PL240639B1 - Dwufazowy biomateriał na bazie kurdlanu oraz hydroksyapatytu (HAp) oraz sposób jego otrzymywania i jego zastosowanie do regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych - Google Patents
Dwufazowy biomateriał na bazie kurdlanu oraz hydroksyapatytu (HAp) oraz sposób jego otrzymywania i jego zastosowanie do regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych Download PDFInfo
- Publication number
- PL240639B1 PL240639B1 PL437234A PL43723421A PL240639B1 PL 240639 B1 PL240639 B1 PL 240639B1 PL 437234 A PL437234 A PL 437234A PL 43723421 A PL43723421 A PL 43723421A PL 240639 B1 PL240639 B1 PL 240639B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- biomaterial
- wpi
- hap
- phase
- cells
- Prior art date
Links
- 239000012620 biological material Substances 0.000 title claims description 82
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 title claims description 44
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 title claims description 44
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims description 18
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 title claims description 18
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims description 11
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 32
- 229920002558 Curdlan Polymers 0.000 claims description 29
- 239000001879 Curdlan Substances 0.000 claims description 29
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 29
- 229940078035 curdlan Drugs 0.000 claims description 29
- 235000019316 curdlan Nutrition 0.000 claims description 29
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 claims description 24
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 claims description 24
- 235000021119 whey protein Nutrition 0.000 claims description 24
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 claims description 15
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 14
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 claims description 13
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 11
- 229920002498 Beta-glucan Polymers 0.000 claims description 10
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 claims description 9
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims description 9
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 7
- 230000035899 viability Effects 0.000 claims description 7
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 claims description 5
- 210000005009 osteogenic cell Anatomy 0.000 claims description 4
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 3
- PRDFBSVERLRRMY-UHFFFAOYSA-N 2'-(4-ethoxyphenyl)-5-(4-methylpiperazin-1-yl)-2,5'-bibenzimidazole Chemical compound C1=CC(OCC)=CC=C1C1=NC2=CC=C(C=3NC4=CC(=CC=C4N=3)N3CCN(C)CC3)C=C2N1 PRDFBSVERLRRMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- KPKZJLCSROULON-QKGLWVMZSA-N Phalloidin Natural products N1C(=O)[C@@H]([C@@H](O)C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](C[C@@](C)(O)CO)NC(=O)[C@H](C2)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H]3C[C@H](O)CN3C(=O)[C@@H]1CSC1=C2C2=CC=CC=C2N1 KPKZJLCSROULON-QKGLWVMZSA-N 0.000 claims 1
- 108010009711 Phalloidine Proteins 0.000 claims 1
- 238000012925 biological evaluation Methods 0.000 claims 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 claims 1
- 210000003855 cell nucleus Anatomy 0.000 claims 1
- 210000004292 cytoskeleton Anatomy 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 7
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 7
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 7
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 description 4
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 2
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 2
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 2
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 description 2
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 description 2
- 102000000503 Collagen Type II Human genes 0.000 description 2
- 108010041390 Collagen Type II Proteins 0.000 description 2
- DHCLVCXQIBBOPH-UHFFFAOYSA-N Glycerol 2-phosphate Chemical compound OCC(CO)OP(O)(O)=O DHCLVCXQIBBOPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N Lactic Acid Natural products CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 2
- 229940096422 collagen type i Drugs 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 210000005065 subchondral bone plate Anatomy 0.000 description 2
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation 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
- 229920000945 Amylopectin Polymers 0.000 description 1
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001287 Chondroitin sulfate Polymers 0.000 description 1
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 description 1
- 241000906034 Orthops Species 0.000 description 1
- 241000283977 Oryctolagus Species 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 WPI Chemical compound 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 description 1
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 1
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004068 calcium phosphate ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 210000001612 chondrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 1
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001606 poly(lactic acid-co-glycolic acid) Polymers 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3641—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the site of application in the body
- A61L27/3645—Connective tissue
- A61L27/3654—Cartilage, e.g. meniscus
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/20—Polysaccharides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
- A61L27/227—Other specific proteins or polypeptides not covered by A61L27/222, A61L27/225 or A61L27/24
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3683—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3683—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment
- A61L27/3691—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment characterised by physical conditions of the treatment, e.g. applying a compressive force to the composition, pressure cycles, ultrasonic/sonication or microwave treatment, lyophilisation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
- A61L27/425—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix of phosphorus containing material, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
- A61L27/46—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with phosphorus-containing inorganic fillers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Dermatology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Botany (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Description
PL 240 639 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest biomimetyczny dwufazowy biomateriał na bazie naturalnego polisacharydu e-1,3-glukanu (kurdlanu), zawierający dwie spójne fazy: górną - polimerową, składającą się z kurdlanu i izolatu białka serwatkowego (WPI) oraz dolną - polimerowo-ceramiczną, zawierającą kurdlan, WPI i hydroksyapatyt (HAp). Przedmiotem wynalazku jest także sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie do regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych.
