CZ34256U1

CZ34256U1 - Krycí prostředek rány pro umístění terapeutického prostředku v místě léčby chronické rány

Info

Publication number: CZ34256U1
Application number: CZ2020-37752U
Authority: CZ
Inventors: Jaroslav Průcha; Karel Hána; Josef Skopalík; Jozef Rosina
Original assignee: ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2020-08-04

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.

Krycí prostředek rány pro umístění terapeutického prostředku v místě léěby chronické rány

Oblast techniky

Toto technické řešení se týká uspořádání krycího prostředku rány, určeného pro umístění terapeutického prostředku v místě léčby chronické rány, přičemž toto uspořádání zahrnuje biologicky aktivní nanovlákenné krytí rány, nanovlákennou hydrofilní netkanou textilii, deskovitou strukturu a hydrogel. Takto uspořádané prostředky umožní aplikaci fyzikálních energií stimulujících uplatnění celulámích produktů s cílem podpory hojení chronických ran.

Dosavadní stav techniky

Základem lokální léčby chronické rány je její dobré vyčištění a správné krytí spojené s odpovídající ošetřovatelskou péčí. Neopomenutelnou složkou léčby chronické rány by však mělo být i využití podpůrných intervencí prostřednictvím aplikace fyzikálních energií podporujících hojení rány, zvláště ve spojení s aplikací fýzikálních energií modulujících chování buněk hojících se tkání. Klasicky se u ran flebologické etiologie jedná zejména o zevní kompresi, bez níž nelze např. u bércových vředů a lymfovenózního komplexu očekávat požadované hojení rány. Klasická je již léčba kompresními obinadly nebo návleky, která může být doplněna i přístrojovou léčbou intermitentní kompresní vlnou (segmentopresoterapie), která musí ovšem probíhat požadovaným způsobem sledu tlakování jednotlivých komor končetinového návleku a s požadovanými tlaky, respektive jejich gradientem, a s požadovanou rychlostí tlakové vlny.

Naopak u pacientů s ischemickými, neuropatickými a smíšenými chronickými ranami, často indukovanými diabetem nebo ischemickou chorobou dolních končetin (např. periferní arteriální onemocnění - PAD (peripheral arterial diseases)) je hlavní příčinou trofického defektu porucha prokrvení, kterou lze z fyzikálních intervencí příznivě ovlivnit především vakuově-kompresní terapií. Pokud však chronická rána secemuje a jeví zvýšené riziko systémových komplikací je vhodné uplatnit metodu lokální podtlakové terapie (VAC, Vacuum Assisted Closure), někdy také označované jako terapie rány s negativním tlakem (Negative Pressure Wound Therapy). Tato metoda je rozšířena zvláště v chirurgii při léčbě komplikovaných pooperačních ran. Při této metodě léčby je rána překryta a uzavřena pěnovým krytím, přes které je aplikován podtlak o hodnotě kolem 125 mmHg. Z rány se tak účinně odvádí exsudát i infekční materiál, snižuje se riziko macerace a dalšího rozvoje kontaminace rány, snižuje se lokální otok a podporuje vazodilatace. Výsledkem je podpora hojivého procesu, stahování okrajů rány a její rychlejší uzavírání.

Co se týče asistence a intervence hojení rány prostřednictvím vybraných fýzikálních podnětů, je v zásadě znám a používán ultrazvukový debridement rány. Přístroje pro tuto formu ošetření rány vyrábí například německá společnost Sóring, specializující se na ultrazvukovou a vysokofrekvenční elektrickou chirurgii, např. dle amerického patentu US 6916296 B2.

Jiný systém, označovaný jako MIST Therapy, využívá ultrazvuk ke generování solné mlhy, která je s určitou mechanickou energií generovanou ultrazvukem vháněna na ránu, od čehož si výrobce slibuje desinfekční i hojivý účinek a částečně i potřebný debridement.

Kanadský patent CA 2900213 zavádí dutinu pro umístění kontaktního gelu a systém jejího samočinného přenosu na hlavici ultrazvukového přístroje v kontaktu s léčeným povrchem těla pacienta.

Obdobná problematika je řešena v americkém patentu US 4484569 A, který představuje mimo jiné fokusační hlavici tvaru komolého jehlanu s konkávním ultrazvukovým měničem umístěným

- 1 CZ 34256 U1 v kruhové základně jehlanu, fokusovaným na malou kruhovou membránu při hrotu jehlanu, přičemž takto vzniklá dutina je vyplněna vhodnou tekutinou (vodou) s mírným přetlakem způsobujícím konvexní vydutí membrány a tím i dokonalejší přenos fokusované ultrazvukové energie do tkání, na které je hrot jehlanu přiložen. Popsané řešení je možno využívat též pro koagulaci a hemostázu. Patent se rovněž zmiňuje o řešení fokusace ultrazvuku s využitím akustických zrcadel, dielektrických zrcadel, teleskopických nástavců napojených na měniče s vydutou vyzařovací plochou, o možnosti využití fázových posunů vln několika dílčích měničů, nej častěji anulámích tvarů, umísťovaných koncentricky.

