PL248102B1 - Sposób otrzymywania kompozytu o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt i kompozyt o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie dotyczy sposobu otrzymywania kompozytu o osnowie polimerowej, zawierającej hydroksyapatyt i kompozytu o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt. Sposób otrzymywania kompozytu o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt, obejmuje etap sporządzania mieszaniny reakcyjnej i etap sieciowania mieszaniny reakcyjnej zawierającej: składnik A - wodny roztwór polimerowego stabilizatora — poli(alkoholu winylowego), zawierający dyspersję hydroksyapatytu i/lub składnik B — wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(winylopirolidonu), zawierający dyspersję hydroksyapatytu; składnik D — wodną dyspersję białka fibrylarnego — kolagenu; czynnik sieciujący z grupy diakrylanów poli(glikolu etylenowego); fotoinicjator - 2-hydroksy-2-metylopropiofenon, poprzez poddanie tej mieszaniny reakcyjnej działaniu promieniowania UV. Sposób charakteryzuje się tym, że do mieszaniny reakcyjnej dodaje się, przed dodaniem składnika D, składnik C — wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(glikolu etylenowego), zawierający dyspersję hydroksyapatytu, a składniki mieszaniny poddawanej sieciowaniu stosuje się w ściśle określonych ilościach i dozuje się do mieszaniny reakcyjnej w określonej kolejności. Kompozyt o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt, według wynalazku zawiera wodę, hydroksyapatyt, polimerowe stabilizatory poli(alkohol winylowy) i/lub poli(winylopirolidon), co najmniej jedno białko fibrylarne — kolagen jako materiał nadający właściwości bioaktywne, czynnik sieciujący z grupy diakrylanów poli(glikolu etylenowego), inicjator fotopolimeryzacji - 2-hydroksy-2-metylopropiofenon i charakteryzuje się tym, że zawiera polimerowy stabilizator poli(glikol etylenowy), a wspomniane białko fibrylarne jest zawarte w strukturze sieci powstałej w wyniku sieciowania polimerowego stabilizatora - poli(alkoholu winylowego) i/lub poli(winylopirolidonu) i poli(glikolu etylenowego), przy czym skład kompozytu uwarunkowany jest składem ilościowo-jakościowym mieszaniny reakcyjnej, sporządzonej w temperaturze pokojowej, poddawanej sieciowaniu w temperaturze powyżej 5°C.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kompozytu o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt i kompozyt o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt. Wytworzony sposobem według wynalazku kompozyt nadaje się do zastosowań w chirurgii i medycynie regeneracyjnej tkanki kostnej.

Obecnie poświęca się wiele uwagi rozwojowi innowacyjnych wielofunkcyjnych kompozytów, które mogłyby wspierać regenerację tkanki kostnej. Aktualnie realizowanych jest wiele badań naukowych dotyczących opracowania materiałów kompozytowych zawierających fazę ceramiczną. Substancją, która jest najczęściej używana do tego celu jest hydroksyapatyt, który stanowi mineralny składnik kości i zębów. Hydroksyapatyt posiada właściwości biozgodne z tkankami ludzkimi, w związku z tym stosowany jest w ortopedii, implantologii, stomatologii zachowawczej, profilaktyce stomatologicznej oraz endodoncji. Udowodniono, że hydroksyapatyt wykazuje bioaktywność, biokompatybilność i nie-immunogenność. Ponadto jest osteokonduktywny, to jest wykazuje zdolność tworzenia materiału, na którym mogą rosnąć komórki, jest także osteoinduktywny, to jest indukuje proces osteogenezy. Hydroksyapatyt zapewnia także dobrą osteointegrację - pozwala budować bezpośredni związek funkcjonalny i strukturalny między tkanką a biomateriałem modyfikowanym tym związkiem nieorganicznym. Dzięki tym właściwościom hydroksyapatyt jest obecnie często stosowany do wytwarzania różnych biomateriałów. Przykładowo zainteresowanie naukowców skierowane jest na zastosowanie hydroksyapatytu do wytwarzania powłok na implanty.

