PL226081B1

PL226081B1 - Material medyczny i sposob jego wytwarzania oraz zastosowanie materialu medycznego

Info

Publication number: PL226081B1
Application number: PL398139A
Authority: PL
Inventors: Izabella Krucińska; Izabella Krucinska; Agnieszka Komisarczyk; Stanisława Kowalska; Stanislawa Kowalska; Michał Chrzanowski; Michal Chrzanowski; Marcin Struszczyk
Original assignee: Politechnika Łódzka
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2017-06-30
Also published as: WO2013122492A1; EP2814524A1; PL398139A1; EP2814524B1

Description

Przedmiotem wynalazku są materiał medyczny i sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie materiału medycznego wytworzonego z dibutyrylochityny i chityny regenerowanej z dibutyrylochityny, butyrylochityny o różnym stopniu estryfikacji, polilaktydu, poli-(e-kaprolaktonu), alginianów oraz innych polimerów, szczególnie biodegradowalnych. Rozwiązanie dotyczy nowego sposobu formowania pianek z polimerów biodegradowalnych. Polimery biodegradowalne, objęte treścią niniejszego zgłoszenia ulegają procesom degradacji w wyniku wystąpienia przynajmniej jednego z szeregu czynników fizycznych i/lub chemicznych.

W literaturze przedmiotu spotykane są informacje odnośnie metod formowania pianek z różnego rodzaju polimerów: poliuretanów (US 2011034575), metakrylanów (US 2011031435), poliestrów (WO 2009149845) i innych.

Do wytworzenia struktury porowatej wykorzystuje się aerożele (WO 2011016962), silikany (US 2011034571) lub środki porotwórcze o niezidentyfikowanej budowie chemicznej. W zależności od sposobu i rodzaju zastosowanego porotworu otrzymuje się pianki o porach zamkniętych lub otwartych. Pianki produkowane są głównie w oparciu o metody stopowe.

W patencie WO 2011015568 zastrzega się sposób wytwarzania pianek poliuretanowych do zastosowania jako resorbowalne materiały opatrunkowe o podwyższonej chłonności.

Opracowano także szereg materiałów kompozytowych, w których pianki stanowią przynajmniej jeden z elementów (WO 2011015299).

Pomimo istniejących do tej pory rozwiązań żaden z dostępnych dokumentów nie uwzględnia zastosowania dibutyrylochityny, polilaktydu, poli-(e-kaprolaktonu), alginianów oraz innych polimerów, korzystnie biodegradowalnych, powołanych w niniejszym rozwiązaniu. Podobnie żaden z dostępnych dokumentów nie uwzględnia zastosowania roztworu mieszaniny polimerów jako matrycy.

Celem wynalazku jest dostarczenie rozwiązania wykorzystującego materiały piankowe jako wyroby medyczne umożliwiające poprawienie procesów gojenia, charakteryzujących się równocześnie zdolnością do biodegradacji pod wpływem kontaktu z żywym organizmem, oraz stwarzających możliwość regulacji czasu biodegradacji, jako wyrobu medycznego w terapii ran, materiału implantowalnego, rusztowania do hodowli komórkowej oraz elementów składowych kompozytów do powyższych zastosowań.

Celem wynalazku jest dostarczenie środków, które mogłyby być wykorzystane do wytwarzania kompozytowych wyrobów medycznych, których przynajmniej jeden składnik stanowi dibutyrylochityna oraz chityna regenerowana z dibutyrylochityny, butyrylochityna o różnym stopniu estryfikacji, polilaktyd, poli-(e-kaprolakton), alginian oraz inne polimery, szczególnie biodegradowalne w celu uzyskania wyrobów medycznych charakteryzujących się zdolnością do biodegradacji w kontakcie z organizmem.

Realizacja tak określonego celu i rozwiązanie opisanych w stanie techniki problemów związanych z otrzymywaniem materiałów medycznych umożliwiających poprawienie procesów gojenia, charakteryzujących się równocześnie zdolnością do biodegradacji pod wpływem kontaktu z organizmem, oraz stwarzających możliwość regulacji czasu biodegradacji, jako wyrobu medycznego w terapii ran, materiału implantowalnego, rusztowania do hodowli komórkowej oraz elementów składowych kompozytów do powyższych zastosowań zostały osiągnięte w tym wynalazku.

Przedmiotem wynalazku jest materiał medyczny, składający się z wyrobu piankowego, z mieszaniny polimerów syntetycznych i/lub semisyntetycznych, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden związek wybrany spośród dibutyrylochityny lub chityny regenerowanej z dibutyrylochityny, butyrylochityny o stopniu estryfikacji zawartym w przedziale 0,1 do 100%, polilaktydu, poli-(e-kaprolaktonu) oraz alginianów oraz, że udział procentowy wynosi od 0,1 do 100%.

Korzystnie, wyrób piankowy jest połączony z wyrobem włóknistym.

