PL239644B1 - Sposób wytwarzania polilaktydowego substytutu kości gąbczastej - Google Patents
Sposób wytwarzania polilaktydowego substytutu kości gąbczastej Download PDFInfo
- Publication number
- PL239644B1 PL239644B1 PL430996A PL43099619A PL239644B1 PL 239644 B1 PL239644 B1 PL 239644B1 PL 430996 A PL430996 A PL 430996A PL 43099619 A PL43099619 A PL 43099619A PL 239644 B1 PL239644 B1 PL 239644B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- substitute
- chitosan
- alginate
- sodium
- solution
- Prior art date
Links
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 title claims description 35
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 26
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 14
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 14
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 14
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 claims description 10
- 239000005714 Chitosan hydrochloride Substances 0.000 claims description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims description 7
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims description 7
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims description 7
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 7
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 229920002385 Sodium hyaluronate Polymers 0.000 claims description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 6
- 229940010747 sodium hyaluronate Drugs 0.000 claims description 6
- YWIVKILSMZOHHF-QJZPQSOGSA-N sodium;(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- Chemical compound [Na+].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 YWIVKILSMZOHHF-QJZPQSOGSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 9
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 8
- 235000010410 calcium alginate Nutrition 0.000 description 7
- 239000000648 calcium alginate Substances 0.000 description 7
- 229960002681 calcium alginate Drugs 0.000 description 7
- OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L calcium;(2s,3s,4s,5s,6r)-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxy-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxylato-4,5,6-trihydroxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylate Chemical compound [Ca+2].O[C@@H]1[C@H](O)[C@H](O)O[C@@H](C([O-])=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](O)[C@H](O2)C([O-])=O)O)[C@H](C(O)=O)O1 OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L 0.000 description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 6
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 5
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 2
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 2
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 2
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 2
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000002054 transplantation Methods 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
- 208000032170 Congenital Abnormalities Diseases 0.000 description 1
- 206010010356 Congenital anomaly Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 1
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 210000001264 anterior cruciate ligament Anatomy 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000007698 birth defect Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 1
- 230000011712 cell development Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 1
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000036755 cellular response Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229940045110 chitosan Drugs 0.000 description 1
- 210000001612 chondrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 1
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000000278 osteoconductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002138 osteoinductive effect Effects 0.000 description 1
- 210000004623 platelet-rich plasma Anatomy 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000002271 resection Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania polilaktydowego substytutu kości gąbczastej mający na celu zwiększenie osteoindukcyjności substytutu.
W samej Polsce co roku setki tysięcy ludzi wymaga interwencji chirurgicznej krytycznych ubytków kostnych, nieleczących się samoistnie [1]. Ubytki te mogą powstawać w wyniku zabiegów wymagających usunięcia części tkanki (np. rekonstrukcja więzadła krzyżowego przedniego, resekcja nowotworu), czy samoistnego zaniku tkanki (np. w wyniku osteoporozy, wad wzrodzonych). Inżynieria tkankowa jest dziedziną zajmującą się opracowywaniem zamienników (substytutów), które przywrócą, utrzymają lub poprawią funkcjonowanie tkanki. W transplantologii kostnej zamiast transplantacji żywych narządów coraz częściej wykorzystuje się substytuty, takie jak: biokompatybilne metale, ceramikę i polimery [2]. Polilaktyd (PLA) i jego kopolimery zyskały akceptację chirurgów w licznych testach klinicznych jako materiał osteokondukcyjny [3-6]. Oznacza to, że stanowi on odpowiednie rusztowanie dla komórek zasiedlających rusztowanie z PLA. Jest on biodegradowalny, co umożliwia stopniowe zastępowanie substytutu przez nową tkankę, oraz charakteryzuje się dobrymi właściwościami mechanicznymi. Zdolność PLA do regeneracji tkanki jest jednak ograniczona. W przypadku większych defektów nie posiada on wystarczających właściwości osteoindukcyjnych, czyli pobudzających komórki do różnicowania się [7, 8]. Aby poprawić niepożądane właściwości można zastosować dodatek polimerów naturalnych posiadających zdolność do stymulacji migracji oraz dojrzewania komórek, takich jak np. kwas hialuronowy, chitozan, alginian sodu.
