IT202000002827A1 - Composizione da elettrofilare - Google Patents
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Description
Descrizione del trovato avente per titolo:
"COMPOSIZIONE DA ELETTROFILARE"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Il presente trovato si riferisce a una composizione da elettrofilare, cio? che consente la produzione di nanofibre mediante elettro filatura. Pi? in particolare la composizione ? del tipo a base di un polimero, favorevolmente un polimero biocompatibile, da elettrofilare.
STATO DELLA TECNICA
? noto il procedimento di elettrofilatura che permette di ottenere, a partire da una composizione a base di un composto polimerico da elettrofilare che viene sottoposta a un campo elettrico, delle nanofibre, cio? fibre continue con diametro dell?ordine del nanometro. A seconda del tipo di composto che viene elettrofilato, le nanofibre ottenute possono poi avere applicazioni in qualsivoglia campo, ad esempio in medicina, difesa militare, ambiente, biotecnologia, energia o nel campo cosmetico.
Per ragioni ambientali, si tende a eseguire l?elettro filatura usando solventi ecologici, in particolare nell?acqua. Tuttavia, l?elettro filatura di polimeri in acqua pura non ? semplice per via della sua tensione superficiale e della viscosit? del composto che si ottiene.
Per ovviare a questo problema, si ? tentato di abbassare la tensione superficiale e la viscosit? dell?acqua, ad esempio procedendo all? elettro filatura in soluzioni acquose di ammonio, quindi in soluzioni a pH elevato, o anche in acqua in presenza di dimetilformamide DMF a 40?C. Delle prove sono state eseguite anche con esafluoroisopropanolo HFIP o etanolo. Cos? procedendo, per?, viene meno l?aspetto ecologico. Esiste pertanto la necessit? di perfezionare una composizione da elettrofilare che possa superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica.
In particolare, uno scopo del presente trovato ? quello di fornire una composizione da elettrofilare che possa essere elettrofilata in acqua pura o soluzioni acquose che non abbiamo impatto ambientale.
Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di fornire una composizione da elettrofilare che permetta di produrre delle nanofibre, o comunque delle fibre, continue, con diametro pressoch? costante e prive di difetti.
Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale.
In accordo con i suddetti scopi, nella presente domanda si descrive una composizione da elettrofilare che supera i limiti della tecnica nota ed elimina i difetti in essa presenti.
In accordo con forme di realizzazione, la composizione comprende un primo composto da elettrofilare e un promotore di filatura. Il promotore di filatura ha la funzione di agevolare la filatura del primo composto, in particolare di stabilire il procedimento di elettrofilatura in modo da ottenere delle fibre regolari.
Il primo composto da elettrofilare ? un polimero biocompatibile atto ad essere elettrofilato e scelto in un gruppo costituito da un primo polisaccaride, collagene, idrossipropilmetilcellulosa HPMC e i loro derivati. Si noti che il primo polisaccaride ? scelto tra i polisaccaridi, cio? pu? essere un polisaccaride qualsiasi.
Preferibilmente, il primo polisaccaride della composizione ? scelto tra l?acido ialuronico HA, l?amido, l?amilosio, la cellulosa, il chitosano, il glicogeno, la pectina e Pagar.
Il promotore di filatura ? un polimero vettore, eventualmente anche senza carica, scelto in un gruppo costituito da un secondo polisaccaride, chimicamente diverso dal primo polisaccaride, eventualmente in presenza di poli(ossietilene) PEO. Favorevolmente, anche il polimero vettore, eventualmente anche senza carica, ? biocompatibile. Come per il primo polisaccaride, il secondo polisaccaride ? scelto tra i polisaccaridi, cio? pu? essere un polisaccaride qualsiasi, a patto che sia chimicamente diverso dal primo polisaccaride. Con l?espressione ?chimicamente diverso dal primo polisaccaride? si intende che il primo e il secondo polisaccaride sono due molecole con strutture chimiche diverse.
Preferibilmente, il secondo polisaccaride della composizione ? scelto tra l?alginato e il pullulano.
Preferibilmente, il promotore di elettrofilatura ? scelto tra il pullulano e una mescola di alginato con poli(ossietilene).
Secondo forme di realizzazione, la composizione comprende anche un principio attivo. Tale principio attivo pu?, ad esempio, essere scelto tra i peptidi, aminoacidi, antiossidante e vitamine.
