PL220652B1 - Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek - Google Patents

Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek

Info

Publication number
PL220652B1
PL220652B1 PL403438A PL40343813A PL220652B1 PL 220652 B1 PL220652 B1 PL 220652B1 PL 403438 A PL403438 A PL 403438A PL 40343813 A PL40343813 A PL 40343813A PL 220652 B1 PL220652 B1 PL 220652B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
bionanocellulose
weight
parts
bioreactor
membrane
Prior art date
Application number
PL403438A
Other languages
English (en)
Other versions
PL403438A1 (pl
Inventor
Marek Kołodziejczyk
Karolina Ludwicka
Teresa Pankiewicz
Stanisław Bielecki
Original Assignee
Politechnika Łódzka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Łódzka filed Critical Politechnika Łódzka
Priority to PL403438A priority Critical patent/PL220652B1/pl
Priority to EP13005707.8A priority patent/EP2787072B1/en
Priority to PL13005707T priority patent/PL2787072T3/pl
Publication of PL403438A1 publication Critical patent/PL403438A1/pl
Publication of PL220652B1 publication Critical patent/PL220652B1/pl

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/20Polysaccharides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/02Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02Cellulose; Modified cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/04Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Mushroom Cultivation (AREA)

Abstract

Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek miękkich i twardych, polega na umieszczeniu sterylnego, perforowanego materiału polimerowego lub metalowego w pożywce hodowli produkcyjnej szczepu bakterii Gluconacetobacter xylinus i prowadzeniu stacjonarnej hodowli produkcyjnej tych bakterii. Sposób polega ma tym, że materiał polimerowy lub metalowy przeznaczony do połączenia z błoną bionanocelulozy, zawiesza się w bioreaktorze pionowo. Jego dolna krawędź jest zanurzona pod powierzchnią pożywki przez pierwsze 2-3 dni hodowli, a w kolejnych dniach hodowli materiał stopniowo opuszcza się w głąb pożywki. Materiał przerośnięty błoną bionanocelulozy wyjmuje się z bioreaktora, wykrawa z nadmiaru błony, prasuje do wymaganej grubości, pakuje i sterylizuje. Przerośnięciu błoną bionanocelulozy poddaje się także jednocześnie, więcej materiałów usytuowanych pionowo w bioreaktorze w odpowiedniej odległości jeden od drugiego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek miękkich i twardych, w warunkach stacjonarnej hodowli bakterii Gluconacetobacter xylinus.
Bionanoceluloza bakteryjna (BNC) została poddana w ostatnich latach szeregu badaniom in vivo w różnych zastosowaniach. Wiele publikacji potwierdza, iż jako biomateriał niedegradowalny wewnątrz organizmu, spełnia ona swoje funkcje wykazując odpowiednią, dużą hydrofilowość, brak cytotoksyczności, niezwykłą biozgodność oraz stabilność w szerokiej gamie temperatur i pH. Wykazano jej skuteczność w regeneracji tkanki skórnej, chrzęstnej, w rekonstrukcji małych naczyń krwionośnych oraz jako nośnika leków. Materiał bionanocelulozowy usiłuje się również wykorzystać jako biozgodną osłonę dla innych polimerów, głównie syntetycznych, stosowanych powszechnie w medycynie. Bionanoceluloza, poza niewątpliwym korzystnym działaniem poprawiającym biozgodność takich materiałów, ma za zadanie również zniwelować szorstkość takich siatek, tak by nie podrażniały one okolicznych tkanek, powinna ułatwiać akceptowanie implantu przez organizm i eliminować przyrastania organów wewnętrznych do szorstkiej struktury polimeru.
Dotychczas zostały opisane próby połączenia takich polimerowych siatek z membraną celulozową in situ, podczas hodowli stacjonarnej poziomej.
Przedmiotem zgłoszenia patentowego nr WO/2011/038 373 jest bioreaktor umożliwiający ciągłe natryskiwanie pożywki na umiejscowione na jego dnie materiały, co umożliwiać ma powolne i równomierne ich zarastanie warstwami bionanocelulozy.
W czasopiśmie Advanced Materials Research (2008) vol. 47-50, s. 1371-1374 proponuje się traktowanie plazmą siatki polipropylenowej przed włożeniem jej poziomo do podłoża hodowlanego. Zabieg ten miał na celu zmodyfikowanie powierzchni tego hydrofobowego polimeru celem zwiększenia jej hydrofilowości, a przez to usprawnienie procesu przerastania również hydrofilową celulozą.
Z kolei z czasopisma Fibers & Textiles in Eastern Europe (2012) 20: 6B (96): 107-114 jest znany sposób pokrycia bionanocelulozą polipropylenowej siatki chirurgicznej, umiejscowionej na dnie bioreaktora, przy zastosowaniu płynnego podłoża hodowlanego bakterii Acetobacter xylinum wzbogaconego o dodatek chitozanu. Hodowlę prowadzono przy równoczesnym czasowym odwracaniu siatki w bioreaktorze, tak by obydwie jej strony pokryły się warstwą bionanocelulozy.
Wszystkie opisane powyżej sposoby wytwarzania kompozytów z bionanocelulozy skupiają się na hodowli poziomej, w której przerastany materiał leży na dnie bioreaktora. Cechują je następujące niedogodności:
- niezwykła trudność w uzyskaniu stabilnego, trudnego do przerwania połączenia celulozy z materiałem,
- trudność w przenikaniu bakterii w pożywce hodowlanej przez struktury takich, poziomo ułożonych materiałów, pomimo ich porowatej, perforowanej struktury,
- umiejscowienie przerastanego materiału na dnie naczynia hodowlanego bądź na dowolnym jego poziomie równolegle do powierzchni pożywki uniemożliwia swobodny ruch mikroorganizmów pionowo w pożywce, skutkując nieprawidłowym połączeniem błony bionanocelulozowej z materiałem lub zupełnym jego brakiem.
Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek miękkich i twardych, polegający na umieszczeniu sterylnego, perforowanego materiału polimerowego lub metalowego w pożywce hodowli produkcyjnej szczepu bakterii Gluconacetobacter xylinus, zawierającej 20 części wagowych glukozy, 5 części wagowych ekstraktu drożdżowego, 5 części wagowych peptonu, 2,5 części wagowych MgSO4 x 7 H2O, 2,7 części wagowych Na2HPO4, 1,15 części wagowych kwasu cytrynowego, 10 części wagowych etanolu, do 1000 części wagowych wody destylowanej, zaszczepionej inokulum tych bakterii wyhodowanym na podłożu o takim samym składzie w temperaturze 27-33°C i prowadzeniu stacjonarnej hodowli produkcyjnej tych bakterii w temperaturze 27-33°C aż do połączenia materiału polimerowego lub metalowego z błoną bionanocelulozową na całej jego powierzchni, według wynalazku charakteryzuje się tym, że hodowlę bakterii prowadzi się w bioreaktorze o ściankach pochylonych pod kątem 90-30° w stosunku do jego podstawy, przy czym perforowany materiał polime2 rowy lub metalowy, o grubości do 0,5 cm i rozmiarze porów powyżej 0,5 mm2, przeznaczony do połączenia z błoną bionanocelulozy, zawiesza się w bioreaktorze pionowo tak, aby jego dolna krawędź przez pierwsze 2-3 dni hodowli, tj. do momentu wytworzenia się pierwszych warstw bionanocelulozy,
PL 220 652 B1 była zanurzona pod powierzchnią pożywki, po czym w kolejnych dniach hodowli materiał stopniowo opuszcza się w głąb pożywki aż do przerośnięcia go na całej jego powierzchni bionanocelulozą, następnie materiał przerośnięty błoną bionanocelulozy wyjmuje się z bioreaktora, wykrawa z nadmiaru błony, prasuje do wymaganej grubości, pakuje i sterylizuje.
Przerośnięciu błoną bionanocelulozy poddaje się jeden lub jednocześnie więcej materiałów o różnych grubościach, rozmiarach porów i ciągliwości, usytuowanych pionowo w bioreaktorze w odległości 0,5-10 cm jeden od drugiego.
Sposobem według wynalazku otrzymuje się kompozyt złożony z perforowanego materiału polimerowego lub metalowego i przerastającej go hydrofilowej, fibrylarnej struktury bionanocelulozy, nie wykazujący szorstkości, stanowiący jakościowo nowy, biozgodny produkt znajdujący zastosowanie w chirurgii rekonstrukcyjno-odtwórczej.
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady z powołaniem się na rysunek, na którym fig. 1-4 przedstawiają kolejne etapy wytwarzania kompozytu, zaś fig. 5 - wytworzony kompozyt.
P r z y k ł a d 1
Inokulum szczepu bakterii Gluconacetobacter xylinus hodowano na podłożu o składzie: 20 części wagowych glukozy, 5 części wagowych ekstraktu drożdżowego, 5 części wagowych peptonu, 2,5 części wagowych MgSO4 x 7 H2O, 2,7 części wagowych Na2HPO4, 1,15 części wagowych kwasu cytrynowego, 10 części wagowych etanolu, do 1000 części wagowych wody destylowanej w temperaturze 27-33°C. Wyhodowanym inokulum zaszczepiono, w warunkach sterylnych, podłoże produkcyjne o takim samym składzie, umieszczone w bioreaktorze o ściankach pochylonych pod kątem 75° w stosunku do jego podstawy. Następnie, w bioreaktorze, również w warunkach sterylnych, zawieszono pionowo sterylną siatkę z monofilamentowego polipropylenu o dwukierunkowej elastyczności, rozmiarze 4 x 4 cm, grubości 0,45 mm, o rozmiarze makroporów 2 x 2,5 mm tak, że jej dolna krawędź przez pierwsze 2 dni hodowli tj. do momentu wytworzenia się pierwszych warstw bionanocelulozy, była zanurzona pod powierzchnią pożywki. Następnie, w kolejnych dniach hodowli, stopniowo opuszczano przerastaną siatkę w głąb pożywki aż do 14 dnia hodowli czyli do połączenia siatki, na całej jej powierzchni, z bionanocelulozą. Hodowlę prowadzono w temperaturze 30°C.
Następnie, wyjęto kompozyt, tj. siatkę przerośniętą bionanocelulozą z bioreaktora, wykrojono z nadmiaru błony, poddano prasowaniu do uzyskania kompozytu o grubości 3 mm i sterylizowano.
Wytworzony kompozyt miał białe zabarwienie, odczyn obojętny, z dobrze widoczną siatką, przerośniętą bionanocelulozą.
P r z y k ł a d 2
Postępując analogicznie jak w przykładzie 1 przygotowano produkcyjne podłoże do hodowli szczepu bakterii Gluconacetobacter xylinus, w podłożu tym zawieszono 3 siatki o budowie i parametrach jak przykładzie 1, w odległości 1 cm jedna od drugiej i prowadzono hodowlę postępując jak w przykładzie 1.
Kompozyty, tj. siatki przerośnięte błoną bionanocelulozową wyjęto z bioreaktora, wykrawano każdą z nich z nadmiaru błony, prasowano do grubości 3 mm każdą, pakowano i sterylizowano.