₂

Korzystnie, zawartość suchej masy pianki na 1 m² powierzchni włóknistej wynosi od 1 do 300% w stosunku do masy wyjściowego materiału włóknistego przed naniesieniem pianki.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania materiału medycznego określonego powyżej, charakteryzującego się tym, że stosuje się włókna z co najmniej jednego związku wybranego spośród dibutyrylochityny lub chityny regenerowanej z dibutyrylochityny, butyrylochityny o różnym stopniu estryfikacji, polilaktydu, poli-(e-kaprolaktonu) oraz alginianów, i że udział procentowy wynosi od 0,1 do 100%.

Korzystnie, mieszaninę włókien nasącza się masą płynną pianki do uzyskania od 1 do 300% ₂ suchej masy pianki na 1 m² w stosunku do masy wyjściowego materiału.

PL 226 081 B1

Korzystnie, do wytwarzania materiału stosuje się mieszaninę polimerów syntetycznych i/lub semisyntetycznych.

Korzystnie, do przygotowania płynnej masy pianki stosuje się przynajmniej jeden polimer spośród dibutyrylochityny lub chityny regenerowanej z dibutyrylochityny, butyrylochityny o różnym stopniu estryfikacji, polilaktydu, poli-(e-kaprolaktonu) oraz alginianów.

Korzystnie, do przygotowania płynnej masy pianki stosuje się rozpuszczalniki organiczne lub mieszaninę rozpuszczalników organicznych.

Korzystnie, udział co najmniej jednego polimeru spośród dibutyrylochityny lub chityny regenerowanej z dibutyrylochityny, butyrylochityny o stopniu estryfikacji zawartym w przedziale 0,1 do 100%, polilaktydu, poli-(e-kaprolaktonu) oraz alginianów w płynnej masie pianki mieści się w granicach 1-30%.

Korzystnie, do płynnej masy pianki dodaje się środka plastyfikującego w ilości 2-50% masy polimeru.

Korzystnie, do płynnej masy pianki dodaje się środek porotwórczy w ilości zależnej od wielkości ziaren środka oraz oczekiwanej porowatości i wynoszącej od 0,1% do 300% masy polimeru.

Korzystnie, do płynnej masy pianki dodaje się środek spieniający w ilości od 0,1 do 100% masy polimeru.

Korzystnie, do wytworzenia pianki wykorzystuje się polimery lub mieszaniny polimerów termoplastycznych o charakterze biodegradowalnym, wybranych spośród polilaktydu, poli-(e-kaprolaktonu), z dodatkiem środków pianotwórczych i/lub soli związków niskocząsteczkowych, stabilizatorów piany oraz plastyfikatorów i przeciwutleniaczy.

Korzystnie, stężenie środków porotwórczych (soli związków niskocząsteczkowych) zależy od wielkości ziaren oraz oczekiwanego stopnia porowatości i powinno mieścić się w granicach 1-30% masy polimeru.

Korzystnie, stężenie środków pianotwórczych mieści się w granicach 3-40% masy polimeru.

Korzystnie, dodatek plastyfikatora mieści się w granicach 2-50% masy polimeru.

Korzystnie, piankę łączy się z dowolnym substratem w postaci włókniny, pianki, folii, żelu lub hydrożelu, przy czym sposób łączenia pianki z dowolnym materiałem włókienniczym polega na: a) naniesieniu masy płynnej pianki według wynalazku na powierzchnię materiału powlekanego, jedno lub dwustronnie, a następnie jej zestaleniu lub b) przesysaniu materiału masą płynną pianki według wynalazku lub c) połączeniu zestalonej piany według wynalazku lepiszczem polimerowym dopuszczonym do zastosowań medycznych.

Korzystnie, materiał jest wykonany w oparciu o metodę formowania ze stopu.

Korzystnie, materiał nasącza się lekiem o działaniu przeciwbakteryjnym, przeciwzapalnym, przeciwgorączkowym, przeciwbólowym, przeciwzakrzepowym, proliferację komórek.

Kolejnym przedmiotem wynalazku materiału określonego powyżej do medycznych.

Korzystnie, materiał stanowi materiał medyczny i/lub materiał implantowalny i/lub materiał stosowany w inżynierii tkanki.

Korzystnie, materiał stanowi element kompozytu implantowalnego.

Korzystnie, materiał stanowi rusztowanie do hodowli komórek.

Korzystnie, materiał jest przeznaczony do stosowania na rany.

Korzystnie, materiał jest przeznaczony do stosowania jako materiał o działaniu profilaktycznym.

Korzystnie, materiał nasączony jest lekiem o działaniu przeciwbakteryjnym, przeciwzapalnym, przeciwgorączkowym, przeciwbólowym, przeciwzakrzepowym, przyspieszającym proliferację komórek.