Secondo forme di realizzazione, la composizione comprende anche uno stabilizzante, atto a migliorare la stabilit? delle fibre ottenute in seguito all? elettrofilatura. Preferibilmente lo stabilizzante ? un polimero reticolabile.
Un vantaggio della composizione di cui sopra sta nella possibilit? di realizzare un prodotto cosmetico con concentrazioni topiche ad esempio di acido ialuronico molto pi? alte di quelle ottenibili con formulazioni tradizionali. Con le composizioni note, risulta praticamente impossibile raggiungere concentrazioni elevate, anche con acido ialuronico, polisaccaridi, collagene, idrossipropilmetilcellulosa HPMC e loro derivati a basso peso molecolare, in quanto la viscosit? del prodotto aumenta troppo e non si riesce a superare il 5-10% in peso. Con la presente composizione si possono ottenere prodotti cosmetici che permettono l?applicazione sulla pelle di concentrazioni fino al 50% in peso di acido ialuronico.
Secondo un aspetto, ? previsto anche un procedimento di preparazione di una composizione da elettrofilare, in cui si miscelano un primo composto da elettrofilare e un promotore di filatura.
Il primo composto da elettrofilare ? un polimero biocompatibile atto ad essere elettrofilato ed ? scelto in un gruppo costituito da un primo polisaccaride, collagene, idrossipropilmetilcellulosa HPMC e i loro derivati. Preferibilmente, il primo polisaccaride della composizione ? scelto tra l?acido ialuronico HA, l?amido, l?amilosio, la cellulosa, il chitosano, il glicogeno, la pectina e lagar.
Il promotore di filatura ? un polimero vettore senza carica scelto in un gruppo costituito da un secondo polisaccaride, chimicamente diverso dal primo polisaccaride, eventualmente messo in presenza di poli(ossietilene) PEO. Favorevolmente, anche il polimero vettore senza carica ? biocompatibile. Preferibilmente il secondo polisaccaride della composizione ? scelto tra l?alginato e il pullulano.
Secondo un altro aspetto, ? previsto anche l?uso del pullulano come promotore di filatura, in particolare per un composto da elettrofilare che ? un polimero biocompatibile atto ad essere elettrofilato e scelto in un gruppo costituito dai polisaccaridi, il collagene, l idrossipropilmetilcellulosa HPMC e i loro derivati.
DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE
Si far? ora riferimento nel dettaglio alle possibili forme di realizzazione del trovato. Ciascun esempio ? fornito a titolo di illustrazione del trovato e non ? inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, una o pi? caratteristiche illustrate o descritte, in quanto facenti parte di una forma di realizzazione, potranno essere variate o adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre ulteriori forme di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sar? comprensivo di tali possibili modifiche e varianti.
Prima di descrivere le forme di realizzazione, si chiarisce, inoltre, che la presente descrizione non ? limitata nella sua applicazione ai dettagli costruttivi e di disposizione dei componenti come descritti nella seguente descrizione. La presente descrizione pu? prevedere altre forme di realizzazione ed essere realizzata o messa in pratica in altri svariati modi. Inoltre, si chiarisce che la fraseologia e terminologia qui utilizzata ? a fini descrittivi e non deve essere considerata come limitante.
Salvo che siano definiti altrimenti, tutti i termini tecnici e scientifici utilizzati qui e di seguito hanno lo stesso significato comunemente inteso da una persona di ordinaria esperienza nel campo della tecnica cui appartiene il presente trovato. Anche se metodi e materiali simili o equivalenti a quelli qui descritti possono essere utilizzati nella pratica o nelle prove di verifica della presente divulgazione, di seguito sono descritti, a titolo di esempio, i metodi e i materiali. In caso di conflitto prevale la presente domanda, incluse le definizioni. I materiali, metodi ed esempi hanno carattere puramente illustrativo e non devono essere intesi in modo limitativo.
Tutte le misure sono effettuate, salvo diversa indicazione, a 25?C (temperatura ambiente) e a pressione atmosferica. Tutte le temperature, salvo diversa indicazione, sono espresse in gradi Celsius.
Tutte le percentuali e i rapporti indicati si intendono riferiti al peso della composizione totale (w/w), salvo diversa indicazione.
