CZ37562U1 - Nanogáza - Google Patents

Description

Nanogáza

Oblast techniky

Předkládané technické řešení spočívá ve vytvoření nanogázy pro překrytí alespoň část povrchu těla uživatele (člověka/zvířete) za účelem fyzikálně-chemické ochrany těla pacienta před kontaminací bakteriemi, viry a dalšími částicemi a/nebo za účelem zlepšení regenerace poškozené tkáně pacienta, kde nanogáza obsahuje alespoň jednu vrstvu obsahující většinu vláken v rozmezí od 100 nm do 900 nm a alespoň jednu substrátovou vrstvu, podkladové vrstvy, jejich kombinace synergicky vylepšuje mechanické, chemické vlastnosti nanogázy a její aplikovatelnost.

Dosavadní stav techniky

Povrchové mechanické poškození tkání, jako jsou řezné rány, odřeniny, natržení kůže, jsou dennodenními poškozeními tkání. Taktéž vlivem stárnutí a nemocí, jako je např. diabetes, mohou vznikat poranění, které se léčí velmi komplikovaně a dlouhodobě. Poškození kůže typu trauma a chronické ulcerace jakožto sekundární projevy nemocí spojené s nemocí diabetes mellitus, dlouhodobě neoptimální krevní tlak a žilní stázi, se ošetřují velmi obtížně. V 7% až 10% případů všech pacientů s chronickými diabetickými vředy muselo v důsledku nemoci a neúčinného ošetření poranění tkáně podstoupit amputaci zasažené části končetiny. Dále pak poškození tkáně vlivem chemické reakce, jako jsou poleptání, a/nebo tepelné poranění, jako jsou popáleniny, jsou velmi četnými poraněními zvířat a lidí napříč celým světem, kde jejich ošetření je z pohledu současného stavu techniky časově i finančně velmi náročné, přičemž výsledek ošetření takovýchto poranění je velmi neuspokojivý. Současné materiály, včetně kožních štěpů, a metod ošetření popálenin a poleptání, vede ke vzniku rozsáhlých jizev, snížené schopnosti organismu regenerovat poškozenou tkáň, dále pak regenerovaná tkáň se svou funkčností ani vzhledem nevyrovná původní tkáni. Dále pak současné materiály a metody ošetření vyžadují častou výměnu, čímž se značně zvyšuje riziko vzniku infekce v ráně, vniknutí virů a bakterií do těla pacienta, pacientovi je nutné podávat vysoké dávky alespoň lokálních antibiotik. Současné materiály mají tendenci zasychat v ráně a jejich častou výměnou vznikají nová mikroporanění, snižuje se schopnost regenerovat poškozenou tkáň a výsledek zhojení je tedy značné horší a regenerovaná tkáň je vysoce fibrózní ve formě jizev.

V současnosti používané kožní štěpy používané k léčbě kůže (tkáně) vlivem popálení jsou zlatým standardem; vedou však ke vzniku jizev, které jsou v místě dárce často zranitelné a nestabilní. V současné době patří mezi nejčastější klinické ošetření transplantace kůže metodou štěpování kůže. Základním principem sdíleným mezi metodami ošetření založených na ošetření poranění kožními štěpy je pokrýt co největší oblast zranění plochy transplantovanou kůží, kde jednotlivé kožní štěpy mají mezi sebou minimální vzdálenost. Například maximální vzdálenost je 6 mm mezi transplantovanými kožními štěpy typu MEEK (kožní tkáň 3 mm x 3 mm, poměr expanze: 1: 9). Proces hojení ran zahrnuje vytvoření kožních ostrovů z transplantovaných kožních tkání, následnou expanzi kůže do okolních oblastí, a nakonec pokrytí celé oblasti rány.

Problémy se štěpováním kůže však stále zůstávají nevyřešené. Například roubování kůže postrádá přístupy k podpoře regenerace kůže mezi transplantovanými ostrovy kůže a může vyžadovat další operace pro zbytkové oblasti rány nebo pro udržení konzistentnosti vzdálenosti mezi transplantovanými ostrovy kůže. Kromě toho štěpování kůže postrádá vyšší poměry expanze pro transplantaci kůže a může tvořit hypertrofickou tkáň jizvy, která je svědivá, bolestivá, tvrdá a nevzhledná. Navíc, příliš silná dárcovská kůže není vhodná pro transplantaci typu MEEK a ovlivňuje přežití transplantovaných ostrovů kůže, přičemž nedokonalé vyrovnání transplantované kůže na povrchu poranění může způsobit selhání transplantace. Současné kožní štěpy jsou také relativně nákladné, pracné a složité. Navíc pacienti s chronickými onemocněními nemohou vydržet dlouhé operace a anestézii, protože je poškozena funkce jejich orgánů, a tito pacienti se mohou při

- 1 CZ 37562 U1 ošetřování poranění spoléhat pouze na jednoduché převazy poraněného místa, přičemž převazy nejsou schopny dlouhodobě a řízení dodávat léčivou bioaktivní látku ani zabránit vniku virů a bakterií do poranění, a tak i těla pacienta.

V tomto ohledu bylo klinicky použito mnoho upravených kožních produktů, jako jsou náhražky epidermis (tj. Laserskin, CellSpray, BioSeed-S, LyphoDerm), náhražky dermis (tj. acelulární: Integra, AlloDerm, Biobrane; celulární: Transcyte, Dermagraft) a složené aloštěpy. Ani tyto materiály však nejsou schopny dlouhodobě řízeně uvolňovat několik druhů aktivních látek tak, aby uvolňovaná koncentrace aktivních látek byla konstantní po dobu několika dnů až týdnů. Kultura kožních buněk však stále vyžaduje odběr kůže od pacientů a kultivace po dobu 2 až 5 týdnů. Jedná se tedy o laboratorně náročný, komplikovaný a nákladný postup. Použití kultivačního média může také ovlivnit klinickou bezpečnost a kvalita kůže v místě poranění po hojení je obvykle špatná a často se objevují puchýře. Například popálení, které se objevuje povrchně, se může prohloubit po dobu 48 až 72 hodin, přičemž zóna stázy se stane nekrotickou. Tyto faktory omezují použití současné umělé kůže v klinických podmínkách.

Pokud jde o opravu poškozené kůže, je pojetí tkáňového inženýrství založeno na spojení strategií tkáňového inženýrství využívající biomateriálů, buněk, mikroimplantátů, jako jsou kožní štěpy a/nebo růstových faktorů. Současné ošetření však stále nesplňují dlouho pociťované, ale nenaplněné potřeby a stále vyžadují minimální odběr tkáně kůže, aby pokryly oblast rány. Odběry tkání pacienta spolu se složitou, nákladnou proveditelností ošetření a množstvím rizik s tím spojených vyvolává otázky, zda existují jiné materiály a metody ošetření. Produkt představovaný v tomto dokumentu usiluje o jednoduché, biologicky bezpečné, levné použití, a hlavně funkční a překrytí poranění, urychlující epitelizaci oblasti rány a další regeneraci poškozené tkáně. Představovaný produkt je tedy kýženým materiálem, který doposud na trhu chybí. V současnosti neexistuje produkt nabízející tak jednoduchou a levnou aplikaci, spolu s vynikajícími výsledky ošetření a zároveň tak širokou škálu použití.

Podstata technického řešení

Předkládané technické řešení zahrnuje nanogázu a způsob její výroby. Nanogáza je určena pro překryv alespoň části těla člověka/zvířete, aby bylo zamezeno vniknutí bakterií, virů, prachových částic, pylů a dalších částic do těla uživatele, člověka/zvířete, a tak došlo k jeho kontaminaci. Dále může být nanogáza použita pro překrytí poranění, a tak díky fyzikálním a chemickým mechanismům zrychlit a/nebo zlepšit proces hojení. Nanogáza obsahuje alespoň jednu substrátovou vrstvu a alespoň jednu nanovlákennou vrstvu o tloušťce v rozmezí od 2 pm do 3 000 pm nebo od 2 pm do 500 pm nebo od 5 pm do 300 pm nebo 5 pm do 100 pm nebo od 10 pm do 50 pm s plošnou hmotností od 0.1 g/m² do 100 g/m², kde díky nanometrickým průměrům vláken a tedy enormně velkému poměru mezi povrchem vláken a jejich objemem není nutné vytvářet nanovlákenné vrstvy příliš tlusté a tedy je zvýšen uživatelský komfort, je možnost umožnit snadnější průnik vzduchu s tělem pacienta/uživatele a může tak být zabráněno přílišnému zvlhčování rány a okolních tkání, což by mohlo mít nepříznivý vliv na některé fáze procesu hojení. Nanovlákenná vrstva, je vrstva kde většina vláken disponuje průměrem od 10 nm do 900 nm. Nanovlákenná vrstva obsahuje alespoň jeden druh polymeru, kde alespoň 60 % molekul tohoto polymeru se vyznačuje molekulovou hmotností v rozmezí od 10000 do 600000. Dále pak polymer obsažený v nanovlákenné vrstvě může být charakterizován tak, že alespoň 60 % molekul tohoto polymeru obsahuje od 50 do 2000 esterových skupin, od 50 do 9000 hydroxylových skupin a/nebo izokyanátovým číslem v rozmezí od 10 do 300.

Nanovlákenná vrstva může vykazovat hydrofilní charakteristiku s kontaktním úhlem menším než 90°, což může být výhodné pro její degradaci, a tak i následné uvolňování bioaktivních látek.

Takto navržená nanogáza může být obohacena jedním a více druhy aktivních látek současně, kde

- 2 CZ 37562 U1 nanovlákenná vrstva může obsahovat aktivní látky ve formě, která je součástí alespoň jednoho z enkapsulačního systému, inkorporačního systému, vazného systému a/nebo adhezního systému. Nanogáza může být obohacena o specifické aktivní látky, které může definovaně uvolňovat jak z pohledu koncentrace, tak rychlosti uvolnění.

Tyto aktivní látky mohou podporovat proces hojení, uvolňovat látky tišící bolest a další nepříjemné pocity, látky zastavující krvácení a/nebo antivirotické či antibakteriální látky. Množství aktivních látek v nanovlákenné vrstvě může být v rozmezí od 0,01 % do 100 % hmotnosti materiálu tvořícího polymerní strukturu nanovlákenné a/nebo jiné vrstvy.

Díky uvolňovaným antivirotických a/nebo antibakteriálních aktivních látek může být vytvořeno mikroklima bránící biologické kontaminaci těla pacienta, aniž by nanogáza byla utěsněna na tělo uživatele.

Nanogáza může disponovat unikátní možností vyměnit jednu a více vrstev nanogázy, a to i během jejího užívání, čímž se rozšiřují možnosti optimalizace a přizpůsobení se vícevrstvého nosiče aktuálním požadavkům a potřebám uživatele a zároveň prodlužuje doba použitelnosti nanogázy před její nutnou výměnou.