Využití ultrazvukových zesilovacích vlnovodů (sono-amplifíkátorů, sonifikátorů) v medicíně i průmyslu vychází z potřeby zesílení ultrazvukového vlnění produkovaného měničem a zavedení takto zesíleného ultrazvukového vlnění do místa aplikace. Pro tento účel se používají válcové nástavce pevně spojené s měničem, jejichž průměr se snižuje, takže konec vlnovodného zesilovače má menší průměr, než je průměr vlnovodu v místě jeho styku s měničem, a jejichž délka je rovna vlnové délce přenášeného ultrazvukového vlnění. Podle způsobu tvarování se rozlišují exponenciální, stupňovité, kuželovité a válcovité sonifikátory. Zesílení je dáno poměrem počátečního a koncového průřezu vlnovodu. Zvláštním typem je Fourierův sonifikátor.

Americká patentová přihláška US 2010022889 AI řeší umístění ultrazvukového aplikátoru na povrchu těla pacienta pomocí pružného dvoudílného nástavce, do něhož je zaveden podtlak, čímž se obě části aplikátoru zasunou do sebe a čelo převodníku ultrazvukového vlnění se přitiskne na povrch těla pacienta, přičemž aplikátor podle tohoto technického řešení zajistí i plynulé zavádění potřebného množství gelu tvořícího nezbytnou tenkou vrstvičku mezi čelem převodníku a povrchem těla pacienta. Tato přihláška se však nezabývá problematikou spojenou s umístěním aplikátoru ultrazvuku na jednom místě těla pacienta (statická aplikace), která souvisí s rizikem poškození těch míst tkání vystavených kmitnám vlnění, zatímco místa, kde vznikají uzly, nejsou ultrazvukem léčena.

Na léčbu ran je zaměřena mezinárodní patentová přihláška WO 2008002773 A2, která popisuje řešení hlavice s ultrazvukovým měničem, na které je pevně umístěn nástavec trychtýřovitého tvaru (polosféry) z pružného materiálu, který je hermeticky přiložen na ránu a naplněn fýziologickým roztokem nebo jinou vhodnou kapalinou. Ultrazvuk šířící se tímto prostředím má dodatečnou intenzitu k vyvolání hraniční kavitace a chemické (prostřednictvím radikálů) i mechanické působení kavitace na povrch rány zajišťuje její debridement a podporuje její léčení.

Americký patent US 9498650 B2 spojuje terapeutické účinky ultrazvuku a světla, přičemž světlo je zaváděno z bočních stran do světlopropustné opticky lámavé desky, jejíž hrana má tvar komolého kužele, čímž je zajištěn přenos světla z boků desky na její plochy. Tato deska je umístěna pod transducer, od něhož se světlo odráží, takže veškeré světelné záření putuje spolu s ultrazvukovým vlněním produkovaným transmiterem (měničem) do těla, na jehož povrchu je světlovodivá deska s nasazeným ultrazvukovým měničem přiložena. Svělovodivá deska přitom musí být zhotovena z materiálu o vhodné akustické impedanci.

Podpůrné intervence hojení chronických ran je dosahováno nejen ultrazvukem, ale též aplikací nedestruktivního laseru nebo elektrických proudů aplikovaných jak, méně často, kontaktně (pomocí elektrod), nebo častěji, bezkontaktně (pomocí aplikace časově proměnných magnetických polí vytvářejících indukované elektrické proudy nebo polí elektromagnetických), jakož i za pomoci dalších fyzikálních intervencí. Účinnost těchto postupů je však z hlediska medicíny založené na důkazech (EBM, Evidence-Based Medicine) mnohdy sporná, i když je známo, že zvláště vysokovýkonný laser, tedy laser s vyšší, ale ještě nedestruktivní energií zářivého toku, pracující v oblasti vhodných vlnových délek a s vhodnou modulací, může významným způsobem stimulovat procesy hojení. Pro léčbu chronických ran jsou však tyto fýzikální intervence využívány jen sporadicky, spíše vůbec. Problémem je nezbytnost přístupu laserového záření k odkryté ráně související s náročností aplikace a potřebná délka procedury. Rána by měla být navíc před aplikací laserového záření ošetřena a vyčištěna, neboť správně

-2 CZ 34256 U1 neošetřený povrch rány do značné míry absorbuje i reflektuje laserové záření, čímž se minimalizuje požadovaný hojivě stimulační efekt v podpovrchových kompartmentech rány. Aplikace by měly být opakované, což lze zajistit jen při převazech rány, kdy ovšem není obvyklé aplikovat laser, navíc v podobě přístrojů nepřizpůsobených těmto formám použití.