Ubytki chrzęstno-kostne (IV° wg skali Outerbridgae’a) stanowią najpoważniejszy, a zarazem najczęstszy problem wśród pacjentów ortopedycznych. Obejmują one nie tylko warstwy tkanki chrzęstnej, ale także kość podchrzęstną (Casey Slattery B. S., Clin. Orthop. Relat. Res. 2018, 476, 2101-2104; Cassar-Gheiti A. J. et al. Intechopen 2016, doi: 10.5772/intechopen.70261). Tkanka chrzęstna znacznie różni się od tkanki kostnej zarówno pod kątem kompozycji jak i właściwości strukturalnych, mechanicznych i biologicznych. Ponadto chrząstka, w przeciwieństwie do kości, charakteryzuje się niewielkimi zdolnościami regeneracyjnymi. W związku z powyższym, stosowanie biomateriałów homogennych może być niewystarczające. Naprawa tak złożonych ubytków z zastosowaniem biomateriałów fazowych/warstwowych, które naśladują zarówno tkankę chrzęstną jak i kostną, daje obecnie na jlepsze rezultaty terapeutyczne (Deng C. i wsp. Nanomed. Nanobiotechnol. 2019, e1576; Guarnino V. i wsp. Materials for Biomedical Eng ineering, Chapter 10, 2019, 297-337; Li X. i wsp. Regen. Biomater. 2015, 2, 221 -228).
Znanym rozwiązaniem w regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych jest stosowanie biomimetycznych fazowych/warstwowych biomateriałów składających się z polimerów pochodzenia naturalnego i/lub syntetycznego oraz składników nieorganicznych, np. ceramiki fosforanowo -wapniowej, bioszkieł itp. Dla przykładu, z opisu patentowego CN106178126A znany jest dwufazowy biomateriał składający się z fazy górnej, zawierającej fibroinę jedwabiu i chitozan (SF -CS) oraz fazy dolnej, wzbogaconej dodatkowo nanohydroksyapatytem (SF-CS-nHA). Badania in vivo wskazuj ą, że biomateriał wytworzony wg wynalazku posiada właściwości regeneracyjne względem tkanki chrzęstnej oraz kostnej (badania na królikach Nowozelandzkich) i zatem może on znaleźć zastosowanie w regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych. Z opisu patentowego WO2017118863A1 znany jest biomimetyczny dwufazowy biomateriał, który zawiera kolagen oraz kopolimer kwasu mlekowego i glikolowego (PLGA) (faza górna), oraz kolagen połączony z hydroksyapatytem (HAp), osadzony na podłożu tytanowym (faza dolna). Biomateriał wykazuje właściwości mechaniczne zbliżone do natywnej tkanki chrzęstnej oraz kostnej, a także sprzyja wzrostowi i proliferacji komórek w czasie (badania in vitro z wykorzystaniem komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego owcy). Ponadto badania in vivo potwierdziły integrację skafoldu z chrząstką oraz kością owiec oraz wyżłów włoskich szorstkowłosych (Spinone Italiano), co wskazuje, że biomateriał może znaleźć zastosowanie w regeneracj i ubytków chrzęstno-kostnych. Z opisu patentowego US2015110846A1 znany jest dwufazowy biomateriał na bazie nanowłókien złożonych z siarczanu chondroityny oraz kwasu hialuronowego (faza górna) oraz nanowłókien zawierających hydroksyapatyt, β-glicerofosforan oraz β-TCP (faza dolna). Biomateriał sprzyja zasiedleniu i proliferacji ludzkich chondrocytów in vitro. Z kolei, z opisu patentowego WO2010084481A1 znany jest trójwarstwowy biomateriał do regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych. Warstwa górna biomateriału składa się z kolagenu typu I oraz kolagenu typu II (1 : 1), warstwa pośrednia z kolagenu typu I, kolagenu typu II (1 : 1) oraz hydroksyapatytu, a warstwa dolna wyłącznie z hydroksyapatytu. Skafold ten wspiera proliferację prawidłowych mysich preosteoblastów in vitro (linia komórkowa MC3T3-E1).