Nanogáza taktéž může obsahovat vnitřní vrstvu, která je schopna upravit soudržnost jednotlivých vrstev nanogázy a/nebo upravovat povrchovou chemii jednotlivých vrstev nanogázy.

V závislosti na způsobu použití nanogáza může být koncipována tak, že adheze nanovlákenné vrstvy k substrátové vrstvě je menší, než adheze nanovlákenné vrstvy k alespoň části povrchu, kde je nanogáza aplikována a tedy nanovlákenná vrstva může ulpívat na těle uživatele, přičemž substrátová vrstva je po čase odstraněna a může být aplikován další výrobek nanogázy, jež může mít stejné fyzikálně chemické parametry nebo odlišné, čímž je možné personalizovat a optimalizovat léčbu uživatele v závislosti na aktuální reakce organismu či na fázi hojení.

Nanogáza taktéž může obsahovat substrátovou vrstvu tvořenou vlákny o průměrech v rámci jednotek mikrometrů až desítek mikrometrů a kde do alespoň 80% všech pórů může být vepsána koule o průměru od 0,1 mm do 30 mm.

Produkt může zahrnovat substrátovou vrstvu, vnitřní vrstvu, vrstvu nosiče a/nebo povrchovou vrstvu. Produkt může být připraven procesem zvlákňování v elektrickém poli, přičemž na předem připravený substrát může být připevněna alespoň jedna vrstva polymerních vláken. Vrstva polymerních vláken může svou povrchovou strukturou napodobovat původní tkáňovou strukturu, a tak může urychlovat a zlepšovat průběh regenerace tkáně.

Objasnění výkresů

Obr. 1a ilustruje vlákennou strukturu nanovlákenné vrstvy.

Obr. 1b ilustruje porézní strukturu nanovlákenné vrstvy.

Obr. 2a ilustruje nanogázu s substrátovou vrstvou a nanovlákennou vrstvou.

Obr. 2b ilustruje sendvičové složení nanogázy s nanovlákennou vrstvou uprostřed dvou substrátových vrstev.

Obr. 2c ilustruje složení dvou různých substrátových vrstev nad sebou spolu s jednou nanovlákennou vrstvou.

Obr. 2d ilustruje složení dvou různých nanovlákenných vrstev nad sebou deponovaných na jedné substrátové vrstvě.

Obr. 2e ilustruje sendvičově umístěnou nanovlákennou vrstvu mezi dvě substrátové vrstvy spojené s vrstvou mechanické opory.

Obr. 3 ilustruje definici kontaktního úhlu.

- 3 CZ 37562 U1

Obr. 4 ilustruje možnosti obohacení polymerního vlákna aktivními látkami.

Obr. 5 ilustruje inkorporaci aktivních látek do vlákenné struktury.

Obr. 6 ilustruje spojení substrátové vrstvy a nanovlákenné vrstvy pomocí vnitřní vrstvy.

Obr. 7 ilustruje výhodné provedení přípravy nanovlákenné vrstvy metodou AC spinningu

Obr. 8 ilustruje výhodné provedení systému sbírající vytvořená polymerní vlákna a vytváření sendvičové struktury nanogázy.

Obr. 9 ilustruj e systém vylepšuj ící spoj ení substrátové vrstvy a nově vznikaj ící nanovlákenné vrstvy pomocí kolektorové elektrody.

Obr. 10a ilustruje nanovlákennou vrstvu s vlákny orientovanými v jednom směru.

Obr. 10b ilustruje nanovlákennou vrstvu s vlákny orientovanými ve dvou směrech.

Příklady uskutečnění technického řešení

Cílem bylo vytvořit nanogázu, jejíž snadnou, rychlou a levnou modifikací by bylo nanogázu možno individualizovat jednotlivé pacienty, zvané v textu taktéž uživatele. Využití nanogázy představované v tomto dokumentu není cíleno pouze jako kryty poranění části kůže myšleno vy smyslu epidermis, dermis, hypodermis, ale obecně jako systém schopný zamezit nebo minimalizovat vnik bakterií a virů do těla pacienta, přičemž systém je dále schopen uvolňovat aktivní látky, které mohou být schopny hubit či inaktivovat viry a bakterie a/nebo řízeně uvolňovat aktivní látky podporující a upravující regeneraci tkáně. V některých specifických výhodných provedeních může být nanogáza také použita jako produkt k vnitřnímu užití jako např.: dočasné zpevnění a urychlení regenerace poškození či ruptury střev, břišní stěny, defektů chrupavky, kosti, šlach a/nebo svalu.

Dle jednoho výhodného provedení produkt může být navržen pro alespoň částečné překrytí poranění pacienta, např. poranění kůže a/nebo hlubších vrstev tkáně pacienta. Produkt může urychlovat hojení a/nebo zabránit kontaminaci poranění, jako je proniknutí organických a/nebo anorganických objektů do rány pacienta, např.: prachové částice, pyly, viry a/nebo bakterie.

Zlepšení procesu hojení lze definovat jako minimalizaci nežádoucích vedlejších účinků léčby, zhojená tkáň je totožná nebo se blíží původní tkáni před zraněním jak vizuálně, tak mechanicky a funkčně a/nebo alespoň jedna fáze procesu hojení je urychlena, jako např.: hemostáza, zánět, proliferace, buněk, remodelace a/nebo regenerace tkáně.

V dalším možném provedení produkt může být určen jako membrána alespoň částečně kryjící např. ústa a/nebo nos uživatele/pacienta, a tak ho ochránit před nakažením uživatele bakteriemi a viry z prostředí. Uživatelem a/nebo pacientem se v tomto dokumentu myslí člověk nebo zvíře na nějž je nanogáza aplikována.

Příklad 1

Nanogáza 1 může být složena ze dvou a více vrstev různé struktury a fyzikálně mechanických vlastností, přičemž alespoň jedna vrstva obsahuje polymerní nanovlákna. V jednom z výhodných provedení nanovlákenná vrstva 2 z obr. 1a, může obsahovat a/nebo být tvořena vlákny 13, kde průměry alespoň 51 % nebo 60 % nebo 80 % nebo 95 % počtu všech vláken v této vrstvě obsažené nabývá průměrů v rozmezí od 100 nm do 900 nm nebo od 150 nm do 800 nm nebo od 200 nm do 600 nm. Právě nanovlákenná struktura nanovlákenné vrstvy 2, jako je např.: průměr vláken, jejich orientovanost, drsnost, povrchová chemie, vlnitost, velikost pórů v nanovlákenné vrstvě 2 atd., je schopna ideálně imitovat povrchovou strukturu původní tkáně, a tak poskytnout buňkám oporu pro jejich proliferaci a diferenciaci k vytvoření tkáně požadovaných vlastností, a tedy optimalizovat hojící proces poškozené. Dále nanovlákenná vrstva 2 může díky bezkonkurenčnímu poměru povrchu k objemu materiálu spolu s velkou hustotou vláken a malými póry v nanovlákenné vrstvě 2 posloužit jako ideální materiál, který je schopen propustit vzduch, ale současně může zabránit průniku virů a bakterií do těla pacienta. Tento efekt lze dále vylepšit v závislosti na povrchové

- 4 CZ 37562 U1 úpravě, popřípadě složení polymeru, jež tvoří nanovlákennou vrstvu 2.

V jednom z výhodných provedení, např. pro hojení poranění kůže, může nanovlákenná vrstva 2 alespoň částečně imitovat svou povrchovou strukturou a chemií fibrinovou síť, a tak usnadnit a zrychlit proces hojení kožního defektu.

V dalším z výhodných provedení, např. pro vnitřní užití k hojení defektu na svalu, je vhodné použít nanovlákennou vrstvu 2, jež obsahuje vlákna orientovaná v jednom a více směrech, kde stupeň orientace nanovláken v alespoň jednom kýženém směru může být v rozmezí od 3 % do 40 % nebo od 3 % do 15 % nebo od 5 % do 10 % nebo od 40 % do 100 % nebo od 51% do 100 % nebo od 70 % do 100 % nebo od 80 % do 100 % nebo od 55 % do 90 %, odchylka od kýženého směru může být maximálně 5°, aby vlákno bylo považováno za orientované. Příklad orientovaných vláken 13a v jednom směru s jedním neorientovaným vláknem 13b tvořící orientovanou vlákennou strukturu 11a v jednom směru je vyobrazen na obr. 10a. Na obr. 10b jsou vyobrazena orientovaná vlákna 13a v jednom směru a orientovaná vlákna 13b v druhém směru, tvořící orientovanou vlákennou strukturu 11b. Množství orientovaných vláken 13a v jednom směru a orientovaných vláken 13b v kterémkoli jiném směru může být podobné s odchylkou do 5 % nebo do 10% nebo může být různé, kde počet orientovaných vláken 13a v jednom směru a počet orientovaných vláken 13b v kterémkoli jiném směru je různý.

Definované orientovaní vláken, jak je vyobrazeno na obr. 10a a obr. 10b může být výhodné zejména v případech, kdy je vhodné vlákna orientovat a současně definovat velikost pórů v nanovlákenné vrstvě 2 a/nebo rozteč mezi jednotlivými vlákny. Vytvoření nanovlákenné vrstvy 2 s definovanou roztečí mezi některými vlákny může být výhodné zejména pro specifikování mezerovitosti a poréznosti nanovlákenné vrstvy 2, čímž lze ovlivnit rychlost uvolňování aktivních látek z nanogázy a/nebo v případech kdy je prováděna povrchová úpravu vláken v nanovlákenné vrstvě 2 obsažených, a je zapotřebí, aby tato úprava byla rovnoměrná napříč nanovlákennou vrstvou 2 ve všech směrech.

V jednom z výhodných provedení je vzdálenost alespoň v jenom směru mezi jednotlivými orientovanými vlákny 13a v jednom směru v rozmezí od 1 μm do 1 μm 50 μm nebo od 2 μm do 30 μm nebo od 5 μm do 20 μm.