Pierwszy sposób wytwarzania pianek według wynalazku polega na tym, że do przygotowanego roztworu polimeru lub mieszaniny polimerów w tym samym rozpuszczalniku organicznym i/lub nieorganicznym lub mieszaninie rozpuszczalników organicznych i/lub nieorganicznych wprowadza się związek plastyfikujący (plastyfikator) oraz środek porotwórczy i/lub pianotwórczy, które są usuwane po zestaleniu pianki (odparowanie/koagulacja rozpuszczalnika). Możliwe jest wprowadzenie stabilizatora piany. Stężenie roztworu polimeru powinno wynosić w granicach 1-30%, korzystnie 5-20%. Udział środka plastyfikującego mieści się w granicach 2-50% w stosunku do masy roztworu polimeru, korzystnie 5-30% w stosunku do masy roztworu polimeru. Udział środka porotwórczego zależy od wielkości ziaren środka oraz oczekiwanej porowatości i wynosi od 0,1% do 300% masy roztworu polimeru, korzystnie 100-200% masy roztworu polimeru. Zawartość środka spieniającego powinna wynosić od 0,1 do 100% masy roztworu polimeru, korzystnie 5-25%.

PL 226 081 B1

Zestalenie pianki następuje w wyniku usunięcia z układu rozpuszczalnika lub mieszaniny rozpuszczalników w wyniku procesu odparowania i/lub koagulacji.

W przypadku zastosowania związków porotwórczych konieczne jest przeprowadzenie procesu wypłukiwania środków związkami będącymi dobrymi ich rozpuszczalnikami.

Drugi sposób wytwarzania pianek polega na wykorzystaniu techniki formowania pianek ze stopu polimeru, charakteryzujący się tym, że do wytworzenia pianki wykorzystuje się polimery lub mieszaniny polimerów termoplastycznych o charakterze biodegradowalnym, korzystnie polilaktyd, poli(ε-kaprolakton), z dodatkiem środków pianotwórczych i/lub soli związków niskocząsteczkowych, stabilizatorów piany oraz plastyfikatorów i przeciwutleniaczy.

Stężenie środków porotwórczych (soli związków niskocząsteczkowych) zależy od wielkości ziaren oraz oczekiwanego stopnia porowatości i powinno mieścić się w granicach 10-300% masy polimeru, korzystnie 100-200% masy polimeru. Stężenie środków pianotwórczych mieści się w granicach 30-400% masy polimeru, korzystnie 100-300%. Dodatek plastyfikatora mieści się w granicach 2-50% masy polimeru, korzystnie 5-15%. Zawartość stabilizatorów piany przeciwutleniaczy powinna kształtować się na poziomie zalecanym przez producenta powyższych środków.

Przedmioty wynalazku służą do otrzymywania wyrobu medycznego o dowolnych rozmiarach i formie. Pod pojęciem wyrobu medycznego autorzy rozumieją materiały opatrunkowe, materiały implantowalne oraz rusztowania do hodowli tkankowej oraz elementy materiałów kompozytowych do zastosowania w medycynie.

Korzystnie, gdy opatrunek zabezpiecza powierzchnię ran, zwłaszcza przed nadmierną utratą płynów drogą pozanerkową.

W celu lepszego zilustrowania wynalazku rozwiązania zostały przedstawione na rysunku, gdzie: figura 1 przedstawia widok przekroju poprzecznego uformowanych pianek - obrazy SEM pianki z PLA - przykład 1;

figura 2 przedstawia widok przekroju poprzecznego uformowanych pianek - obrazy SEM pianki z PLA - przykład 2;

figura 3 przedstawia strukturę pianki PLA z dibutyrylochityną - otrzymane pianki - przykład 3; figura 4 przedstawia strukturę pianki PLA z poliglikolem etylenowym - otrzymane pianki przykład 4;

figura 5 przedstawia strukturę pianki PLA z poliglikolem etylenowym i chlorkiem sodu otrzymane pianki - przykład 5;

figura 6 przedstawia strukturę pianki PLA z poliglikolem etylenowym i chlorkiem sodu otrzymane pianki - przykład 6;

figura 7 przedstawia strukturę pianki PLA z karboksymetylocelulozą i glicerolem - otrzymane pianki - przykład 7;

figura 8 przedstawia strukturę pianki PLA z alginianem sodu i glicerolem - otrzymane pianki

- przykład 8;

figura 9 przedstawia widok pianki formowanej techniką stopową z PLA - przykład 9; figura 10 przedstawia strukturę kompozytu, w którym masa piankowa pokrywa powierzchniowo warstwę włóknistą - przykład 10;

figura 11 przedstawia strukturę kompozytu pianka PLA/włókna PLA - otrzymane kompozyty polimerowe z przykładu 12;

figura 12 przedstawia strukturę kompozytu pianka PLA/włókna PLA - otrzymane kompozyty polimerowe z przykładu 13;

figura 13 przedstawia strukturę pianki PLA z lekiem (chlorheksydyna) - przykład 14; figura 14 przedstawia krzywe kinetyki uwalniania leku do wody i do roztworu soli fizjologicznej

- przykład 14;

figura 15 przedstawia strukturę pianki PLA z folią PLA - przykład 15; figura 16 przedstawia strukturę pianki PLA z folią PLA - przykład 16;

figura 17 przedstawia strukturę pianki PLA połączonej powierzchniowo z włókniną spun-bonded - przykład 17.