W literaturze znanych jest wiele metod łączenia polilaktydu z polimerami naturalnymi, zarówno na drodze chemicznej, jak i fizycznej. Znana jest metoda nasączania skafoldu z PLA za pomocą roztworu wodnego chitozanu w kwasie octowym, pod zmniejszonym ciśnieniem. Nasączony skafold zamraża się i liofilizuje [9, 10]. Nasączanie polisacharydami rusztowania z PLA i następnie liofilizacja jest też znana z publikacji [11]. Zastosowano tu skafoldy w formie siatki z PLA, z dodatkiem chitozanu i/albo kolagenu. Siatka zapewniała wytrzymałość mechaniczną rusztowania, a naturalne polimery, kolagen lub chitozan, naśladowały naturalne środowisko tkanek chrzęstnych chondrocytów. Etap liofilizacji prowadzono w temperaturze -30°C, w czasie 24 h. Chitozan stosowano w formie rozpuszczonej w kwasie octowym.
Hybrydowe rusztowania PLA-chitozan otrzymane przez zanurzenie gąbek PLA w roztworze chitozanu, a następnie liofilizację, opisano także w publikacji [12]. I w tym przypadku stosowano chitozan rozpuszczony w kwasie octowym. Skafold zamrażano w temperaturze w -85°C przez 12 h. Otrzymane skafoldy miały makroporowatą strukturę gąbczastą z PLA, z mikroporowatą strukturą chitozanu w makroporach i charakteryzowały się wyższą zdolnością do pobierania wody oraz dobrą wydajnością przyłączania i proliferacji komórek, oraz wyższą żywotnością komórek.
Z kolei w publikacji [13] opisano metodę, zgodnie z którą alginian sodu rozpuszczany był w NaOH, chitozan w kwasie octowym, następnie te dwa żele mieszano ze sobą do uzyskania jednorodnej mieszaniny, którą zamrażano w temperaturze -20°C, przez 24 godziny, następnie liofilizowano i sieciowano 1% w/v roztworem CaCl2 przez 5-10 minut, płukano, aby usunąć pozostały CaCl2 i ponownie liofilizowano.
Zważywszy, że substytuty polilaktydowe kości są stosowane w żywym organizmie istotne jest precyzyjne zaplanowanie, a następnie utrzymanie ich właściwości po wszczepieniu do organizmu pacjenta. Ewentualne zmiany ich właściwości mogą bowiem wpływać negatywnie na skuteczność terapii. Celem wynalazku było opracowanie metody wytwarzania polilaktydowego substytutu kości o stabilnych parametrach i bardzo dobrej osteoindukcyjności.
Sposób wytwarzania polilaktydowego substytutu kości gąbczastej polega na tym, że wodnym roztworem chlorowodorku chitozanu i/albo alginianu sodu i/albo hialuronianu sodu o stężeniu 0,5-3% w/v, ewentualnie z dodatkiem alkoholu C1-C3 w ilości do 5%obj. zalewa się poliaktydowy substytut kości gąbczastej i utrzymuje się w warunkach próżni do 30 min. w temperaturze 25-50°C. Nasączony substytut wyjmuje się z roztworu i zamraża w temperaturze -30-0°C w czasie od 5 h do 24 h. Następnie substytut poddaje się liofilizacji w czasie od 24 h do 48 h, w temperaturze -60-(-30)°C, przy ciśnieniu poniżej 120 mbar, po czym wytrąca się chitozan z substytutu liofilizowanego z chlorowodorkiem chitozanu za pomocą roztworu wodorowęglanu sodu w mieszaninie woda : alkohol C1-C3, i/albo sieciuje się alginian z substytutu liofilizowanego z alginianem sodu za pomocą wodnego roztworu chlorku wapnia, w warunkach próżni w czasie do 20 min., w temperaturze 15-30°C, po czym substytut płucze się i suszy.
Korzystnie stosuje się roztwór samego alginianu sodu, samego chlorowodorku chitozanu lub mieszaninę alginian sodu : hialuronian sodu, alginian sodu : chlorowodorek chitozanu, w stosunku wagowym od 3:1 do 1:3.
PL 239 644 B1
Korzystnie roztwór polimerów naturalnych przed zalaniem substytutu kości gąbczastej ogrzewa się w czasie do 20 min. w temperaturze 25-50°C, mieszając z prędkością do 300 rpm.
