PL176008B1 - posób wytwarzania biokompatybilnej hydrożelowej makrokapsuty do opłaszczama implantowanych ttanek, zwłaszcza do opłaszczania wysp trzustkowych Langerhansa - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania biokompatybilnej hydrożelowej makrokapsuły do oplaszczania © implyetowyerch tkaeek, zwłaszcza Zo oałyrzczyeiy werp trzustkowych Lyegerhaery, z membran polimerowych, znamienny tym, że arzegotowuje rię Zwie riytki aoliymiZowe lub poli- ertrowe o grubości moeofilymeetu 40 - 1l5 gm i przertrzeei wolnej rZweej 25 - 57%, o iZeeteczeem krztyłcie i wemiyrych, które poZZyje rię obróbce plyzmą powietrzu w czyrie 15 - 45 r prze eypięciu mięZze elektroZymi 15-20 kV, po czem krywęZzie obeZwu riytek wrpywy rię w ayrymawynie z oZtłurzczoneO i aczcrzczoneO folii termoalyrteczneO o grubości eie więkrzej eiż 0,2 mm, eyrtępeie ey riytki uyeori rię mierzyeieę 2 - 9% roztworu woZeego poliylkoholu wieelowego, korzerteie o rtopeiu polimerezycji 1500 - 8000 i zywyrtości grup octyeowech 0,1 - 3% molowech, ze śroZkiem rieciującem, korzerteie w portyci ylZeheZu glutyrowego, oryz z kwyśeem kytylizytorem, zywieryjącą śroZek rieciujące w ilości 0,007 - 0,037 mol^mol merów polimeru i kytylizytor w ilości 40 - 80 gl/g roztworu polimeru, mieazyeinę pozortywiy rię ey riytkych ey czyr oZ kilkueyatu Zo 24 goZzie w zymkmętem naczceiu eyZ lurtrem pyrującej ciepłej woZe w temperaturze pokojowej lub poZweżrzoneO, po czem riytki z urieciowyeem ey eich w tee apoaZb polimerem oczerzczy rię z eie przereygowynego śroZky rieciującego, z foliowech obrymowyń riytek uruwy rię heZrożel paliylkaholu wmelowego, po czemrpywy rię ze robąkrywęZzie oyeZou riytek pozoatywiając eie apoOone krótki oZcieek krywęZzi riytek w celu utworzemy otworu w mykrokyprule eiezbęZuego Zo nypełnieniy jej op^^czo^ tkyeką i ey koniec mykrokyprułę zymeky rię w opykowyeiu z folii polieteleeowej i poZZyje rterelizycji termiczeej lub ryZiyccjnej.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania biokompatybilnej hydrożelowej makrokapsuły do opłaszczania implantowanych tkanek, zwłaszcza do opłaszczania wysp trzustkowych Langerhansa.

Makrokapsuła wraz z opłaszczonymi w niej żywymi komórkami lub organellami stanowi hybrydowy sztuczny organ, który po implantacji do organizmu biorcy wspomaga lub zastępuje funkcję upośledzonego lub całkowicie uszkodzonego organu metabolicznego Makrokapsuła opłaszczająca tkanki dawcy stanowi barierę immunoizolacyjną chroniącą implantowaną tkankę dawcy przed składnikami układu immunologicznego biorcy. Makrokapsuła winna być biokompatybilna, to znaczy przy jej użyciu może występować co najwyżej minimalne oddziaływanie wzajemne między nią i tkankami otaczającymi implant, nie powodujące chronicznego stanu zapalnego ani też nadmiernego otorbienia sztucznego organu przez tkankę kolagenową powstającą w procesie gojenia rany.

Dotychczas do opłaszczania implantowanych tkanek próbowano używać kapilary uformowane z porowatych membran wykonanych z polimerów hydrofobowych takich, jak polichlorek winylu, kopolimer polichlorku winylu i poliakrylonitrylu, poliakrylonitryl, poliwęglan, ewentualnie zawierających dodatek substancji hydrofilowych. Makrokapsuły w kształcie kapilar cechuje stosunkowo mała pojemność, podczas gdy na przykład do osiągnięcia normoglikemii w organizmie ludzkim konieczne jest wprowadzenie minimum 300.000 wysp trzustkowych Langerhansa. Trudne i pracochłonne jest zarówno formowanie takich kapilar jak również opłaszczanie nimi tkanki dawcy oraz szczelne ich zamknięcie. Kapilary wykonane z tworzyw nie termozgrzewalnych muszą być zamykane inaczej niż na drodze zgrzewania ich końców. Kapilary umieszczone w otrzewnej biorcy, gdzie poddane są działaniu sił ściskających i naprężających, łatwo mogą ulec zniszczeniu. Ponieważ kapilary te są wykonane z membran o krótkotrwałej biokompatybilności, po krótkim czasie ich pary ulegają zapchaniu proteinami adsorbowanymi z organizmu biorcy, co utrudnia na przykład dyfuzję insuliny produkowanej przez wyspy trzustkowe Langerhansa.