Z przeglądu baz patentowych oraz powyższych opisów patentowych wynika, że nie ma obecnie biomateriałów fazowych/warstwowych zawierających bakteryjny e-1,3-glukan (kurdlan), izolat białka serwatkowego (WPI) oraz ceramikę hydroksyapatytową. Wiadomo jednak, że hydrożel β-1,3-glukanowy (kurdlanowy) otrzymywany metodą termiczną znalazł zastosowanie jako składnik substytutu kostnego na bazie ceramiki hydroksyapatytowej (patent PL 206394 i international patent nr EU 2421570 B1). Z kolei hydrożel kurdlanowy otrzymywany metodą dializy względem roztworu jonów wapnia znalazł zastosowanie jako składnik biokompatybilnego ceramiczno-polimerowego rusztowania kostnego (patent PL 229329 B1). Ponadto, znany jest hydrożel na bazie izolatu białka serwatkowego (WPI), a także hydrożele na bazie WPI i polisacharydów - amylozy, celulozy, amylopektyny, chitozanu i dekstranu, które mogą znaleźć zastosowanie w regeneracji tkanki kostnej (patent USA US/2013/0101548 A1, patent USA
PL 240 639 B1
US 9,758,558 B2 i International patent nr WO 2011/123760 A2). Warto jednak zaznaczyć, że wspomniane wynalazki są biomateriałami kompozytowymi, w których składniki są rozłożone równomiernie względem siebie - nie ma widocznych faz w ich strukturze.
Przedstawiony wynalazek rozwiązuje zagadnienie otrzymywania dwufazowego biomateriału, składającego się z: fazy górnej - polimerowej, którą stanowi β-1,3-glukan (kurdlanu) i izolat białka serwatkowego (WPI) oraz fazy dolnej - polimerowo-ceramicznej, którą stanowi kurdlan, WPI i hydroksyapatyt (HAp), charakteryzującego się brakiem cytotoksyczności oraz biokompatybilnością w warunkach in vitro, poprzez sprzyjanie wzrostowi oraz proliferacji osteoblastów ludzkich (linia hFOB 1.19, ATCC).
Dwufazowy biomateriał według wynalazku stanowi β-1,3-glukan (kurdlan), izolat białka serwatkowego (WPI) oraz ceramika hydroksyapatytowa (HAp), gdzie proporcje składników polimerowych względem 100 ml wodnego roztworu wynoszą odpowiednio: 6-20% (w/v) - e-1,3-glukan, 20-50% (w/v) - izolat białka serwatkowego (WPI), natomiast ilość dodawanych granul ceramiki hydroksyapatytowej (HAp) do takiej mieszaniny polimerów wynosi 40 g - 100 g, przy czym górną fazę stanowi mieszanina β-1,3-glukanu (kurdlanu) oraz izolatu białka serwatkowego (WPI), zaś dolną fazę stanowi mieszanina e-1,3-glukanu (kurdlanu) i izolatu białka serwatkowego (WPI) oraz ceramika hydroksyapatytowa (HAp).
Biomateriał korzystnie zawiera e-1,3-glukan w ilości 8% (w/v) w odniesieniu do 100 ml wodnego roztworu.
Biomateriał korzystnie zawiera izolat białka serwatkowego (WPI) w ilości 30% (w/v) w odniesieniu do 100 ml wodnego roztworu.
Korzystnie ceramika hydroksyapatytowa (HAp) jest w postaci nanoproszku lub proszku lub granul o rozmiarze 0,01-1,0 mm.
Biomateriał korzystnie zawiera ceramikę hydroksyapatytową (HAp) w ilości 70-80 g w odniesieniu do 100 ml wodnego roztworu polimerów.
Przedmiotem wynalazku jest także dwufazowy biomateriał na bazie e-1,3-glukanu (kurdlanu) i ceramiki hydroksyapatytowej (HAp) opisany wyżej do zastosowania do regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych.
Sposób wytwarzania dwufazowego biomateriału na bazie kurdlanu do regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych znamienny tym, że 20-50% (w/v) wodny roztwór izolatu białka serwatkowego (WPI), korzystnie 30% (w/v), dodaje się do proszku e-1,3-glukanu (kurdlanu), tak aby stężenie kurdlanu względem roztworu WPI wynosiło 6-20% (w/v), korzystnie 8% (w/v), następnie do takiej mieszaniny dodaje się ceramikę hydroksyapatytową (HAp) w postaci nanoproszku lub proszku lub granul o rozmiarze 0,01-1,0 mm, wypalanych w temperaturze 500-1300°C, w ilości 40-100 g na 100 ml wodnego roztworu polimerów, po czym uzyskaną mieszaninę poddaje się wirowaniu przez 1-10 minut, przy prędkości 800-10 000 rpm, następnie mieszaninę z uformowanymi fazami górną - polimerową oraz dolną - polimerowo-ceramiczną inkubuje się korzystnie przez 15 minut w temperaturze 90-120°C i poddaje sterylizacji.
Sposób według zastrz. 2. znamienny tym, że stosuje się granule w ilości od 40 do 100 g, najkorzystniej 70-80 g (w odniesieniu do 100 ml roztworu polimerów), wypalane w temperaturze 1100-1200°C.
Korzystnie sterylizację prowadzi się poprzez autoklawowanie tak, że ma on formę mokrą.
Korzystnie sterylizację mokrego materiału prowadzi się w temperaturze 121°C przez 15 minut.
Korzystnie dwufazowy biomateriał przed sterylizacją gazową poddaje się suszeniu w temperaturze pokojowej.
