PL232605B1 - Wielowarstwowy materiał medyczny przeznaczony na implant do wypełnień kości - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wielowarstwowy materiał medyczny przeznaczony na implant do wypełnień kości. Z opisu zgłoszenia patentowego US 2010/0172952 A1 są znane porowate podłoża do hodowli komórkowych i tkankowych, z gradientem porowatości, wytworzone z polimerowych nanowłókien o średnicy 100-400 run, o porowatości w zakresie 300 μm, zawierające dodatki o wielkości ziaren powyżej 1 μm. Do ich wytwarzania stosuje się włókna z polimerów biodegradowalnych, syntetycznych, jak PLA, PCL, PGA, PGLA, ich kopolimerów lub z polimerów naturalnych, jak kolagen, elastyna, skrobia, alginian, żelatyna, chitozan, celuloza, jak również polimery z grupy niebiodegradowalnych, jak PU, PCV, PE, PP, PVA. Podłoża te zawierają dodatki w postaci substancji osteokonduktywnych, jak HAp, TCP, osadzane na matrycy włóknistej. Podłoża te mogą zawierać żywe komórki lub czynnik wspomagający proliferację, adhezję i kolonizację hodowanych komórek lub substancji leczniczej, osadzone bądź tworzące impregnację na materiale podłoża. Podłoże może być jednowarstwowe, otrzymane metodą elek-tro-przędzenia lub stanowić strukturę wielowarstwową z warstwami o takiej samej, bądź różnej orientacji i uporządkowaniu nanowłókien. Z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2011/0082565 A1 są znane wielowarstwowe przestrzenne materiały implantacyjne utworzone z ułożonych jedna na drugiej warstw włóknistych o rozmiarach nano- i mikrometrycznych, wytworzonych na drodze elektroprzędzenia, zawierających włókna o średnicach odpowiednio 500-900 nm i 5-15 μm, charakteryzujących się znaczną porowatością. Do wytworzenia warstw włóknistych używa się polimery pochodzenia naturalnego, jak kolagen, elastyna, fibronektyna, celulaza, chityna, chitozan lub sztuczne, jak PCL, PLA, PGA, PEG, PCV, PTFE, PP, PMMA oraz ich kopolimery. W celu poprawy biozgodności takiego materiału i lepszego efektu terapeutycznego do poszczególnych warstw materiału wprowadza się różnego rodzaju kultury komórkowe. Mogą to być embrionalne komórki macierzyste, mezenchymalne komórki macierzyste, czy też komórki kostne (osteo-blasty czy osteocyty) lub też ich prekursory. Materiał włóknisty może również zawierać czynnik aktywny chemiczny, biologiczny, mineralny z licznej grupy środków wspomagających proliferację komórek, prze-ciwmikrobowych, czynników wzrostu, hormonów, czy cytokin. Czynnik ten jest wprowadzany w postaci roztworu bądź cząstek bezpośrednio do roztworu przędzalniczego, a także na gotową matrycę włóknistą. Z opisu zgłoszenia patentowego US 2011/0287082 A1 są znane wielowarstwowe, biodegrado-walne materiały włókniste, składające się z co najmniej dwóch warstw, z których włókniste podłoże charakteryzuje się porowatością z zakresu 1-100 μm, natomiast pozostałe warstwy porowatością 2.0-50 μm. Poszczególne warstwy złączone są ze sobą poprzez obróbkę termiczną, chemiczną lub siłami adhezji. Materiał taki może mieć strukturę włókninową o zorientowanym -bądź nieuporządkowanym ułożeniu włókien. Włókna tworzące pierwszą warstwę powinny odznaczać się średnicą wielkości 2,0-2,8 μm, natomiast średnice włókien warstw kolejnych powinny zawierać się w przedziale 0,2-0,8 μm. Do wytworzenia warstw włóknistych proponuje się polimery biodegradowalne, jak PLA, PGA, PCL, PDO, TMC czy PEG. Poszczególne warstwy włókniste mogą być wykonane z różnych" materiałów, przy czym co najmniej jedna powinna-zawierać dodatek aktywny, który sprzyja procesowi gojenia się rany, na przykład insulina, witamina B, kwas hialuronowy, czynniki wzrostu oraz co najmniej jedna warstwa powinna być wykonana techniką elektroprzędzenia. W opisie zgłoszenia patentowego US nr 2009/0239302 A1 opisano wielowarstwowy materiał polimerowy, w którym warstwy polimerowe o strukturze trójwymiarowej są przełożone warstwami komórek o strukturze płaskiej. Warstwy polimerowe wytworzone są metodą depozycji „layer-by-layer” (LbL), natomiast komórki są nanoszone sposobem homogenicznym poprzez namaczanie, nanoszenia, natryskiwanie, czy też formowanie cienkich hydrożelowych filmów, ale także metodami heterogenicznymi, jak drukowanie, czy też nanoszenie punktowe. W celu zapewnienia przeżywalności i odpowiedniego funkcjonowania komórek, materiał polimerowy zawiera czynniki odżywcze, czynniki wzrostu, antyutleniacze, środki antybakteryjne, promotory przyczepności, związki immunosupresyjne, witaminy, DNA. Ponadto możliwe jest immobilizowanie na tym materiale komórek w celu zapewnienia odpowiedniej bioaktywno-ści. Wśród metod immobilizacji proponuje się enkapulację oraz wbudowanie w warstwę cienkiego hy-drożelu. Z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2012/0093717 A1 są znane polimerowe materiały włókniste zawierające w matrycy włókien mikrosfery odpowiedzialne za kontrorlowane uwalnianie jednego lub więcej czynników aktywnych biologicznie. Materiał włóknisty może być wytworzony z jednego lub więcej rodzajów włókien polimerowych o zróżnicowanych czasach degradacji, uzyskanych z polimerów, takich jak PES, PU, białka, PEO, ich kombinacje. Jako środki aktywne przewiduje się stosowanie białek, leków, czynników wzrostu, enzymów, witamin. Materiał stanowi układ warstw włóknistych, z których każdą stanowią wzajemnie przeplecione włókna o średnicach zawierających się w przedziale 1 nm -10 000 nm, między którymi unieruchomione są mikrosfery o wielkości od 0,01 μm do 100 μm, tworzące sieć włóknistą. Do otrzymywania tych materiałów włóknistych preferuje się metodę elektroprzędzenia z roztworu. Z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2010/0327494 A1 są znane wielowarstwowe włókniste podłoża do hodowli komórkowych, wytworzone z syntetycznych polimerów biodegradowalnych. Podłoża te, wykonane z włókien o rozmiarach mikrometrycznych, charakteryzują się strukturą morfologiczną o charakterze wysokoporowatym, fibrylarnym. W opisie zgłoszenia patentowego US nr 2010/0233115 A1 ujawniono wielowarstwowe włókniste podłoża do hodowli komórkowych. Polimerami do produkcji tych podłoży mogą być poliestry alifatyczne, PLA, PLA-co-PCL, PGLA, PVA, PTFE, PDO, kolagen, alginian, kwas hialuronowy. Włókniste kompozyty przeznaczonych na odbudowę i zastępowanie macierzy tkanki kostnej, znane z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2009/0220605 A1, wyróżniają się występowaniem w ich składzie demineralizowanych cząsteczek kości, z czego ilość niezdenaturyzowanego kolagenu wynosi przynajmniej 60%, oraz nanowłókien o rozmiarach rzędu submikronowego. W skład tych kompozytów mogą wchodzić również takie nanostruktury, jak syntetyczne bądź naturalne nanododatki, nanosfery, nanomicele wytwarzane z kolagenu, żelatyny, alginianu, kwasu hialuranowego, chitozanu, apatytu, bio-szkla, czy też ich kompozycje. Ponadto kompozyty te mogą zawierać inne dodatki aktywne biologicznie, w tym mające działanie terapeutyczne czy też wspomagające odpowiedź komórkową, na przykład antybiotyki, białka, peptydy, czynniki wzrostu, DNA, RNA. Związki powyższe mogą być wbudowane w matrycę polimerową bądź też naniesione na jego powierzchnię. Matrycę włóknistą uzyskuje się metodą elektroprzędzenia, separacji fazowej lub samoorganizacji. Z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2008/0112998 A1 jest znane syntetyczne, wielowarstwowe podłoże do hodowli komórkowej, wytworzone metodą elektroprzędzenia, zawierające warstwy aktywne pomiędzy warstwami nanowłókien. Warstwy włókniste są wytworzone z biodegradowalnego i/lub bioresorbowalnego polimeru, na przykład PGLA, PLA PGA, kolagenu, żelatyny, kwasu hialurono-wego, ich pochodnych. Warstwy te są ewentualnie wzbogacone o składniki bioaktywne - HAp, srebro, złoto czy nanododatki z substancjami leczniczymi. Modyfikatory mogą być dodane do roztworów przędzalniczych jak również naniesione na materiał włóknisty i rozmieszczone między włóknami. Warstwy tego kompozytu są wytworzone stopniowo, warstwa po warstwie, poprzez elektroprzędzenie matrycy włóknistej, przeniesienie jej, na wodne podłoże, depozycję na jej powierzchni jednej lub więcej warstw żywych komórek ssaków, a następnie powtarzanie tej procedury poprzez naniesienie kolejnych warstw polimerowych i żywych komórek. Z opisu patentowego US nr 8 039 258 B2 znane są podłoża do hodowli tkankowych, posiadające strukturę mikro- i nanoporowatą, uwarunkowaną istnieniem dwóch faz. Jedną z warstw materiału stanowi mikroporowata-struktura o porach zawierających się w przedziale wielkości 1 μm-2000 μm, która otrzymywana jest na drodze licznych operacji odlewania, liofilizacji, rozpylania lub też plecenia, tkania czy dziania. Nanoporowatą strukturę tworzy natomiast samozorganizowana warstwa peptydowa. Składniki użyte do wytwarzania takiego materiału mogą być zarówno z grupy biokompatybilnych (stal nierdzewna, kobalt, tytan i jego stopy, ceramika bioinertna), niebiodegradowalnych (poliestry alifatyczne, pochodne celulozy, PU, PS, PCV, PVA), biodegradowalnych (ceramika-demineralizowana kość, HAp, TCP, polimery - PLA, PGA, PGLA, PCL, PDO, celuloza, kolagen, PHB oraz ich kopolimery i kompozycje). Z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2007/0269481 A1 znane jest biomimetyczne, wielowarstwowe podłoże nanowłókniste z biomolekułami zawartymi na jego powierzchni. Warstwy włókniste tego materiału są wyrównane i wytworzone różnymi metodami, w tym w drodze elektroprzędzenia z polimerów syntetycznych lub naturalnych, jak PLA, PGA, PGLA, PVA, kolagen, fibronektyna, alginian, kwas hialuronowy. Wielowarstwowy materiał może ponadto zawierać w swojej strukturze, wbudowane w matrycę bądź umieszczone na jej powierzchni, związane wiązaniami kowalencyjnymi bądź niekowalencyj-nymi, różnego typu komórki (fibroblasty, komórki nerwowe, komórki śródbłonka), a także biomolekuły (kwasy nukleinowe, aminokwasy, cukry, lipidy) oraz farmaceutyczne środki pomocnicze. Z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2006/0200232 A1 znany jest bioaktywny, nanowłóknisty material, zawierający czynnik aktywny biologicznie, wytworzony metodą elektroprzędzenia. Materiał stanowi strukturę nanowłóknistą w formie cylindrycznej lub może być uzyskany jako podłoże na bazie nanowłókien, którego przynajmniej jednym ze składników jest biostabilna syntetyczna substancja. Zawiera on także co najmniej jeden składnik czynny biologicznie. Do otrzymania struktury włóknistej tego materiału stosuje się PU, PGA, PA, PTFE, PE, PP. Jako substancje aktywne może zawierać czynniki anty-grzybiczne, przeciwmikrobowe /bakteriostatyczne, przeciwbólowe, przeciwwirusowe oraz białka, w tym czynniki wzrostu. Materiał włóknisty jest otrzymywany metodą elektroprzędzenia. Z opisu patentowego US nr 8 048 446 B2 są znane nietkane włókniste podłoża komórkowe, wytworzone metodą elektroprzędzenia z mieszanin naturalnych i syntetycznych polimerów wraz z substancjami białkowymi. Materiały te są wytwarzane z polimerów biodegradowalnych, jak PGLA lub biopolimerów, jak żelatyna, czy elastyna. Ponadto materiał ten może zawierać substancje lecznicze, jak leki przeciwalergiczne, antyoksydanty, witaminy, czynniki wzrostu, substancje przeciwgrzybicznych, związki redukujące cholesterol. Z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2011/0229551 A1 są znane struktury włókniste z biodegradowalnych polimerów, do kontrolowanego uwalniania leków. Nietkana struktura, uzyskana metodą elektroprzędzenia, może zawierać wewnątrz bądź też na powierzchni antybiotyki lub leki przeciwzapalne, również antyciała, czynniki wzrostu, enzymy, DNA, RNA, hormony. Do produkcji tej struktury stosowane są PCL, PDO, PEO, PGA, PLA, PGLA, kolagen, żelatyna, jedwab, chitozan, celuloza czy kwas hialuronowy.