Například americký patent US 8251982 B2 popisuje aplikaci dvou forem laserové energie o různých vlnových délkách, intenzitě a časovém průběhu s cílem synergicky příznivě ovlivnit jak bolest, tak zánět. Při dvou optimálně zvolených vlnových délkách se uplatní schopnost jak biologických chromoforů (fotoreceptivních tkáňových složek) v buňkách, tak též vody absorbovat energii hv elektromagnetických kvant.

Stejně tak americká patentová přihláška US 2004010300 AI uplatňuje dvě vlnové délky ze dvou zdrojů laserového záření, jednoho s vysokým výkonem a vlnovou délkou zNIR oblasti (např. Nd:YAG 1064 nm) pracujícího v pulsním režimu (šířka impulsu např. 200 ps) s frekvencí např. 25 Hz, výkonovou hustotou 8 W/cm² až 35 W/cm², a druhého pracujícího v režimu kontinuálním, s vlnovou délkou ve VIS oblasti a menším výkonem z oboru UUUT (Uow Uevel Uaser Therapy, do 500 až 1000 mW výkonu a s výkonovou hustotou řádu 1 W/cm² a předané dávce energie řádově 10 J/cm²). Zářivé toky obou laserů jsou směšovány ve speciálním směšovači a vedeny do hlavice zajišťující potřebnou defokusaci svazku společného záření.

Jednoduché nízkovýkonné lasery pro domácí použití aplikují obvykle vlnovou délku 808 nm (nebo 810 nm) spolu s 650 nm ve viditelné červené oblasti. V americkém patentu US 6165205 A se preferuje vlnová délka 980 nm jako nejvhodnější k podpoře produkce fíbroblastů, stimulaci syntézy kolagenu, podpoře angiogeneze aeradikaci mikrobiální invaze. Tento patent popisuje použití laseru o výkonu 5 W přes submikronové nebo nanovlákenné krytí rány, kde mezi vlákny je dostatečný prostor k průniku zářivého toku odpovídajícího výkonu a vlnové délky do rány. Patent rovněž zavádí postup předcházející aplikaci laseru zahrnující debridement a čištění rány, její zvlhčení a aplikaci vhodného krytí. Veškeré toto uspořádání je považováno za podmínku úspěšné realizace metody pro zdokonalení léčby rány. Volba vlnové délky 980 nm je považována dle tohoto patentu za optimální. Energie kvant s kratší vlnovou délkou (ve vakuu/vzduchu) nepronikají tak dobře do kůže a tkání, kvanta s vyšší vlnovou délkou jsou zase pohlcována hned na povrchu a těsně pod ním (např. Nd:YAG 1064 nm, Er:YAG 2940 nm, CO2 10600 nm).

Je patrné, že fotoakustický jev má základ v tepelných jevech. Původci patentu US 6165205 A zdůrazňují objev pozitivního působení fotoakustické vlny na strukturu kyseliny hyaluronové, a tím i na obnovu funkce chrupavek v kloubech. Aby dosáhli požadovaných léčebných efektů, vytvořili speciální hlavici laserového aplikátoru, která umožňuje fokusovat optické záření do oblasti chrupavek kloubů, přičemž používají vlnové délky Nd:YAG laseru 1064 nm a aplikují vysoký výkon až 3000 W i více s typickou výkonovou hustotou 15000 W/cm² a dobou trvání pulsu v řádech jednotek až 100 ps. Tyto parametry uplatňují v metodě nazvané HILT (High Intensity Laser Therapy). Přístroj konstruovaný podle výše jmenovaného patentu je především doporučován pro léčbu artrózy a degenerativních poškození chrupavek, burzitid, synovitid, kapsulitid, při léčbě zánětů šlach, poúrazových stavů, otoků a hematomů, bolesti v oblasti pohybového a podpůrného aparátu, entezopatií apod.

Z výše uvedeného se zdá, že dobře vyčištěná chronická rána opatřená vhodným krytím a podpořena intervencí zevní fýzikální energie se bude i úspěšně léčit a brzy bude zhojena. V praxi tomu tak však bohužel ani zdaleka není.