W celu lepszego zrozumienia wynalazku poniżej przedstawiono przykłady wykonania.

P r z y k ł a d y

We wszystkich przykładach ciecz testową A wg EN13726-1:2005 przygotowywano jako roztwór 8,298 g NaCl + 0,368 g CaCl2 x 2H2O w 1 litrze H2O.

PL 226 081 B1

P r z y k ł a d 1

Skład masy piankowej:

Roztwór PLA Mw = 87 000 g/mol w octanie etylu o stężeniu 10% wag.

Plastyfikator - glicerol w ilości 5% wag. w stosunku do masy roztworu PLA

Środek porotwórczy - stały chlorek sodu, w ilości 100% wag. w stosunku do masy roztworu PLA.

Składniki mieszano, w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników. Mieszanie prowadzi się za pomocą mieszadła z giętkim wałem. Otrzymaną masę wylano na powierzchnię o wymiarach i kształcie żądanej pianki. Odparowanie octanu etylu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 10 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża. Następnie wymyto środek porotwórczy (chlorek sodu) pod wodą bieżącą. Ostatnie płukanie prowadzono w wodzie dejonizowanej. Płukanie prowadzono aż do zaniku reakcji charakterystycznej na jony chlorkowe wobec azotanu srebra.

W efekcie otrzymano materiał piankowy o porach otwartych o następujących parametrach:

₂

Masa powierzchniowa: 121,5 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1:2005: CA = 9,798 gcieczy/gpróby,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1:2005: 10,193 gcieczy/gpróby,

Widok przekroju poprzecznego uformowanych pianek zilustrowano na figurze 1.

P r z y k ł a d 2

Skład masy piankowej:

Roztwór PCL, Mw 60000 Da w dichlorometanie o stężeniu 13% wag.

Plastyfikator - glicerol ilości 2,5% wag. w stosunku do masy roztworu PCL.

Środek porotwórczy - stały chlorek sodu, w ilości 150% wag. w stosunku do masy roztworu PCL.

Składniki mieszano, w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników. Mieszanie prowadzono za pomocą mieszadła z giętkim wałem. Otrzymaną masę wylano na powierzchnię o wymiarach i kształcie żądanej pianki. Odparowanie dichlorometanu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 8 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża.

Następnie wymyto środek porotwórczy (chlorek sodu) pod wodą bieżącą. Ostatnie płukanie prowadzono w wodzie dejonizowanej. Płukanie prowadzono aż do zaniku reakcji charakterystycznej na jony chlorkowe wobec azotanu srebra.

₂

Masa powierzchniowa: 121,5 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1:2005: CA = 6,924 gcieczy/gpróby,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1:2005: 8,335 gcieczy/gpróby,

Widok przekroju poprzecznego uformowanych pianek zilustrowano na figurach 1 i 2.

P r z y k ł a d 3

Skład masy piankowej

Roztwór PLA Mw - 87 000 g/mol w acetonie o stężeniu 5% wag.

Roztwór DBC w acetonie o stężeniu 5% wag.

Plastyfikator - glicerol 5% w stosunku do masy roztworu mieszaniny polimerów

Środek porotwórczy - chlorek sodu w ilości 150% wag. w stosunku do masy roztworu mieszaniny polimerów.

Wymieszano roztwory polimerów. Do otrzymanej mieszaniny dodano środek plastyfikujący i porotwórczy. Składniki mieszano, w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników. Mieszanie prowadzono za pomocą mieszadła z giętkim wałem. Otrzymaną masę wylano na powierzchnię o wymiarach i kształcie żądanej pianki. Odparowanie acetonu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 10 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża.

₂

Masa powierzchniowa: 208 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1:2005: CA = 12,748 gcieczy/gpróby,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1:2005: gcieczy/gpróby,

PL 226 081 B1

Otrzymane pianki zilustrowano na figurze 3.

P r z y k ł a d 4

Skład masy piankowej

Roztwór PLA Mw = 87 000 g/mol w octanie etylu 10% wag.

Środek porotwórczy i plastyfikator - poliglikol etylenowy o masie molowej M_w = 400 g/mol. 10% wag. w stosunku do masy roztworu polimeru.

Składniki mieszano, w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników. Mieszanie prowadzono za pomocą mieszadła z giętkim wałem. Otrzymaną masę wylano na powierzchnię o wymiarach i kształcie żądanej pianki. Odparowanie rozpuszczalnika PLA - octanu etylu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 10 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża. Otrzymaną piankę oczyszczono z nadmiaru poliglikolu etylenowego za pomocą bibuły filtracyjnej lub ręcznika papierowego.

