravu implantabilních zdravotnických prostředků nebo chirurgických pomůcek nebo antibakteriálních výplní, antiadhezních přepážek, membrán, kapes nebo obalů nebo filamentů pro 3D tisk.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021-151A CZ309811B6 (cs) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Degradabilní polymerní kompozitní materiál, zejména s antimikrobiálními účinky |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021-151A CZ309811B6 (cs) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Degradabilní polymerní kompozitní materiál, zejména s antimikrobiálními účinky |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2021151A3 CZ2021151A3 (cs) | 2022-10-05 |
| CZ309811B6 true CZ309811B6 (cs) | 2023-11-01 |
Family
ID=83447605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2021-151A CZ309811B6 (cs) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Degradabilní polymerní kompozitní materiál, zejména s antimikrobiálními účinky |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309811B6 (cs) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009009520A2 (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Smith & Nephew, Inc. | Nanoparticulate fillers |
| WO2011113473A1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-22 | Orfit Industries | Immobilization device |
| WO2015051186A2 (en) * | 2013-10-02 | 2015-04-09 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Photo-active and radio-opaque shape memory polymer - gold nanocomposite materials for trans-catheter medical devices |
| CZ34605U1 (cs) * | 2020-08-06 | 2020-11-30 | Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava | Antimikrobiální PVDF nanokompozit s hybridními nanoplnivy oxid zinečnatý-vermikulit-chlorhexidin |
-
2021
- 2021-03-26 CZ CZ2021-151A patent/CZ309811B6/cs unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009009520A2 (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Smith & Nephew, Inc. | Nanoparticulate fillers |
| WO2011113473A1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-22 | Orfit Industries | Immobilization device |
| WO2015051186A2 (en) * | 2013-10-02 | 2015-04-09 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Photo-active and radio-opaque shape memory polymer - gold nanocomposite materials for trans-catheter medical devices |
| CZ34605U1 (cs) * | 2020-08-06 | 2020-11-30 | Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava | Antimikrobiální PVDF nanokompozit s hybridními nanoplnivy oxid zinečnatý-vermikulit-chlorhexidin |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| GHOSAL, Anujit; MISHRA, Abhijeet; TIWARI, Shivani. Polymers and Nanocomposites for Biomedical Applications. Biopolymers and Nanocomposites for Biomedical and Pharmaceutical Applications, 2017, 1-16; ISBN: 978-1-53610-635-0 * |
| PLACHÁ, Daniela; JAMPILEK, Josef. Graphenic materials for biomedical applications. Nanomaterials, 2019, 9.12: 1758; ISSN 2079-4991 * |
| ŠKRLOVÁ, Kateřina, et al. Biocompatible polymer materials with antimicrobial properties for preparation of stents. Nanomaterials, 2019, 9.11: 1548; ISSN 2079-4991 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2021151A3 (cs) | 2022-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bayraktar et al. | 3D printed antibacterial silver nanowire/polylactide nanocomposites | |
| Fernandes et al. | PHB-PEO electrospun fiber membranes containing chlorhexidine for drug delivery applications | |
| Tiimob et al. | Nanoengineered eggshell–silver tailored copolyester polymer blend film with antimicrobial properties | |
| Noori et al. | Nanoclay enhanced the mechanical properties of poly (vinyl alcohol)/chitosan/montmorillonite nanocomposite hydrogel as wound dressing | |
| Tummalapalli et al. | Antimicrobial surgical sutures: Recent developments and strategies | |
| Liao et al. | Antibacterial activities of aliphatic polyester nanocomposites with silver nanoparticles and/or graphene oxide sheets | |
| JP5357484B2 (ja) | 医療用具、医療用材料およびその製造方法 | |
| Davachi et al. | In-vitro investigation and hydrolytic degradation of antibacterial nanocomposites based on PLLA/triclosan/nano-hydroxyapatite | |
| El-Newehy et al. | Fabrication of electrospun antimicrobial nanofibers containing metronidazole using nanospider technology | |
| Joshi Navare et al. | Needle-injectable microcomposite cryogel scaffolds with antimicrobial properties | |
| Thokala et al. | Characterisation of polyamide 11/copper antimicrobial composites for medical device applications | |
| DE19852192C2 (de) | Wirkstoffhaltige aromatische Copolyester | |
| US10828394B2 (en) | Anti-bacterial anti-fungal nanopillared surface | |
| Korelidou et al. | 3D-printed reservoir-type implants containing poly (lactic acid)/poly (caprolactone) porous membranes for sustained drug delivery | |
| Wahab et al. | Recent advances in silver nanoparticle containing biopolymer nanocomposites for infectious disease control–a mini review | |
| Chen et al. | Intensifying the antimicrobial activity of poly [2-(tert-butylamino) ethyl methacrylate]/polylactide composites by tailoring their chemical and physical structures | |
| Εkonomou et al. | An explorative study on the antimicrobial effects and mechanical properties of 3D printed PLA and TPU surfaces loaded with Ag and Cu against nosocomial and foodborne pathogens | |
| Luo et al. | The effect of halloysite addition on the material properties of chitosan–halloysite hydrogel composites | |
| Nonato et al. | Nanocomposites of PLA/ZnO nanofibers for medical applications: Antimicrobial effect, thermal, and mechanical behavior under cyclic stress | |
| Hajduga et al. | Analysis of the antibacterial properties of polycaprolactone modified with graphene, bioglass and zinc-doped bioglass | |
| Sonseca et al. | Biodegradable and antimicrobial PLA–OLA blends containing chitosan-mediated silver nanoparticles with shape memory properties for potential medical applications | |
| Rapacz-Kmita et al. | The wettability, mechanical and antimicrobial properties of polylactide/montmorillonite nanocomposite films | |
| Farto-Vaamonde et al. | Perimeter and carvacrol-loading regulate angiogenesis and biofilm growth in 3D printed PLA scaffolds | |
| CZ309811B6 (cs) | Degradabilní polymerní kompozitní materiál, zejména s antimikrobiálními účinky | |
| Stoica et al. | Antifungal bionanocomposites based on poly (lactic acid) and silver nanoparticles for potential medical devices |