PL224426B1 - Sposób wytwarzania porowatych rusztowań przeznaczonych do hodowli żywych komórek - Google Patents
Sposób wytwarzania porowatych rusztowań przeznaczonych do hodowli żywych komórekInfo
- Publication number
- PL224426B1 PL224426B1 PL404307A PL40430713A PL224426B1 PL 224426 B1 PL224426 B1 PL 224426B1 PL 404307 A PL404307 A PL 404307A PL 40430713 A PL40430713 A PL 40430713A PL 224426 B1 PL224426 B1 PL 224426B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- shape
- temperature
- porous scaffolds
- scaffolding
- polymer material
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 5
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 4
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- RKDVKSZUMVYZHH-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxane-2,5-dione Chemical compound O=C1COC(=O)CO1 RKDVKSZUMVYZHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 3
- OGYSYXDNLPNNPW-UHFFFAOYSA-N 4-butoxy-4-oxobutanoic acid Chemical compound CCCCOC(=O)CCC(O)=O OGYSYXDNLPNNPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JJTUDXZGHPGLLC-IMJSIDKUSA-N 4511-42-6 Chemical compound C[C@@H]1OC(=O)[C@H](C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-IMJSIDKUSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 description 1
- YOBOXHGSEJBUPB-MTOQALJVSA-N (z)-4-hydroxypent-3-en-2-one;zirconium Chemical compound [Zr].C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O YOBOXHGSEJBUPB-MTOQALJVSA-N 0.000 description 1
- DKMROQRQHGEIOW-UHFFFAOYSA-N Diethyl succinate Chemical compound CCOC(=O)CCC(=O)OCC DKMROQRQHGEIOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000008450 Intracranial aneurysm Diseases 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 208000021138 brain aneurysm Diseases 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000010102 embolization Effects 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 1
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000012606 in vitro cell culture Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N lactide Chemical compound CC1OC(=O)C(C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania porowatych rusztowań przeznaczonych do hodowli żywych komórek, wykorzystywanych w medycynie do prowadzenia hodowli komórkowych in vitro.
Polimery biodegradowalne, a zwłaszcza alifatyczne kopolimery otrzymywane na przykład z laktydu lub glikolidu są znanymi i cennymi biodegradowalnymi biomateriałami stosowanymi od lat we współczesnej chirurgii w formie tymczasowych implantów. Materiały te wykorzystywane są również, jako materiał, z którego formowane są porowate, trójwymiarowe rusztowania wykorzystywane do zasiedlania tkanek w technikach inżynierii tkankowej. Materiały te stosuje się w postaci różnego kształtu rusztowań o wysokiej porowatości sięgającej ponad 90% całkowitej ich objętości, które odgrywają zarówno mechaniczną jak i funkcjonalną rolę w stymulacji komórek macierzystych lub wysp ecjalizowanych, do odtwarzania tkanki. Tego typu nośniki są przestrzennymi strukturami o otwartych porach, co pozwala na pełną komunikację hodowanych komórek zasiedlających całą objętość matrycy. Strukturę taką otrzymuje się różnymi metodami jak na przykład poprzez wymywanie rozpuszcza lnych soli z litej kompozycji, stosując elektrospining, wykorzystując zjawisko inwersji faz czy rozp uszczanie gazów w warunkach wysokich ciśnień.
Rusztowania bezpośrednio implantowane w miejsce ubytku tkanki, w celu jej autoregeneracji powinny prezentować jak najbardziej zbliżone własności z otaczającą je tkanką. Jako materiał, z którego formuje się rusztowania wykorzystuje się materiały pochodzenia naturalnego takie jak: celuloza, alginiany, kwas hialuronowy.
Obecnie istnieje duże zainteresowanie w tej dziedzinie polimerami biodegradowalnymi i biokompatybilnymi wykazującymi właściwość pamięci kształtu indukowaną termicznie ze względu na możliwość zastosowania takich materiałów w formowaniu implantów medycznych stosowanych w zabiegach z wykorzystaniem technik małoinwazyjnych. W literaturze opisano próby zastosowania pianek poliuretanowych z pamięcią kształtu, zasiedlonych komórkami linii L929 w celu laparoskopowego leczenia poprzez embolizację tętniaka mózgu - L. De Nardo, R. Alberti, A. Cigada, L. Yahia Acta Biomaterialia 2009, 5, 1508-1518.