Były również prowadzone próby opłaszczania wysp trzustkowych w makrokapsule powstałej przez sklejenie ze sobą krawędzi dwóch porowatych membran wykonanych z polimerów hydrofobowych z dodatkiem substancji hydrofilowych. Poważnym problemem jest tutaj dobranie kleju, który nie uleganie biodegradacji w organizmie biorcy, będzie nietoksyczny i tolerowany przez organizm biorcy.

Sposób wytwarzania biokompatybilnej hydrożelowej makrokapsuły do opłaszczania implantowanych tkanek, zwłaszcza do opłaszczania wysp trzustkowych Langerhansa, z mambran polimerowych, według wynalazku polega na tym, że przygotowuje się dwie siatki poliamidowe lub poliestrowe o grubości monofilamentu 40 -115 pm i przestrzenie wolnej równej 25 - 57%, o identycznym kształcie i wymiarach, które poddaje się obróbce plazmą powietrza w czasie 15 - 45 s przy napięciu między elektrodami 15-20 kV, po czym krawędzie obydwu siatek wspawa się w obramowanie z odtłuszczonej folii termoplastycznej o grubości nie większej niż 0,2 mm, następnie na siatki nanosi się mieszaninę 2 - 9% roztworu wodnego polialkoholu winylowego, korzystnie o stopniu polimeryzacji 1500 - 8000 i zawartości grup octanowych 0,1 - 3% molowych, ze środkiem sieciującym, korzystnie w postaci aldehydu glutarowego, oraz z kwaśnym katalizatorem, zawierającą środek sieciujący w ilości 0,007 - 0,037 mola/mol merów polimeru i katalizator w ilości 40 - 80 JLiI/g roztworu polimeru, mieszaninę pozostawia się na siatkach na czas od kilkunastu do 24 godzin w zamkniętym naczyniu nad lustrem parującej ciepłej wody, w temperaturze pokojowej lub podwyższonej, po czym siatki z usieciowanym na nich w ten sposób polimerem oczyszcza się z nie przereagowanego środka sieciującego, z foliowych obramowań siatek usuwa się hydrożel polialkoholu winylowego, po czym spawa się ze sobą krawędzie obydwu siatek pozostawiając nie spojony krótki odcinek krawędzi siatek w celu utworzenia otworu w makrokapsule niezbędnego do napełniania jej opłaszczoną tkanką i

176 008 na koniec makrokapsułę zamyka się w opakowaniu z folii polietylenowej i poddaje sterylizacji termicznej lub radiacyjnej.

Inny wariant sposobu wytwarzania biokompatybilnej hydrożelowej makrokapsuły do opłaszczania impl anto wanych tkanek, zwłaszcza do opłaszczania wysp trzustkowych. Langerhansa, z membran polimerowych, według wynalazku polega na tym, że przygotowuje się dwie siatki poliamidowe lub poliestrowe o grubości monofilamentu 40 -115 μιη i przestrzeni wolnej równej 25 - 57%, o identycznym kształcie i wymiarach, które poddaje się obróbce plazmą powietrza w czasie 15 - 45 s przy napięciu między elektrodami 15 - 20 kV, po czym jedną krawędź każdej z siatek wspawa się w obramowanie z odtłuszczonej i oczyszczonej folii termoplastycznej o grubości nie większej niż 0,2 mm, następnie zszywa się ze sobą nie obramowane folią krawędzie obydwu siatek używając do tego monofilamentu siatki lub nici chirurgicznych, w utworzonej w ten sposób torebce umieszcza się przekładkę z miękkiej folii hydrofobowej i na torebce sieciuje się opisany sposób polialkohol winylowy, a po oczyszczaniu torebki z nieprzereagowanego środka sieciującego oraz usunięciu hydrożelu polialkoholu winylowego z obramowanych folią krawędzi torebki, zgrzewa się ze sobą obramowane folią krawędzie siatkowej torebki pozostawiając nie zgrzany krótki odcinek tych krawędzi, po czym makrokapsułę zapakowaną w opakowanie z folii polietylenowej poddaje się sterylizacji termicznej lub radiacyjnej.