₂

Masa powierzchniowa: 300,7 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1:2005: CA = 0,33 gcieczy/gpróby,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1:2005: 0,7 38 gcieczy/gpróby,

Otrzymane pianki zilustrowano na figurze 4.

P r z y k ł a d 5

Skład masy piankowej

Roztwór PLA Mw = 87 000 g/mol w octanie etylu 10% wag.

Plastyfikator - poliglikol etylenowy o masie molowej Mw = 400 g/mol. - 10% wag. w stosunku do masy roztworu polimeru.

Środek porotwórczy - chlorek sodu w ilości 100% w stosunku do masy roztworu polimeru.

Składniki mieszano, w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników. Mieszanie prowadzono za pomocą mieszadła z giętkim wałem. Otrzymaną masę wylano na powierzchnię o wymiarach i kształcie żądanej pianki. Odparowanie rozpuszczalnika PLA - octanu etylu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 10 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża. Otrzymaną piankę oczyszczono z ewentualnego nadmiaru poliglikolu etylenowego za pomocą bibuły filtracyjnej lub ręcznika papierowego. Następnie wymyto środek porotwórczy (chlorek sodu) pod wodą bieżącą. Ostatnie płukanie prowadzono w wodzie dejonizowanej. Płukanie prowadzono aż do zaniku reakcji charakterystycznej na jony chlorkowe wobec azotanu srebra.

W efekcie otrzymuje się materiał piankowy o porach otwartych o następujących parametrach:

₂

Masa powierzchniowa: 117,3 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1:200: CA= 1,78 gcieczy/gpróby,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1:2005: gcieczy/gpróby,

Otrzymane pianki zilustrowano na figurze 5.

P r z y k ł a d 6

Skład masy piankowej

Roztwór PLA Mw = 87 000 g/mol w octanie etylu 10% wag.

Plastyfikator - Poliglikol etylenowy o masie molowej Mw = 400 g/mol. - 20% wag. w stosunku do masy roztworu polimeru.

₂

Masa powierzchniowa: 407,6 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1:2005: CA= 4,930 gcieczy/gpróby,

PL 226 081 B1

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1:2005: 4,121 gcieczy/gpróby/.

Otrzymane pianki zilustrowano na figurze 6.

P r z y k ł a d 7

Skład masy piankowej

Roztwór PLA Mw = 87 000 g/mol w octanie etylu 10% wag.

Karboksymetyloceluloza w postaci stałej 10% wag. w stosunku do masy roztworu PLA

Plastyfikator - glicerol 5% wag., w stosunku do masy roztworu polimeru.

Składniki mieszano, w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników. Mieszanie prowadzono za pomocą mieszadła z giętkim wałem. Otrzymaną masę wylewano na powierzchnię o wymiarach i kształcie żądanej pianki. Odparowanie rozpuszczalnika PLA - octanu etylu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 10 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża. W efekcie otrzymano materiał piankowy o porach otwartych o następujących parametrach:

₂

Masa powierzchniowa: 794,21 g/m²,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1:2005: 3,40 gcieczy/gpróby,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1:2005: 3,23 gcieczy/gpróby,

Otrzymane pianki zilustrowano na figurze 7.

P r z y k ł a d 8

Skład masy piankowej

Roztwór PLA Mw = 87 000 g/mol w octanie etylu 10% wag.

Alginian sodu w postaci stałej 10% wag. w stosunku do masy roztworu PLA

Plastyfikator - glicerol 5% wag. w stosunku do masy roztworu polimeru.

Składniki mieszano, w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników. Mieszanie prowadzono za pomocą mieszadła z giętkim wałem. Otrzymaną masę wylano na powierzchnię o wymiarach i kształcie żądanej pianki. Odparowanie rozpuszczalnika PLA - octanu etylu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 10 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża. W efekcie otrzymano materiał piankowy o porach otwartych o następujących parametrach:

₂

Masa powierzchniowa: 620,4 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1:2005: CA = 2,24 gcieczy/gpróby,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1:2005: gcieczy/gpróby,

Otrzymane pianki zilustrowano, na figurze 8.

P r z y k ł a d 9

Polimer - PLA Mw = 87 000 g/mol

Plastyfikator - Poliglikol etylenowy o masie molowej Mw = 6000 g/mol 10% wag. w stosunku do masy polimeru.

Środek porotwórczy- Kwaśny węglan sodu NaHCO3 30% wag. w stosunku do masy polimeru.

Związki w postaci stałej dokładnie wymieszano. Otrzymaną mieszaninę wprowadzono do leja zasypowego ekstudera laboratoryjnego Mini - Lab, Haake, Niemcy. Warunki przetłaczania: temperatura T=180°C, prędkość obrotowa ślimaków 50 obr/min. Masę wytłaczano formując pożądany kształt. Wytłoczoną masę zestalano w wyniku schłodzenia stopionego polimeru w powietrzu o temperaturze otoczenia.