Příklad 2

V dalším výhodném provedení nanovlákenná vrstva 2 z obr. 1b může být tvořena silně porézní strukturou, kde porézní struktura není tvořena vrstvením jednotlivých vláken a/nebo jednotlivá vlákna nemusí být rozpoznatelná a mohou být např. slita do sebe, kde nelze pozorovat ostrý přechod mezi jednotlivými vlákny. Takováto struktura může vznikat např. pomocí metod vytváření pěn z polymerních materiálů, pomocí lyofilizace frakcionalizovaných vláken, z vlákenné matrice, která byla po nějakou dobu vystavena molekulám rozpouštědla, ve kterém jsou polymerní vlákna alespoň částečně rozpustná, a/nebo vlákenná matrice byla vystavena teplotám blízkým teplotám tání polymeru, z nichž jsou polymerní vlákna utvořena. V nanovlákenné vrstvě 2 mohou být jednotlivé póry předěleny polymerními můstky 2c nebo v podobě vlákenných útvarů, polymerních stěn, a/nebo některé póry mohou být od sebe alespoň částečně odděleny tenkou polymerní stěnou. Alespoň 60 % nebo 80 % nebo 95 % pórů v nanovlákenné vrstvě 2 může být od sebe odděleno polymerními můstky 2c, které v bodě, kde je jejich tloušťka nejmenší mohou nabývat tloušťky v rozmezí od 20 nm až 5 um nebo 60 nm až 2 μm nebo od 80 nm do 900 nm nebo od 100 nm do 800 nm. I tato varianta nanovlákenné vrstvy může disponovat výhodami popsanými v odstavci k obr. 1a.

- 5 CZ 37562 U1

Příklad 3

Dle jednoho z výhodných provedení vyobrazeném na obr. 2a nanogáza 1 může obsahovat alespoň jednu nanovlákennou vrstvu 2 a alespoň jednu substrátovou vrstvu 3. Nanovlákenná vrstva a/nebo substrátová vrstva mohou obsahovat aktivní látky, jako mohou být aktivní látky např. z pohledu zneškodňování virů a bakterií a/nebo za účelem urychlení léčby pacienta a regenerace poškozených tkání. V takovémto uspořádání substrátová vrstva 3 může poskytovat mechanickou i chemickou ochranu nanovlákenné vrstvy 2, může poskytnout mechanickou oporu nanovlákenné vrstvě 2, může pacientovi poskytnout vetší komfort. Díky substrátové vrstvě 3, nanovlákenná vrstva nemusí být natolik tlustá, aby ji z hlediska mechanické odolnosti a pevnosti bylo možné použít například jako filtrační membrány a/nebo k překrytí poranění, a tedy i výsledná cena nanogázy může takto získat z ekonomického pohledu získat na atraktivitě. Navíc substrátová vrstva 3 může posloužit jakožto prvotní hrubý filtr a snížit tak pravděpodobnost zanesení a ucpání nanovlákenné vrstvy 2 nečistotami a látkami z prostředí a/nebo těla pacienta.

Výsledná nanogáza disponuje synergickým efektem získaným skladbou více různých vrstev nanogázy. Výsledné vlastnosti nanogázy nejsou pouze součtem vlastností jednotlivých vrstev, ale jak i následující text ukáže, vlastnosti jednotlivých vrstev synergicky podporují vlastnosti dalších vrstev. Jako příklad lze uvést nanogázu obsahující alespoň jednu substrátovou vrstvu 3 tvořenou gázou a alespoň jednu nanovlákennou vrstvu 2 tvořenou polymerními vlákny na bázi polyvinylalkoholu. Substrátová vrstva 3 tak poskytne nanovlákenné vrstvě 2 jak mechanickou ochranu před poškozením, tak pevnost, aby se zabránilo přetržení či jiné poškození nanovlákenné vrstvy 2, dále pak gáza umožní snadnější manipulaci a přesnější aplikaci nanogázy, něž by tomu bylo při aplikaci samotné nanovlákenné vrstvy 2. Dále pak struktura substrátové vrstvy 3, v tomto případě gázy, může poskytnout nanovlákenné vrstvě větší 3D strukturnost, což v některých případech může vylepšit proces hojení, filtrační vlastnosti nanovlákenné vrstvy 2 a další optimalizace nanovlákenné vrstvy 2, které by bez substrátové vrstvy 3 nebylo možné využít.

Příklad 4

V jednom z výhodných provedení může být nanogáza 1 tvořená substrátovou vrstvou 3 na kterou je deponovaná alespoň jedna nanovlákenná vrstva 2. Při aplikaci takovéto nanogázy 1, např. na kůži a/nebo zevní poranění pacienta, může být adheze alespoň jedné nanovlákenné vrstvy 2 k substrátové vrstvě 3, či jiným nanovlákenným vrstvám 2, např. nižší adheze nanovlákenné vrstvy 2b k nanovlákenné vrstvě 2a jak ukazuje obr. 2d, alespoň lokálně nižší, než je adheze přiložené nanovlákenné vrstvy 2 k alespoň části těla pacienta, kam je nanogáza 1 přiložena. Díky tomu lze nanogázu 1 přiložit na ošetřované místo, případně ještě provést další krok aplikace, jako může být např. zvlhčení nanogázy, počkat definovaný čas a posléze část nanogázy 1 z ošetřovaného místa sloupnout, přičemž alespoň část nanovlákenné vrstvy a/nebo její rezidua zůstávají na těle pacienta čili uživatele, tedy dochází k odstranění zejména substrátové vrstvy 3. Díky této nižší přilnavosti různých vrstev v nanogáze 1, než k alespoň části pacienta po definovaném čase od aplikace nanogázy 1, lze např. při poškození kůže jako může být infekce, jiné onemocnění, odření, pořezání, popálení, poleptání, omrznutí a/nebo jiné skutečnosti vyžadující aplikaci nanogázy 1, lze v průběhu léčby měnit dodávané aktivní látky a jiné fyzikálně chemické vlastnosti aplikovaných různých nanogáz 1, a tak v průběhu léčby měnit, optimalizovat a personalizovat léčbu v průběhu času a tak využívat synergického efektu z Příklad 3 výše u jednotlivých léčebných procedur, postupů, aktivních látek a dalších efektů specifických nanogáz 1. Odstraněním části nanogázy 1, např. substrátové vrstvy 3 na bázi viskózy, bavlny a/nebo polyesteru, jako může být třeba gáza či Perlan a jemu podobné materiály, která může vstřebávat např. exsudát, přičemž alespoň část původně nanovlákenné vrstvy 2 ulpívá na pacientovi (zvířeti/člověku) a může tak kontinuálně např. dodávat aktivní látky, upravovat pH v ráně a navíc mechanické namáhání poraněného místa během změny nanogázy 1 je oproti změně běžného obvazu minimalizováno. Navíc tím, že část nanovlákenné vrstvy 2 ulpí na pacientovi, je možné část nanogázy 1 odstranit, aniž by došlo k opětovnému poškození hojené tkáně, jako k tomu dochází např. při převazech popálenin a podobných poraněních kůže, zejména části dermis a hypodermis. V takovýchto případech je vhodné využít

- 6 CZ 37562 U1 nanovlákennou vrstvu 2 na bázi polyvinylalkoholových nanovláken, která může být obohacena o další aktivní látky, jako mohou být kyselina hyaluronová či antibiotika jako je gentamicin.

Příklad 5

V dalším výhodném provedení dle obr. 2b substrátová vrstva 3 může být nad a/nebo pod nanovlákennou vrstvou 2. Přičemž nanovlákenná vrstva 2 a substrátová vrstva 3, a/nebo v opačném pořadí, mohou být střídavě umisťovány nad sebou, tak že nanogáza může obsahovat 2 a více substrátových vrstev 3 a/nebo dvě a více nanovlákenných vrstev 2 střídavě nad sebou. Tato lze docílit výhod z předchozího odstavce, ale také, že je možné spojovat i nanovlákenné vrstvy 2, které by jinak nebyly schopny držet u sebe či k sobě přilnout vzhledem ke svým fyzikálně-chemickým vlastnostem, a tak je možné kombinovat i specifické vlastnosti jednotlivých nanovlákenných vrstev 2 a/nebo substrátových vrstev 3, které by jinak zkombinovat nebylo možné. Střídavým vrstvením různých vrstev lze taktéž docílit mechanického oddělení aktivních látek v jednotlivých vrstvách, jež by nebylo vhodné kombinovat.

Příklad 6

Dle dalšího výhodného provedení na obr. 2c dvě a více substrátových vrstev 3a a 3b mohou být navrstveny nad sebou, přičemž každá z substrátových vrstev mohou mít různé a/nebo stejné fyzikální a chemické parametry/vlastnosti. Např. jedna substrátová vrstva 3a může mít vlákennou strukturu, přičemž druhá substrátová vrstva 3b může mít charakteristiku pěnového materiálu. Tento systém může být výhodný zejména tehdy, kdy jednotlivé substrátové vrstvy 3a a 3b disponují různými fyzikálně chemickými vlastnostmi. Příkladem může být použití, kdy svrchní substrátová vrstva 3b vykazuje hydrofobní vlastnosti, a tedy zamezuje vniknutí kapek vody do struktury nanogázy 1 zatímco nanovlákenná vrstva 2 a substrátová vrstva 3a jsou hydrofilního charakteru a odvádí ta exsudát a další nechtěné kapaliny z rány pacienta.

Příklad 7

V dalším výhodném provedení z obr. 2d nanogáza může obsahovat dvě a více nanovlákenných vrstev 2a a 2b nad sebou, přičemž každá z nanovlákenných vrstev 2 může mít různé a/nebo stejné fyzikální a chemické parametry/vlastnosti. Příkladem využití může být nanovlákenná vrstva 2b která je v kontaktu s pacientem a v prvních fázích může uvolňovat jeden a více druhů aktivních látek, které jsou pro první fázi ošetření vhodné. Tato nanovlákenná vrstva 2b může být např. z polyvinyl alkoholu (PVA), a rozpadne se během několika hodin až dní od počátku šetření. Následně však mohou být uplatňovány naplno výhody druhé nanovlákenné vrstvy 2a, která v dalších fázích léčby může uvolňovat jiný soubor aktivních látek či jinou koncentraci aktivních látek, zároveň poskytnou mechanickou ochranu proti vniknutí virů a/nebo bakterií do těla pacienta a/nebo imitovat strukturu poškozené tkáně, a tak optimalizovat regeneraci poškozené tkáně.