Ze zgłoszenia patentowego US nr 2010/0303881 A1 znana jest kompozycja z włókien elektro-przędzionych z jednego lub więcej polimeru, zawierających jeden lub więcej składników aktywnych biologicznie. Warstwy włókniste tej kompozycji składają się ze zorientowanych bądź niezorientowanych włókien o średnicach zawierających się w przedziale od 100 nm do 1 μm. Jako polimery proponuje się związki syntetyczne, naturalne, na bazie białek, a także ich kombinacje. Czynniki biologicznie aktywne o działaniu leczniczym mogą być zawarte w ilości 5-10% wagowych i mogą to być molekuły, na przykład rybozymy, RNA, antyciała, czynniki wzrostu. Z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2009/0061496 A1 znane są, wytworzone metodą elektroprzędzenia, warstwy włókniste zawierające żywe, enkapsulowane organizmy, jak bakterie czy wirusy. Enkapsulowane organizmy żywe stanowią składnik roztworu przędzalniczego. Dodatkowym składnikiem roztworu przędzalniczego mogą być środki osmoregulujące (cukier, glicerol, glikol). Warstwy włókniste zawierają włókna o średnicy nie większej niż 5 μm, wytworzone z polimerów, takich jak PVA, PEG, PLA, PGA, PGLA.