Korzystnie jako alkohol w mieszaninie do wytrącania chitozanu stosuje się etanol.
Korzystnie stężenie wodorowęglanu sodu do wytrącania chitozanu wynosi od 0,1 do 0,5% w/v, a stosunek objętościowy woda : alkohol od 1:2 do 2:1.
Korzystnie stężenie chlorku wapnia do sieciowania alginianu wynosi 0,05-2M.
Korzystnie substytut po wytrąceniu chitozanu i/albo sieciowaniu alginianu płucze się w wodzie i suszy się próżniowo w temperaturze 30-40°C, do 48 h.
Korzystnie stosuje się polilaktydowy substytut kości gąbczastej o następujących parametrach: porowatość otwarta > 80%, nasiąkliwość względem izopropanolu >700%, moduł Younga >0,1 MPa.
W sposobie według wynalazku stosuje się sól chitozanu o pH obojętnym, zamiast stosowanego powszechnie w stanie techniki roztworu chitozanu w kwasie, dzięki czemu zmniejsza się stopień hydrolizy polilaktydu podczas procesu. W konsekwencji wyjściowa masa molowa polilaktydu nie zmniejsza się, co ma pozytywny wpływ na zachowanie właściwości mechanicznych substytutu (masa molowa jest skorelowana z wytrzymałością mechaniczną) oraz substytut degraduje w organizmie z założoną szybkością.
W sposobie według wynalazku polimery naturalne wytrąca się lub sieciuje, dzięki czemu są w postaci nierozpuszczalnej w wodzie (wytrącony chitozan, usieciowany alginian) lub fizycznie zamknięte w strukturze usieciowanego alginianu (gdy stosuje się mieszaninę alginianu sodu z innym polimerem). W konsekwencji nie rozpuszczają się one w płynie ustrojowym po wszczepieniu do organizmu, lecz pozostają w strukturze i są stopniowo wykorzystywane przez komórki rozwijające się na powierzchni substytutu. Tymczasem polimery rozpuszczone w płynach ustrojowych wymywają się po wszczepieniu i nie spełniają właściwie funkcji wspierającej rozwój komórek.
Zgodnie z wynalazkiem inkubacja substytutu polilaktydowego w roztworze wodnym soli polimerów naturalnych pod zmniejszonym ciśnieniem w podwyższonej temperaturze zapewnia wchodzenie roztworu w głąb porowatej struktury substytutu. W wyniku procesu przeprowadzonego zgodnie z wynalazkiem uzyskuje się powłokę z polimerów naturalnych na powierzchniach przestrzennego implantu polilaktydowego. Uzyskany substytut charakteryzuje się parametrami precyzyjnie zaplanowanymi przed jego wytworzeniem i zachowuje się w organizmie pacjenta w zaplanowany sposób.
Pory we wnętrzu rusztowania po procesie opisanym według wynalazku mogą być zasiedlane przez namnażające się komórki. Powierzchnia implantów otrzymanych według wynalazku jest bardziej hydrofilowa w stosunku do samego polilaktydu i może sprzyjać regeneracji kości gąbczastej. Specjalna budowa wewnętrzna substytutu oraz właściwości powierzchni umożliwiają wtłoczenie do substytutu zwiększonej ilości hydrofilowych czynników wzrostu komórek, np. w postaci osocza bogatopłytkowego. Możliwa jest również poprawa adhezji komórek do powierzchni implantu.
Otrzymane substytuty charakteryzują się porowatością otwartą 91-94% oraz nasiąkliwością względem izopropanolu 730-990% (wyznaczone metodą hydrostatyczną). Moduł Younga zawiera się w zakresie 0,6-1,2 MPa (test ściskania statycznego).
Na rysunku przedstawiono:
Fig. 1. - Obrazy SEM powłok z polimerów naturalnych osadzonych na powierzchni przestrzennego polilaktydowego substytutu, według sposobu podanego w opisie wynalazku. Powłoki: 1 - mieszanina alginianu wapnia i hialuronianu sodu (Alg:Hial), 2 - chitozan (Chit), 3 - alginian wapnia (Alg). Przedstawiono cztery powierzchnie substytutu o zwiększonej osteoindukcyjności (Góra, Bok, Spód, Przekrój poziomy).