W efekcie otrzymano wyroby piankowe zilustrowane na fig. 9.

P r z y k ł a d 10

Skład masy piankowej

Roztwór DBC alkoholu etylowym 8% wag.

Środek porotwórczy - chlorek sodu - 100% masy roztworu polimeru

Składniki mieszano, w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników.

Mieszanie prowadzono za pomocą mieszadła z giętkim wałem. Otrzymaną masę wylano na po₂ wierzchnię włókniny igłowanej z włókien z DBC o masie powierzchniowej 240 g/m². Usunięcie alkoholu etylowego następowało na drodze koagulacji w wodnej kąpieli koagulacyjnej z dodatkiem 5% alkoholu etylowego. W efekcie otrzymano materiał piankowy o porach otwartych naniesiony na powierzchnię włókniny. Włókna, w wyniku działania rozpuszczalnika ulegały częściowemu rozpuszczeniu, tworząc warstwę lepiszcza. Strukturę kompozytu przedstawiono na figurze 10.

PL 226 081 B1 ₂

Masa powierzchniowa: 864,2 g/m²,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1:2005: 4,3 gcieczy/gpróby,

P r z y k ł a d 11

Kompozyt z przykładu 10 można poddawać procesowi hydrolizy w ługu sodowym celem uzyskania chityny regenerowanej z dibutyrylochityny lub butyrylochityny o różnym stopniu estryfikacji. Warunki hydrolizy:

Kąpiel hydrolizująca zawierająca 5% wodorotlenku sodowego (NaOH). Hydrolizę prowadzono w temperaturze 25°C w czasie 2 h.

Skrócenie czasu hydrolizy prowadziło do powstania butyrylochityny o stopniu estryfikacji pomiędzy 0 a 2.

Po procesie hydrolizy prowadzono pięciokrotne płukanie w wodzie destylowanej aż do uzyskania neutralnego pH.

P r z y k ł a d 12

Masa piankowa wytworzona według przykładu 1 została naniesiona na powierzchnię pokładu niezwiązanych włókien PLA o masie liniowej Ttex = 2,81 dtex. Odparowanie rozpuszczalnika PLA octanu etylu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 10 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża. W efekcie otrzymano materiał piankowy, który przechodzi przez całą strukturę pokładu włókien o porach otwartych o następujących parametrach:

₂

Masa powierzchniowa: 460 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1:2005: CA = 2,34 gcieczy/gpróby,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1: 2005: 3,90 gcieczy/gpróby,

Otrzymane kompozyty piankowe zilustrowano na figurze 11.

P r z y k ł a d 13

Masa wyrobu piankowego według przykładu 1 została naniesiona na powierzchnię hydrożelu w postaci suchej. Odparowanie rozpuszczalnika PLA - octanu etylu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 10 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża. W efekcie otrzymano materiał polimerowy, otaczający struktury hydrożelu. W kontakcie z cieczą następuje jej sorpcja i rozwinięcie powierzchni hydrożelu.

₂

Masa powierzchniowa: 789 g/m².

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1:2005 i sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1: 2005: nie mogły być wyznaczone, ponieważ w warunkach pomiaru hydrożel ulega spęcznieniu i oddzieleniu od matrycy.

Otrzymane kompozyty polimerowe zilustrowano na figurze 12.

P r z y k ł a d 14

Skład masy piankowej:

Roztwór PLA Mw = 87 000 g/mol w octanie etylu 10% wag.

Plastyfikator: glycerol w ilości 5% wag. w stosunku do masy roztworu PLA.

Substancje pomocnicze: lek Chlorheksydyna (1,6-di-(4-chlorofenylobiguanido}-heksan-1,6-di-(4-chlorofenylo-biguanido)-heksan) w ilości 2,5% w stosunku do masy roztworu polimeru.

Składniki mieszano, w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników. Mieszanie prowadzono za pomocą mieszadła z giętkim wałem. Otrzymaną masę wylano na powierzchnię o wymiarach i kształcie żądanej pianki. Odparowanie octanu etylu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 10 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża. Po odparowaniu rozpuszczalnika i zestaleniu pianki przygotowano naważki pianek z lekiem. Lek uwalniano do wody i soli fizjologicznej w temp. 37°C z wykorzystaniem wytrząsarki laboratoryjnej. Kinetykę uwalniania (czas uwalniania 1-52 godz. do wody oraz 1-194 godz. do soli fizjologicznej), analizowano przez pomiar absorbancji promieniowania UV na spektrofotometrze JASCO V-670. Wyliczenia przeprowadzono w oparciu o krzywą wzorcową wyznaczoną dla leku.

Odczytów absorbancji dokonywano dla trzech pasm 254 nm, 230 nm, 200 nm, które są charakterystyczne dla leku.