Wielowarstwowa, wielofazowa struktura włóknista, uzyskana metodą elektroprzędzenia, zawierająca nie tylko składniki aktywne biologiczne, lecznicze, ale także żywe komórki jest znana z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2010/0292791 A1. Pomimo swojej wielofazowości materiał taki zachowuje, ciągłość pomiędzy poszczególnymi fazami. Składnikami aktywnymi, zawartymi w matrycy polimerowej, poprawiającymi biozgodność oraz bioaktywność implantu jest bioceramika, substancje bioaktywne (hormony, czynniki wzrostu), jak również żywe komórki (fibroblasty, chondrocyty, osteoblasty). Te ostatnie mogą być dodatkowo zlokalizowane w matrycy hydrożelowej. Materiał włóknisty jest wykonany z polimerów biodegradowalnych, jak poliestry alifatyczne, PLA. PGA, PDO, kolagen, alginian, chi-tozan. Z opisu zgłoszenia patentowego US nr 2010/0093093 A1 są znane trójwymiarowe podłoża do hodowli komórkowych, wytworzone metodą elektroprzędzenia. Do wytwarzania materiału tych podłoży stosuje się; PVA, PLA, PGA, PGLA, PEO, kolagen, elastyna, celuloza, PA, PAN, ich mieszanki. Ponadto do roztworu przędzalniczego dodaje się różnorodne modyfikatory, w tym czynne biologicznie.