Korzystnie sterylizację gazową suchego biomateriału prowadzi się tlenkiem etylenu (55°C) przez około 3 godziny.
Korzystnie rozmiar granul wynosi 0,05-0,2 mm.
Korzystnie uzyskaną mieszaninę poddaje się wirowaniu przez 3 minuty przy prędkości 3000 rpm.
Korzystnie mieszaninę z uformowanymi dwoma fazami (górną - polimerową oraz dolną - polimerowo-ceramiczną) inkubuje się w temperaturze 90°C.
Wytworzony wg wynalazku dwufazowy biomateriał na bazie kurdlanu, charakteryzuje się korzystnymi właściwościami biologicznymi względem ludzkich osteoblastów hFOB 1.19 w warunkach in vitro.
Połączenie polimerów w postaci e-1,3-glukanu (kurdlanu) i białka serwatkowego (WPI) oraz ceramiki hydroksyapatytowej (HAp) w odpowiednich proporcjach oraz sposób ich łączenia prowadzący do otrzymania dwufazowego biomateriału, przyniosło poszukiwane efekty w regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych.
Jak się nieoczekiwanie okazało składniki te wzajemnie się uzupełniają, tworząc biokompatybilny, spójny biomateriał, posiadający dwie fazy (polimerową oraz polimerowo-ceramiczną), charakteryzujący się
PL 240 639 B1 brakiem rozwarstwienia na ich granicy. Nietoksyczny β-1,3- glukan (kurdlan) w połączeniu z biokompatybilnym białkiem serwatkowym (WPI) tworzy sprężysty żel, który umożliwia osadzenie ceramiki hydroksyapatytowej (HAp) w jego dolnej części, co w konsekwencji pozwala na otrzymanie biomateriału złożonego z dwóch faz - górnej polimerowej (kurdlan-WPI) i dolnej polimerowo-ceramicznej (kurdlan-WPI-HAp). Obie fazy biomateriału wykazują pożądane właściwości biologiczne względem ludzkich komórek kościotwórczych, poprzez wspieranie ich wzrostu i proliferacji in vitro, co wskazuje że dwufazowy biomateriał może być stosowany do regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych.
Nikt dotąd w stanie techniki nie ujawnił dwufazowego biomateriału o składzie według wynalazku.
Biomateriał charakteryzuje się także tym, że jest biomimetyczny, tj. jego struktura i kompozycja naśladują naturalną chrząstkę i kość.
Korzystne właściwości biologiczne i strukturalne biomateriału, tj. zdolność do wspierania żywotności i proliferacji osteoblastów linii hFOB 1.19 oraz spoistość i biomimetyczność, wynikają z jego składu jakościowego i ilościowego oraz sposobu jego wytwarzania. Dwufazowość materiału według wynalazku uzyskiwana jest dzięki zastosowaniu określonych składników i ich ilości zwłaszcza ceramiki (HAp) w ilości 40 g - 100 g względem pozostałych składników oraz sposobu wytwarzania, w szczególności poprzez zastosowanie wirowania.
Przedmiot wynalazku ilustrują przedstawione poniżej przykłady.
P r z y k ł a d 1
Do 0,4 g izolatu białka serwatkowego (WPI) dodano 1 ml wody destylowanej. Składniki mieszano, aż do całkowitego rozpuszczenia WPI. Otrzymany klarowny roztwór WPI dodano do 0,08 g kurdlanu umieszczonego w probówce typu Eppendorf o pojemności 2 ml. Składniki mieszano aż do ich całkowitego połączenia. Następnie, dodawano 0,9 g nanoproszku hydroksyapatytowego. Otrzymaną mieszaninę wirowano przez 1 minutę przy prędkości 9000 rpm, a następnie poddawano inkubacji w temperaturze 90°C przez 15 minut. Otrzymany dwufazowy biomateriał poddano sterylizacji przez autoklawowanie (121°C, 15 minut). Przygotowany w ten sposób biomateriał posiada korzystne właściwości, tj. nie wykazuje cytotoksyczności i wspiera proliferację osteoblastów.
Otrzymany materiał posiadał strukturę dwufazową, gdzie górna faza - polimerowa stanowiła ok. 10% objętości biomateriału, zaś dolna faza polimerowo-ceramiczną stanowiła ok. 90% objętości biomateriału.
P r z y k ł a d 2
Do 0,3 g izolatu białka serwatkowego (WPI) dodano 1 ml wody destylowanej. Składniki mieszano, aż do całkowitego rozpuszczenia WPI. Otrzymany klarowny roztwór WPI dodano do 0,07 g kurdlanu umieszczonego w probówce typu Eppendorf o pojemności 2 ml. Składniki mieszano aż do ich całkowitego połączenia. Następnie, dodawano 1,0 g proszku hydroksyapatytowego. Otrzymaną mieszaninę wirowano przez 9 minut przy prędkości 900 rpm, a następnie poddawano inkubacji w temperaturze 90°C przez 15 minut. Otrzymany dwufazowy biomateriał poddano sterylizacji przez autoklawowanie (121°C, 15 minut). Przygotowany w ten sposób biomateriał posiada korzystne właściwości, tj. nie wykazuje cytotoksyczności i wspiera proliferację osteoblastów.