Claims (2)

1. Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek miękkich i twardych, polegający na umieszczeniu sterylnego, perforowanego materiału polimerowego lub metalowego w pożywce hodowli produkcyjnej szczepu bakterii Gluconacetobacter xylinus zawierającej 20 części wagowych glukozy, 5 części wagowych ekstraktu drożdżowego, 5 części wagowych peptonu, 2,5 części wagowych MgSO4 x 7 H2O, 2,7 części wagowych Na2HPO4, 1,15 części wagowych kwasu cytrynowego, 10 części wagowych etanolu, do 1000 części wagowych wody destylowanej, zaszczepionej inokulum tych bakterii wyhodowanym na podłożu inokularnym o takim samym składzie w temperaturze 27-33°C i prowadzeniu stacjonarnej hodowli produkcyjnej tych bakterii w temperaturze 27-33°C aż do połączenia materiału polimerowego lub metalowego z błoną bionanocelulozową na całej jego powierzchni, znamienny tym, że hodowlę bakterii prowadzi się w bioreaktorze o ściankach pochylonych pod kątem 90-30° w stosunku do jego podstawy, przy czym perforowany materiał polime2 rowy lub metalowy o grubości do 0,5 cm i rozmiarze porów powyżej 0,5 mm2, przeznaczony do połączenia z błoną bionanocelulozy, zawiesza się w bioreaktorze pionowo tak, aby jego dolna krawędź
PL 220 652 B1 była zanurzona pod powierzchnią pożywki do momentu wytworzenia się pierwszych warstw bionanocelulozy, po czym w kolejnych dniach hodowli materiał stopniowo opuszcza się w głąb pożywki aż do przerośnięcia go, na całej jego powierzchni, bionanocelulozą, następnie materiał przerośnięty błoną bionanocelulozy wyjmuje się z bioreaktora, wykrawa z nadmiaru błony, prasuje do wymaganej grubości, pakuje i sterylizuje.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przerośnięciu błoną bionanocelulozy poddaje się jeden materiał lub jednocześnie więcej materiałów o różnej grubości, gramaturze, porowatości i ciągliwości, usytuowanych pionowo w bioreaktorze w odległości 0,5-10 cm jeden od drugiego.
PL403438A 2013-04-05 2013-04-05 Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek PL220652B1 (pl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL403438A PL220652B1 (pl) 2013-04-05 2013-04-05 Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek
EP13005707.8A EP2787072B1 (en) 2013-04-05 2013-12-07 A method of production of a stable composite of bacterial bionanocellulose with perforated metal or polymeric material, designed for tissues reconstruction
PL13005707T PL2787072T3 (pl) 2013-04-05 2013-12-07 Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL403438A PL220652B1 (pl) 2013-04-05 2013-04-05 Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL403438A1 PL403438A1 (pl) 2014-10-13
PL220652B1 true PL220652B1 (pl) 2015-11-30