Podstata technického řešení

Cílem tohoto technického řešení je vytvoření nového uspořádání jednotlivých částí krycího prostředku rány v kombinaci s terapeutickými prostředky se známými účinky, které umožňují

-3 CZ 34256 U1 aplikaci fyzikálních energií stimulujících uplatnění celulámích produktů za účelem podpory hojení chronických ran.

Cíle je dosaženo krycím prostředkem rány, určeným pro umístění terapeutického prostředku v místě léčby chronické rány, který zahrnuje biologicky aktivní, nanovlákenné krytí rány, deskovitou strukturu a hydrogel. Podstata tohoto technického řešení spočívá v tom, že biologicky aktivní nanovlákenné krytí rány je opatřeno nejméně jedním otvorem pro umístění terapeutického prostředku na tento otvor, přičemž pod biologicky aktivním, nanovlákenným krytím je uspořádána deskovitá struktura obklopená hydrogelem.

Ve výhodném provedení je biologicky aktivní, nanovlákenné krytí (hydrofobní) na svých okrajích zespodu opatřeno nanovlákennou hydrofilní netkanou textilií.

Ve výhodném provedení je terapeutickým prostředkem ultrazvuková hlavice pro aplikaci ultrazvuku a/nebo světlovod pro aplikaci laserového záření a/nebo cívka pro bezkontaktní aplikaci indukovaného elektrického proudu. Světlovod pro aplikaci laserového záření přitom může na konci přilehlém k otvoru být zakončen koncovkou nebo zrcadlovou plochou nebo hranolem využívajícím totálního odrazu.

Podstata tohoto technického řešení spočívá v přeměně tuhé deskovité struktury, např. ve tvaru „desky“, „terčíku“, „čočky“ nebo „puku“, nacházející se v hydrogelem vyplněné ráně, na koloidní roztok uvolněných kolagenních vláken vlivem působení fokusované ultrazvukové energie a/nebo energie laserového záření a/nebo energie indukovaného elektrického proudu, která je dostatečná ktomu, aby se překonaly síly vodíkových a jiných slabých chemických vazeb a došlo k rozrušení kvartémí aterciální struktury kolagenu, případně je absorbovaná energie natolik velká, že zajistí depolymerizaci, čili odštěpování jednotek monomeru kolagenu rušením jejich kovalentních vazeb v polymeru. Působením fokusované energie na tuhou deskovitou strukturu ve stavu pevné koloidní suspenze čili gelu, budou tedy vznikat komplexy s nižší molekulární hmotností ajednodušší strukturou, které již budou představovat stav koloidního roztoku, tzv. sol, ze kterého se budou již bez nesnází a postupně uvolňovat látky pocházející z kondiciovaného média, případně samotné kmenové buňky.

Vzniklý koloidní roztok ve stavu sólu je přitom viskoelastická látka, u níž se rychlost její deformace s dobou působení stálého napětí zvyšuje, tzv. tixotropní kapalina, což znamená, že s dobou působení vnějšího napětí je stále lépe tekutá, snižuje se její dynamická viskozita z hodnot představujících v podstatě netekoucí gel (koeficient dynamické viskozity nad 500 Pa.s i více, např. 500 Pa.s odpovídá tuhým pastám, 1000 Pa.s již tuhé hmotě) na hodnoty kolem 100 Pa.s, odpovídající hmotám schopným volného lití, a s postupujícím časem působení terapeutického prostředku pak až na hodnoty kolem 10 Pa.s, které odpovídají fyziologickým tekutinám (cytoplazma, krev). Přitom např. ultrazvuková energie je podávána s vhodnou frekvencí 20 kHz až několika MHz, což zajišťuje dynamické oscilace mechanického tlakového působení, respektive dynamické oscilace vnějšího napětí, působícího na tuhou deskovitou strukturu. Dynamické oscilace tlaku vyvolávají pak smykové deformace gelu, tvořeného převážně kolagenem, a to podle funkce:

= T^.siaC&?Ě + í) kde:

τ(ΐ) je časový průběh oscilujícího mechanického napětí, τΑ je maximum napětí τ(ΐ), ω je kruhová frekvence oscilací, přičemž platí ω = 2πί, kde f je frekvence ultrazvuku, δ je fázový úhel vyjadřující posuv odpovídající nevratným deformacím uvnitř ovlivňované hmoty.