Otrzymany materiał posiadał strukturę dwufazową, gdzie górna faza - polimerowa stanowiła ok. 5% objętości biomateriału, zaś dolna faza polimerowo-ceramiczną stanowiła ok. 95% objętości biomateriału.
P r z y k ł a d 3
Do 0,3 g izolatu białka serwatkowego (WPI) dodano 1 ml wody destylowanej. Składniki mieszano, aż do całkowitego rozpuszczenia WPI. Otrzymany klarowny roztwór WPI dodano do 0,08 g kurdlanu umieszczonego w probówce typu Eppendorf o pojemności 2 ml. Składniki mieszano aż do ich całkowitego połączenia. Następnie, dodawano 0,7 g granul hydroksyapatytu o rozmiarze 0,05-0,2 mm, wypalanych w temperaturze 1150°C. Otrzymaną mieszaninę wirowano przez 3 minuty przy prędkości 3000 rpm, a następnie poddawano inkubacji w temperaturze 90°C przez 15 minut. Otrzymany dwufazowy biomateriał wyjęto z probówki i suszono w temperaturze pokojowej przez okres 24 godzin. Sterylizację otrzymanej próbki przeprowadzono za pomocą tlenku etylenu (55°C, 3 godziny, a następnie 15 -godzinna wentylacja próbki w celu odprowadzenia resztek tlenku etylenu po procesie sterylizacji). Przygotowany w ten sposób biomateriał posiada korzystne właściwości, tj. nie wykazuje cytotoksyczności i wspiera proliferację osteoblastów.
Otrzymany materiał posiadał strukturę dwufazową, gdzie górna faza - polimerowa stanowiła ok. 30% objętości biomateriału, zaś dolna faza polimerowo-ceramiczną stanowiła ok. 70% objętości biomateriału.
PL 240 639 B1
Dwufazowy biomateriał na bazie kurdlanu, wytworzony wg wynalazku, zawierający kurdlan w ilości 0,08 g, izolat białka serwartkowego (WPI) w ilości 0,3 g oraz hydroksyapatyt w postaci granul o rozmiarze 0,05-0,2 mm w ilości 0,7 g, został przedstawiony na zdjęciu.
P r z y k ł a d 4
Do 0,35 g izolatu białka serwatkowego (WPI) dodano 1 ml wody destylowanej. Składniki mieszano, aż do całkowitego rozpuszczenia WPI. Otrzymany klarowny roztwór WPI dodano do 0,08 g kurdlanu umieszczonego w probówce typu Eppendorf o pojemności 2 ml. Składniki mieszano aż do ich całkowitego połączenia. Następnie, dodawano 0,5 g granul hydroksyapatytu o rozmiarze 0,3-0,6 mm, wypalanych w temperaturze 1200°C. Otrzymaną mieszaninę wirowano przez 5 minut przy prędkości 3500 rpm, a następnie poddawano inkubacji w temperaturze 90°C przez 15 minut. Otrzymany dwufazowy biomateriał wyjęto z probówki i suszono w temperaturze pokojowej przez okres 24 godzin. Sterylizację otrzymanej próbki przeprowadzono za pomocą tlenku etylenu (55°C, 3 godziny, a następnie 15-godzinna wentylacja próbki w celu odprowadzenia resztek tlenku etylenu po procesie sterylizacji). Przygotowany w ten sposób biomateriał posiada korzystne właściwości, tj. nie wykazuje cytotoksyczności i wspiera proliferację osteoblastów.
Otrzymany materiał posiadał strukturę dwufazową, gdzie górna faza - polimerowa stanowiła ok. 50% objętości biomateriału, zaś dolna faza polimerowo-ceramiczną stanowiła ok. 50% objętości biomateriału.
P r z y k ł a d 5
Do 0,4 g izolatu białka serwatkowego (WPI) dodano 1 ml wody destylowanej. Składniki mieszano, aż do całkowitego rozpuszczenia WPI. Otrzymany klarowny roztwór WPI dodano do 0,08 g kurdlanu umieszczonego w probówce typu Eppendorf o pojemności 2 ml. Składniki mieszano aż do ich całkowitego połączenia. Następnie, dodawano 0,4 g granul hydroksyapatytu o rozmiarze 0,3-0,6 mm, wypalanych w temperaturze 1150°C. Otrzymaną mieszaninę wirowano przez 6 minut przy prędkości 2000 rpm, a następnie poddawano inkubacji w temperaturze 90°C przez 15 minut. Otrzymany dwufazowy biomateriał poddano sterylizacji przez autoklawowanie (121°C, 15 minut). Przygotowany w ten sposób biomateriał posiada korzystne właściwości, tj. nie wykazuje cytotoksyczności i wspiera proliferację osteoblastów.