Tutti gli intervalli percentuali qui riportati vengono fomiti con la previsione che la somma rispetto alla composizione complessiva sia a 100%, salvo diversa indicazione.
Tutti gli intervalli qui riportati si intendono comprensivi degli estremi, compresi quelli che riportano un intervallo ?tra? due valori, salvo diversa indicazione.
Sono inclusi nella presente descrizione anche gli intervalli che derivano dalla sovrapposizione od unione di due o pi? intervalli descritti, salvo diversa indicazione.
Sono pure inclusi nella presente descrizione anche gli intervalli che possono derivare dalla combinazione di due o pi? valori puntuali descritti, salvo diversa indicazione.
Dove menzionata l?acqua, si intende acqua distillata salvo diverse specificazioni.
La composizione comprende un primo composto da elettro filare.
Il primo composto da elettrofilare ? un polimero biocompatibile atto ad essere elettrofilato ed ? scelto in un gruppo costituito dai polisaccaridi, il collagene, ridrossipropilmetilcellulosa HPMC e i loro derivati. Preferibilmente, il primo composto da elettrofilare ? un primo polisaccaride da elettro filare, ancor pi? preferibilmente scelto tra l?acido ialuronico, l?amido, l?amilosio, la cellulosa, il chitosano, il glicogeno, la pectina e lagar.
Nel caso in cui il polisaccaride da elettro filare sia l?acido ialuronico, esso pu? essere di tipo lineare oppure reticolato, e pu? avere una massa elevata, ad esempio dell?ordine del milione di Dalton o anche di pi?, o in alternativa avere una massa bassa, tipicamente dell?ordine di 10000 Dalton o meno. ? anche possibile prevedere una miscela di acido ialuronico lineare con acido ialuronico reticolato, in modo da modulare la rigidit? del filato che si otterr? nonch? la struttura tridimensionale di un film ottenibile mediante il deposito del filato su un supporto.
Il primo composto ? preferibilmente diluito in una soluzione acquosa o a base acquosa, a concentrazioni basse, ad esempio tra il 0,5% e il 5% in peso, pi? preferibilmente tra il 0,6% e il 2,5% in peso.
La composizione da elettrofilare comprende anche un promotore di filatura che ? un polimero vettore senza carica, favorevolmente biocompatibile. Esso ? scelto nel gruppo costituito dai polisaccaridi, a patto che siano chimicamente diversi dal primo polisaccaride da elettrofilare, eventualmente combinati con poli(ossietilene) PEO. Il PEO ? un buon candidato come promotore, in quanto ? idrosolubile e biocompatibile.
Preferibilmente il polisaccaride promotore pu? essere scelto tra l?alginato, eventualmente in presenza di PEO, e il pullulano. Ancora pi? preferibilmente il promotore di filatura ? scelto tra una miscela alginato:PEO e il pullulano.
L?alginato e il PEO sono preferibilmente diluiti separatamente in soluzioni acquose o a base acquosa, a una concentrazione compresa tra il 2% e il 30%, pi? preferibilmente tra il 4% e il 10% in peso. La miscela alginato:PEO ? fatta in proporzioni preferibilmente compresa tra 5 : 1 e 1 :5, pi? preferibilmente tra 2:1 e 1:2. 1 risultati di elettrofilatura migliori sono stati ottenuti con proporzioni pari a 1 : 1.
Il pullulano ? invece diluito in soluzione acquosa o a base acquosa preferibilmente a una concentrazione compresa tra il 3% e il 30%, pi? preferibilmente tra il 10% e il 20% in peso. Il primo composto da elettrofilare e il promotore sono miscelati proporzioni (primo composto) :promotore preferibilmente comprese tra 4:1 e 1:7, pi? preferibilmente tra 3 : 1 e 1:6.
Secondo forme di realizzazione, la composizione comprende anche un principio attivo, ad esempio scelto tra i peptidi, aminoacidi, antiossidante e vitamine. Tali principi attivi sono particolarmente utili in particolare per applicazioni nel campo medico e/o cosmetico.