Wielowarstwowy materiał medyczny przeznaczony na implant do wypełnień kości, zawierający warstwy włókniste z polimeru biodegradowalnego, a nadto czynnik wzrostu, lub lek, znamienny tym, że stanowi go układ trzech warstw, z których środkową stanowi warstwa porowata w postaci pianki z polimeru biodegradowalnego w postaci kopolimeru laktydu i glikolidu, o masie powierzchniowej nie większej niż 400 g/m2, grubości nie większej niż 4 mm i średnicy porów nie większej niż 500 μm lub warstwa porowata w postaci membrany z polimeru biodegradowalnego w postaci kopolimeru laktydu i glikolidu, o masie powierzchniowej nie większej niż 10 g/m2, grubości nie większej niż 50,0 μm i średnicy porów nie większej niż 50 μm. Zewnętrzne warstwy stanowią warstwy włókniny igłowanej z włókien klasycznych z polimeru biodegradowalnego w postaci kopolimeru laktydu i glikolidu, o masie powierzchniowej 200-250 g/m2, połączone z membraną lub pianką techniką klejenia lub prasowania. Czynnik wzrostu lub lek, enkapsulowany w mikrosferach z biopolimeru, który stanowi alginian sodu, o średnicy większej od średnicy porów w piance lub membranie, jest osadzony na powierzchni warstwy pianki lub membrany. Średnica mikrosfer zawierających czynnik wzrostu lub lek równa 3-50 μm. Masa powierzchniowa membrany korzystnie jest równa 2,8 g/m2, grubość korzystnie jest równa 4,3 μm, zaś średnica porów korzystnie jest równa 65,0 nm. Masa powierzchniowa pianki jest korzystnie równa 120-190 g/m2, grubość korzystnie jest równa 1-2 mm, zaś średnica porów korzystnie jest równa 12-100 μm.