-4 CZ 34256 U1

Díky ultrazvuku a jeho mechanickému oscilačnímu akustickému tlakovému působení tak v předkládaném technickém řešení lze uplatnit možnost přeměny tuhé deskovité struktury (čili kolagenového „terčíku“, „čočky“, „puku“) na tekutý sol, tvořený makromolekulami s degradovanou kvartémí a terciální strukturou, případně až nepolymerizovanými polypeptidy, a s ohledem na tixotropní vlastnosti sólu pak lze zajistit další postupné snižování koeficientu dynamické viskozity tohoto sólu až na úroveň viskozity hydrogelu, vyplňujícího ránu, případně až na úroveň viskozity samotných tělních tekutin, např. krve nebo cytoplazmy. Tím se budou postupně uvolňovat též bioaktivní regenerativní faktory z kondiciovaného média z kmenových buněk, případně samotné kmenové buňky, které byly do tuhé deskovité struktury osazeny.

Díky vhodné akustické impedanci kolagenu a jeho degradabilním produktům (akustická impedance 1,6 až 1,9 MRayl) se však ultrazvukové vlnění částečně šíří zároveň dále skrze hydrogel, a příznivě léčebně ovlivňuje i samotnou ránu.

Objasnění výkresů

Podstata technického řešení je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde:

Obr. 1 znázorňuje nanovlákenné krytí v bočním (A) a perspektivním pohledu (B);

Obr. 2 znázorňuje jednotlivé části nanovlákenného krytí rány určeného pro aplikaci fýzikálních energií v bočním (A) a perspektivním pohledu (B);

Obr. 3 znázorňuje ultrazvukovou hlavici na povrchu nanovlákenného krytí v bočním pohledu;

Obr. 4 znázorňuje koncovky světlovodů na povrchu nanovlákenného krytí v bočním pohledu;

Obr. 5 znázorňuje ukončení světlovodů opatřené hranolem (A) a zrcadlovou vrstvou (B);

Obr. 6 znázorňuje světlovod opatřený hranolem na povrchu nanovlákenného krytí v bočním pohledu;

Obr. 7 znázorňuje příkladní prostředky pro aplikaci fyzikálních energií v podobě ultrazvukových hlavic a koncovek světlovodů;

Obr. 8 znázorňuje příkladní prostředky pro aplikaci fýzikálních energií v podobě světlovodů opatřených hranolem na povrchu nanovlákenného krytí v bočním pohledu;

Obr. 9 znázorňuje příkladní prostředek pro aplikaci fyzikálních energií v podobě cívky; a

Obr. 10 znázorňuje příkladní kombinace všech prostředků pro aplikaci fyzikálních energií.

Příklady uskutečnění technického řešení

Řešení biologicky aktivního nanovlákenného krytí rány určeného pro umístění terapeutického prostředku v místě léčby chronické rány bude blíže vysvětleno na příkladech jeho provedení s odkazem na příslušné výkresy.

Podstata řešení spočívá ve spojení a specifickém uspořádání jednotlivých částí krytí rány v pořadí, jak je patrné z obr. 2. V tomto uspořádání biologicky aktivní nanovlákenné krytí rány zahrnuje:

-5 CZ 34256 U1 • Biologicky aktivní nanovlákenné krytí 1 rány 5. Toto krytí 1 je představováno nanovlákennou kostrou, schopnou se aktivně uplatnit v procesu hojení jako krytí 1 rány 5, i jako nosič buněk podílejících se na procesech regenerace (například mesenchymálních stromálních buněk (MSC)). Toto biologicky aktivní krytí 1 rány 5 je zhotoveno jako nanovlákenná kostra, např. z hydrofobního polykaprolaktonu (PCL), nebo obdobného hydrofobního polymeru, který je vhodný pro osazení mesenchymálními stromálními buňkami a může být těmito buňkami oset.

• Nanovlákennou hydrofilní netkanou textilii 3. Jedná se o textilii vyrobenou z polyvinylalkoholu (PVA), nebo obdobného hydrofilního polymeru, případně o polymemí textilii, která byla známým způsobem upravena např. prostřednictvím působení nízkoteplotního plazmatu za přítomnosti kyslíku nebo dusíku s cílem vytvoření -OH a -NH2 skupin způsobujících zvýšení smáčivosti.

• Deskovitou strukturu 4. Tato je provedena jako kolagenová pórovité-gelová deskovitá pevnolátková struktura, která je nasycena celulámími produkty, speciálně extrakty ze živých regenerativních buněk (např. koncentrované kondiciované medium, respektive sekretem z kmenových buněk s bioaktivními regenerativními faktory sloužící pro bezbuněčnou podporu terapie). Případně mohou být do této deskovité struktury 4, která může mít podobu „terčíku“, „čočky“ či „puku“, osazeny přímo regenerativní mesenchymální stromální buňky nebo jejich extrakt.