Z uwagi na fakt, iż zarówno tkanka kostna, jak i tkanki miękkie są typowymi przykładami naturalnych materiałów kompozytowych: polimerowo-ceramicznych i polimerowo-polimerowych, coraz większe znaczenie w implantologii odgrywają syntetyczne materiały kompozytowe. Zaprojektowanie materiału kompozytowego dla celów implantacyjnych wymaga doboru właściwych materiałów na osnowę i fazę modyfikującą (wzmacniającą). W znanych kompozytach, faza wzmacniająca ma postać włókien bądź cząstek (ziaren) zróżnicowanych pod względem rozmiarów i kształtu. Udział fazy wzmacniającej wynosi średnio od 5 do 30% wag., a jej zadaniem jest poprawa właściwości mechanicznych oraz biozgodnych. Osnowa zabezpiecza fazę modyfikującą przed mechanicznym uszkodzeniem, przenosi naprężenia zewnętrzne, zatrzymuje rozprzestrzenianie się pęknięć i odpowiada za nadawanie ostatecznych kształtów wyrobom.

Obecnie przeprowadza się wiele badań celem opracowania rusztowań polimerowo-ceramicznych zawierających hydroksyapatyt, który może wypełnić defekt kości i stworzyć warunki adekwatne do naprawy kości.

Kombinacja różnych polimerów z fazą ceramiczną prowadzi do wytworzenia materiałów kompozytowych o pożądanych właściwościach mechanicznych. Faza ceramiczna odpowiada za adekwatną wytrzymałość mechaniczną i sztywność takiego kompozytu, podczas gdy faza polimerowa działa jako biokompatybilna i nietoksyczna matryca, zapewniająca odpowiednią elastyczność tak utworzonego materiału.

Znane są kompozyty polimerowo-ceramiczne zawierające hydroksyapatyt, chitozan (naturalny polimer - biopolimer) i polialkohol winylowy). Materiały te zostały zdefiniowane jako nadające się do kolonizacji, różnicowania i proliferacji osteoblastów. Spośród innych biopolimerów stosowanych do wytwarzania rusztowań wymienić można celulozę i kolagen.

Kolagen to białko fibrylarne stanowiące główny składnik substancji międzykomórkowej organizmów zwierzęcych i ludzkich, nadające tkankom odporność na rozciąganie. Występuje praktycznie we wszystkich tkankach zwierząt, pełniąc rolę głównego białka strukturalnego. Wytrzymałość kolagenu związana jest z powtarzającymi się sekwencjami tripeptydowymi w trzech budujących go łańcuchach dzięki czemu możliwe jest wzajemnie owinięcie się tych łańcuchów i powstanie długiej, potrójnej helisy (helisa kolagenowa).

Kolagen nie stanowi pojedynczego białka o określonej strukturze; występuje wiele typów kolagenów wykazujących pewne różnice w cechach strukturalnych i funkcjonalnych, stąd mówi się o kolagenach jako rodzinie białek. Wszystkie jednak zawierają przynajmniej jedną domenę z potrójną helisą oraz tworzą supramolekularne agregaty w substancji międzykomórkowej. Typowo są nierozpuszczalnymi w wodzie pałeczkowatymi białkami włókienkowymi. Włókna kolagenu są usieciowane; stopień usieciowania silnie wpływa na wytrzymałość na rozciąganie i elastyczność tkanek.

Kolagen jest najbardziej rozpowszechnionym białkiem zwierzęcym. W organizmach kręgowców stanowi ok. 1/3 wszystkich białek. Jest głównym białkiem w skórze, ścięgnach i kościach - występuje tam najpowszechniejszy kolagen typu I. W chrząstce występuje kolagen typu II, a w błonie podstawnej - typu IV.

Ze względu na swoje specyficzne właściwości, nietoksyczność i biozgodność kolagen jest stosowany w medycynie regeneracyjnej i inżynierii tkankowej. Wykorzystuje się go m.in. w produkcji implantów, błon zaporowych w celu regeneracji tkanek i kości oraz zamykania połączeń ustno-zatokowych po usunięciu zęba. Kolagen tworzy hydrożele, membrany, gąbki, które mogą być stosowane jako wkładki hemostatyczne, opatrunki, wszczepy i rusztowania (skafoldy) dla potrzeb chirurgii i inżynierii tkankowej.

Metody otrzymywania fosforanowo-wapniowych połączeń z polimerowymi związkami organicznymi, zarówno pochodzenia naturalnego, jak i z syntetykami, przeznaczonymi do zastosowań medycznych zostały ujawnione w poniższych opisach patentowych i zgłoszeniach patentowych.