Makrokapsuła otrzymana sposobem według wynalazku jest miękka, nietoksyczna, nie ulega biodegradacji w organizmie biorcy ani też uszkodzeniom mechanicznym w wyniku działania sił ściskających i naprężających, występujących w otrzewnej. Makrokapsuła wykazuje długotrwałą biokompatybilność, a membrana hydrożelowa - przepuszczalność substancji potrzebnych do odżywienia, prawidłowego metabolizmu i sekrecji opłaszczonych nią wysp trzustkowych. Sposób według wynalazkujest prosty w realizacji.

Sposób według wynalazku ilustrują bliżej podane niżej przykłady.

Przykład I.

Przygotowano dwie siatki poliestrowe o grubości 40 μιη i przestrzeni wolnej równej 36%, o wymiarach 30 x 30 mm, które poddano obróbce plazmą powietrza w czasie 15 s przy napięciu między elektrodami 15 kV. Równocześnie przygotowano pasek folii polietylenowej o szerokości około 10 mm i grubości 0,1 mm, który poddano 72-godzinnej ekstrakcji alkoholem metylowym. Krawędzie obydwu siatek wspawano w przygotowaną folię polietylenową. W międzyczasie przygotowano 8% roztwór wodny polialkoholu winylowego o stopniu polimeryzacji 1350, w wyniku ogrzewania mieszaniny wody z polialkoholem w autoklawie pod ciśnieniem 1520 hPa w temperaturze 120°C w czasie 1,5 godziny. Roztwór ten mieszano z 20 μΐ 25% roztworu wodnego aldehydu glutarowego oraz ze 180 μΐ 0,5 N kwasu solnego, po czym powstałą mieszaninę odpowietrzono w wyniku odwirowania w wirówce laboratoryjnej. Sporządzoną mieszaninę naniesiono na siateczki, na których pozostawiono ją na czas 24 godzin w zamkniętym naczyniu nad lustrem parującej ciepłej wody w temperaturze pokojowej. Po zakończeniu sieciowania polialkoholu winylowego, siatki poddano 24-godzinnemu płukaniu w wodzie destylowanej w celu usunięcia nie przereagowanego aldehydu glutarowego, Usunięto również hydrożel polialkoholu winylowego pokrywający foliowe obramowania siatek, po czym zgrzano ze sobą krawędzie obydwu siatek pozostawiając nie zgrzany odcinek krawędzi o długości około 5 mm. Tak przygotowaną makrokapsułę poddano sterylizacji termicznej w wyniku 2-godzinnego gotowania jej w wodzie destylowanej, po uprzednim zamknięciu w opakowaniu z folii polietylenowej.

Przykład Π.

Dwie siatki poliamidowe o grubości 40 pm i przestrzeni wolnej równej 36%, o wymiarach 30 x 30 mm oraz pasek folii polietylenowej o szerokości 10 mm i grubości 0,1 mm przygotowano jak w przykładzie I. Jedną krawędź każdej z siatek wspawano w folię,' po czym zszyto ze sobą nie obramowane folią krawędzie obydwu siatek przy pomocy niebiodegradowalnych poliestrowych nici chirurgicznych o nazwie Dexon używając przy szyciu igły załączonej do nici i stosując ścieg fastrygowy o długości około 1 mm. Ścieg wykonano w odległości 3 mm od krawędzi siatek. W wytworzonej w ten sposób torebce umieszczono przekładkę z miękkiej folii polietylenowej. W międzyczasie przygotowano roztwór wodny polialkoholu winylowego oraz jego mieszaninę

176 008 z aldehydem glutarowym i kwasem solnym postępując jak w przykładzie I. Proces sieciowania polialkoholu winylowego na torebce z siatek oraz oczyszczanie siatkowej torebki, po wyjęciu z niej przekładki, prowadzono jak w przykładzie I. Następnie zgrzano ze sobą krawędzie siatek obramowane folią pozostawiaj ąc nie zgrzany odcinek krawędzi o długości około 5 mm i poddano makrokapsułę sterylizacji radiacyjnej dawką promieniowania jonizującego gamma ⁶⁰Co równą 15 kGy.

Wytworzone w przykładach makrokapsuły posiadały pojemność około 0,63 cm³ każda i każda z nich wystarczała na opłaszczenie 2000 wysp trzustkowych. Każdą z kapsuł napełniono, przez pozostawiony w niej 5 milimetrowy otwór, wyspami trzustkowymi Langerhansa, po czym zgrzano hermetycznie otwory w makrokapsułach. Makrokapsuły wypełnione wyspami trzustkowymi implantowano do organizmu diabetycznych zwierząt laboratoryjnych na okres 3 miesięcy. Badania implantów, po usunięciu ich z organizmu zwierząt, wykazały, że powierzchnia membrany hydrożelowej pozostawała czysta, a makrokapsuła była otorbiona cienką warstwą tkanki kolagenowej.