• Hydrogel 6. Tento vyplňuje prostor rány, ve kterém mohou být rovněž uplatněny jak stromální mezenchymální buňky (aspoň 1 mil. buněk na 1 ml), tak kondiciované médium z jejich kultivace.

Na obr. 1 je znázorněno biologicky aktivní nanovlákenné krytí 1 rány 5, které je opatřeno několika otvory 2 aje tvořeno nanovlákennou kostrou. Okraje biologicky aktivního nanovlákenného krytí j. jsou podloženy nanovlákennou hydrofilní netkanou textilií 3, jak je patrné z obr. 2. Tato textilie 3 je tvořena materiálem na bázi polyvinylalkoholu (PVA). Tento materiál, z něhož je vyrobena nanovlákenná hydrofilní netkaná textilie 3, má svým hydrofilním charakterem bránit nežádoucímu vrůstání do okrajů rány 5 při jejím hojení.

Nanovlákenná hydrofilní netkaná textilie 3 je k okrajům nanovlákenného krytí ]_ upevněna s výhodou pomocí lepidla, například fibrinového lepidla. Okraje biologicky aktivního nanovlákenného krytí 1 lze učinit hydrofilními i bez nutnosti použít k jejich podložení nanovlákennou hydrofilní netkanou textilií 3, čehož lze dosáhnout ošetřením okrajů nízkoteplotním plazmatem, kdy se na molekulách polymemích vláken prostřednictvím působení nízkoteplotního plazmatu za přítomnosti kyslíku nebo dusíku vytváří -OH, respektive -NH2 skupiny, způsobující zvýšení smáčivosti.

Do prostoru nad povrchem rány 5 a pod nanovlákenným krytím 1 je vložena deskovitá struktura 4, viz obr. 2. Tato deskovitá struktura 4, s výhodou kolagenová, je nasycena celulámími produkty, speciálně extrakty ze živých regenerativních buněk. Jedná se typicky o koncentrované kondiciované médium, respektive sekretem z kmenových buněk obsahující bioaktivní regenerativní faktory, sloužící pro bezbuněčnou podporu terapie. Případně jsou do této deskovité struktury 4, která může mít podobu kolagenového terčíku, čočky, nebo puku, přímo osazeny dostatečně viabilní, známým způsobem kultivované regenerativní mesenchymální stromální buňky.

Z obr. 2 je dále patrné, že prostor rány 5 vyplňuje hydrogel 6, ve kterém mohou být rovněž uplatněny jak stromální mezenchymální buňky (alespoň 1 mil. buněk na 1 ml), tak jimi vytvořené bezbuněčné kondiciované médium.

-6 CZ 34256 U1

Na obr. 3 je znázorněno uspořádání biologicky aktivního nanovlákenného krytí rány, kdy pro vytvoření fyzikální energie určené pro stimulaci kmenových buněk, respektive uplatnění celulámích produktů, je použita ultrazvuková hlavice 7 s ultrazvukovým měničem a impedančním přizpůsobením, která známým způsobem vytváří ultrazvuk, který je fokusován právě na deskovitou strukturu 4. Na obr. 3 je dále demonstrována fokusace 8 ultrazvukového vlnění skrze prostředí zajišťující impedanční přizpůsobení - a tím i účinné vedení ultrazvukového vlnění na deskovitou strukturu 4. V tomto provedení mohou být na otvory 2, které jsou vytvořeny v nanovlákenném krytí j_, přiloženy i další ultrazvukové hlavice 7. Měniče ultrazvukových hlavic 7 fokusují skrze prostředí s vhodnou akustickou impedancí ultrazvukové vlnění do deskovité struktury 4, což podporuje uvolňování bioaktivních regenerativních faktorů, získaných z kondiciovaného média z kmenových buněk a vpravených do deskovité struktury 4, případně uvolňování samotných kmenových buněk, rovněž dříve vpravených do deskovité struktury 4. Díky vhodné akustické impedanci deskovité struktury 4 se ultrazvukové vlnění šíří zároveň skrze tuto deskovitou strukturu 4, a dále skrze hydrogel 6 až k samotné ráně 5, kterou taktéž příznivě léčebně ovlivňuje.