Otrzymany materiał posiadał strukturę dwufazową, gdzie górna faza - polimerowa stanowiła ok. 60% objętości biomateriału, zaś dolna faza polimerowo-ceramiczną stanowiła ok. 40% objętości biomateriału.
P r z y k ł a d 6
Do 0,2 g izolatu białka serwatkowego (WPI) dodano 1 ml wody destylowanej. Składniki mieszano, aż do całkowitego rozpuszczenia WPI. Otrzymany klarowny roztwór WPI dodano do 0,15 g kurdlanu umieszczonego w probówkach typu Eppendorf o pojemności 2 ml. Składniki mieszano aż do ich całkowitego połączenia. Następnie, dodawano 0,7 g granul hydroksyapatytu o rozmiarze 0,05-0,2 mm, wypalanych w temperaturze 1150°C. Otrzymaną mieszaninę wirowano przez 4 minuty przy prędkości 4000 rpm, a następnie poddawano inkubacji w temperaturze 90°C przez 15 minut. Otrzymany dwufazowy biomateriał poddano sterylizacji przez autoklawowanie (121°C, 15 minut). Przygotowany w ten sposób biomateriał wykazuje korzystne właściwości, tj. nie wykazuje cytotoksyczności i wspiera proliferację osteoblastów. Otrzymany materiał posiadał strukturę dwufazową, gdzie górna faza - polimerowa stanowiła ok. 30% objętości biomateriału, zaś dolna faza polimerowo-ceramiczną stanowiła ok. 70% objętości biomateriału.
W celu oceny właściwości biologicznych uformowanych faz biomateriału wytworzonego wg wynalazku, tj. fazy polimerowej i fazy polimerowo-ceramicznej, skafold ten pocięto na krążki. W efekcie otrzymano próbki kurdlan-WPI pochodzące z górnej części biomateriału - fazy polimerowej, odwzorowującej tkankę chrzęstną oraz kurdlan-WPI-HAp pochodzące z dolnej części biomateriału - fazy polimerowo-ceramicznej, odwzorowującej kość podchrzęstną.
Wyniki badań dla biomateriału kurdlan (8% w/v) - WPI (30% w/v) oraz kurdlan (8% w/v) - WPI (30% w/v) - granule HAp o rozmiarze 0,05-0,2 mm, wypalane w temperaturze 1150°C (70 g granul HAp na 100 ml roztworu kurdlan-WPI) wytworzonego według wynalazku przedstawiono w Tabeli 1.
Claims (5)
- PL 240 639 Β1Tabela 1. Wybrane właściwości dwufazowego biomateriału kurdlan - WPI/ kurdlan - WPI - HAp wytworzonego według wynalazku, opisanego w przykładzie 3Cecha Biomateriał kurdlan - WPI/kurdlan - WPI - HApPróbki kurdlan - WPI, pochodzące z górnej fazy biomateriału Próbki kurdlan - WPI - HAp, pochodzące z dolnej fazy biomateriałuWpływ na żywotność komórek kościotwórczych hFOB 1.19 (osteoblastów ludzkich pozyskanych z ATCC) - test na ekstraktach. Wyniki uzyskano w teście pośrednim z wykorzystaniem ekstraktów pozyskanyc h z biomateriałów, zgodnie z normą ISO 10993-5: Biological evaluation of medical devices - Part 5: Tests for in vitro cytotosicity. Komórki kontrolne były poddawane działaniu płynu hodowlanego, inkubowanego bez badanych biomateriałów. Rezultaty przedstawiono jako wartości średnie ± odchylenie standardowe po 24-godz. inkubacji komórek z ekstraktami (test MTT). Wspieranie żywotności komórek kościotwórczych Żywotność równa 102,86 ± 3,48 % w porównaniu do komórek kontrolnych. Wspieranie żywotności komórek kościotwórczych Żywotność równa 112,79 ± 5,05 % w porównaniu do komórek kontrolnych.Proliferacja osteoblastów ludzkich hFOB 1.19 w kontakcie bezpośrednim in vitro. Cechę tą oceniono poprzez barwienie cytoszkietetu (barwnik - falloidyna) oraz jąder komórkowych (barwnik Hoechst33342) po 24- i 72- godzinach od inokulacji ludzkich osteoblastów na biomateriałach. Obserwacje mikroskopowe wykazały, że komórki rosły na całej powierzchni biomateriału. Liczba osteoblastów ludzkich rosnących na biomateriale kurdlan-WPI wzrastała w' czasie. Komórki wykazywały prawidłową morfologię. Obserwacje mikroskopowe wykazały, że komórki rosły’ na całej powierzchni biomateriału. Liczba osteoblastów' ludzkich rosnących na biomateriale kurdlan-WPI-HAp wzrastała w' czasie. Komórki wykazywały' prawidłową morfologię.Przedstawione w Tabeli 1. wyniki wskazują, że wytworzony wg wynalazku biomateriał kurdlanWPI/kurdlan-WPI-HAp, wykazuje korzystne właściwości biologiczne względem komórek kościotwórczych linii hFOB 1.19 (komórki pozyskane z Amerykańskiej Kolekcji Kultur Komórkowych (ATCC)). Zarówno faza polimerowa jak i faza polimerowo-ceramiczną biomateriału wzmacnia żywotność