In caso di presenza di principio attivo, il primo composto da elettrofilare pu? essere composto da una miscela di acido ialuronico lineare con acido ialuronico reticolato. L?acido ialuronico reticolato ha l?effetto di aumentare la rigidit? delle fibre nanometriche ottenute, ma anche di aumentare la complessit? della struttura tridimensionale di un film ottenuto mediante deposito continuo su pi? strati delle fibre ottenute. In particolare, la presenza di acido ialuronico reticolato provoca la formazione di cavit? nel film, cavit? che permettono di alloggiare le molecole di principio attivo.
Preferibilmente, il principio attivo ? introdotto nella miscela di composto da filare e promotore, prima dell?elettrofilatura.
Secondo forme di realizzazione, la composizione comprende anche uno stabilizzante, che ? preferibilmente un polimero reticolabile. Un esempio di stabilizzante ? l?alginato di sodio, che va aggiunto al pullulano come promotore. Preferibilmente la proporzione di pullulano:alginato ? compresa tra 3:1,5 e 3:0,5, pi? preferibilmente ? pari a 3:1.
ESEMPI
Sono stati eseguiti dei test di elettrofilatura su esempi di composizione secondo la presente descrizione. Negli esempi di composizione il primo composto, da elettrofilare, ? scelto tra i composti di cui alla tabella di seguito:
Tali composti sono fomiti da
Le masse molecolari sono state determinate mediante GPC (Cromatografia a permeazione di gel).
L?elettrofilatura ? stata eseguita in un?apparecchiatura NANON.01A della societ? giapponese Le condizioni esperimentali sono indicate in ciascuno degli esempi di seguito.
Le fibre prodotte sono state caratterizzate tramite microscopia elettronica a scansione. In particolare, esse sono state rivestite d?oro tramite uno sputter coater EMITECHK950x Turbo Evaporator, EBSciences, East Granby, CT, e osservate con un microscopio elettronico a scansione Cambridge Stereoscan 440 SEM,
Esempi di elettrofilatura di composizioni comprendenti acido ialuronico come composto da elettrofilare e una miscela PEO:alginato come promotore di filatura
Il promotore di filatura comprende una miscela di una soluzione acquosa di alginato al 5% in peso con una soluzione acquosa di PEO al 5% in peso in proporzione 1:1. Il promotore ? poi stato miscelato con una soluzione acquosa di acido ialuronico lineare con peso molecolare medio di 1,2 MDa al 0,5% in peso. La proporzione promotore:(soluzione HA) ? pari a 5,6: 1. La composizione ? stata elettrofilata con umidit? relativa (RH) compresa tra 24% e 29%, a una temperatura di 22?C, con un campo elettrico di 20kV, a una portata volumetrica della composizione alla testa pari a 0,7 mL/h, la distanza tra testa di filatura e il supporto su cui si deposita la fibra ? pari a 15cm e l?ago usato essendo un ago di tipo 22G. La fibra ottenuta ? regolare e presenta pochi difetti. Lo stesso promotore ? stato miscelato con una soluzione acquosa di oligomero di acido ialuronico al 13% in peso, in proporzione promotore: (soluzione HA) pari a 1:3. L?elettrofilatura di questo secondo esempio di composizione, nelle stesse condizioni operative rispetto al primo esempio di cui sopra, ha una fibra molto regolare e priva di difetti, con un diametro medio compreso tra 250 e 350 nm. La fibra ottenuta ha ricoperto interamente il supporto utilizzato.
Esempi di eletrofilatura di composizioni comprendenti acido ialuronico come composto da elettrofilare e pullulano come promotore di filatura
Il pullulano utilizzato ? di tipo Food grade, prodotto dalla
Sono state preparate soluzioni acquose di pullulano al 10%, 15% o 20% in peso, e tali soluzioni acquose di pullulano (promotore di filatura) sono state miscelate con soluzioni acquose di acido ialuronico, per l?elettro filatura.
Nella tabella di seguito sono elencate gli esempi di composizioni che sono state elettrofilati, nonch? le relative condizioni operative dell? elettro filatura.
L?esempio 1 ? risultato in fibre regolari, senza difetti e con un diametro medio da 400 a 700 nm. Tuttavia si ? osservato uno scarso deposito durante il test.
Nell?esempio 2 le fibre ottenute sono spesse, con un diametro medio di 10 pm, per via della viscosit? elevata della soluzione elettrofilata.
