CZ31358U1 - Degradovatelné kompozitní náhrady kostní tkáně s řízenou dobou degradace na bázi bioapatitu, kolagenu, poly(DL-laktidu) a hyaluronanu sodného - Google Patents

Degradovatelné kompozitní náhrady kostní tkáně s řízenou dobou degradace na bázi bioapatitu, kolagenu, poly(DL-laktidu) a hyaluronanu sodného Download PDF

Info

Publication number
CZ31358U1
CZ31358U1 CZ2017-34274U CZ201734274U CZ31358U1 CZ 31358 U1 CZ31358 U1 CZ 31358U1 CZ 201734274 U CZ201734274 U CZ 201734274U CZ 31358 U1 CZ31358 U1 CZ 31358U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
collagen
bioapatite
lactide
poly
sodium hyaluronate
Prior art date
Application number
CZ2017-34274U
Other languages
English (en)
Inventor
Tomáš Suchý
Monika Šupová
Karel Balík
Šárka Rýglová
Zbyněk Sucharda
Kalbáčová Marie Hubálek
Pavla Sauerová
Štefan Juhás
Jana Juhásová
Jiří Klíma
Zbyněk Tonar
Tereza Kubíková
Margit Žaloudková
Martin Braun
Original Assignee
Ústav Struktury A Mechaniky Hornin Av Čr, V.V.I.
1. Lékařská Fakulta Univerzity Karlovy
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i. Liběchov
Univerzita Karlova, Lékařská fakulta v Plzni
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ústav Struktury A Mechaniky Hornin Av Čr, V.V.I., 1. Lékařská Fakulta Univerzity Karlovy, Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i. Liběchov, Univerzita Karlova, Lékařská fakulta v Plzni filed Critical Ústav Struktury A Mechaniky Hornin Av Čr, V.V.I.
Priority to CZ2017-34274U priority Critical patent/CZ31358U1/cs
Publication of CZ31358U1 publication Critical patent/CZ31358U1/cs

