PL237040B1 - Sposób wytwarzania resorbowalnej membrany polimerowej do sterowanej regeneracji tkanek metodą prasowania na gorąco - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania resorbowalnej membrany polimerowej do sterowanej regeneracji tkanek, który charakteryzuje się tym, że jako materiał wyjściowy stosuje się granule polilaktydowe, korzystnie PLDLA o wielkości od 200 - 800 µm, o porowatości od 50 do 95%, korzystnie wytworzone metodą wypłukiwania porogenu (PSL) lub odlewania i wpłukiwania porogenu (SCPL), o wielkości ziaren od 50 do 800 µm, a następnie porowate granule polimerowe rozprowadza się równomiernie w postaci warstwy o grubości od 2 do 4 mm na powierzchnię sztywnej, gładkiej płyty, korzystnie szklanej i ogrzewa się do temperatury powyżej temperatury mięknienia, a poniżej temperatury topnienia czystego polimeru, następnie nakłada się folię antyadhezyjną, korzystnie celofanową, na nią drugą płytę, z kolei tak uformowaną warstwę poddaje się prasowaniu pod ciśnieniem w zakresie od 100 Pa do 1000 Pa, w czasie od 10 do 15 minut.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania resorbowalnej membrany polimerowej do sterowanej regeneracji tkanek metodą prasowania na gorąco, która znajdzie zastosowanie w leczeniu zmienionych chorobowo tkanek, zwłaszcza tkanki kostnej i chrzęstnej.

Membrany polimerowe stosowane są do sterowanej regeneracji tkanki kostnej głównie w stomatologii, chirurgii twarzowo-szczękowej i chirurgii kostnej. Ich zadaniem jest wypełnienie niewielkiego ubytku lub selektywne odizolowanie miejsca wypełnienia i stymulujące działanie w procesie regeneracji uszkodzonej tkanki. Większość do tej pory stosowanych membran wytwarza się z materiałów niewchłanialnych w organizmie, np. siatek tytanowych, e-PTFE, czy membran typu GoreTex. Ze względu na swoją stabilność i inertność w żywym organizmie wymagają one ingerencji chirurgicznej, polegającej na ich usunięciu po leczeniu, czyli wykonania powtórnego zabiegu chirurgicznego stwarzającego zagrożenie infekcji, lub uszkodzenia tkanek. Stąd też w obecnym leczeniu tkanki kostnej najczęściej stosuje się materiały polimerowe z grupy poliestrów alifatycznych, takich jak polilaktyd (PLA, PLDLA, PLLA) czy kopolimery laktydu z glikolidu (PGLA) lub biopolimery naturalne, takie jak kolagen czy chitozan. W praktyce porowate membrany polimerowe dodatkowo modyfikowane są cząstkami ceramicznymi (fosforan trójwapniowy-TCP czy hydroksyapatyt-HAp), których celem jest stymulacja procesów regeneracyjnych lub też zwiększenie wytrzymałość mechanicznej membrany.

Inną formą modyfikacji resorbowalnych membran polimerowych jest pokrywanie powierzchni polimeru, innym biopolimerem (np. liofilizowanym kolagenem) poprawiającym właściwości adhezyjne komórek i lepszą ich interakcję z organizmem w miejscu leczenia. Membrany zaporowe stosowane w chorobach przyzębia wykonywane są z materiałów polimerowych (PLA, PGLA) lub blend polimerowych (złożonych z co najmniej dwóch polimerów resorbowalnych: np. PLA-PCL, PLA-PGLA), istotą ich zastosowania jest mikroporowata postać materiału wynikająca z metody ich otrzymywania. Membrany polimerowe o charakterze elastycznym wykonuje się technikami elektroprzędzenia. Z kolei membrany na bazie polimerów naturalnych (kolagen, hiauroniany) otrzymuje się na drodze liofilizacji.

Z opisu patentowego US 5837278 znana jest metoda wytwarzania włóknistej resorbowalnej membrany kolagenowej metodą wielostopniowej obróbki chemicznej mającej na celu pozbycie się z powierzchni naturalnej błony kolagenowej (pochodzącej z np. otrzewnej, ścięgien) elementów macierzy zewnątrzkomórkowej (proteoglikanów, glikozaminoglikanów), białek i lipidów. Membranę taką odwadnia się przez wielokrotne przemywanie acetonem, nadając jej odpowiednią grubość, od 0.1 do 1 mm. Odpowiednią elastyczność i wytrzymałość membrany uzyskuje się w procesie sieciowania drogą obróbki chemicznej. Zabieg ten ma także na celu przygotowanie porowatej powierzchni membrany do naniesienia żelu (np. hauronian) lub elementy syntetycznych GAG wspomagające proces regeneracji uszkodzenia.

Wadą dotychczas stosowanych porowatych membran z polimerów resorbowalnych, jest ich niewystarczająca wytrzymałość, co powoduje konieczność formowania ich w formie warstw o zwiększonej grubości. Z kolei otrzymywanie membran z materiałów naturalnych typu ksenografty lub allografty (np. kolagenu) wymaga stosowania licznych zabiegów chemicznych w celu usunięcia niebezpiecznych dla organizmu pacjenta związków swoistych dla organizmu dawcy.