Znana jest z amerykańskiego opisu zgłoszenia patentowego US 20110059527 aktywna struktura komórkowa dotycząca rusztowań formowanych z biodegradowalnych materiałów polimerowych z pamięcią kształtu dla wywoływania stymulacji zmian własności powierzchni, orientacji hodowanych komórek, czy szybkości uwalniania substancji bioaktywnych.
Celem wynalazku jest opracowanie efektywnego sposobu wytwarzania porowatych rusztowań do hodowli żywych komórek, formowanych z biokompatybilnych i biodegradowalnych termoplastów, które umożliwiają hodowlę komórek in vitro.
Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że materiał polimerowy do wytwarzania porowatych rusztowań stanowią syntetyczne termoplasty o minimalnej temperaturze powrotu do kształtu permanentnego wynoszącej do 38-50°C oraz szybkości powrotu z kształtu tymczasowego do kształtu permanentnego wynoszącym od 15 s do 2 h, a uformowane rusztowania posiadają porowatość otwartą powyżej 40%, które następnie poddaje się deformacji mechanicznej, dla uzyskania kształtu tymczasowego, poprzez kontrolowane rozciąganie rusztowań w dwóch lub trzech kierunkach w temperaturze podwyższonej, w przedziale temperatur związanych z temperaturą zeszklenia danego materiału polimerowego Tg wynoszącym T = Tg - 10°C : Tg + 20°C, dla uzyskania powiększenia wymiaru kształtu od 105-170% wartości wymiaru kształtu permanentnego, a następnie wychładza się rusztowania do temperatury niższej od temperatury zeszklenia Tg materiału polimerowego o co najmniej 10°C.
Sposób według wynalazku umożliwia wytworzenie porowatych rusztowań o powiększonym kształcie tymczasowym , o zwiększonej porowatości i objętości oraz większej średnicy wielkości porów w porównaniu z kształtem permanentnym. Zwiększone wymiary porów umożliwiają lepszą migrację komórek jak również czynników odżywczych i stymulujących ich wzrost, do wszystkich przestrzeni rusztowania. Po podwyższeniu temperatury inkubacji układu hodowlanego, zachodzi automatyczny powrót rusztowania z nadanego kształtu tymczasowego do kształtu permanentnego. Zjawisko to związane jest ze zmniejszeniem się wielkości porów rusztowania do wielkości zbliżonej do wielkości wyjściowych optymalnych dla hodowli danych komórek. W ten sposób zatrzymuje się możliwość m igracji, wypłukiwania komórek z rusztowania, w trakcie dalszego procesu hodowli czy późniejszych operacji przenoszenia nośnika z żywymi komórkami, czy końcowej implantacji oraz w dużym stopniu
PL 224 426 B1 powoduje uwięzienie komórek w wewnętrznych przestrzeniach rusztowania, co owocuje zwiększeniem gęstości i równomierności jego zasiedlenia. Rusztowanie wraca do wymiarów i morfologii optymalnej dla dalszej proliferacji hodowanych komórek.
Przykład
W celu sformowania trójwymiarowego elastycznego bioresorbowalnego rusztowania z pamięcią kształtu, przeznaczonego do prowadzenia hodowli komórek w warunkach in vitro wybrano terpolimer otrzymany w reakcji terpolimeryzacji L-laktydu, glikolidu z udziałem oligo(bursztynianu butylu). Oligomer ten otrzymano w reakcji polikondensacji 33,5 g bursztynianu etylu i 26,2 g 1,4 butandiolu, katalizowanej 0,05 g butanolanu tytanu(IV). Otrzymano oligodiol o średniej liczbowo masie molowej około 4000 g/mol, w następnym etapie syntezy wykorzystano w reakcji kopolimeryzacji z cyklicznym L-laktydem i glikolidem inicjowanej acetylacetonianem cyrkonu(IV). Otrzymano terpolimer zawierający 70% wag. L-laktydylu, 13% wag. glikolidylu i 17% wag. jednostek bursztynianu butylu.