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle i) 1 zák. č. 478/1992 Sb.
CZ 31358 Ul
Degradovatelné kompozitní náhrady kostní tkáně s řízenou dobou degradace na bázi bioapatitu, kolagenu, poly(DL-laktidu) a hyaluronanu sodného
Oblast techniky
Předmětem technického řešení je kostní náhrada a výplň na bází kompozitního materiálu s nano vlákennými a nano částicovými složkami, s řízenou dobou degradace pro použití v ortopedii a chirurgii.
Dosavadní stav techniky
V současné době je pro léčbu onemocnění kostní tkáně používaná řada přístupů. Nej častějším je použití autologního štěpu. Nevýhodou tohoto přístupu je jednak zatížení pacienta dalším operativním zákrokem, což vede k prodloužení doby rehabilitace a hojení a dále limitovaná dostupnost kostní tkáně. Alogenní nebo xenogenní štěpy jsou obecně nevhodné vzhledem k možnosti vzniku imunitní reakce pacienta a vzhledem k riziku přenosu infekce. Právě z těchto důvodů je kladen důraz na vývoj umělých materiálů pro náhrady a regenerace kostní tkáně.
Pro konstrukci umělých kostních náhrad se používají materiály, které je možné rozdělit do třech hlavních skupin a to: kovové, keramické a polymemí. Každý z těchto materiálů má své výhody a omezení. Pokud jsou použity samostatně, žádný z nich nedosahuje shodných chemických a fyzikálních vlastností shodných s kostí. Materiály používané v ortopedii by měly být biokompatibilní a bioaktivní, tzn., měly by podporovat vrůstání kostních buněk do kostní náhrady. Dodnes nej častěji používané kovové náhrady na bázi kovových slitin vykazují příliš vysokou tuhost a mohou způsobovat nevhodný přenos zatížení, otlaky a následnou spongializaci a dále podléhají nejrůznějším formám koroze v tělní kapalině. Keramické materiály, např. kalcium fosfáty, skelná keramika vykazují vysokou tuhost zejména v tlaku, jsou vysoce biokompatibilní, ale jsou křehké. Použití těchto materiálů ve své původní formě je tedy limitované pro nízko zátěžové aplikace. Polymemí materiály, např. polylaktidy, polykaprolaktamy, polyuretany vykazují vhodnou biokompatibilitu, ale vzhledem k nízké tuhosti a poměrně malé ohybové pevnosti ve srovnání s kortikální kostí, je jejich použití opět omezené pouze pro nízko zátěžové aplikace.
Řešením je tedy použití vícesložkového systému, kompozitu, který kombinuje a využívá pozitivních vlastností jednotlivých složek. Hlavní předností kompozitních materiálů je možnost volby jednotlivých složek systému z pohledu skladby a orientace materiálových, fyzikálních a chemických charakteristik, kterými je možno dosáhnout širokého spektra rozsahu požadovaných vlastností. V současné době se dostávají do popředí degradovatelné biokompozitní materiály na bázi nanovláken a nanočástic. Jako degradovatelná nanovlákna, či matrice se používají kolagen, polylaktid, chitosan nebo degradovatelné hydrogely. Jako plnivo ve formě nanočástic se používají různé druhy kalcium fosfátů, nejčastěji hydroxyapatit či beta trikalcium fosfát. I přes veškerý pokrok v konstrukci kompozitních materiálů jsou však stávající materiály užívané pro inženýrství kostní tkáně obvykle připravovány v tzv. dvojrozměrné (2D) podobě neumožňující vrůstání kostní tkáně do nitra implantátu. Proto je třeba se soustředit na přípravu kompozitních materiálů v podobě tzv. trojrozměrných (3D) sítí či porézních materiálů. Před plánovanou operací mohou být tyto implantáty kolonizovány kmenovými buňkami. V ideálním případě by takový materiál měl být pouze dočasným degradabilním nosičem napodobující složení a stavbu přirozené kostní tkáně, s postačujícími mechanickými vlastnostmi pro počáteční osídlení matrice buňkami do momentu, než buňky začnou produkovat vlastní nosnou funkční extracelulámí matrix a dojde k remodelaci poškozené kostní tkáně.
Podstata technického řešení
Předmětem užitného vzoru jsou degradovatelné kostní náhrady na bázi poly(DL-laktidových) (PDLLA) nanovláken o molekulové hmotnosti polymeru 15 000 až 65 000 g/mol a střední hodnotou průměru 100 až 300 nm, kolagenové matrice a kalcium fosfátových nanočástic. Hmotnostní podíl jednotlivých složek je 42,5 % hmotn. bioapatitu ve frakci 100 až 250 nm (izolovaný z hovězí kosti, teplota kalcinace je 600 °C), 30,0 % hmotn. matrice (kolagen typu I) a 27,0 %
-1 CZ 31358 Ul hmotn. výztuže (PDLLA nanovlákna). Krystalochemický vzorec bioapatitu stanovený na základě chemické a strukturní analýzy je Naoj53 Mgo,3o Ca^o (PCbjs.es (C03)o,26 (OH)ij88. Kompozit je dále doplněn 0,5 % hmotn. hyaluronanu sodného o molekulové hmotnosti 300 000 g/mol.
Při přípravě se postupuje tak, že se odvážené množství kolagenu smísí s deionizovanou vodou v koncentraci 5 % hmotn. kolagenu. Do směsi se dále přidá odvážené množství PDLLA homogenizovaných nanovláken, bioapatitu a hyaluronanu sodného. Po homogenizaci se směs zamrazí na -70 °C a lyofilizuje. Stabilita kostní náhrady po lyofilizaci je zvýšena máčením v roztoku 95 % hmotn. ethanolu a vody s N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethylkarbodiimid hydrochloridem (EDC) a N-hydroxysukcinimidu (NHS) při teplotě 37 °C po dobu 24 hodin. Na g kolagenu připadá 1 g EDC a 0,25 g NHS smísené se 150 ml 95 % hmotn. roztoku ethanolu s vodou. Po zesíťování kolagenové složky je kostní náhrada promývána 0,lM hydrogen fosforečnanem disodným po dobu alespoň 30 minut a dále promyta alespoň 20 minut v destilované vodě, zamražena na -30 °C a lyofilizována.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příprava kostní náhrady se řídí následujícím postupem. Všechny složky použité pro přípravu jsou nejprve sterilizovány pomocí UV lampy po dobu 120 minut. Jako nano vlákenná výztuž se střední hodnotou průměru 100 až 300 nm je použit PDLLA o molekulové hmotnosti 15 000 až 65 000 g/mol. Kolagen je dispergován v deionizované vodě pomocí homogenizátoru po dobu minut (rychlost míchání 5000 ot/min). Bioapatit tvořený částicemi o velikosti 100 až 250 nm je spolu s PDLLA homogenizovanými nanovlákny a hyaluronanem sodným míšen s dispergovaným kolagenem po dobu 2 minut (rychlost míchání 5000 ot/min). Odpaření vody probíhá pomocí lyofilizačního procesu ze směsi zamražené na -70 °C. Stabilita kostní náhrady je zvýšena máčením vrstvy v roztoku 95 % hmotn. ethanolu a vody s EDC a NHS při teplotě 37 °C po dobu 24 hodin. Na 1 g kolagenu připadá 1 g EDC a 0,25 g NHS smísené se 150 ml roztoku 95 % hmotn. ethanolu a vody. Po zesíťování je kostní náhrada promyta v 0,lM hydrogen fosforečnanem disodným po dobu alespoň 30 minut a dále promyta alespoň 20 minut v destilované vodě, zamražena na -30 °C a lyofilizována.
Průmyslová využitelnost
Degradovatelné kostní náhrady a výplně podle tohoto užitného vzoru lze využít v humánní a veterinární medicíně, zejména v ortopedii a chirurgii.