Family

ID=49766847

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL403438A PL220652B1 (pl) 2013-04-05 2013-04-05 Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek
PL13005707T PL2787072T3 (pl) 2013-04-05 2013-12-07 Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL13005707T PL2787072T3 (pl) 2013-04-05 2013-12-07 Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2787072B1 (pl)
PL (2) PL220652B1 (pl)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5955326A (en) * 1995-08-01 1999-09-21 Rensselaer Polytechnic Institute Production of microbial cellulose using a rotating disk film bioreactor
TW201043691A (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Food Industry Res & Dev Inst Biological reactor and method for producing microbial cellulose product
US8691974B2 (en) 2009-09-28 2014-04-08 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Three-dimensional bioprinting of biosynthetic cellulose (BC) implants and scaffolds for tissue engineering

Also Published As

Publication number Publication date
PL2787072T3 (pl) 2017-07-31
EP2787072A1 (en) 2014-10-08
EP2787072B1 (en) 2017-04-05
PL403438A1 (pl) 2014-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI108918B (fi) Biologisesti yhteen sopivat membraanit
US10954540B2 (en) Methods of producing biosynthetic bacterial cellulose membranes
EP4079838A1 (en) Cell culture scaffold and preparation method therefor
CN107789668B (zh) 具有多层结构的仿生胶原蛋白骨修复材料及其制备方法
KR20100046037A (ko) 생체 내에서 유강장기 또는 유강장기의 일부분의 재생을 증진하기 위한 보철기구
CN106362216B (zh) 一种钙镁硅酸盐多孔陶瓷球义眼座及其制备方法
CN107205809A (zh) 用于神经束再生的生物混合物
US20170258964A1 (en) Porous Structures of Microbial-Derived Cellulose In Vivo Implantation
CN109529123A (zh) 水凝胶、纳米纤维支架与皮肤细胞层层组装的血管化全层组织工程皮肤及其制备方法
JP2024051114A (ja) 細胞培養用シート並びに三次元組織体及びその製造方法
CN102145193A (zh) 墨鱼骨转化系列多孔生物陶瓷
CN101856516B (zh) 胶原-壳聚糖-激光微孔真皮基质复合膜的研制
PL220652B1 (pl) Sposób wytwarzania trwałego kompozytu bionanocelulozy bakteryjnej z perforowanym materiałem polimerowym lub metalowym, przeznaczonego do rekonstrukcji tkanek
CN108452386B (zh) 一种多孔材料
KR100644078B1 (ko) 양막과 생분해성 고분자로 구성된 이식용 진피대체물,이의 제조방법 및 용도
US20190374676A1 (en) A cross-linked structure for tissue regeneration and engineering and the method for synthesising same
CN104307043A (zh) 人工血管明胶蛋白、黄芪多糖复合预凝涂层
JP5252538B2 (ja) 弾性線維組織を有する培養血管の製造方法及び弾性線維組織を有する培養血管
RU2805473C2 (ru) Способ создания и применения мицелиальных скаффолдов
PL216702B1 (pl) Sposób wytwarzania biomateriału o właściwościach chrząstki, przeznaczonego na implanty dla chirurgii rekonstrukcyjno-odtwórczej
KR100427557B1 (ko) 뼈의 콜라겐 지지체
CN204133899U (zh) 一种仿生复合补片
Płończak et al. Repair of articular cartilage full thickness defects with cultured chondrocytes placed on polysulphonic membrane–experimental studies in rabbits
Tajima et al. Self-assembly of capillary network inside artificial hollow tissue
JPH02234755A (ja) 人工血管