Terpolimer wykazywał następujące właściwości: średnia wagowa masa molowa - 45000 g/mol, temperatura zeszklenia - 47°C, temperatura topnienia fazy krystalicznej - 74°C i 135°C.
Terpolimer wykazywał pamięć kształtu, czas powrotu z kształtu tymczasowego do permanentnego płytki wykonanej z terpolimeru o grubości 0,5 mm, po odkształceniu do kształtu tymczasowego o 100% wynosił:
w temp. 37°C - nie zaobserwowano w przeciągu 2 h, w temp. 41°C - 180 s.
g terpolimeru rozpuszczono w 20 cm chloroformu i następnie do tak otrzymanego roztworu dodano 40 g przesianych wcześniej kryształów NaCl (frakcja 100-300 pm) i wszystko dobrze wymieszano. Otrzymaną kompozycję umieszczono w okrągłych gniazdach teflonowej formy. Napełnioną formę pozostawiono przez 5 dni na powietrzu, w celu odparowania rozpuszczalnika, a następnie umieszczono w suszarce próżniowej na okres jednej doby. Po tym czasie wyjęto z formy kształtki z kompozytu terpolimer NaCl w formie walca o średnicy 10 mm i wysokości 15 mm, które umieszczono w zdemineralizowanej wodzie, w temp. 5°C, przez okres 7 dni, w celu usunięcia soli, zmieniając kąpiel codziennie. Po tym czasie otrzymane na tej drodze rusztowania porowate suszono poprzez liofilizację. Otrzymano rusztowania o porowatości całkowitej 85%.
Średnica porów zawierała się w przedziale 100-300 pm. Rusztowania poddano deformacji przez rozciąganie w trzech kierunkach, w temperaturze 50°C, z wykorzystaniem odpowiedniego urządzenia, otrzymując rusztowanie w postaci zniekształconego walca o średnicy około 12,8 mm i wysokości 18,7 mm, o porowatości całkowitej około 94%. Wielkości porów były zróżnicowane, około 250-400 pm w warstwach powierzchniowych i około 200-300 pm w warstwach wewnętrznych rusztowania.
Sprawdzono przebieg powrotu tak uformowanego rusztowania o kształcie tymczasowym do wyjściowego kształtu permanentnego w wyniku impulsu temperatury nieco wyższej od temperatury ciała ludzkiego, w tym celu zanurzono rusztowania w kąpieli wodnej o temperaturze 41°C. Po 5 minutach rusztowanie wróciło do kształtu permanentnego w około 87%. Wymiary rusztowania po powrocie do kształtu permanentnego wynosiły: średnica - 10,3 mm, wysokość -15,5 mm, jego porowatość całkowita wynosiła ponad 87%. Średnia wielkość porów wynosiła 100-350 pm w całej objętości rusztowania.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentoweSposób otrzymywania porowatych rusztowań przeznaczonych do prowadzenia hodowli żywych komórek, gdzie porowate rusztowania formuje się znanymi metodami, w tym poprzez wym ywanie rozpuszczalnych soli z litej kompozycji biodegradowalnego i biokompatybilnego materiału polimerowego, znamienny tym, że materiał polimerowy stanowią syntetyczne termoplasty o temperaturze powrotu do kształtu permanentnego wynoszącej od 38-50°C oraz szybkości powrotu z kształtu tymczasowego do kształtu permanentnego wynoszącym od 15 s do 2 h, a uformowane rusztowania posiadają porowatość otwartą powyżej 40%, które następnie poddaje się deformacji mechanicznej, dla uzyskania kształtu tymczasowego, poprzez kontrolowane rozciąganie rusztowań w dwóch lub trzech kierunkach w temperaturze podwyższonej, w przedziale temperatur związanych z temperaturąPL 224 426 B1 zeszklenia danego materiału polimerowego Tg wynoszącym T = Tg - 10°C : Tg + 20°C, dla