Claims (1)

1. Degradovatelné kompozitní náhrady kostní tkáně s řízenou dobou degradace na bázi bioapatitu, kolagenu, poly(DL-laktidu) a hyaluronanu sodného, vyznačující se tím, že sestávají z 42,5 % hmotn. bioapatitu s krystalochemickým vzorcem Nao,53 Mgo,3o Ca9j3o (PO4)5i65 (C03)o,26 (OH)i 88 ve frakci 100 až 250 nm, 30,0% hmotn. kolagenu typul ve formě matrice, 27,0 % hmotn. poly(DL-laktidovými) nanovlákny se střední hodnotou průměru 100 až 300 nm a s molekulovou hmotností polymeru 15 000 až 65 000 g/mol a 0,5 % hmotn. hyaluronanu sodného.
CZ2017-34274U 2017-10-30 2017-10-30 Degradovatelné kompozitní náhrady kostní tkáně s řízenou dobou degradace na bázi bioapatitu, kolagenu, poly(DL-laktidu) a hyaluronanu sodného CZ31358U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-34274U CZ31358U1 (cs) 2017-10-30 2017-10-30 Degradovatelné kompozitní náhrady kostní tkáně s řízenou dobou degradace na bázi bioapatitu, kolagenu, poly(DL-laktidu) a hyaluronanu sodného

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-34274U CZ31358U1 (cs) 2017-10-30 2017-10-30 Degradovatelné kompozitní náhrady kostní tkáně s řízenou dobou degradace na bázi bioapatitu, kolagenu, poly(DL-laktidu) a hyaluronanu sodného

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ31358U1 true CZ31358U1 (cs) 2018-01-09

Family

ID=60937243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2017-34274U CZ31358U1 (cs) 2017-10-30 2017-10-30 Degradovatelné kompozitní náhrady kostní tkáně s řízenou dobou degradace na bázi bioapatitu, kolagenu, poly(DL-laktidu) a hyaluronanu sodného

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ31358U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wickramasinghe et al. A novel classification of bone graft materials
Vergnol et al. In vitro and in vivo evaluation of a polylactic acid‐bioactive glass composite for bone fixation devices
US10543294B2 (en) Compositions and methods for treating bone defects
Chen et al. Biodegradable composite scaffolds of bioactive glass/chitosan/carboxymethyl cellulose for hemostatic and bone regeneration
Oryan et al. Comparative study on the role of gelatin, chitosan and their combination as tissue engineered scaffolds on healing and regeneration of critical sized bone defects: an in vivo study
Alves Cardoso et al. Gelation and biocompatibility of injectable Alginate–Calcium phosphate gels for bone regeneration
Li et al. A bone regeneration strategy via dual delivery of demineralized bone matrix powder and hypoxia-pretreated bone marrow stromal cells using an injectable self-healing hydrogel
Salmasi et al. Nanohydroxyapatite effect on the degradation, osteoconduction and mechanical properties of polymeric bone tissue engineered scaffolds
Yoshida et al. Bone augmentation using a highly porous PLGA/β‐TCP scaffold containing fibroblast growth factor‐2
JP2010273847A (ja) 高密度多孔質複合体
Cho et al. Natural sources and applications of demineralized bone matrix in the field of bone and cartilage tissue engineering
Zarif A review of chitosan-, alginate-, and gelatin-based biocomposites for bone tissue engineering
Qiao et al. 3D-printed composite scaffold with anti-infection and osteogenesis potential against infected bone defects
Moussi et al. Injectable macromolecule-based calcium phosphate bone substitutes
Oliveira et al. High-performance bilayer composites for the replacement of osteochondral defects
Pina et al. Biocomposites and bioceramics in tissue engineering: beyond the next decade
Mohamed Biocomposite materials
Lagopati et al. Hydroxyapatite scaffolds produced from cuttlefish bone via hydrothermal transformation for application in tissue engineering and drug delivery systems
Korenkov et al. In Vivo feature of the regenerative potential of chitosan and alginate based osteoplastic composites doped with calcium phosphates, zinc ions, and vitamin D2
PL236369B1 (pl) Sposób otrzymywania rusztowania kostnego na bazie ceramiki fluoroapatytowej i polimeru oraz rusztowanie kostne
Dabbarh et al. Chitosan based biocomposites for hard tissue engineering
CZ31358U1 (cs) Degradovatelné kompozitní náhrady kostní tkáně s řízenou dobou degradace na bázi bioapatitu, kolagenu, poly(DL-laktidu) a hyaluronanu sodného
KR20250056928A (ko) 3d 인쇄 생체 활성 스캐폴드
CZ31321U1 (cs) Degradovatelné kompozitní náhrady kostní tkáně s řízenou dobou degradace na bázi poly(DL-Iaktidu), kolagenu, bioapatitu a hyaluronanu sodného
Râpă et al. Biopolymeric nanocomposites for orthopedic applications

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20180109

MK1K Utility model expired

Effective date: 20211030