Příklad 8

V dalším možném provedení na obr. 2e nanogáza 1 může obsahovat alespoň jednu nanovlákennou vrstvu 2, alespoň jednu substrátovou vrstvu 3 a/nebo vrstvu mechanické opory 4 určující tvar a mechanickou ochranu nanogázy 1, příkladem mechanické opory 4 může být termoplastický polymer. Vrstva mechanické opory 4 se vyznačuje tím, že pokud pásek vrstvy mechanické opory 4 o šířce 5 cm, výšce 11 cm a tloušťce takové, v jaké je vrstva mechanické opory 4 použita v nanogáze 1, uchytím ve svislé poleze tak, že 1 cm úzkého spodního okraje vrstvy mechanické opory 4 je fixován, pak pro vychýlení horního okraje(úzkého konce) daného pásku vrstvy mechanické opory 4 o 30°od svislé osy je zapotřebí při pokojové teplotě materiálu alespoň po část ohýbání působit silou větší než 1 N nebo větší než 5 N nebo větší než 10 N nebo v rozmezí od 1 N do 10 000 N nebo od 1 N do 100 N, a/nebo pro ohnutí horního okraje pásku vrstvy mechanické opory 4 je nutné vykonat práci větší než 0,05 J nebo větší než 0,2 J nebo větší než 0,5 J nebo v rozmezí od 0,05 J do 500 J nebo od 0,05 J do 5 J, popřípadě vrstvu mechanické opory 4 nelze

- 7 CZ 37562 U1 ohnout aniž by došlo k okem pozorovatelným prasklinám či přímému zlomení pásku vrstvy mechanické opory 4. Tento parametr tuhosti může být hlavním rozdílem mezi vrstvy mechanické opory 4 a substrátovou vrstvou 3, která by při obdobném testování nebyla schopna samovolně udržet rovnou svislou polohu a/nebo pro vychýlení konce pásku substrátové vrstvy 3 by bylo nutné vyvinout menší práci než 0,05 J aniž by došlo ke zlomení pásku substrátové vrstvy 3, přičemž substrátovou vrstvu zpravidla nelze zlomit při ohybu menším než 30°.Vrstva mechanické opory 4 může být odnímatelná od zbytku nanogázy stejně tak, jako tomu v některých výhodných provedeních může být i pro další vrstvy nanogázy 1. Vrstva mechanické opory 4 může obsahovat kovy, sádru, alespoň jednu organickou složku (např. bavlněná vlákna, hedvábná vlákna), polymerní složku, alespoň jednu termoplastickou složku (např. termoplastickým polymer) a/nebo další. Vrstva mechanické opory 4 může vykazovat termoplastické vlastnosti, jistou rigiditu, tvarovou paměť (materiál při mírné deformaci za pokojové teploty je schopen se alespoň částečně vrátit do původního tvaru. Vrstva mechanické opory 4 může být s výhodou porézní materiál a/nebo materiál obsahující otvory, kterými může proudit vzduch a/nebo kapalina.

Příklad 9

V jednom z výhodných provedení nanogáza může obsahovat alespoň jednou vrstvou mechanické opory 4 s otvory pro proudění vzduchu a/nebo kapaliny, např. z termoplastického materiálu, dále pak alespoň jednu s výhodou alespoň dvě substrátové vrstvy 3 a alespoň jednu nanovlákennou vrstvu 2. Takovýto systém nanogázy 1 lze následně použít jako filtrační systém nebo prostředek osobní ochrany v prašných a kontaminovaných prostředích.

Substrátová vrstva 3 může zahrnovat vlákna o průměru jednotek mikrometrů až desítek mikrometrů a/nebo póry či jiné otvory, kde do alespoň 20 % nebo 40 % nebo 60 % nebo 80 % všech pórů může být vepsána koule a/nebo kružnice o průměru od 0,02 mm do 2 mm nebo od 0,1 mm do 30 mm nebo od 0,5 mm do 2 mm nebo mm velikost pórů může být dokonce větší, jako je tomu např. u textilní gázy, která může být použita jako substrátová vrstva 3.

Dle jiného možného příkladu provedení může být substrátovou vrstvou 3 materiál bez makroskopických pórů, jako je např. Perlan, který tvoří souvislou vrstvu např z bavlny, viskózy, polyesterů a/nebo dalších materiálů propůjčující substrátové vrstvě 3 pro danou aplikaci důležité fyzikálně-chemické parametry, jako mohou být nízká cytotoxicita, analergičnost, inertnost vůči specifickým chemikáliím a látkám, elasticitu, absorbčnost, pevnost, tepelnou vodivost a/nebo další vlastnosti.

Podle jiného provedení může být substrátová vrstva 3 vytvořena z polymeru jako „pěnová“ struktura, kde do alespoň 20 % nebo 40 % nebo 60 % nebo 80 % všech pórů může být popsán kruh a/nebo koule s průměrem v rozsahu od 200 μm do 6000 μm nebo od 50 μm do 2000 μm nebo od 20 μm do 1000 μm nebo od 50 μm do 700 μm nebo od 100 μm do 300 μm. Průměr pórů definuje maximální hypoteticky napsaná kružnice a/nebo koule.

Podle jednoho provedení může být substrátová vrstva 3 a/nebo vrstva mechanické opory 4 alespoň částečně ohebná, např. může být ohnuta, natažena a/nebo tvarována jiným způsobem pro kopírování zakřivení povrchu a/nebo objemu, kde je nanogáza 1 aplikována. Velikost a/nebo tvar zahrnutých pórů se může také měnit v závislosti na velikosti a/nebo tvaru podkladové vrstvy a působících vnějších sil.

Podle jednoho provedení může být substrátová vrstva tkaná a/nebo netkaná látka, např.: spunbond, gáza, jiný textilní materiál, perforovaná polymerní vrstva, polymerní vlákna pletená jako textilie, polymerní vrstva bez perforace a/nebo jiný materiál používaný pro obvazy na rány. Substrátová vrstva může být vyrobena z přírodních materiálů, jako je např. bavlna, hedvábí, celulóza, ale stejně tak i ze syntetických polymerů a může zahrnovat např. polyurethan, celulóza, nylon, vinyl, viskóza, polypropylen, polyakrylonitril, polyvinylchlorid, polyethylen, latex, různé typy akrylátů, methakryláty, epoxidové sloučeniny a / nebo jiné látky; a/nebo substrátová vrstva může být

- 8 CZ 37562 U1 vyrobena kombinací přírodních a syntetických materiálů.

V jednom z výhodných provedení nanogáza může obsahovat alespoň jednu substrátovou vrstvu 3 v podobě, gázy používané v lékařství a/nebo gáze podobné textilii. Na takovouto substrátovou vrstvu 3 může být umístěna alespoň jedna nanovlákenná vrstva 2, čímž vznikne systém s výhodou použitelný např. pro překryv poranění a dalších defektů kůže uživatele tedy člověka/zvířete. Vrstva gázy spolu s nanovlákennou vrstvou umožňují překrýt poranění pacienta tak, že je zabráněno průniku kontaminace do rány, dále pak takovýto vícevrstvý materiál disponuje vynikajícími mechanickými vlastnostmi, kde substrátová vrstva 3 v podobě gázy poskytuje optimální podklad a mechanickou ochranu nanovlákenné vrstvě 2, která se netrhá, dostává optimální 3D strukturnost a tedy proudění vzduch, popřípadě některých i selektivně volených tekutin ve směru k pacientovi a/nebo od směru pacienta může být s výhodou optimalizováno ve smyslu povoleno, zabráněno, popřípadě regulováno jejich prosakování skrze nanogázu 1. Taková nanogáza 1 může s výhodou uvolňovat z alespoň jedné ze svých vrstev aktivní látky zlepšující proces hojení.

Podle dalšího z možných provedení může být substrátová vrstva 3 obsahující vlákna o průměru v rozmezí od 5 pm do 700 pm nebo od 5 pm do 200 pm nebo od 10 pm do 500 pm nebo od 50 pm do 300 pm.

V rámci tohoto textu mohou být pojmy substrátová vrstva a substrát, volně zaměňovány, jelikož se jedná o identické pojmy.

Smáčivost (hydrofilnost / hydrofobita) substrátové vrstvy 3 a/nebo nanovlákenné vrstvy 2 může ovlivnit odstranění exsudátů z rány, což může také zlepšit proces hojení a zabránit infekci rány. Substrátová vrstva 3 a/nebo nanovlákenná vrstva 2 může mít kontaktní úhel v rozmezí od 10° do 120° nebo od 20° do 115° nebo od 30° do 90° nebo od 10° do 60° nebo od 5° do 40° nebo od 50° do 90° nebo od 90° do 160°. Pro vrstvu v kontaktu s pacientem za účelem odvodu exsudátu je vhodné volit vrstvu s hydrofilním kontaktním úhlem a/nebo do v rozmezí od 10° do 120°, aby buňky vyskytující se ve vodném prostředí nebyly odpuzovány od nanovlákenné vrstvy 2 nebo od substrátové vrstvy 3.

V jedno z výhodných použití může tělo pacienta chránit před vniknutím virů a bakterií do těla a zároveň může být požadováno, aby se např. vrstva nepřilepila k ráně, je vhodné využít hydrofobní materiál.

Příklad 10

Smáčivost může být stanovena podle měření kontaktního úhlu kapky vody 29, která slouží jako testovací kapalina pro měření kontaktního úhlu, umístěné na testovaném povrchu 30, kterým mohou být například jednotlivé vrstvy nanogázy. Pokud je zapotřebí změřit kontaktní úhel, a tedy smáčivost nanovlákenné vrstvy, je vypnutý povrch nanovlákenné vrstvy testovacím povrchem 30, na který je kápnuta kapka destilované deionizované vody 29 a jsou určeny kontaktní úhly mezi kapkou vody 29 a testovacím povrchem 30 dle postupu popsaném níže. Protože část testovaného povrchu 30 může být hydrofilní, kontaktní úhel musí být měřen 0,1 s po umístění kapky 29 vody na testovaný povrch 30. Rovnováha vektorových sil určuje kontaktní úhel α dle obr. 3 na třífázové kontaktní linii uložené kapky. Povrchová energie pevné látky σ% působí podél pevného povrchu. Mezifázová energie pevná látka - kapalina σ%Ε působí v opačném směru a povrchové napětí σΕ kapaliny působí tangenciálně k povrchu kapky. To lze popsat jednoduchou skalární rovnicí. Kontaktní úhel α je definován jako úhel mezi σ%Ε a σΕ. Hydrofilní povrch má kontaktní úhel α v rozsahu od 0° do 90° a hydrofobní povrch má kontaktní úhel α větší než 90° až 180°.

V jednom z výhodných provedení nanovlákenná vrstva 2 může být tvořena náhodně orientovanými polymerními vlákny, která takto může napodobovat strukturu tkáně, např. epitelu, a tak zlepšit proces hojení.

- 9 CZ 37562 U1

Podle jiného provedení může být nanovlákenná vrstva 2 vytvořena orientovanými vlákny s výhodou ve specifickém směru. Orientace polymerních nanovláken může být zpracována např. rotací kolektoru s obvodovou rychlostí otáčení v rozsahu od 10 cm^s^-1do 600 cm·s^-1 nebo od 20 cm^s^-1do 200 cm·s^-1 nebo od 30 cm^s^-1do 100 cm·s^-1. Další provedení organizované struktury vytvářející strukturu lešení může být zpracováno pletením vláken do předem definované struktury, např. textilní struktura. Orientovaná vlákna naopak mohou být vhodné pro regeneraci nervových buněk, které upřednostňují paralelní vlákennou strukturu.