176 008

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania biokompatybilnej hydrożelowej makrokapsuły do opłaszczania implantowanych tkanek, zwłaszcza do opłaszczania wysp trzustkowych Langerhansa, z membran polimerowych, znamienny tym, że przygotowuje się dwie siatki poliamidowe lub poliestrowe o grubości monofilamentu 40 - 115 gm i przestrzeni wolnej równej 25 - 57%, o identycznym kształcie i wymiarach, które poddaje się obróbce plazmą powietrza w czasie 15 45 s przy napięciu między elektrodami 15-20 kV, po czym krawędzie obydwu siatek wspawa się w obramowanie z odtłuszczonej i oczyszczonej folii termoplastycznej o grubości nie większej niż 0,2 mm, następnie na siatki nanosi się mieszaninę 2 - 9% roztworu wodnego polialkoholu winylowego, korzystnie o stopniu polimeryzacji 1500 - 8000 i zawartości grup octanowych 0,1 -3% molowych, ze środkiem sieciującym, korzystnie w postaci aldehydu glutarowego, oraz z kwaśnym katalizatorem, zawierającą środek sieciujący w ilości 0,007 - 0,037 mola/mol merów polimeru i katalizator w ilości 40 - 80 gl/g roztworu polimeru, mieszaninę pozostawia się na siatkach na czas od kilkunastu do 24 godzin w zamkniętym naczyniu nad lustrem parującej ciepłej wody w temperaturze pokojowej lub podwyższonej, po czym siatki z usieciowanym na nich w ten sposób polimerem oczyszcza się z nie przereagowanego środka sieciującego, z foliowych obramowań siatek usuwa się hydrożel polialkoholu winylowego, po czym spawa się ze sobą krawędzie obydwu siatek pozostawiając nie spojony krótki odcinek krawędzi siatek w celu utworzenia otworu w makrokapsule niezbędnego do napełnienia jej opłaszczoną tkanką i na koniec makrokapsułę zamyka się w opakowaniu z folii polietylenowej i poddaje sterylizacji termicznej lub radiacyjnej.
2. 2. Sposób wytwarzania biokompatybilnej hydrożelowej makrokapsuły do opłaszczania implantowanych tkanek, zwłaszcza do opłaszczania wysp trzustkowych Langerhansa, z membran polimerowych, znamienny tym, że przygotowuje się dwie siatki poliamidowe lub poliestrowe o grubości monofilamentu 40 - 115 gm i przestrzeni wolnej równej 25 - 57%, identycznym kształcie i wymiarach, które poddaje się obróbce plazmą powietrza w czasie 15 - 45 s przy napięciu między elektrodami 15-20 kV, po czym jedną krawędź każdej z siatek wspawa się w obramowanie z odtłuszczonej i oczyszczonej folii termoplastycznej o grubości nie większej niż 0,2 mm, następnie zszywa się ze sobą nie obramowane folią krawędzie obydwu siatek używając do tego monofilamentu siatki lub nici chirurgicznych, w utworzonej w ten sposób siatkowej torebce umieszcza się przekładkę z miękkiej folii hydrofobowej i na torebkę nanosi się mieszaninę 2 - 9% roztworu wodnego polialkoholu winylowego, korzystnie o stopniu polimeryzacji 1500 - 8000 i zawartości grup octanowych 0,1 - 3% molowych, ze środkiem sieciującym, korzystnie w postaci aldehydu glutarowego, oraz z kwaśnym katalizatorem, zawierającą środek sieciujący w ilości 0,007 - 0,037 mola/mol merów polimeru i katalizator w ilości 40 - 80 gl/g roztworu polimeru, mieszaninę pozostawia się na torebce na czas od kilkunastu do 24 godzin w zamkniętym naczyniu nad lustrem parującej ciepłej wody, w temperaturze pokojowej lub podwyższonej, po czym torebkę z usieciowanym na niej w ten sposób polimerem, po usunięciu z niej przekładki, oczyszcza się z nie przereagowanego środka sieciującego, usuwa się hydrożel polialkoholu winylowego z obramowanych folią krawędzi torebki i zgrzewa ze sobą obramowane folią krawędzie siatkowej torebki pozostawiając nie zgrzany krótki odcinek krawędzi w celu utworzenia otworu w makrokapsule niezbędnego do wprowadzenia opłaszczonej tkanki i na koniec makrokapsułę, zamkniętą w opakowanie z folii polietylenowej, poddaje się sterylizacji termicznej lub radiacyjnej.

   176 008