₂

Masa powierzchniowa: 390 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1: 2005: CA= 2,96 gcieczy/gpróby,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1: 2005: 3,48 gcieczy/gpróby,

PL 226 081 B1

Struktura pianki PLA z lekiem ( chlorheksydyna) została przedstawiona na figurze 13, zaś krzywe kinetyki uwalniania leku do wody i do roztworu soli fizjologicznej na figurze 14.

P r z y k ł a d 15

Pianka z przykładu 1 została połączona w sposób trwały z folią z PLA Mw = 87 000 g/mol formowaną techniką stopową o grubości 0,05 mm. Sposób połączenia polegał na zgrzaniu folii z pianką w temperaturze 120°C w czasie 5 s przy nacisku płyty grzewczej 2,5 atm.

₂

Masa powierzchniowa: 345 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1: 2005: CA = 2,00 gcieczy/gpróby,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1: 2005: 3,26 gcieczy/gpróby,

Struktura pianki PLA z folią PLA została przedstawiona na fig. 15.

P r z y k ł a d 16

Pianka z przykładu 3 została połączona w sposób trwały folią z PLA Mw = 87 000 g/mol formowaną techniką stopową o grubości 0,05 mm. Sposób połączenia polegał na zgrzaniu folii z pianką w temperaturze 120°C w czasie 5 s bez nacisku płyty grzewczej.

₂

Masa powierzchniowa: 350 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg. EN13726-1: 2005: CA = 4,60 gcieczy/gpróby/

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1: 2005: 5,73 gcieczy/gpróby/

Strukturę pianki PLA z folią PLA przedstawiono na fig. 16.

P r z y k ł a d 17

Pianka z przykładu 3 została połączona z włókniną spun-bonded z PLA o masie powierzchnio₂ wej 20 g/m². Sposób połączenia polegał na zgrzaniu folii z pianką w temperaturze 120°C w czasie 5 s bez nacisku płyty grzewczej.

₂

Masa powierzchniowa: 382 g/m²,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1: 2005: CA = 3,50 gcieczy/gpróby,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1: 2005: 4,22 gcieczy/gpróby,

Struktura pianki PLA połączonej powierzchniowo z włókniną spun-bonded została przedstawiona jako fig. 17.

P r z y k ł a d 18

Przygotowano mikrosfery z alginianu wapnia zawierające insulino-podobny czynnik wzrostu IGF-1 (produkt I376 Sigma-Aldrich). Do wytworzenia mikrosfer wykorzystano 3,5% roztwór alginianu sodu w objętości 100 ml. Do roztworu dodano 50 g IGF-1. Mikrosfery wykonano na laboratoryjnym stanowisku do formowania mikrosfer i mikrokapsuł, przy działaniu ciśnienia powietrza technologiczn ego P = 0,3 atm. Mikrosfery zestalano na wodny roztwór chlorku wapnia CaCl2 x 2H2O o stężeniu 5%. Następnie otrzymane mikrosfery płukano wodą destylowaną i suszono w temperaturze otoczenia.

Skład masy piankowej

Roztwór PLA Mw = 87 000 g/mol w octanie etylu 10% wag.

Plastyfikator - glicerol 5% wag. w stosunku do masy roztworu polimeru.

Mikrosfery z alginianu wapnia w ilości 0,3 g na 100 ml masy piankowej.

Składniki mieszano, w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników. Mieszanie prowadzono za pomocą mieszadła z giętkim wałem. Otrzymaną masę wylano na powierzchnię o wymiarach i kształcie żądanej pianki. Odparowanie octanu etylu następowało w temperaturze otoczenia przez okres około 10 godzin, do momentu, gdy nastąpiło całkowite, swobodne oddzielenie wyrobu piankowego od podłoża. Obecność i kinetykę uwalniania IGF-1 w warunkach in vitro obserwowano za pomocą testu Lowry'ego prod. SERVA Electrophoresis GmbH Właściwości otrzymanej pianki.

₂

Masa powierzchniowa: 620,03 g/m²,

Sorpcja swobodna wody po czasie t = 8 h wg EN13726-1: 2005: 3, 21 gcieczy/gpróby,

Chłonność cieczy testowej A wg EN13726-1: 2005: 3,08 gcieczy/gpróby,

Widok przekroju poprzecznego uformowanych pianek zilustrowano na figurze 18.

Claims

1. Materiał medyczny, składający się z wyrobu piankowego, z mieszaniny polimerów syntetycznych i/lub semisyntetycznych, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden związek wybrany spośród dibutyrylochityny lub chityny regenerowanej z dibutyrylochityny, butyrylochityny o stopniu estryfikacji zawartym w przedziale 0,1 do 100%, polilaktydu, poli-(e-kaprolaktonu) oraz alginianów oraz, że udział procentowy wynosi od 0,1 do 100%.

2. Materiał medyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że wyrób piankowy jest połączony z wyrobem włóknistym.