Nanovlákenná vrstva 2 může zahrnovat jeden nebo více typů polymerů, např.: poly(vinylalkohol) (PVA), chitosan, nylon, celulózu, vinyl, poly(vinylbutyral) (PVB), poly(akrylonitril), poly(ethylenglykol), poly(N-isopropylakrylamid), poly(N-2-hydroxypropyl)methakrylamid) a/nebo jiné.

V jednom z výhodných provedení nanovlákenná vrstva 2 může být vyrobena z biokompatibilního materiálu a/nebo biodegradovatelného polymerního materiálu.

V dalším výhodném provedení nanovlákenná vrstva může obsahovat polymer, např. vlákna nanovlákenné vrstvy 2 mohou být alespoň z části tvořena tímto polymerem, kde alespoň 60 % nebo 80 % molekul daného polymeru v nanovlákenné vrstvě se vyznačuje počtem esterových skupin od 50 do 2000 nebo od 70 do 1500 nebo od 70 do 1200 nebo od 80 do 800, počtem hydroxylových OH skupin od 50 do 9000 nebo od 80 do 8300 nebo od 500 do 8000 nebo od 2500 do 8200 a/nebo izokyanátovým číslem v rozmezí od 10 do 300 nebo od 10 do 90 nebo od 15 do 70 nebo od 15 do 60, pokud aktivní látky navázané nebo obsažené v polymerním nosiči nejsou brány v úvahu.

Polymerní vlákna nanovlákenné vrstvy 2_v alespoň jednom z výhodných provedení mohou být charakterizovány počtem izokyanátových skupin (izokyanátové číslo). Izokyanátové číslo je vždy vztažené k jedné molekule tedy jednomu polymernímu řetězci.

Průměrná molekulová hmotnost, známá též jako Mw, alespoň jednoho polymeru obsaženého v nanovlákenné vrstvě, pokud molekuly aktivní látky nejsou uvažovány, může být v rozmezí od 10000 do 600000 nebo od 44000 do 400000 nebo od 80000 do 300000.

V alespoň jednom výhodném provedení, kdy použitý polymer v nanovlákenné vrstvě 2 může být charakterizován stupněm hydrolýzy polymerních řetězců, jako např. u PVA, pak stupeň hydrolýzy polymeru může být v rozmezí od 70 % do 99 % nebo od 75 % do 90 % nebo od 84 % do 90 % podle USP. Tento parametr upravuje chemické i fyzikální vlastnosti PVA polymeru jako jsou degradabilita, rozpustnost, počet OH skupin v molekule atd. čímž se ovlivňuje jak chemie vytvořené vrstvy obsahující tento polymer, tak její mechanické vlastnosti.

V jednom z výhodných provedení, jež obsahuje nanovlákennou vrstvu 2 obsahující PVA nanovlákna mohou být s výhodou použity nanovlákna, jež vznikla směsí PVA polymerů o nízké molekulové hmotnosti v rozmezí MW od 10000 do 50000 s PVA polymery o vysoké MW od 150000 do 280000. Tyto PVA polymery o nízké MW mohou být míseny s polymery o vysoké MW v poměru od 20 % do 80 % nebo od 30 % do 70 % nebo od 40 % do 60 % ve prospěch PVA s nízkou MW, čímž lze variovat rychlost uvolňování aktivních látek z nanovlákenné vrstvy 2. Kde čím vyšší je zastoupení PVA o nízké MW, tím rychlejší se aktivní látky z nanovlákenné vrstvy 2 uvolňují. Rychlost uvolňování lze taktéž ovlivnit síťováním jednotlivých PVA řetězců, což může být činěno například pomocí působení tepla a přítomnosti glyoxalu ve zvlákňovacím roztoku, v koncentraci od 0,1 % do 3 % nebo od 0,1 % do 1 % a zároveň snížení pH zvlákňovacího roztoku do rozmezí od 1,5 do 6 nebo od 2,3 do 5 nebo od 2 do 5. Snížení pH zvlákňovacího roztoku, z nějž jsou PVA nanovlákna připravována může být provedeno např. kyselinou fosforečnou v koncentraci v rozmezí od 0,1 % do 1 % obsahu kyseliny fosforečné ve zvlákňovacím roztoku.

V jednom z výhodných provedení je vhodné připravit PVA nanovlákennou vrstvu obsahující PVA o nízké molekulové hmotnosti v rozmezí od 10000 do 50000 s PVA o vysoké molekulové hmotnosti (MW) od 150000 do 280000 v poměru s obsahem od 40 % do 60 % PVA o nízké MW,

- 10 CZ 37562 U1 kde ve zvlákňovacím roztoku může být obsaženo alespoň jedno aditivum napomáhající alespoň částečnému vzájemnému zesíťování různých polymerních řetězců, jako např. aditivum ve formě glyoxalu o koncentraci od 0,1 % do 3 % a kyseliny fosforečné od 0,1 % do 1 % ve zvlákňovacím roztoku, přičemž nanovlákenná vrstva 2 vytvořená z takovéhoto zvlákňovacího roztoku byla vystavena zvýšené teplotě v rozmezí od 40 °C do 80 °C po dobu od 24 hodin do 200 hodin. Nanogáza 1 obsahující takovouto PVA nanovlákennou vrstvu 2, která může být dále obsahovat aktivními látky jako např. kyselina hyaluronová, gentamicin a/nebo další je vhodná zejména pro překryvy poranění kůže po dobu 1 minuty až 96 hodin tedy v první fázi poranění. Po tuto dobu dochází k postupnému uvolňování aktivních látek z nanovlákenné vrstvy zabraňující zanícení rány, čemuž napomáhá i lokální snížení pH v ráně vlivem PVA vláken, a navíc nanovlákenná struktura PVA nanovlákenné vrstvy 2 postupně přechází do své gelovité formy, což je vhodné pro regeneraci poškozené tkáně a případné odstranění substrátové vrstvy 3, jež může být tvořená gázou či vrstvou z viskózy typu Perlan a/nebo bavlněnou vrstvou.

Příklad 11

Nanovlákenná vrstva 2 a/nebo substrátová vrstva 3 může být také obohacena o aktivními látkami 5, a to hned několika způsoby, jak je ukázáno na obr. 4 a 5. Dle obr. 4 aktivní látky 5b mohou být na struktury nanovlákenné vrstvě 2 a/nebo substrátové vrstvě 3, jako např. na vlákna 13, adherovány strukturními a/nebo chemickými vlastnostmi povrchu vrstvy, tady vláken 13, jako např. díky drsností povrchu, polaritou vazeb, elektronegativitou jednotlivých prvků, přičemž se jedná o interakce mezi aktivní látkou 5b a vláknem 13, avšak chemická vazba není vytvořena, to ilustruje adhezní systém 8. Dalším příkladem obohacení o aktivní látky 5 může být vazný systém 10, kdy aktivitní látka 5a může být k vláknu 13 vázána chemickou vazbou 6, jako např. chemicky spojeny nebo vázány na vlákna nanovlákenné vrstvy 2 přímo a/nebo skrze jednu a více molekul a/nebo proteinů, jako může být komplex biotin-avidin, případně i s protilátkou. Dalším příkladem postupu obohacení nanovlákenné vrstvy 2 o aktivní látky 5c může být vytvoření enkapsulačního systému 9, kdy aktivní látky 5c mohou být v nosiči alespoň částečně enkapsulovány, tedy alespoň z části obaleny materiálem vlákna 13, jak ukazuje enkapsulační systém 9 vyobrazen na řezu vláknem 13 z obr. 4. Dalším příkladem obohacení nanovlákenné vrstvy 2 a/nebo substrátové vrstvy 3 o aktivní látky 5 může být vytvoření inkorporačního systému 7 z obr. 5, kdy aktivní látky 5 mohou být v nanovlákenné vrstvě 2 a/nebo substrátové vrstvě 3 alespoň částečně zachyceny/inkorporovány ve vlákenné struktuře 11, kdy aktivní látky jsou zachyceny např. v záhybech vrstvy ve v pórech a/nebo mezi vlákny nanovlákenné vrstvy 2 a/nebo substrátové vrstvy 3.

Inkorporační systém 7 z obr. 5, kde aktivní látky 5 jsou inkorporovány ve vlákenné struktuře 11. Snadno lze nahlédnout, že čím větší vrstvou vláken budou aktivní látky překryty, tím jejich poločas uvolnění bude delší. V inkorporačním systému samozřejmě během poločasu uvolňování aktivní látky 5 sehrává roli i interakce a atrakce aktivních látek 5 s materiálem vrstvy.

Popsané mechanismy obohacení nanogázy aktivními látkami mohou být použity samostatně a/nebo mohou být kombinovány. Použití více nanovlákenných vrstev různé tloušťky tvořených různými polymery s různým poločasem rozpadu, v daném prostředí, může upravovat rychlost uvolňování aktivních látek a dále umožňuje dodávat různé aktivní látky v různou dobu užívání nanogázy, jako např. během hojení poranění.

Nanogáza je takto schopna zajistit řízené dlouhodobé uvolňování aktivních látek.

Tloušťka nanovlákenné vrstvy může hrát důležitou roli pro to, jak dlouho budou aktivní látky uvolňovány do prostředí, jako např. do těla pacienta. Tloušťka nanovlákenné vrstvy může být v rozmezí od 2 pm do 3 000 pm nebo od 5 pm do 1 000 pm nebo od 5 pm do 500 pm nebo od 2 pm do 50 pm nebo od 5 pm do 100 pm nebo od 5 pm do 30 pm s plošnou hmotností od 0,1 g/m² do 100 g/m² nebo od 0,3 g/m² do 50 g/m² nebo od 0,3 g/m² do 20 g/m² nebo od 0,1 g/m² do 5 g/m². Přičemž právě díky nanovlákenném charakteru a jejímu extrémně velkému aktivnímu povrchu je

- 11 CZ 37562 U1 možné použít poměrně tenkou nanovlákennou vrstvu oproti tradičním obvazům, což dále umožňuje lepší odvod tepla, vodních par, prostup vzduchu a kyslíku, vyšší komfort pro pacienta a další výhody nanogázy zmíněné v textu oproti tradičním obvazům.

Aktivní látky se mohou uvolňovat během degradace nanovlákenné vrstvy, způsobené interakcí mezi aktivními látkami a tělem pacienta a/nebo interakcemi mezi nanovlákennou vrstvou a tělem pacienta. Množství uvolňované aktivní látky molekuly může být konstantní, kontrolované a/nebo dlouhodobé. Alespoň 50 % z celkové hmotnostního aktivní látek v alespoň jedné z nanovlákenných vrstev nanogázy může být uvolněno během časového intervalu v rozmezí od 10 s do 12 hodin nebo od 30 s do 4 hodin nebo od 5 minut do 300 hodin nebo od 10 minut do 100 hodin nebo od 20 minut do 72 hodin nebo od 3 dní do 900 dní nebo od 5 dní do 400 dní nebo od 5 dnů do 30 dnů nebo od 300 dnů do 1 000 dnů, od doby, kdy je nanogáza použita.