i proliferację ludzkich osteoblastów in vitro, co sugeruje, że dwufazowy biomateriał może znaleźć potencjalne zastosowanie w regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych.Zastrzeżenia patentowe1. Dwufazowy biomateriał na bazie β-1,3-glukanu (kurdlanu) i ceramiki hydroksyapatytowej (HAp), znamienny tym, że stanowi go β-1,3-glukan (kurdlan), izolat białka serwatkowego (WPI) oraz ceramika hydroksyapatytowa (HAp), gdzie proporcje składników polimerowych względem 100 ml wodnego roztworu wynoszą odpowiednio: 6-20% (w/v) - β-1,3-glukan, 20-50% (w/v) - izolat białka serwatkowego (WPI), natomiast ilość dodawanych granul ceramiki hydroksyapatytowej (HAp) do takiej mieszaniny polimerów wynosi 40 g - 100 g, przy czym górną fazę stanowi mieszanina β-1,3-glukanu (kurdlanu) oraz izolatu białka serwatkowego (WPI), zaś dolną fazę stanowi mieszanina β-1,3-glukanu (kurdlanu) i izolatu białka serwatkowego (WPI) oraz ceramika hydroksyapatytowa (HAp).
- 2. Biomateriał według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wysterylizowany.
- 3. Biomateriał według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera β-1,3-glukan w ilości 8% (w/v) w odniesieniu do 100 ml wodnego roztworu.
- 4. Biomateriał według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera izolat białka serwatkowego (WPI) w ilości 30% (w/v) w odniesieniu do 100 ml wodnego roztworu.
- 5. Biomateriał według zastrz. 1, znamienny tym, że ceramika hydroksyapatytowa (HAp) jest w postaci nanoproszku lub proszku lub granul o rozmiarze 0,01-1,0 mm.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL437234A PL240639B1 (pl) | 2021-03-08 | 2021-03-08 | Dwufazowy biomateriał na bazie kurdlanu oraz hydroksyapatytu (HAp) oraz sposób jego otrzymywania i jego zastosowanie do regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych |
| US18/281,286 US20240148939A1 (en) | 2021-03-08 | 2022-03-07 | Biphasic biomaterial based on curdlan and hydroxy apatite (hap) for regeneration of osteochondral defects and the method of its preparation |
| PCT/IB2022/052002 WO2022189937A1 (en) | 2021-03-08 | 2022-03-07 | Biphasic biomaterial based on curdlan and hydroxyapatite (hap) for regeneration of osteochondral defects and the method of its preparation |
| EP22719620.1A EP4304670A1 (en) | 2021-03-08 | 2022-03-07 | Biphasic biomaterial based on curdlan and hydroxyapatite (hap) for regeneration of osteochondral defects and the method of its preparation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL437234A PL240639B1 (pl) | 2021-03-08 | 2021-03-08 | Dwufazowy biomateriał na bazie kurdlanu oraz hydroksyapatytu (HAp) oraz sposób jego otrzymywania i jego zastosowanie do regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL437234A1 PL437234A1 (pl) | 2021-11-22 |
| PL240639B1 true PL240639B1 (pl) | 2022-05-09 |
Family
ID=78719775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL437234A PL240639B1 (pl) | 2021-03-08 | 2021-03-08 | Dwufazowy biomateriał na bazie kurdlanu oraz hydroksyapatytu (HAp) oraz sposób jego otrzymywania i jego zastosowanie do regeneracji ubytków chrzęstno-kostnych |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240148939A1 (pl) |
| EP (1) | EP4304670A1 (pl) |
| PL (1) | PL240639B1 (pl) |
| WO (1) | WO2022189937A1 (pl) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL442450A1 (pl) * | 2022-10-05 | 2024-04-08 | Uniwersytet Medyczny W Lublinie | Nanokompozytowe rusztowanie kostne na bazie matrycy kurdlanowo-chitozanowej i hydroksyapatytu oraz sposób jego wytwarzania |
| PL442451A1 (pl) * | 2022-10-05 | 2024-04-08 | Uniwersytet Medyczny W Lublinie | Nanokompozytowy granulat hydroksyapatytowo-polimerowy na bazie matrycy kurdlanowo-chitozanowej oraz sposób jego wytwarzania |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011123760A2 (en) * | 2010-04-01 | 2011-10-06 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Whey protein isolate hydrogels and their uses |
| PL237985B1 (pl) * | 2020-01-08 | 2021-06-28 | Medical Inventi Spolka Akcyjna | Magnetyczny kompozyt bioaktywny oraz sposób wytwarzania magnetycznego kompozytu bioaktywnego |
-
2021