Istota sposobu wytwarzania resorbowalnej membrany do sterowanej regeneracji tkanek metodą prasowania na gorąco, według wynalazku, polega na tym, że jako materiał wyjściowy stosuje się granule polilaktydowe, o konfiguracji PLDLA (kopolimeru L-DL-laktydu składającego się enancjomeru laktydu prawoskrętnego L oraz enancjomeru laktydu prawo i lewoskrętnego DL), o wielkości od 200- 800 μm oraz o porowatości od 50 do 95%, wytworzone metodą wypłukiwania porogenu (SPL, z ang. Salt Particulate Leaching) lub odlewania i wpłukiwania porogenu (SCPL, z ang. Solvent Casting Particulate Leaching), którego wielkość ziaren wynosi od 50 do 800 μm, przy czym porowate granule polimerowe rozprowadza się równomiernie w postaci warstwy o grubości od 2 do 4 mm na powierzchni szklanej płyty i ogrzewa się do temperatury powyżej temperatury mięknienia, a poniżej temperatury topnienia czystego polimeru, następnie nakłada się celofanową folię antyadhezyjną, na nią drugą płytę, z kolei tak uformowaną warstwę poddaje się prasowaniu pod ciśnieniem w zakresie od 100 Pa do 1000 Pa, w czasie od 10 do 15 minut.

Korzystnie, dla zwiększenia wytrzymałości, membranę schłodzoną do temperatury pokojowej, umieszcza się w mieszaninie rozpuszczalników acetonu i alkoholu etylowego, wymieszanych w stosunku od 1:5 do 1:2 w czasie od 1 do 10 min, a następnie suszy w temperaturze pokojowej w czasie od 10 minut do 1 godziny.

PL 237 040 B1

Resorbowalne granule polimerowe otrzymywane są metodami znanymi z literatury [G. A. Coombes, M. C. Meikle, Clinical Materials, 17 (1994) 1, pp. 35-67; M. A. Woodruff, D. W. Hutmacher, Progress in Polymer Science, 35 (2010), pp. 1217-1256], a służącymi głównie od formowania gąbek polimerowych metodą wypłukiwania porogenu (SPL, SCPL) z resorbowalnego polimeru (PLDLA, PGLA, PLA, PCL, PTMC). Jako porogen stosowane są: chlorek sodu (NaCI), siarczan sodu (Na2SiO4), glukoza, sacharoza, wodorowęglan sodu (NaHCO3), wodorofosforan sodu (Na2HPO4), diwodorofosforan sodu (NaH2PO4). Metoda te pozwala na kontrolowanie kształtu, wielkości i rozmieszczeniu porów w materiale (gąbkach, granulach) w zakresie 100-700 μm i porowatości do 90%.

Granule takie poddawane prasowaniu w temperaturze powyżej temperatury mięknięcia, a poniżej temperatury topnienia polimeru, pozwalają na otrzymanie cienkich, elastycznych i wytrzymałych membran, charakteryzujących się dodatkowo silnie rozwiniętą powierzchnią właściwą. Taka postać materiału jest korzystna do leczenia, wspomaganego dodatkowo obecnością bogato-płytkowego osocza lub szpiku kostnego, którym membrana jest nasycana i implantowana do miejsca ubytku. Takie membrany mogą być zarówno w chirurgii kostnej, jak i we wspomaganiu regeneracji chrząstki, skóry i nerwów.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono poniżej w przykładach wykonania oraz na rysunku, na którym na fig. 1 pokazano mikrostrukturę powierzchni membrany wytworzonej w przykładzie 1 (pow. 20x i 350x), na fig. 2 mikrostrukturę powierzchni tej membrany po jej modyfikacji osoczem bogatopłytkowym (pow. 1000x i 500x), na fig. 3 mikrostrukturę powierzchni membrany wytworzonej w przykładzie 2 po modyfikacji chemicznej (pow. 20x i 350x), a na fig. 4 schemat formowania tej membrany metodą prasowania na gorąco.

P r z y k ł a d 1

Odważono masę złożoną z frakcji porowatych granul polilaktydowych, o rozmiarach z przedziału od 200 do 500 μm. Przeprowadzono identyczne eksperymenty oddzielnie dla każdego ze wskazanych poniżej rodzajów granul polilaktydowych:

- poli(L/DL)laktydu PLDLA 80/20 o Mn = 180 kDa

- poli(L/DL)laktydu, PLDLA 70/30 o Mn = 200 kDa

- poli(L)laktydu PLA o Mn = 350 kDa

Masę granuli polilaktydowych nanosi się równomiernie na cienką folię celofanową pokrywającą płaską płytę szklaną (20x26x0.5 cm), przy czym grubość warstwy nie przekracza 3 mm. Przygotowany zestaw złożony ze szklanej płyty z równomiernie rozprowadzonym proszkiem polimerowym umieszcza się w komorze cieplnej, a na warstwę polimeru nakłada się celofanową folię antyadhezyjną, a następnie drugą płytę szklaną i poddaje prasowaniu pod ciśnieniem około 150 Pa. Przygotowany zestaw umieszczony w komorze cieplnej, podgrzewa się do temperatury 180°C i przetrzymuje w tej temperaturze 15 minut. Po ostudzeniu zestawu, z uformowanej warstwy wycina się fragmenty membrany o wymiarach i kształcie odpowiadających miejscu implantacji. Przed implantacją membranę poddaje się wyjaławianiu za pomocą plazmy nadtlenku wodoru lub metodą radiacyjną. Otrzymuje się membranę, której grubość wynosi ok. 500 μm. Membrana charakteryzuje się dużym rozwinięciem powierzchni, porowatością na poziomie 65%, przy wielkości porów od 5 do 200 μm (fig 1). Może zostać wykorzystana jako podłoże dla bogato-płytkowego osocza w zabiegach chirurgicznych polegających na leczeniu ubytków kostnych.

Mikrostrukturę powierzchni membrany uwidoczniono na zdjęciu w powiększeniu 20x oraz 350x (fig 1). Otrzymaną w ten sposób membranę można modyfikować przez naniesienie na jej powierzchnię osocza bogato-płytkowego lub żelu leukocytarnego, co uwidoczniono na zdjęciu w powiększeniu 1000x i 5000x (fig. 2).

P r z y k ł a d 2

Z odsianej frakcji granul polimeru polilaktydowego o konfiguracji PLDLA, o wielkości od 300 do 800 μm formuje się warstewkę o grubości około 2 mm na szklanej płycie i postępuje podobnie jak opisano w przykładzie 1. Dodatkowo, na powierzchnię płyty, poza warstewką polimeru nakłada się podkładki dystansowe wyznaczające grubość membrany, korzystnie w formie drutu ze stali nierdzewnej o średnicy 0,5 mm. Zestaw ogrzewa się w komorze cieplnej w temperaturze 180°C przez 10 min. Następnie, na ogrzany proszek polimerowy nakłada się folię antyadhezyjną i drugą płytę szklaną i poddaje prasowaniu pod ciśnieniem 600 Pa. Następnie zestaw ten poddaje się dodatkowej obróbce termicznej w czasie 15 minut w 180°C bez nacisku. Powyższa procedura w ujęciu schematycznym została pokazana na fig. 4. Uformowaną i schłodzoną membranę poddaje się dodatkowej obróbce chemicznej w mie

PL 237 040 B1 szaninie acetonu i alkoholu, w stosunku wagowym 1:3 w czasie około 1 minuty. Po tej obróbce membranę poddaje się suszeniu w temperaturze pokojowej, przy ciśnieniu 0,3 mBar, w czasie 30 minut. Następnie z warstwy wycina się fragmenty membrany o wymiarach i kształcie odpowiadających miejscu implantacji. Przed implantacją membranę poddaje się wyjaławianiu za pomocą plazmy nadtlenku wodoru lub metodą radiacyjną.

Otrzymana membrana charakteryzuje się porowatością na poziomie 70%, wielkości porów w zakresie od 20 do 150 μm i może zostać wykorzystana jako membrana zaporowa w procesie naprawczym tkanki chrzęstnej powierzchni stawowej. Jej mikrostrukturę powierzchni przedstawiono na zdjęciu w powiększeniu 20x oraz 350x (fig. 3).

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania resorbowalnej membrany do sterowanej regeneracji tkanek metodą prasowania na gorąco, znamienny tym, że jako materiał wyjściowy stosuje się granule polilaktydowe, o konfiguracji PLDLA, (kopolimeru L-DL-laktydu składającego się enancjomeru laktydu prawoskrętnego L oraz enancjomeru laktydu prawo i lewoskrętnego DL), o wielkości od 200-800 μm oraz o porowatości od 50 do 95%, wytworzonej metodą wypłukiwania porogenu (SPL, z ang. Salt Particulate Leaching) lub odlewania i wpłukiwania porogenu (SCPL, z ang. Solvent Casting Particulate Leaching), którego wielkość ziaren wynosi od 50 do 800 μm, przy czym porowate granule polimerowe rozprowadza się równomiernie w postaci warstwy o grubości od 2 do 4 mm na powierzchni szklanej płyty i ogrzewa się do temperatury powyżej temperatury mięknienia, a poniżej temperatury topnienia czystego polimeru, następnie nakłada się celofanową folię antyadhezyjną, na nią drugą płytę, z kolei tak uformowaną warstwę poddaje się prasowaniu pod ciśnieniem w zakresie od 100 Pa do 1000 Pa, w czasie od 10 do 15 minut.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że membranę schłodzoną do temperatury pokojowej, umieszcza się w mieszaninie rozpuszczalników acetonu i alkoholu etylowego, wymieszanych w stosunku od 1:5 do 1:2 w czasie od 1 do 10 min, a następnie suszy w temperaturze pokojowej w czasie, od 10 minut do 1 godziny.