Materiał według wynalazku zawiera czynniki aktywne jedynie w warstwie środkowej membrany lub pianki, co wydłuża czas ich działania po implantacji oraz wpływa optymalnie na regeneracje otaczającej implant tkanki. Odpowiednio zaprojektowana struktura materiału, zwłaszcza gradientowa wielkość porów, sprzyja nagromadzeniu enkapsulowanych czynników bioaktywnych w pobliżu warstwy środkowej implantu, co także wpływa na wydłużenie działania czynników bioaktywnych oraz pasywnie aktywuje komórki kości do osteogenezy.

Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady. P r z y k ł a d 1 Włókna z kopolimeru laktydu i glikolidu, o masie liniowej 6,02 dtex i długości cięcia 60 mm uformowano w postać runa techniką zgrzeblarkową. Runo formowano na laboratoryjnej zgrzeblarce wałkowej firmy Befama. W celu lepszego rozluźnienia i wymieszania włókien, proces zgrzeblenia prowadzono dwukrotnie. Każdorazowo wielkość zasilania wynosiła 35 g/pole zasilacza. Masa runka elementarnego wynosiła 9,2 g. W celu uzyskania masy powierzchniowej na poziomie 240 g/m2 dokonano wielokrotnego warstwowania ranek elementarnych. Liczba złożonych runek wynosiła 28. Orientacja włókien w ranie - krzyżowa. Uformowane runo warstwowe wzmacniano w procesie igłowania igłami przetykowymi. Igłowanie wstępne prowadzono na igłowarce laboratoryjnej firmy Befama. Parametry igłowania: numer uiglenia 15x18x40x3 % RB, liczba przeigłowań 60 cm-2, głębokość igłowania 12 mm.