Nell?esempio 3 le fibre ottenuto hanno un diametro medio compreso tra 50 nm e 2 pm. Si nota che con questo esempio le fibre sono state depositate sia su alluminio che su un film di PBSA.
Gli esempi 4 e 7 (ratio pullulano:HA pari a 1:2), da una parte, e 6 e 8 (ratio pullulano:HA pari a 1:3), dall?altra parte, hanno permesso di verificare l?effetto delle proporzioni tra promotore e acido ialuronico. Nell?esempio 4, la soluzione ottenuta ha delle propriet? ottimali per una buona elettrofilatura, le fibre ottenute hanno un diametro medio che va da 800 nm a 1 pm. Alla composizione dell?esempio 4, che ha un pH acido, si ? aumentato il pH fino a 5,5 (tramite aggiunta di NaOH 1 M) cos? ottenendo la soluzione dell?esempio 7. Con quest?ultima, l?elettrofilatura ha dato delle fibre regolari e uniformi con diametro medio minore rispetto all?esempio 4, tra 500 e 700 nm.
Aumentando la proporzione di acido ialuronico, nell?esempio 6 (con pH acido) sono ottenute delle fibre con diametro uniforme, di valore medio pari a 1-3 pm, mentre nell?esempio 8 (con pH 5,5) le fibre ottenute hanno un diametro non uniforme che va da 700 nm a 3 pm.
Nell? esempio 5 si ? aggiunto al pullulano un alginato come stabilizzante. Con un rapporto promotore:HA di 1:3, e nelle condizioni menzionate nella tabella, si ottengono delle fibre spesse, con diametro medio dell?ordine di diversi micron.
E chiaro che alla composizione fin qui descritta possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.
? anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potr? senz?altro realizzare molte altre forme equivalenti di composizione da elettrofilare, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell?ambito di protezione da esse definito.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Composizione da elettrofilare, comprendente un primo composto da elettrofilare, e un promotore di elettrofilatura, caratterizzata dal fatto che detto primo composto da elettrofilare ? un polimero biocompatibile atto ad essere elettrofilato e scelto in un gruppo costituito da un primo polisaccaride, collagene, idrossipropilmetilcellulosa e i loro derivati, e detto promotore di elettrofilatura ? scelto in un gruppo costituito da un secondo polisaccaride, chimicamente diverso da detto primo polisaccaride, eventualmente in presenza poli(ossietilene).
- 2. Composizione come nella rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il primo polisaccaride ? scelto tra l?acido ialuronico, l?amido, l?amilosio, la cellulosa, il chitosano, il glicogeno, la pectina e l?agar.
- 3. Composizione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il promotore di elettrofilatura ? scelto tra una mescola di alginato e poli(ossietilene), e il pullulano.
- 4. Composizione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la proporzione tra primo composto da elettrofilare e promotore di elettrofilatura ? compreso tra 4:1 e 1:7.
- 5. Composizione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere anche un principio attivo.
- 6. Composizione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere anche uno stabilizzante atto a stabilizzare la fibra successivamente ottenuta.
- 7. Composizione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere acido ialuronico come primo composto da elettrofilare e una miscela di alginato:PEO 1:1 come promotore di elettro filatura, in un rapporto promotore: acido ialuronico pari a 1:3.
- 8. Composizione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere acido ialuronico come primo composto da elettrofilare, e pullulano come promotore di elettrofilatura, in un rapporto promotore: acido ialuronico pari a 1:2.
- 9. Procedimento per la preparazione di una composizione da elettrofilare, comprendente una fase di miscelatura di un primo composto da elettrofilare con un promotore di elettrofilatura, in cui il primo composto da elettrofilare ? un polimero biocompatibile atto ad essere elettrofilato e scelto in un gruppo costituito da un primo polisaccaride, collagene, idrossipropilmetilcellulosa e i loro derivati, e detto promotore di elettro filatura ? scelto in un gruppo costituito da un secondo polisaccaride, chimicamente diverso da detto primo polisaccaride, eventualmente in presenza di poli(ossietilene).
- 10. Uso di pullulano come promotore di elettro filatura per un composto da elettrofilare che ? un polimero biocompatibile atto ad essere elettrofilato ed ? scelto in un gruppo costituito da un primo polisaccaride, il collagene, l? idrossipropilmetilcellulosa HPMC e i loro derivati
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