Aktivní látky mohou být na bázi bioaktivních látek, např. specifické růstové faktory. Podle jednoho provedení může být růstový faktor vybrán ze skupiny sestávající z vaskulárního endoteliálního růstového faktoru (VEGF), základního fibroblastového růstového faktoru (bFGF), inzulínu podobného růstového faktoru (IGF), placentárního růstového faktoru (PIGF), Angl, destiček odvozený růstový faktor-BB (PDGF-BB) a transformující růstový faktor p (TGF-P), lidský epidermální růstový faktor (hEGF), keratinocytový růstový faktor a jejich kombinace. V některých provedeních je růstovým faktorem VEGF. Jak by odborníci v oboru poznali, různé jiné bioaktivní molekuly a/nebo jejich směsi, např. zahrnuta v destičkách, přičemž alespoň část destiček může být použita jako bioaktivní molekuly.

Podle dalšího provedení mohou být použity aktivní látky schopné léčit poškozenou tkáň, jak je zde definováno, zabránit infekci, potlačit krvácení z rány a/nebo aktivní látky, také též bioaktivní molekuly) s jiným léčebným účinkem. Může být použit např. protizánětlivé činidlo nebo antibiotikum. Příklady protizánětlivých činidel, která mohou být použita, ale nejsou omezena na prezentované produkty, mohou být např.: steroidní protizánětlivá činidla, jako je betamethason, triamcinolondexamethason, prednison, mometason, fluticason, beklomethason, flunisolid a budesonid; a nesteroidní protizánětlivá činidla, jako je fenoprofen, flurbiprofen, ibuprofen, ketoprofen, naproxen, oxaprozin, diclofenac, etodolac, indomethacin, ketorolac, nabumeton, sulindactolmetinmeclofenamát, mefenamová kyselina, piroxikam.

Jako aktivní látky mohou být také použita různá antibiotika, jako například: amikacin, gentamycin, kanamycin, neomycin, netilmicin, paromomycin, streptomycin nebo tobramycin; karbapenemy, jako je ertapenem, imipenem, meropenem; chloramfenikol; fluorochinolony, jako je ciprofloxacin, gatifloxacin, gemifloxacin, grepafloxacin, levofloxacin, lomefloxacin, moxifloxacin, norfloxacin, ofloxacin, sparfloxacin nebo trovafoxacin; glykopeptidy, jako je vankomycin; linkosamidy, jako je klindamycin; makrolidy / ketolidy, jako je azithromycin, klaritromycin, dirithromycin, erytromycin nebo telithromycin; cefalosporiny, jako například cefadroxil, cefazolin, cefalexin, cefalothin, cefapirin, cephradin, cefaclor, cefamandole, cefonid, cefotetan, cefoxitin, cefprozil, cefuroxim, loracarbef, cefodime, cefinime, cefinime, cefinime, cefinime, cefinime, cefinime, cefinime, cefinime, cefinime, cefinime, cefinime, cefimeceftriaxon nebo cefepime; monobaktamy, jako je aztreonam; nitroimidazoly, jako je metronidazol; oxazolidinony, jako je linezolid; peniciliny, jako je amoxicilin, amoxicilin / klavulanát, ampicilin, ampicilin / sulbaktam, bacampicilin, karbenicilin, cloxacillin, dicloxacilin, oxicilin, penicilin G, piperacilcin, piperacilcin, piperacilcin, / klavulanát; streptograminy, jako je quinupristin / dalfopristin; antagonisty sulfonamid / folát, jako je sulfamethoxazol / trimethoprim; tetracykliny, jako je demeclocyklin, doxycyklin, minocyklin nebo tetracyklin; azolová antimykotika, jako je klotrimazol, flukonazol, itrakonazol, ketokonazol, mikonazol nebo vorikonazol; polyenová antimykotika, jako je amfotericin B nebo nystatin; antimykotika echinocandinu, jako je kaspofungin nebo micafungin, nebo jiná antimykotika, jako je ciclopirox, flucytosin, griseofulvin nebo terbinafem.

Mohou být použity analgetické a/nebo anestetické aktivní látky (bioaktivní molekuly). Termín „analgetikum se v tomto textu používá ve smyslu látek užívaných k úlevě od bolesti, přičemž

- 12 CZ 37562 U1 v některých provedeních může analgetikum být zároveň i protizánětlivé činidlo/látka. Např. analgetická činidla používaná v souladu s předmětem technického řešení jsou mimo jiné: paracetamol a nesteroidní protizánětlivá činidla, inhibitory COX-2 a opiáty, jako je morfin a morfinomimetika.

Anestetikum se v tomto textu týká látek používaných k vyvolání reverzibilní ztráty citlivosti u subjektu, a může tak být použit k úlevě od bolesti. Příkladem anestetika, aniž by se jednalo o výčet omezující předmět dokumentu, mohou být lokální anestetika, jako je prokain, ametokain, kokain, lidokain, prilokain, bupivikain, levobupivikain, ropivakain, mepivakain a dibucain.

Nanogáza může za účelem zrychlení a zlepšení procesu hojení obsahovat buňky a/nebo jejich části ať už původem od pacienta nebo z jiného zdroje. Příkladem mohou být kmenové buňky, krevní destičky a/nebo jiné alespoň částečně diferencované buňky.

V dalším výhodném provedení jako aktivní látky mohou být použity nanočástice, ionty a/nebo sloučeniny jednoho a více z těchto prvků. Takovéto aktivní látky mohou mít antibakteriální a/nebo antivirucidní (antivirotické) účinky, které mohou zlepšit proces hojení či zamezení průniku bakterií a virů do těla pacienta (člověka/zvířete).

Jako antivirotické a/nebo antibakteriální látky mohou být použity například látky s obsahem iontů chlóru jako např. sůl (NaCl), jódu, aktivního stříbra, látky obsahující ionty mědi, látky na bázi různých: alkoholů, jako např. jako methanolu, ethanolu, isopropanolu; aldehydů jako např. glutaraldehyd, ortho-ftalaldehydem; oxidační činidla např.: chlornan sodný, chloramin, chloramin T, oxid chloričitý, peroxid vodíku, jod, kyselá elektrolyzovaná voda, kyselina peroctová, kyselina permravenčí, manganistan draselný, hydrogenperoxosíran draselný; fenolické látky jako např.: fenol, o-fenylfenol, chloroxyfenol, hexachlorfenol, thymol; kvartérní amoniové sloučeniny, jako např.: benzalkoniumchlorid a/nebo další, jako např. polyaminopropylbiguanid, polyvinylpyrrolidon, aceton atd.

V jednom z výhodných provedení jako antivirotická a/nebo antibakteriální aktivní látka může být použit povidonum iodinatum a/nebo jeho roztok spolu alespoň s jedním z: glycerol, nonoxinol, kyselina citronová, hydrogenfosforečnan sodný, voda, hydroxid sodný.

V jednom z výhodných provedení je možné antivirotickou a/nebo antibakteriální látku enkapsulovat, adherovat, navázat a/nebo inkorporovat do alespoň jedné vrstvy nanogázy, která může v průběhu používání nanogázy uvolňovat aktivní látku do těla pacienta a/nebo jeho okolí.

S výhodou mohou být antivirotické a/nebo antibakteriální látky enkapsulovány, adherovány, navázány a/nebo inkorporovány v alespoň jedné nanovlákenné vrstvě a takto tuto vrstvu nanogázy obohatit s tím, že tyto aktivní látky mohou být řízeně uvolňovány do těla pacienta a/nebo jeho okolí po dobu od užití nanogázy do 30 dnů, nebo 12 dnů nebo 3 dnů nebo 24 hodin nebo 12 hodin nebo 8 hodin nebo 6 hodin nebo 3 hodin nebo 1 hodiny nebo 20 minut. Vlivem prostředí může docházet k pozvolné degradaci nanovlákenné vrstvy, čímž dochází k řízenému uvolňování aktivních látek. Druh použitého polymeru, systém, jakým byla vrstva obohacena, struktura vrstvy, její tloušťka a povrchová úprava mají zásadní vliv na uvolňovací charakteristiku aktivní látky, přičemž chemické složení, množství a hmotnost a velikost aktivní látky či molekul aktivní látky taktéž samozřejmě ovlivňuje uvolňovací charakteristiku jedné a více aktivních látek. Je tak možné uzpůsobit nanogázu, aby v průběhu užívání z počátku byla uvolňována jedna a více aktivních látek v definované koncentraci, přičemž po určité době užívání se mohou začít uvolňovat jiné aktivní látky v požadovaných koncentracích. Výhodou nanovlákenné vrstvy je zejména fakt, že uvolňování aktivní látky může probíhat dlouhodobě, a to téměř v konstantní koncentraci.

Navíc vlivem velkého aktivního povrchu nanovlákenné vrstvy je možné aktivní látku dodávat i ve vysokých koncentracích.

- 13 CZ 37562 U1

V jednom z výhodných provedení může být nanogáza využita jako kožní kryt. V dalším výhodném provedení může být nanogáza použita jako filtr, rouška a/nebo jiná membrána chránící člověka/zvíře před vdechnutím nebezpečných bakterií a virů, dále jen filtrační membrána. Filtrační membrána může díky husté síti nanovláken zachytit i částice, které by klasické textilie nebyly schopny zachytit. Nanovlákenná vrstva filtrační membrány může být schopna zachytit alespoň 60 % nebo 80 % nebo 90 % nebo 96 % částic od 10 nm a větší nebo od 30 nm a vetší nebo od 50 nm a větší nebo od 70 nm a větší nebo od 100 nm a větší nebo od 200 nm a větší ve vodném a/nebo plynném prostředí.

Nanogáza může kombinovat různé substrátové vrstvy a/nebo nanovlákenné vrstvy, a tak využívat různé mechanické a chemické vlastnosti jednotlivých vrstev. Např. jedna z vrstev, např. nanovlákenná vrstva s výhodou tvořená poly(vinylbutyral)ovými nanovlákny, může vykazovat hydrofobní charakter, který je způsoben povrchovým nábojem struktury tvořící vrstvu. Díky tomuto povrchovému náboji struktury, mohou být kapénky obsahující bakterie a virové částice odpuzovány od filtrační membrány, popřípadě je průnik kapének nanovlákennou vrstvou i vzhledem k hustotě sítě nanovláken nanovlákenné vrstvy značně ztížen. Tedy lze snadno nahlédnout, že koncentrace kontaminace, která by mohla proniknout do těla uživatele (člověka/zvířete) se značně snižuje. Dále je možné tuto vrstvu zkombinovat s nanovlákennou vrstvou, která vykazuje hydrofilní charakter, s výhodou obsahující polymer polyvinyl alkohol, čímž může být docíleno, že snížená koncentrace kontaminace v podobě bakterií a virových částic, která pronikla hydrofobní nanovlákennou vrstvou bude dále snížena tím, že se zbylé kapénky vsáknou do hydrofilní vrstvy, a tak se koncentrace možné kontaminace dále snižuje. Takovéto vrstvení hydrofilní a hydrofobní nanovlákenné vrstvy může být i několikrát opakováno. Přičemž je výhodné, aby alespoň jedna hydrofilní vrstva byla umístěna blíže k uživateli za hydrofobní vrstvu, aby se účinnost a filtrační účinnost udržela co nejdéle na vysoké úrovni.