Następnie formowano biodegradowalną membranę z kopolimeru laktydu i glikolidu. Kopolimer ten wytłaczano przy użyciu ekstrudera dwuślimakowego współbieżnego. Temperatury na kolejnych sekcjach wynosiły wzrastająco od 110°C do 170°C. Obroty ślimaka ustawiono na 70 rpm. Polimer przetłaczano przy użyciu pompy tworzywa z prędkością 5 rpm do głowicy szczelinowej o szerokości 200 mm i szczelinie 0,5 mm. Temperatura głowicy wynosiła 160°C. Uformowaną folię odbierano na chłodzony wał odbiorczy o temperaturze 15°C. Prędkość odbioru wynosiła 8 m/min. Uformowaną i schłodzoną folię odbierano na nawój.

Wytworzona membrana posiadała następujące parametry: • masa powierzchniowa: 2,84 g/m2, • grubość: 4,3 μm, • wielkość porów: 65 nm.

Membranę zamykano pomiędzy dwoma warstwami włókniny igłowanej. Łączenie warstw prowadzono w procesie igłowania zasadniczego, przy parametrach igłowania: numer uiglenia 15x18x40x3 % RB, liczba przeigłowań 60 cm-2, głębokość igłowania 12 mm, krotność igłowania 2 ze zmianą stron igłowania.

Otrzymany materiał posiadał następującą charakterystykę: • masa powierzchniowa: 482,8 g/m2, • grubość: 1,5 cm.

Następnie przeprowadzono enkapsulację czynnika wzrostu. W tym celu alginian sodu rozpuszczono w wodzie biologicznie czystej, pozbawionej obecności enzymów i innych związków mogących spowodować destrukcję białka, z utworzeniem roztworu o stężeniu 3%. Do 20 ml tego roztworu wprowadzono 50 μg insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF 1). Całość wymieszano mieszadłem magnetycznym w czasie 20 minut. Roztwór polimeru z czynnikiem wzrostu przetłaczano przez dyszę urządzenia do formowania mikrosfer, tworząc kulki o wymiarach od 3 do 50 μm. Zestalanie uformowanych mikrosfer prowadzono w kąpieli koagulacyjnej w postaci 10% roztworu węglanu wapnia. Uzyskane mikrosfery płukano w wodzie destylowanej, a następnie tworzono wodną ich zawiesinę. Udział mikrosfer w zawiesinie wynosił 30%.

Otrzymaną zawiesinę nanoszono na zewnętrzną warstwę materiału medycznego, a następnie techniką podciśnieniową wprowadzano mikrosfery do wnętrza materiału tak, aby zatrzymały się na membranie. Odsączenie wody prowadzono podciśnieniowo. Po odsączeniu nadmiaru wody wielowarstwowy materiał medyczny pozostawiono do wysuszenia w temperaturze otoczenia. P r z y k ł a d 2 Włókninę igłowaną wykonano postępując jak w przykładzie 1.

Następnie formowano biodegradowalną gąbkę z kopolimeru glikolidu z L-laktydem (PLAGA) o masie molowej Mw=200 000 Da, zawierającej 84% mol L-laktydu i 16% mol glikolidu, Tg=54°C, Tm=157°C, Mw=87000 g/mol. Kopolimer ten rozpuszczono w dichlorometanie o stężeniu 5% wt. Następnie dodano glicerol w ilości 5% w stosunku do masy roztworu PLAGA oraz środek porotwórczy - stały chlorek sodu, w ilości 75% wt w stosunku do masy roztworu PLAGA. Składniki mieszano w naczyniu nie wchodzącym w reakcję z którymkolwiek ze składników. Otrzymany roztwór wylano na powierzchnię o wymiarach i kształcie żądanej pianki. Odparowanie dichlorometanu 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) stosując przemywanie wodą dejonizowaną. Płukanie prowadzono, aż do zaniku reakcji charakterystycznej na jony chlorkowe wobec azotanu srebra.