3. Materiał medyczny według zastrz. 2, znamienny tym, że zawartość suchej masy pianki na ₂

1 m² powierzchni włóknistej wynosi od 1 do 300% w stosunku do masy wyjściowego materiału włóknistego przed naniesieniem pianki.

4. Sposób wytwarzania materiału medycznego określonego zastrz. 1 do 3, znamienny tym, że stosuje się włókna z co najmniej jednego związku wybranego spośród dibutyrylochityny lub chityny regenerowanej z dibutyrylochityny, butyrylochityny o różnym stopniu estryfikacji, polilaktydu, poli(ε-kaprolaktonu) oraz alginianów, i że udział procentowy wynosi od 0,1 do 100%.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że mieszaninę włókien nasącza się masą płynną ₂ pianki do uzyskania od 1 do 300% suchej masy pianki na 1 m² w stosunku do masy wyjściowego materiału.

6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że do wytwarzania materiału stosuje się mieszaninę polimerów syntetycznych i/lub semisyntetycznych.

7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że do przygotowania płynnej masy pianki stosuje się przynajmniej jeden polimer spośród dibutyrylochityny lub chityny regenerowanej z dibutyrylochityny, butyrylochityny o różnym stopniu estryfikacji, polilaktydu, poli-(e-kaprolaktonu) oraz alginianów.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że do przygotowania płynnej masy pianki stosuje się rozpuszczalniki organiczne lub mieszaninę rozpuszczalników organicznych.

9. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że udział co najmniej jednego polimeru spośród dibutyrylochityny lub chityny regenerowanej z dibutyrylochityny, butyrylochityny o stopniu estryfikacji zawartym w przedziale 0,1 do 100%, polilaktydu, poli-(e-kaprolaktonu) oraz alginianów w płynnej masie pianki mieści się w granicach 1-30%.

10. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że do płynnej masy pianki dodaje się środka plastyfikującego w ilości 2-50% masy polimeru.

11. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że do płynnej masy pianki dodaje się środek porotwórczy w ilości zależnej od wielkości ziaren środka oraz oczekiwanej porowatości i wynoszącej od 0,1% do 300% masy polimeru.

12. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że do płynnej masy pianki dodaje się środek spieniający w ilości od 0,1 do 100% masy polimeru.

13. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że do wytworzenia pianki wykorzystuje się polimery lub mieszaniny polimerów termoplastycznych o charakterze biodegradowalnym, wybranych spośród polilaktydu, poli-(e-kaprolakton)u, z dodatkiem środków pianotwórczych i/lub soli związków niskocząsteczkowych, stabilizatorów piany oraz plastyfikatorów i przeciwutleniaczy.

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że stężenie środków porotwórczych (soli związków niskocząsteczkowych) zależy od wielkości ziaren oraz oczekiwanego stopnia porowatości i powinno mieścić się w granicach 1-30% masy polimeru.

15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że stężenie środków pianotwórczych mieści się w granicach 3-40% masy polimeru.

16. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że dodatek plastyfikatora mieści się w granicach 2-50% masy polimeru.

17. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że piankę łączy się z dowolnym substratem w postaci włókniny, pianki, folii, żelu lub hydrożelu, przy czym sposób łączenia pianki z dowolnym materiałem włókienniczym polega na: a) naniesieniu masy płynnej pianki według wynalazku na powierzchnię materiału powlekanego, jedno lub dwustronnie, a następnie jej zestaleniu lub b) przesysaniu materiału masą płynną pianki według wynalazku lub c) połączeniu zestalonej piany według wynalazku lepiszczem polimerowym dopuszczonym do zastosowań medycznych.

18. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że materiał jest wykonany w oparciu o metodę formowania ze stopu.

PL 226 081 B1

19. Sposób według zastrz. 4 do 18, znamienny tym, że materiał nasącza się lekiem o działaniu przeciwbakteryjnym, przeciwzapalnym, przeciwgorączkowym, przeciwbólowym, przeciwzakrzepowym, przyspieszającym proliferację komórek.

20. Zastosowanie materiału określonego zastrz. 1 do 3 do produkcji wyrobów medycznych.

21. Zastosowanie według zastrz. 20, w którym materiał stanowi materiał medyczny i/lub materiał implantowalny i/lub materiał stosowany w inżynierii tkanki.

22. Zastosowanie według zastrz. 20, w którym materiał stanowi element kompozytu implantowalnego.

23. Zastosowanie według zastrz. 20, w którym materiał stanowi rusztowanie do hodowli komórek.

24. Zastosowanie według zastrz. 20, w którym materiał jest przeznaczony do stosowania na rany.

25. Zastosowanie według zastrz. 20, w którym materiał jest przeznaczony do stosowania jako materiał o działaniu profilaktycznym.

26. Zastosowanie według zastrz. 20, w którym materiał nasączony jest lekiem o działaniu przeciwbakteryjnym, przeciwzapalnym, przeciwgorączkowym, przeciwbólowym, przeciwzakrzepowym, przyspieszającym proliferację komórek.