Fig. 2. - Odpowiedź osteoblastów ludzkich (MG63) hodowanych na substytutach polilaktydowych modyfikowanych chitozanem (PLA/Chit), alginianem wapnia (PLA/Alg) w stosunku do substytutu z samego polilaktydu (PLA) i materiału referencyjnego (TCP), wyznaczona w teście Presto Blue. Słupki błędu oznaczają odchylenie standardowe wyników z trzech powtórzeń.
Sposób według wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach.
P r z y k ł a d 1
W ampule próżniowej umieszczono polilaktydowy substytut kości gąbczastej w formie przestrzennego cylindra o objętości co najmniej 10 cm3 i dodano 3% w/v wodny roztwór mieszaniny alginian sodu : hialuronian sodu. Stosunek wagowy polimerów w roztworze wynosił 2:1. Substytut obciążono ciężarkiem tak, by cały zanurzył się w roztworze. Układ utrzymywano w warunkach próżni przez 15 minut w temperaturze 30°C. Nasączony substytut wyjmowano z ampuły próżniowej i zamrażano w -18°C przez 24 h. Następnie liofilizowano przez 48 h w temperaturze -60°C, przy ciśnieniu poniżej 120 mbar. Substytut po liofilizacji umieszczono w ampule próżniowej i zalano wodnym roztworem chlorku wapnia
PL 239 644 B1 o stężeniu 0,1M. Substytut obciążono ciężarkiem tak, by cały zanurzył się w roztworze. Ampułę próżniową zamknięto i utrzymywano w warunkach próżni 10 minut w temperaturze 25°C. Substytut wyjęto i płukano w wodzie destylowanej 1 h, wymieniając kąpiel dwukrotnie. Substytut suszono 48 h, w temperaturze 40°C, pod ciśnieniem 10 mbar. Otrzymano powłokę z alginianu wapnia i hialuronianu sodu na substytucie PLA. Morfologię poszczególnych stref substytutu zobrazowano na Fig. 1(1). Porowatość substytutu wyniosła 94,0±0,7%, nasiąkliwość masowa względem izopropanolu 990±60%, moduł Younga 0,63±0,3 MPa.
P r z y k ł a d 2
W ampule próżniowej umieszczono polilaktydowy substytut kości gąbczastej i dodano 3% w/v wodny roztwór chlorowodorku chitozanu. Implant obciążono ciężarkiem tak, by cały zanurzył się w roztworze. Układ utrzymywano w warunkach próżni przez 15 minut w temperaturze 30°C. Nasączony substytut wyjmowano z ampuły próżniowej i zamrażano w -18°C przez 24 h. Następnie liofilizowano 48 h w temperaturze -60°C, przy ciśnieniu poniżej 120 mbar. Substytut po liofilizacji umieszczono w ampule próżniowej i zalano wodno-etanolowym roztworem wodorowęglanu sodu o stężeniu 0,36% w/v. Stosunek objętościowy wody do etanolu wynosił 1:1. Implant obciążono ciężarkiem tak, by cały zanurzył się w roztworze. Ampułę próżniową zamknięto i utrzymywano w warunkach próżni 10 minut w temperaturze 25°C. Substytut wyjęto i płukano w wodzie destylowanej 1 h, wymieniając kąpiel dwukrotnie. Substytut suszono 48 h w temperaturze 40°C pod ciśnieniem 10 mbar. Otrzymano powłokę z chitozanu na substytucie PLA. Morfologię poszczególnych stref substytutu zobrazowano na Fig. 1(2). Porowatość substytutu wyniosła 92,0±1,0%, nasiąkliwość masowa 850±100%, moduł Younga 1,17±0,2 MPa.
P r z y k ł a d 3
Proces przeprowadzono jak w przykładzie 1, przy czym zastosowano 3% w/v wodny roztwór alginianu sodu. Otrzymano powłokę z alginianu wapnia na substytucie PLA. Morfologię poszczególnych stref substytutu zobrazowano na Fig. 1(3). Porowatość substytutu wyniosła 91,7±0,2%, nasiąkliwość masowa względem izopropanolu 730±40%, moduł Younga 0,85±0,2 MPa.