Wytworzona gąbka posiadała następujące parametry: • masa powierzchniowa: 167,9 g/m , • średnia grubość: 1,8 μm, • wielkość porów: 12,2 μm, • chłonność cieczy testowej A wg. EN 13726-1:2005: 8,05 gcieczy/gpróby, • sorpcja swobodna wody po czasie 8 h wg. EN13726-L2005: 8,388 gcieczy/gpróby

Materiał piankowy umieszczono pomiędzy dwoma warstwami włókniny igłowanej i prasowano na prasie odzieżowej przy nacisku płyty grzewczej 0,25 MPa. Proces prasowania prowadzono w czasie 30 s w temperaturze 95°C. Uzyskany materiał włóknina/pianka/włóknina charakteryzował się następującymi właściwościami: • masa powierzchniowa: 680,7 g/m2, • grubość:,2,4 mm, • chłonność cieczy testowej A wg. EN 13726-1:2005: CA= 10,515 gcieczy/gpróby, • sorpcja swobodna wody po czasie t=8h wg. EN 13 726-1:2005: • 10,245 gcieczy/gpróby

Proces enkapsulacji czynnika wzrostu (IGF-1 - czynnik wzrostu insulinopodobny) przeprowadzono postępując jak w przykładzie 1. Otrzymaną zawiesinę nanoszono na zewnętrzną warstwę materiału medycznego, a następnie techniką podciśnieniową wprowadzano mikrosfery do wnętrza materiału tak, aby zatrzymały się na warstwie gąbki. Odsączenie wody prowadzono podciśnieniowo. Po odsączeniu nadmiaru wody, wielowarstwowy materiał medyczny pozostawiono do wysuszenia w temperaturze otoczenia. P r z y k ł a d 3 Włókninę igłowaną wykonano postępując jak w przykładzie 1.

Następnie formowano biodegradowalną gąbkę postępując jak w przykładzie 2.

Materiał piankowy spryskano z jednej strony roztworem rozpuszczalnika o niskiej temperaturze wrzenia (dichlorometan) o stężeniu 75% i natychmiast do zwilżonej powierzchni przyłożono włókninę pod niewielkim naciskiem. Uzyskany układ dwuwarstwowy odwrócono i powtórzono proces natryskiwania rozpuszczalnika i ponownie przyłożono włókninę. Układ suszono w czasie 30 s w temperaturze 95°C.

Uzyskany materiał włóknina/pianka/włóknina charakteryzował się następującymi właściwościami: • masa powierzchniowa: 598,3 g/m2, • grubość: 3,6 mm, • chłonność cieczy testowej, A wg, EN-13726-1:2005 : CA= 5.73 gcieczy/gpróby, • sorpcja swobodna wody po czasie t=8h wg. EN13726-1:2005: 7,04 gcieczy/gpróby,

Następnie przeprowadzono enkapsulację leku o działaniu przeciwzapalnym. W tym celu alginian sodu rozpuszczono w wodzie z utworzeniem roztworu o stężeniu 5%. Do roztworu alginianu sodu wprowadzono 10% leku o działaniu przeciwzapalnym. Całość wymieszano mieszadłem magnetycznym w czasie 20 min. Roztwór polimeru z lekiem przetłaczano, przez dyszę urządzenia do formowania mikrosfer, tworząc kulki o wymiarach od 3 do 30 μm. Zestalanie uformowanych mikrosfer prowadzono w kąpieli koagulacyjnej w postaci 10% roztworu węglanu wapnia. Uzyskane mikrosfery płukano w wodzie destylowanej, a następnie tworzono wodną zawiesinę. Udział mikrosfer w zawiesinie wynosił 30%.

Otrzymaną zawiesinę nanoszono na zewnętrzną warstwę materiału medycznego, a następnie techniką podciśnieniową wprowadzano mikrosfery do wnętrza materiału tak, aby zatrzymały się na warstwie gąbki. Odsączenie wody prowadzono podciśnieniowo. Po odsączeniu nadmiaru wody, wielowarstwowy materiał medyczny pozostawiono do wysuszenia w temperaturze otoczenia.