- 2021-03-08 PL PL437234A patent/PL240639B1/pl unknown
-
2022
- 2022-03-07 EP EP22719620.1A patent/EP4304670A1/en active Pending
- 2022-03-07 US US18/281,286 patent/US20240148939A1/en active Pending
- 2022-03-07 WO PCT/IB2022/052002 patent/WO2022189937A1/en active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL442450A1 (pl) * | 2022-10-05 | 2024-04-08 | Uniwersytet Medyczny W Lublinie | Nanokompozytowe rusztowanie kostne na bazie matrycy kurdlanowo-chitozanowej i hydroksyapatytu oraz sposób jego wytwarzania |
| PL442451A1 (pl) * | 2022-10-05 | 2024-04-08 | Uniwersytet Medyczny W Lublinie | Nanokompozytowy granulat hydroksyapatytowo-polimerowy na bazie matrycy kurdlanowo-chitozanowej oraz sposób jego wytwarzania |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4304670A1 (en) | 2024-01-17 |
| PL437234A1 (pl) | 2021-11-22 |
| US20240148939A1 (en) | 2024-05-09 |
| WO2022189937A1 (en) | 2022-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Modification and evaluation of micro-nano structured porous bacterial cellulose scaffold for bone tissue engineering | |
| Zhang et al. | Stem cell-friendly scaffold biomaterials: applications for bone tissue engineering and regenerative medicine | |
| Wu et al. | Biomimetic mineralization of novel hydroxyethyl cellulose/soy protein isolate scaffolds promote bone regeneration in vitro and in vivo | |
| Huang et al. | The long-term behaviors and differences in bone reconstruction of three polymer-based scaffolds with different degradability | |
| Ye et al. | Integrating 3D-printed PHBV/Calcium sulfate hemihydrate scaffold and chitosan hydrogel for enhanced osteogenic property | |
| Kumbar et al. | Novel mechanically competent polysaccharide scaffolds for bone tissue engineering | |
| Kumar et al. | Synthesis and characterization of diopside particles and their suitability along with chitosan matrix for bone tissue engineering in vitro and in vivo | |
| US20240148939A1 (en) | Biphasic biomaterial based on curdlan and hydroxy apatite (hap) for regeneration of osteochondral defects and the method of its preparation | |
| US20050226904A1 (en) | Fibrous composite for tissue engineering | |
| KR101271721B1 (ko) | 다공성생체활성유리를 포함하며 하이드록시아파타이트 및/또는 콜라겐이 코팅된 경조직 재생용 지지체 및 이의 제조방법 | |
| Belcarz et al. | Application of β-1, 3-glucan in production of ceramics-based elastic composite for bone repair | |
| Choong et al. | Polycaprolactone scaffolds for bone tissue engineering: effects of a calcium phosphate coating layer on osteogenic cells | |
| Chen et al. | Nanohydroxyapatite/cellulose nanocrystals/silk fibroin ternary scaffolds for rat calvarial defect regeneration | |
| Gentile et al. | Composite films of gelatin and hydroxyapatite/bioactive glass for tissue-engineering applications | |
| Zheng et al. | Biofunctionalization of electrospun fiber membranes by LbL-collagen/chondroitin sulfate nanocoating followed by mineralization for bone regeneration | |
| Zhao et al. | Nonwoven silk fibroin net/nano‐hydroxyapatite scaffold: Preparation and characterization | |
| PL240725B1 (pl) | Biomateriał na bazie naturalnego polisacharydu-β-1,3-glukanu (kurdlanu) i ceramiki do zastosowań w inżynierii tkankowej kości oraz sposób jego otrzymywania | |
| Przekora et al. | Biological properties of novel chitosan-based composites for medical application as bone substitute | |
| KR20150058203A (ko) | 알긴산염 코팅된 이산화티타늄 스캐폴드의 제조 방법 | |
| PL236369B1 (pl) | Sposób otrzymywania rusztowania kostnego na bazie ceramiki fluoroapatytowej i polimeru oraz rusztowanie kostne | |
| Asti et al. | Improved cell growth by Bio-Oss/PLA scaffolds for use as a bone substitute | |
| RU2349289C1 (ru) | Композиция, биоактивный микропористый материал, имитирующий натуральные костные структуры, и способ его изготовления | |
| Battistella et al. | Transformed cuttlefish bone scaffolds for bone tissue engineering | |
| PL229329B1 (pl) | Rusztowanie kostne na bazie β-1,3-glukanu (kurdlanu) i bioceramiki oraz sposób jego wytwarzania | |
| PL240558B1 (pl) | Biomateriał na bazie β-1,3-glukanu (kurdlanu) do regeneracji tkanki chrzęstnej i/lub kostnej oraz sposób jego wytwarzania |