P r z y k ł a d 4
Wykonano test komórkowy substytutu niemodyfikowanego z samego polilaktydu oraz substytutów modyfikowanych alginianem wapnia i chitozanem. W tym celu pobrano fragmenty prostopadłościenne z części wewnętrznej substytutów o wymiarach 5x5x1 mm. Fragmenty umieszczono w płytce 96-dołkowej. Każdy dołek z próbką wypełniono 400 μL pożywki zawierającej 5x104 komórek osteoblastów linii MG63. Trzy puste dołki wypełniono taką samą zawiesiną komórek jako referencję (TCP). Płytkę inkubowano 1 dzień w 37°C. Próbki przemyto buforem PBS i następnie wykonano test PrestoBlue według protokołu producenta. Określono odpowiedź komórek rosnących na substytutach w porównaniu do TCP. Odpowiedź komórkowa jest wprost proporcjonalna do liczby komórek namnożonych w ciągu 3, 5 dni. Wykazano poprawę proliferacji komórek na substytutach modyfikowanych alginianem wapnia i chitozanem w stosunku do samego PLA i TCP (Fig. 2).
Literatura:
[1] EH Schemitsch. Size Matters: Defining Critical In Bone Defect Size! J Orthop Trauma.
2017, 31, S20.
[2] PV Giannoudis, H Dinopoulos, E Tsiridis. Bone substitutes: An update. Injury. 2005,
36, S20.
[3] S Gogolewski, L Pineda, CM Busing. Bone regeneration in segmental defects with re- sorbable polymeric membranes: IV. Does the polymer chemical composition affect the healing process? Biomaterials. 2000, 21, 2513.
[4] JO Hollinger. Preliminary report on the osteogenic potential of a biodegradable copoly- mer of polylactide (PLA) and polyglycolide (PGA). J Biomat Mat Res Part B: Applied Biomat. 1983, 17, 71.
[5] CS Leiggener, R Curtis, AA Muller, D Pfluger, S Gogolewski, BA Rahn. Influence of copolymer composition of polylactide implants on cranial bone regeneration. Biomaterials, 2006, 27, 202.
[6] G Schmidmaier, K Baehr, S Mohr, M Kretschmar, S Beck, B Wildemann. Biodegrada- ble polylactide membranes for bone defect overage: biocompatibility testing, radiological and histological evaluation in a sheep model. Clinical Oral Implants Res. 2006, 17, 439.
PL 239 644 B1
[7] K Ficek, J Filipek, P Wojciechowski, K Kopec, SZ Ewa, S Blazewicz. A bioresorbable polylactide implant used in bone cyst filling. J Mater Sci: Mater Med. 2016, 27, 33.
[8] B Błaszczyk, W Kaspera, K Ficek, M Kajor, M Binkowski, E Stodolak-Zych, A Grajo- szek, J Stojko, H Bursig, P Ładziński. Effects of Polylactide Copolymer Implants and Platelet-Rich Plasma on Bone Regeneration within a Large Calvarial Defect in Sheep. BioMed Res Int. 2018, Article ID 4120471.
[9] Y Jiao, Z Liu, C Zhou. Fabrication and characterization of PLLA-chitosan hybrid scaffolds with improved cell compatibility. J Biomed Mater Res A. 2007, 80A, 820.
[10] AM Haaparanta, E Jarvinen, IF Cengiz, V Ella, HT Kokkonen, I Kiviranta, M Kellomaki. Preparation and characterization of collagen/PLA, chitosan/PLA, and collagen/chitosan/PLA hybrid scaffolds for cartilage tissue engineering, J Mater Sci: Mater Med. 2014, 25, 1129.
[11] Anne-Marie Haaparanta, Elina Jarvinen, Ibrahim Fatih Cengiz, Ville Ella, Harri T. Kokkonen, Ilkka Kiviranta, Minna Kellomaki, Preparation and characterization of collagen/PLA, chitosan/PLA, and collagen/chitosan/PLA hybrid scaffolds for cartilage tissue engineering.
[12] Y Jiao, Z Liu, C Zhou. Fabrication and characterization of PLLA-chitosan hybrid scaffolds with improved cell compatibility, J Biomed Mater Res A. 2007, 80A, 820.
[13] Z Li, HR Ramay, KD Hauch, D Xiao, M Zhang. Chitosan-alginate hybrid scaffolds for bone tissue engineering, Biomaterials, 2005, 26, 3919.