Další varianta uspořádání biologicky aktivního nanovlákenného krytí rány, kdy pro aplikaci fýzikálních energií stimulujících uplatnění celulámích produktů jsou použity terapeutické prostředky pro generování laserového záření, je znázorněna na obr. 4. V tomto variantním provedení jsou na otvory 2 v nanovlákenném krytí ]_ přiloženy koncovky 9 světlovodů 11. Pomocí světlovodů 11 se do rány šíří tok laserového záření 10 vhodné, biologicky účinné vlnové délky a časového průběhu, pro tento účel typického pulsním průběhem laserového záření vysokého výkonu, přerušovaného cyklicky pauzami, nezbytnými k vyloučení nežádoucích termických účinků laserového záření 10. Vysokovýkonné laserové záření 10 vhodných vlnových délek a vysoké hustoty výkonu prostupuje s malým útlumem skrze hydrogel 6 i deskovitou strukturu 4 a dopadá až na ránu 5. Tím je zajištěn jak biologicky požadovaný účinek laserového záření 10 na samotnou ránu 5, tak díky průchodu laserového záření 10 hydrogelem 6 i kolagenem deskovité struktury 4, jakož i díky rozptylu laserového záření 10 v těchto materiálech, jsou tímto zářením stimulovány i stromální buňky, nacházející se v tomto prostoru, zejména v hydrogelu 6.

Jistým úskalím je, že koncovky 9 světlovodů 11 lze obtížně napojovat na povrch nanovlákenného krytí 1 v perpendikulámím směru. Laserové záření 10 může být ovšem vedeno i ve směru kolineámím s povrchem nanovlákenného krytí 1, a to s využitím totálního odrazu na hranolu 12 napojeného na světlovod 11, jak je patrné z obr. 5A, nebo odrazu na vyleštěné koncové ploše světlovodů 11, zabroušené pod úhlem 45° a opatřené zrcadlovou vrstvou 13. jak je patrné z obr. 5B. Při kolineámě umístěném světlovodů 11. jenž je těsně přiložen a upevněn na povrchu nanovlákenného krytí 1 a který poskytuje prostřednictvím aplikace totálního odrazu na hranolu 12 perpendikulámí zářivý tok laserového záření 10, procházející skrze hydrogel 6 i deskovitou strukturu 4 do rány 5, takto vedený zářivý tok stimuluje stromální buňky v hydrogelu 6 i na povrchu rány 5, jakož i samotnou ránu 5, jak je patrné z obr. 6. Laserové záření 10 je při svém průchodu hydrogelem 6 i deskovitou strukturou 4 i při své interakci s ránou 5 difůzně odráženo do všech směrů, takže působí i na spodní stranu nanovlákenného krytí 1 a znovu stimuluje stromální buňky osazené v tomto nanovlákenném krytí 1.

Bez ohledu na způsob umístění koncovek 9 světlovodů 11. či jejich zakončovacích hranolů 12. nebo jejich zakončovacích zrcadlových ploch 13. jakož i bez ohledu na způsob umístění ultrazvukových hlavic 7 na povrchu nanovlákenného krytí 1, je zřejmé, že na každém otvoru 2 v povrchu nanovlákenného krytí 1 může být umístěna buď koncovka 9 světlovodů 11, nebo zakončovací hranol 12 světlovodů 11. nebo zakončovací zrcadlová plocha 13 světlovodů 11. nebo ultrazvuková hlavice 7, viz obr. 7. Tímto způsobem je s vyšší účinností laserového záření i ultrazvukového pole pokryta rána 5 i regenerativní stromální buňky zavedené do hydrogelu 6, případně do deskovité kolagenové struktury 4, a dokonce i stromální buňky osazené do nanovlákenného krytí L

-7 CZ 34256 U1

Na obr. 7 je patrné dílčí řešení představující uspořádání s uplatněním několika zdrojů ultrazvuku i několika zdrojů laserového záření na léčené ráně 5, kde na otvory 2 v nanovlákenném krytí 1 jsou umístěny ultrazvukové hlavice 7a. 7b, 7c s ultrazvukovými měniči, opatřené kabely pro vedení 16a, 16b, 16c elektrického buzení měničů, přičemž elektrické buzení zajišťují generátory ultrazvukového buzení umístěné ve společném generátoru 14 ultrazvuku a laserového záření. Na jiné otvory 2 v nanovlákenném krytí 1 jsou dále umístěny koncovky světlovodů 9a, 9b, do nichž ústí světlovody 11a, 11b, do kterých je zaveden zářivý laserový tok z laserových zdrojů umístěných ve společném generátoru 14 ultrazvuku a laserového záření.

Na obr. 8 je znázorněn příklad osazení pěti zdrojů laserového záření na otvory 2 v nanovlákenném krytí L Světlovody přivádějící laserové záření jsou značeny postupně 11a, lib, lie, lid, lie. V příkladu ilustrovaném na obr. 8 byly jako koncovky světlovodů zajišťující perpendikulámí přenos světelného toku laserového záření 10 do prostoru rány použity hranoly 12a, 12b, 12c, 12d, 12e.