Badania materiałów medycznych wykonanych w przykładach, przeprowadzone w Zakładzie Chirurgii Eksperymentalnej i Badania Biomateriałów Akademii Medycznej we Wrocławiu, wykazały brak działania cytotoksycznego w stosunku do komórek fibroblastów linia komórkowa L929. Badania prowadzone były zgodnie z wytycznymi norm PN-EN ISO 10993-5:2001 oraz PN-EN ISO 10993-12:2009

Część 12. Przeprowadzone badania wykazały, że wielowarstwowy materiał medyczny z wprowadzonymi mikro kapsułkami zawierającymi IGF stymuluje wzrost komórek fibroblastów w stosunku do materiału wielowarstwowego pozbawionego czynników IGF.

Badania implantacyjne wykonano zgodnie z normą PN-EN ISO 10993-6:2007 i normą PN-EN ISO 10993-12:2009 Część 12. Badania prowadzono na królikach rasy nowozelandzkiej. Wielowarstwowe materiały zawierające czynniki IGF, według wynalazku, wprowadzono do ubytków kości udowej. Zwierzęta w okresie obserwacji od 1 do 6 miesięcy zachowały bierną i czynną ruchliwość w stawie biodrowym, a rany pooperacyjne goiły się w sposób prawidłowy, przez rychłozrost. W preparatach histologicznych wokół wszczepionych materiałów wielowarstwowych według wynalazku była widoczna luźna tkanka łączna otaczająca poszczególne włókienka materiału. W otaczającej implant tkance kostnej ujawniała się aktywność osteoblastów, a w torebce tkankowej widoczne były fibroblasty, fibrocyty oraz dość liczne cienkościenne naczynia krwionośne. W miejscu kontaktu wielowarstwowego materiału według wynalazku ze szpikiem kostnym zaobserwowano głównie tkankę łączną. W czasie 6 miesięcznej obserwacji wszczepione materiały według wynalazku nie powodowały negatywnych zmian w organizmie klinicznym.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Wielowarstwowy materiał medyczny przeznaczony na implant do wypełnień, kości, zawierający warstwy włókniste z polimeru biodegradowalnego, a nadto czynnik wzrostu lub lek, znamienny tym, że stanowi go układ trzech warstw, z których środkową stanowi warstwa porowata w postaci pianki z polimeru biodegradowalnego w postaci kopolimeru laktydu i glikolidu, o masie powierzchniowej nie większej niż 400 g/m2, grubości nie większej niż 4 mm i średnicy porów nie większej niż 500 μm lub warstwa .porowata w postaci membrany z polimeru biodegradowalnego w postaci kopolimeru laktydu i glikolidu, o masie powierzchniowej nie większej niż 10 g/m2, grubości nie większej niż 50,0 μm i średnicy porów nie większej niż 50 μm, zaś zewnętrzne warstwy stanowią warstwy włókniny igłowanej z włókien klasycznych z polimeru biodegradowalnego w postaci kopolimeru laktydu i glikolidu, o masie powierzchniowej 200-250 g/m2, połączone z membraną lub pianką techniką klejenia lub prasowania, przy czym czynnik wzrostu lub lek, enkapsulowany w mikrosferach z biopolimeru, który stanowi alginian sodu, o średnicy większej od średnicy porów w piance lub membranie jest osadzony na powierzchni warstwy pianki lub membrany.

2. Materiał według zastrz. 5, znamienny tym, że średnica mikrosfer zawierających czynnik wzrostu lub lek równa 3-50 μm.

3. Materiał według zastrz. 5, znamienny tym, że masa powierzchniowa membrany korzystnie jest równa 2,8 g/m2, grubość korzystnie jest równa 4,3 μm, zaś średnica porów korzystnie jest równa 65,0 nm.

4. Materiał według zastrz.

5, znamienny tym, że masa powierzchniowa pianki jest korzystnie równa 120-90 g/m2, grubość korzystnie jest równa 1-2 mm, zaś średnica porów korzystnie jest równa 12-100 μm.