Dalším výhodným provedením je obohacení alespoň jedné z vrstev, nanogázy tvořícího filtrační membránu, antibakteriálními a/nebo antivirotickými aktivními látkami. Díky tomu mohou být bakterie a viry likvidovány a/nebo inaktivovány, čímž riziko kontaminace uživatele klesá. Další výhodou je, že není nutné, aby filtrační membrána na těle pacienta byla utěsněna. Jelikož uvolňující se aktivní látky tvoří v bezprostředním okolí mikroklima, kde jsou bakterie a viry hubeny případně inaktivovány. V jednom z výhodných provedení nanovlákenná membrána může být obohacena, dříve popsanými metodami, antibakteriálními a/nebo antivirotickými aktivními látkami, které jsou v průběhu užívaní filtrační membrány uvolňovány, a i vzduch neprocházející přímo skrze filtrační membránu je mísen s parami obsahující antivirotické a/nebo antibakteriální aktivní látky a takto dochází k dezinfekci vdechovaného vzduchu. Další výhodou nanogáz obohacených o antibakteriální a/nebo antivirotické aktivní látky je možnost využívat tenké nanovlákenné vrstvy o tloušťce od 5 μm do 250 μm nebo od 20 μm do 150 μm, díky čemuž nanogáza jakožto filtrační membrána působí pouze minimální odpor při nadechování/vydechování, hromadění vlhkosti v masce/roušce, a tedy se zvyšuje komfort užívání.

S výhodou pro tyto účely může být využito polymerní nanovlákenné vrstvy obsahující polyvinyl alkoholová a/nebo jiná polymerní vlákna, kde samotná vlákna mohou být obohacena aktivními látkami tvořící adhezní systém, vazný systém, enkapsulační systém a/nebo nanovlákenná vrstva může obsahovat inkorporační systém s aktivními látkami. Ve výhodném provedení aktivními látkami mohou být např. Betadine obsahující povidonum iodinatum, sůl (NaCl) a/nebo jiné aktivní látky a ionty včetně jodu a dalších. V případě výhodného užití NaCl hmotnost NaCl v alespoň jedné vrstvě nanogázy může být v rozmezí od 0,05 % do 100 % nebo od 0,2 % do 70 % nebo od 0,2 % do 20 % nebo od 20 % do 70 % hmotnosti materiálu tvořící polymerní strukturu této vrstvy. Příkladem může být nanovlákenná vrstva z PVA, která je tvořena zvlákňováním zvlákňovacího roztoku PVA, který vzniká rozpuštěním např. 2 g PVA ve vodě. Pokud hmotnost NaCl v této vrstvě má být 100 % hmotnosti použitého polymeru PVA, pak do zvlákňovacího roztoku PVA přidám ještě i 2 g NaCl. V případě výhodného užití aktivní látky s obsahem povidonum iodinatum, pak hmotnost povidonum iodinatum v alespoň jedné vrstvě nanogázy může být v rozmezí od 0,01 % do 100 % nebo od 0,05 % do 70 % nebo od 0,2 % do 20 % nebo od 20 % do 70 % hmotnosti

- 14 CZ 37562 U1 materiálu tvořícího polymerní strukturu vrstvy, kde je aktivní látka obsažena. Toto výhodné provedení obsahující obohacenu PVA nanovlákennou vrstvu disponuje hned několika výhodami. Tím že v průběhu užívání jsou PVA vlákna vlivem vydechované vlhkosti postupně degradována, dochází k optimálnímu řízení uvolňování aktivních látek z nanovlákenné vrstvy do prostředí. Pokud uživatel podstupuje zvýšenou aktivitu, roste intenzita dýchání, tím se zvyšuje vlhkost na nanogáze, nanovlákenná vrstva rychleji degraduje, a tím i uvolňuje vyšší koncentrace aktivních látek, čímž se zajistí dostatečná koncentrace aktivních látek pro ochranu uživatele i při vysokých objemech průtoku vzduchu skrze a okolo nanogázy.

Takovéto nanogázy mohou obsahovat jednu a více substrátových vrstev, případně mechanické ochrany, a to zpravidla tak, že alespoň jedna nanovlákenná vrstva je sendvičově uzavřena mezi alespoň jednou substrátovou vrstvou a vrstvou mechanické ochrany a/nebo mezi alespoň dvěma substrátovými vrstvami a/nebo vrstvami mechanické ochrany, čímž se zajistí ochrana nanovlákenné vrstvy a dále i její mechanická opora.

Ve výhodném provedení mohou být některé vrstvy nanogázy měněny a nahrazovány jinými, čímž lze např. prodloužit dobu, po kterou je možné nanogázu využívat jako filtrační membránu s a/nebo bez aktivních látek. V dalším provedení je možnost výměny některých vrstev nanogázy výhodná i při využití nanogázy jakožto krytí při poraněních kůže a hlubších tkáňových struktur. Snadnou výměnou některých svrchních vrstev nanogázy je možné měnit vlastnosti tohoto krycího materiálu včetně dodávaných aktivních látek bez nutnosti zcela nanogázu odstranit. Výhody tohoto jsou: snížení rizika zanesení kontaminace do těla pacienta, které vzrůstá vždy, když jsou obvazy odstraňovány a rána je exponovaná okolnímu prostředí, dále pak nedochází k opakovanému poškozování poranění výměnou obvazů a velmi významnou výhodou je i možnost upravovat vlastnosti nanogázy přímo v průběhu léčby, a tak reagovat na okolnosti léčby např. výměnou vrstvy dodávající aktivní látky tišící bolest za vrstvu s vyšším obsahem antibiotik, krevních derivátu a podobně. Taktéž v případě hnisavých poranění lze snadno odstranit a vyměnit jednu a více vrstev absorbující exsudát, aniž by bylo nutné měnit celou nanogázu využitou zde jako kryt poranění.

Výměna jedné a více vrstev nanogázy může být provedena např. díky konstrukci, kde některé vrstvy mohou být od sebe odděleny snáze než jiné, což může být způsobeno metodou, jak jsou jednotlivé vrstvy k sobě spojovány, jak jsou jednotlivé vrstvy k sobě přilnavé, jakou mají povrchovou chemii, morfologii a/nebo dalšími mechanismy které ovlivňují nutnou sílu potřebnou k odtržení jedné vrstvy od druhé.

Příklad 12

Ve výhodných provedeních nanogázy 1 mezi substrátovou vrstvou 3 a nanovlákennou vrstvou 2 může být lokalizována vnitřní vrstva 14, jak ukazuje obr. 6. Vnitřní vrstva 14 může být taktéž lokalizována i mezi jednotlivými substrátovými vrstvami 3, nanovlákennými vrstvami 2 a/nebo na povrchu kterékoli vrstvy nanogázy, zejména pak na povrchu vrstvy dotýkající se povrchu člověka/zvířete. Vnitřní vrstva může obsahovat např.: peptidový hydrogel, polymerní gel, epoxidovou složku, fibrinogen a/nebo další biokompatibilní složky zlepšující přilnavost jednotlivých vrstev nanogázy 1 k sobě a/nebo na povrch pacienta, přičemž vnitřní vrstva 14 může být využita k bezprostřednímu zastavení krvácení po úrazu a/nebo pro usnadnění buněk regenerující tkáně proliferovat a diferencovat se. Vnitřní vrstva 14 může být ve formě vrstvy a/nebo kapek přilnutých k alespoň jedné vrstvě nanogázy 1. Během výroby nanogázy1 může být vnitřní vrstva 14 vysušena, odpařena a/nebo se může stát součástí substrátové vrstvy3 a/nebo nanovlákenné vrstvy 2.

Podle dalšího provedení může být vnitřní vrstva 14 ve formě gelové membrány. Vnitřní vrstva 14 může také zahrnovat aktivní látky zlepšující hojení a/nebo mít jiné vlastnosti, jako např. zlepšovat adhezi nanogázy k tělu pacienta, zlepšovat mechanické vlastnosti nanogázy. Tloušťka vnitřní vrstvy 14 může být v rozmezí od 1 μm do 2 mm nebo od 30 nm do 990 nm nebo od 1 μm do 100 μm nebo od 500 nm do 50 μm.

- 15 CZ 37562 U1

Nanovlákenná vrstva nanogázy může být připravována různými metodami zvlákňování polymerních materiálů, jako jsou zvlákňování v elektrostatickém či s časem proměnném elektrickém poli, metodou odstředivého zvlákňování, pomocí bakterií, pomocí metody melt blown a/nebo dalšími metodami.

Příklad 13

Ve výhodném provedení může být zvlákňování prováděno pomocí metody zvlákňování v časově proměnném elektrickém poli (AC spinning) např. dle obr. 7. AC spinning využívá zvlákňovací elektrodu 19, na kterou přiváděno střídavé napětí. Napětí může být dodáváno přímo ze zdroje vysokého napětí 15, skrze regulátor vysokého napětí 18 upravující velikost přiváděného napětí, do rozmezí od -100 kV do 100 kV nebo od -70 kV do 70 kV nebo od -40 kV do 40 kV, a/nebo skrze regulátor frekvence 17 upravující frekvenci přiváděného vysokého napětí do rozmezí od 5 Hz do 600 Hz nebo od 15 Hz do 350 Hz nebo od 26 Hz do 180 Hz nebo od 45 Hz do 110 Hz nebo od 45 Hz do 65 Hz. Na zvlákňovací elektrodu 19 je dodáván roztok zvlákňovacího polymeru ze zásobníku 16. Tato metoda přípravy nevyžaduje další elektricky aktivní elektrodu, která by utvářela elektrické pole unášející vytvořená vlákna 20. Vlákna jsou tvořena a směrována pomocí gradientu elektrického pole, který vzniká díky střídavému napětí na elektrodě. V dalších možných uspořádáních prvek regulátoru vysokého napětí 18 a/nebo regulátoru frekvence 17 nemusí být v přístroji AC spinningu obsaženy nebo mohou být součástí zdroje vysokého napětí 15.

Vytvořená vlákna mohou být sbírána na primární textilii 25, která v jednom z výhodných provedení může být umístěna na kolektorovém válci 21, který vlivem otáčení může tvořit pás homogenní nanovlákenné vrstvy.