Světlovody 11. nebo koncovky 9 světlovodů 11. mohou být přitom umístěny přímo na nanovlákenném krytí 1 rány 5 a s využitím totálního odrazu na hranolu 12, nebo odrazu na koncových zrcadlových plochách 13. může být laserové záření 10 perpendikulámě zavedeno do prostoru pod nanovlákenné krytí 1 k ráně 5.

Pro stimulaci kmenových buněk zavedených do hydrogelu 6, nebo osazených do nanovlákenného krytí 1, případně i do deskovité struktury 4, případně též pro stimulaci vlastních regenerativních kmenových buněk nacházejících se v ráně 5, jakož i pro dosažení dalších biologických efektů podpory hojení rány 5, je kromě laserového záření 10 a ultrazvuku aplikovaného z ultrazvukové hlavice 7 uplatněn i indukovaný elektrický proud, který je jako vířivý Foucaultův elektrický proud bezkontaktně vytvářen prostřednictvím cívky 15. protékané časově proměnným elektrickým proudem. Cívka 15 je umístěna na povrchu nanovlákenného krytí 1, jak je patrné z obr. 9.

Podle tohoto řešení mohou být na povrchu nanovlákenného krytí 1 uspořádány současně jak cívka 15, tak i koncovka 9 světlovodů 11 pro aplikaci laserového záření 10, případně řešená s perpendikulámím zavedením laserového záření 10 prostřednictvím hranolu 12, nebo zrcadlové plochy 13, tak rovněž ultrazvukové hlavice 7, a to i ve větším počtu než vždy jeden zdroj dané fýzikální energie, jak principiálně ukazuje obr. 10.

Tímto způsobem je zajištěna simultánní aplikace fýzikálních energií indukovaných elektrických proudů, laserového záření 10 i ultrazvuku na samotnou ránu 5, ale také na stromální buňky, jimiž byla osazena kostra nanovlákenného krytí 1, i na ty, které byly zavedeny do hydrogelu 6, případně do deskovité struktury 4, nebo ty, které jsou v ráně 5 přítomny nativně. Zároveň je ultrazvukovou energií podporováno uvolňování bioaktivních regenerativních faktorů z kondiciovaného média, zavedeného do kolagenové deskovité struktury 4 přiložené na ránu 5.

Průmyslová využitelnost

Výše popsané uspořádání biologicky aktivního nanovlákenného krytí rány lze využívat v moderních nanovlákenných a buněčných medicínských technologiích ve spojení s fyzikálními intervencemi při terapeutickém zaměření na léčbu ran.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Krycí prostředek rány pro umístění terapeutického prostředku v místě léčby chronické rány, přičemž tento krycí prostředek zahrnuje biologicky aktivní, nanovlákenné krytí (1) rány (5),

-8CZ 34256 U1 deskovitou strukturu (4) a hydrogel (6), vyznačující se tím, že biologicky aktivní, nanovlákenné krytí (1) rány (5) je opatřeno nejméně jedním otvorem (2) pro umístění terapeutického prostředku na otvor (2), přičemž pod biologicky aktivním, nanovlákenným krytím (1) je uspořádána deskovitá struktura (4) obklopená hydrogelem (6).
2. Krycí prostředek rány podle nároku 1, vyznačující se tím, že biologicky aktivní, nanovlákenné krytí (1) je na svých okrajích zespodu opatřeno nanovlákennou hydrofilní netkanou textilií (3).
3. Krycí prostředek rány podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že terapeutickým prostředkem je ultrazvuková hlavice (7) pro aplikaci ultrazvuku a/nebo světlovod (11) pro aplikaci laserového záření (10) a/nebo cívka (15) pro bezkontaktní aplikaci indukovaného elektrického proudu.
4. Krycí prostředek rány podle nároku 3, vyznačující se tím, že světlovod (11) pro aplikaci laserového záření (10) je na konci přilehlém k otvoru (2) zakončen koncovkou (9) nebo hranolem (12) nebo zrcadlovou plochou (13).
5 výkresů

-9 CZ 34256 U1

Seznam vztahových značek:

1 nanovlákenné krytí

2 otvor

3 nanovlákenná hydrofilní netkaná textilie

4 desko vitá struktura

5 rána
6 hydrogel
7 ultrazvuková hlavice
8 fokusace ultrazvukového vlnění
9 koncovka světlovodu 11
10 laserové záření
11 světlovod
12 hranol
13 zrcadlová plocha
14 generátor ultrazvuku a laserového záření
15 cívka
16 vedení elektrického buzení.