uzyskania powiększenia wymiaru kształtu od 105-170% wartości wymiaru kształtu permanentnego, a następnie wychładza się rusztowania do temperatury niższej od temperatury zeszklenia Tg materiału polimerowego o co najmniej 10°C, dla uzyskania kształtu tymczasowego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404307A PL224426B1 (pl) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Sposób wytwarzania porowatych rusztowań przeznaczonych do hodowli żywych komórek |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404307A PL224426B1 (pl) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Sposób wytwarzania porowatych rusztowań przeznaczonych do hodowli żywych komórek |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL404307A1 PL404307A1 (pl) | 2014-12-22 |
| PL224426B1 true PL224426B1 (pl) | 2016-12-30 |
Family
ID=52106841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL404307A PL224426B1 (pl) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Sposób wytwarzania porowatych rusztowań przeznaczonych do hodowli żywych komórek |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL224426B1 (pl) |
-
2013
- 2013-06-13 PL PL404307A patent/PL224426B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL404307A1 (pl) | 2014-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9752117B2 (en) | Hybrid tissue scaffold for tissue engineering | |
| Cai et al. | A novel porous cells scaffold made of polylactide–dextran blend by combining phase-separation and particle-leaching techniques | |
| US9242024B2 (en) | Three-dimensional nanofiber scaffold for tissue repair and preparation method thereof | |
| CN103480044B (zh) | 磁性纳米多孔复合骨组织工程支架材料及其制备方法 | |
| KR101181738B1 (ko) | 다공성 3차원 나노섬유 스캐폴드의 제조방법 | |
| US20050202067A1 (en) | Matrix structure and hybrid matrix system for inducing a neofacia, their use and method for generating a neofacia | |
| KR100372751B1 (ko) | 생체조직공학용 다공성 생분해성 고분자 지지체의 제조방법 | |
| JP5730853B2 (ja) | 生物医学的用途のための厚い発泡体及びその製造方法 | |
| KR100408458B1 (ko) | 생분해성 글리콜라이드/ε-카프로락톤 공중합체로부터 제조된 조직공학용 다공성 지지체 | |
| CA2462999A1 (en) | Implantable pouch seeded with insulin-producing cells to treat diabetes | |
| CN102174203A (zh) | 一种丝素蛋白/共聚物水凝胶的制备方法 | |
| Li et al. | Porous 3‐D scaffolds from regenerated Antheraea pernyi silk fibroin | |
| KR100942822B1 (ko) | 폴리파라디옥사논-카프로락톤 블록 공중합체를 포함하는 조직 재생용 지지체 | |
| KR100979628B1 (ko) | 균일한 다공구조를 갖는 조직공학용 다공성 입자 및 이의제조방법 | |
| JP5769159B2 (ja) | 複合多孔質足場材 | |
| CN1792379A (zh) | 热致相分离制备有机和无机纳米复合组织工程支架材料的方法 | |
| KR100794174B1 (ko) | 하이드록시아파타이트를 함유한 조직공학용 다공성 생분해고분자 지지체 및 이의 제조방법 | |
| PL224426B1 (pl) | Sposób wytwarzania porowatych rusztowań przeznaczonych do hodowli żywych komórek | |
| CN103480036A (zh) | 一种多孔纳米复合骨组织工程支架材料的制备方法 | |
| Wang et al. | Fabrication and properties of porous scaffolds of PLA-PEG biocomposite for bone tissue engineering | |
| KR20150021093A (ko) | 스피룰리나를 포함하는 생분해성 세포지지체 | |
| PL224391B1 (pl) | Sposób wytwarzania porowatych rusztowań przeznaczonych do hodowli żywych komórek | |
| CN102961781B (zh) | 一种组织工程支架材料的制备方法 | |
| Baker et al. | Poly (caprolactone) shape memory scaffold for bone tissue engineering | |
| Nazarpak et al. | Brief communication (Original). Preparation of a novel porous scaffold from poly (lactic-co-glycolic acid)/hydroxyapatite |