V dalším možném uspořádání dle obr. 7 primární textilie 25 může být odvíjena z primárního válce 22, přes kolektorový válec 21 a navíjena na sběrný válec 24 ve směru šipek. Na sběrný válec 24 může být současně navíjena překryvná textilie 26 ze sekundárního válce 23, čímž může vznikat nanogáza dvou substrátových vrstev sendvičově uzavírající nanovlákennou vrstvu.

Příklad 14

Dle obr. 8 v dalším možném uspořádání systému sběru vláken20rotujícísběrný válec 24 může být umístěn tak, aby přímo sbíral vytvořená vlákna 20 ze zvlákňovací elektrody 19 a současně navíjel primární textilii 25 a překryvnou textilii 26 z primárního válce 22 ze sekundárního válce 23. Ve výsledku takto může být opět vytvořena sendvičová nanogáza. Systém sbírající vytvořená vlákna dále může s výhodou obsahovat přítlačný válec 27, který může doléhat na sběrný válec 24 a/nebo upravovat směr navíjení primární textilií 25 a/nebo překryvnou textilii 26. Nanovlákenné vrstvy vytvořené pomocí AC spinningu jsou unikátní díky své velké 3D strukturnosti nanovlákenné vrstvy a pak zejména vysokou rychlostí tvorby nanovlákenných vrstev, čímž je umožněna i průmyslová využitelnost nanovlákenných vrstev za přijatelnou cenu.

Další možností přípravy nanovlákenných vrstev je zvlákňování v elektrostatickém poli využívající katodu a anodu, mezi kterými je utvořeno elektrické pole, kde může probíhat elektrostatické zvlákňování zvané taktéž jako DC spinning.

Napětí využívané při DC spinningu může být v rozmezí od 3 kV do 100 kV nebo od 15 kV do 80 kV nebo od 30 kV do 70 kV. Díky elektrostatickému poli elektrické síly přitahují a fixují vytvořená nano- / mikrovlákna k substrátové vrstvě umístěné mezi elektrodami použitými pro DC spinning.

Během zvlákňování pomocí metody využívající rotující hlavu s polymerním zvlákňovacím roztokem zvané forcespinning, rotující hlava může mít otvor skrze který je polymerní roztok vytlačován, kde plocha otvoru může být v rozmezí od 0,005 mm²do 0,8 mm² nebo od 0,007 mm²do

- 16 CZ 37562 U1

0,3 mm² nebo od 0,02 mm² do 0,3 mm². Vytlačování zvlákňovacího roztoku skrze zmíněný otvor v rotující hlavě může být způsobena rotací hlavy o otáčkách v rozmezí od 3 000 RPM (rotace za minutu) do 15 000 RPM nebo od 5 000 RPM do 14 000 RPM nebo od 7 000 RPM do 12 000 RPM.

K vyřešení problému neefektivního připevnění nanovlákenné vrstvy k substrátové vrstvě a/nebo jiné nanovlákenné vrstvě může být využito vnitřní vrstvy umístěné na substrátové a/nebo nanovlákenné přičemž uchycení nové nanovlákenné vrstvy může být prováděno tak, že vytvořená polymerní vlákna nové vrstvy jsou deponována na vnitřní vrstvu.

Dále pak upevnění nanovlákenné vrstvy k jiné vrstvě nanogázy může být prováděno fyzikálním a/nebo chemickým přístupem. Chemický přístup může být proveden pomocí zmíněné vnitřní vrstvy a/nebo použití interakce mezi parciálním nábojem molekul na površích jednotlivých vrstev, které se mohou přitahovat, jako např. hydrofilní a hydrofobní vrstvy.

Fyzikální přístupy uchycení jednotlivých vrstev nanogázy k sobě mohou být kombinovány s chemickým přístupem.

Dle jednoho výhodného provedení jednotlivá vlákna nanovlákenné vrstvy mohou být alespoň částečně inkorporována či adherována na povrch jiné vrstvy nanogázy vlivem elektrických sil spojených s vytvořením elektrického pole během utváření nové např. nanovlákenné vrstvy.

Podle dalšího možného provedení mohou být jednotlivé vrstvy nanogázy spojeny pomocí tepla, ultrazvuku a/nebo může proudit vzduch v blízkosti zvlákňovací elektrody a směřovat vytvořená vlákna na stávající vrstvu nanogázy. S výhodou může být vzduch veden kolem a/nebo skrz stávající jednu a více vrstev nanogázy prostřednictvím čerpání vzduchu ze zařízení a/nebo cirkulací vzduchu ve směru k vznikající nanogáze.

Dalším fyzikálním přístupem může být rotující kolektorový válec 21 např. z obr. 8, kde rychlost rotace válce může mít obvodovou rychlost v rozmezí od 5 cm-s^-1 až 1 000 cm-s^-1 nebo od 20 cm-s-¹ do 600 cm-s^-1 nebo od 30 cm-s^-1do 100 cm-s^-1 nebo od 15 cm-s^-1 do 70 cm-s^-1. Na kolektorový válec 21 může být umístěna substrátová vrstva. Během zvlákňovacího procesu mohou být některá vlákna 20 zachycena na kolektorový válec 21, tato vlákna začínají vést jiná vytvořená vlákna 20 a díky rotačnímu pohybu kolektorového válce 21 mohou být vlákna pevně přilepena k vrstvě, např. substrátová vrstva.

Tento přístup může být také kombinován se zvýšenou teplotou během zvlákňovacího procesu, kde teplota prostředí může být v rozmezí od 15 °C do 60 °C nebo od 25 °C do 60 °C nebo od 40 do 70 °C a/nebo teplota prostředí může být adjustována pod teplotou tání polymeru, ze kterého jsou vlákna připravena, a to v rozmezí od 1 °C do 10 °C nebo od 3 °C do 7 °C pod teplotou tání polymeru či alespoň jedné jeho složky.

V dalším možném provedení, může být využito principu laminování, kde alespoň dvě vrstvy nanogázy jsou k sobě upevněny pomocí metody laminování, která může být v tomto případě provedena přiložením tvou vrstev nanogázy k sobě a za pomocí zvýšeného tlaku a teploty tyto dvě vrstvy mohou být spolu alespoň částečně spojeny. Působící tlak na povrch alespoň jedné vrstvy může být v rozmezí od 100 Pa do 1000 000 Pa nebo od 30 000 Pa do 250 000 Pa nebo od 25 Pa do 50 000 Pa nebo od 150 Pa do 30 000 Pa. Teplota během laminování může být v rozmezí od 15 °C do 200 °C nebo od 15 °C do 120 °C nebo od 21 °C do 70 °C nebo od 40 do 70 °C a/nebo teplota prostředí může být adjustována pod teplotou tání polymeru, ze kterého jsou vlákna připravena, a to v rozmezí od 1 °C do 10 °C nebo od 3 °C do 7 °C pod teplotou tání polymeru či alespoň jedné jeho složky.

Další přístup je možný provést pomocí přítlačného válce 27, jak bylo uvedeno u obr. 8. Tento element nemusí být dokonce ani válcovitého tvaru. Účel přítlačného válce 27 je vyvíjet tlak na vytvořené vrstvy nanogázy, a tak je alespoň částečně uchycovat k sobě. Tlak přítlačného válce 27

- 17 CZ 37562 U1 na vyvíjený na povrch svrchní vrstvy nanogázy může být v rozsahu od 50 Pa do 100 000 Pa nebo od 25 Pa do 50 000 Pa nebo od 150 Pa do 30 000 Pa.

Příklad 15

Podle jiného přístupu může nanogáza připravený metodou AC spinningu zahrnovat také kolektorovou elektrodu 28, dle obr. 9, vzdálenou od zvlákňovací elektrody 19, tak aby mez těmito elektrodami mohlo docházet ke sběru vláken nanovlákenné vrstvy na vznikající nanogáze 1. Kolektorová elektroda 28 může být nabita nábojem o jedné polaritě a/nebo může být polarita sběrné elektrody během procesu zvlákňování střídána tak, aby byl zachován, popřípadě zvětšen, gradient vytvářeného elektrického pole. Za účelem optimalizace shromažďování vláken 19 nanovlákenné vrstvy může být nabití alespoň jedné kolektorové elektrody 28 elektrody stejné frekvence jako napětí přiváděné na zvlákňovací elektrodu 19, avšak napětí na kolektorové elektrodě 28 může být fázově posunuto vůči napětí na zvlákňovací elektrodě 19.

Průmyslová využitelnost

Unikátní variabilita nanogázy umožňuje její použití jakožto vysoce účinné filtrační membrány bránící virům, bakteriím a dalším částicím v průniku do těla člověka/zvířete, a to ať už ve formě roušky nebo krytu poranění. Díky unikátnímu vrstvení alespoň jedné substrátové vrstvy a alespoň jedné nanovlákenné vrstvy je nanogáza schopna řízeně uvolňovat aktivní látky dle aktuální potřeby uživatele (člověka/zvířete), což je výhodné zejména v regenerativní medicíně pro urychlení a vylepšení procesu hojení. Navíc díky přípravě nanovlákenných vrstev pomocí metody AC spinningu je možné snížit pořizovací náklady nanogázy, a tedy je umožněno široké využití nanogázy i pro překryvy běžných poranění.

Claims (5)

1. Nanogáza (1) pro zamezení vniknutí kontaminace do těla člověka nebo zvířete, přičemž uvedenou kontaminací může být kontaminace bakteriemi, viry, prachovými částicemi a/nebo pyly, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jednu substrátovou vrstvu (3) a alespoň jednou nanovlákennou vrstvu (2), přičemž nanovlákenná vrstva (2) obsahuje PVA nanovlákna obsahující alespoň částečně vzájemně zesíťované polymerní řetězce o molekulární hmotnosti v rozmezí od 150 000 do 280 000 g/mol, přičemž nanovlákenná vrstva (2) má tloušťku v rozmezí od 8 μm do 300 μm a plošnou hmotnost od 0,3 g/m² do 50 g/m².

2. Nanogáza (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň 60 % PVA nanovláken nanovlákenné vrstvy (2) obsahuje od 50 do 2000 esterových skupin.

3. Nanogáza (1) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že alespoň 60 % PVA nanovláken nanovlákenné vrstvy (2) obsahuje od 50 do 9000 hydroxylových skupin a má izokyanátové číslo v rozmezí od 10 do 300.

4. Nanogáza (1) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že nanovlákenná vrstva (2) dále obsahuje alespoň jednu aktivní látku ve formě, která je součástí alespoň jednoho z inkorporačního systému (7), enkapsulačního systému (9), vazného systému (10) a adhezního systému (8).

5. Nanogáza (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, aktivní látkou je antivirotická a/nebo antibakteriální aktivní látka.