Zastrzeżenia patentowe
Claims (8)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania polilaktydowego substytutu kości gąbczastej z powłoką z polisacharydowych polimerów naturalnych, w którym substytut nasącza się roztworem polisacharydu, zamraża i liofilizuje, znamienny tym, że poliaktydowy substytut kości gąbczastej zalewa się wodnym roztworem chlorowodorku chitozanu i/albo alginianu sodu i/albo hialuronianu sodu o stężeniu 0,5-3% w/v, ewentualnie z dodatkiem alkoholu C1-C3 w ilości do 5%obj. i utrzymuje się w warunkach próżni do 30 minut, w temperaturze 25-50°C, po czym nasączony substytut wyjmuje się z roztworu i zamraża w temperaturze -30-0°C w czasie od 5 h do 24 h, a następnie substytut poddaje się liofilizacji w czasie od 24 h do 48 h, w temperaturze -60-(-30)°C, przy ciśnieniu poniżej 120 mbar, po czym wytrąca się chitozan z substytutu liofilizowanego z chlorowodorkiem chitozanu za pomocą roztworu wodorowęglanu sodu w mieszaninie woda : alkohol C1-C3, i/albo sieciuje się alginian z substytutu liofilizowanego z alginianem sodu za pomocą wodnego roztworu chlorku wapnia o stężeniu 0,05-2M, w warunkach próżni w czasie do 20 min., w temperaturze 15-30°C, po czym substytut płucze się i suszy.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się roztwór samego alginianu sodu, samego chlorowodorku chitozanu lub mieszaninę alginian sodu: hialuronian sodu, alginian sodu: chlorowodorek chitozanu, w stosunku wagowym od 3:1 do 1:3.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór polimerów naturalnych przed zalaniem substytutu kości gąbczastej ogrzewa się w czasie do 20 minut, w temperaturze 25-50°C.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako alkohol w mieszaninie do wytrącania chitozanu stosuje się etanol.
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stężenie wodorowęglanu sodu do wytrącania chitozanu wynosi od 0,1 do 0,5% w/v, a stosunek objętościowy woda : alkohol od 1:2 do 2:1.
- 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stężenie chlorku wapnia do sieciowania alginianu wynosi 0,05-2M.
- 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że substytut po wytrąceniu chitozanu i/albo sieciowaniu alginianu płucze się w wodzie i suszy się próżniowo w temperaturze 30-40°C, do 48 h.
- 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się polilaktydowy substytut kości gąbczastej o następujących parametrach: porowatość otwarta >80%, nasiąkliwość względem izopropanolu >700%, moduł Younga >0,1 MPa.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430996A PL239644B1 (pl) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | Sposób wytwarzania polilaktydowego substytutu kości gąbczastej |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430996A PL239644B1 (pl) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | Sposób wytwarzania polilaktydowego substytutu kości gąbczastej |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL430996A1 PL430996A1 (pl) | 2021-03-08 |
| PL239644B1 true PL239644B1 (pl) | 2021-12-20 |
Family
ID=75107818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL430996A PL239644B1 (pl) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | Sposób wytwarzania polilaktydowego substytutu kości gąbczastej |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL239644B1 (pl) |
-
2019
- 2019-08-29 PL PL430996A patent/PL239644B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL430996A1 (pl) | 2021-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11191869B2 (en) | High density fibrous polymers suitable for implant | |
| US9752117B2 (en) | Hybrid tissue scaffold for tissue engineering | |
| US8901202B2 (en) | Biocompatible material and prosthetic device made thereof for the replacement, repair and regeneration of meniscus | |
| US11896488B2 (en) | Reinforced bone scaffold | |
| JP2017047188A (ja) | 足場を形成する方法 | |
| JP2008523870A (ja) | キトサン組成物 | |
| ES2211446T3 (es) | Materiales compuestos de ceramicos y polimeros. | |
| PL239644B1 (pl) | Sposób wytwarzania polilaktydowego substytutu kości gąbczastej | |
| AU2020297034B2 (en) | An implant comprising a collagen membrane | |
| TWI440486B (zh) | 聚乳酸／硫酸鈣支架 | |
| BR112021025835B1 (pt) | Estrutura implantável, método de preparação de uma estrutura implantável e kit | |
| JPH08141066A (ja) | 高分子電解質錯体を含む骨形成材 |