W opisie patentowym EP 1362565 ujawniono metodę otrzymywania biomateriałów implantacyjnych zawierających HAp, kolagen oraz polilaktyd (PLLA) o takim ułożeniu przestrzennym, aby umożliwić infiltrację żywych komórek do wnętrza utworzonej matrycy.

W zgłoszeniu patentowym KR 20090013302 przedstawiono sposób otrzymywania materiału również stanowiącego rusztowanie dla nowotworzonych tkanek kostnych zawierające szereg fosforanów wapnia (m.in. HAp) oraz biodegradowalną matrycę polimerową. Jako polimery znajdujące zastosowanie w tym wynalazku wymieniono m. in. kolagen i poli(alkohol winylowy).

Ponadto, z opisów patentów i zgłoszeń patentowych RU 2631594, US 2008262121, WO 2011035573, DE 10143410 i CN 106963984, znane są metody otrzymywania kompozytu biohybrydowego, zawierającego hydroksyapatyt wytwarzany in situ, modyfikowany obcymi jonami oraz naturalne polimery, funkcjonującego jako materiał kościozastępczy. Jako polimery naturalne stosuje się żelatynę, albuminę, alginiany, gumę gellanową, skrobię, chitozan, celulozę, kolagen, polilaktyd.

W opisie zgłoszenia patentowego CN 106620873 ujawniono sposób otrzymywania kompozytowego hydrożelu do regeneracji chrząstek na bazie kropek węglowych i hydroksyapatytu o ziarnach w skali nanometrycznej, alkoholu poliwinylowego oraz żelu fibrynowego.

W opisie zgłoszenia patentowego CN 106729928 ujawniono sposób wytwarzania i zastosowania membrany złożonej z polimeru poli(alkoholu winylowego), alginianu sodu oraz hydroksyapatytu, jako materiału wspomagającego regenerację uszkodzonych tkanek miękkich.

Zgodnie z wynalazkiem według Pat.235354 sposób otrzymywania bioaktywnego biomateriału kompozytowego polimerowo-ceramicznego, zwłaszcza do rekonstrukcji tkanki chrzęstnej, w którym hydroksyapatyt pochodzenia naturalnego lub syntetycznego, polimery naturalne i syntetyczne oraz ewentualnie związki wspomagające procesy akceptacji materiału kompozytowego przez żywy organizm i czynniki sieciujące, wykorzystuje się do wytworzenia wodnej kompozycji, którą następnie sieciuje się, polega na tym, że wodny roztwór polimeru poli(winylopirolidonu), o stężeniu od 5 do 20% wag., korzystnie 15%, w ilości od 10 do 75% obj. w stosunku do całej kompozycji (tj. mieszaniny wszystkich składników) łączy się w temperaturze otoczenia, przy ciągłym mieszaniu, z wodnym roztworem polimeru naturalnego, korzystnie żelatyny, o stężeniu od 2 do 10% wag., korzystnie 2%, w ilości od 10 do 75% obj. w stosunku do całej kompozycji, po czym do ujednorodnionej mieszaniny roztworów wprowadza się, przy ciągłym mieszaniu, fosforan wapnia o strukturze hydroksyapatytu, pochodzenia naturalnego lub syntetycznego, o ziarnach o wielkości poniżej 200 mikrometrów, w ilości od 2,5 do 10% wag. kompozycji, uzyskaną mieszaninę poddaje się homogenizacji, korzystnie przez okres od 5 do 15 minut, a następnie do homogenicznej mieszaniny dozuje się podczas mieszania czynnik sieciujący, którym jest korzystnie diakrylan poli(glikolu etylenowego) - PEGDA o średniej masie cząsteczkowej wynoszącej 700, w ilości takiej, aby stosunek całkowitej objętości mieszaniny reakcyjnej do objętości dodanego czynnika sieciującego wynosił od 1:0,1 do 1:0,2, a korzystnie 1:0,16 oraz fotoinicjator, którym jest 2-hydroksy-2-metylo-propiofenon, w ilości takiej, aby stosunek całkowitej objętości mieszaniny reakcyjnej (uwzględniając czynnik sieciujący) do objętości dodanego fotoinicjatora mieścił się w zakresie od 1:0,015 do 1:0,300, a korzystnie 1:0,025, po czym dokładnie wymieszaną kompozycję poddaje się polimeryzacji w polu promieniowania UV w dawce od 0,2 do 0,8 J/cm², korzystnie 0,4 do 0,5 J/cm².

W opisie wynalazku CN 102107022 ujawniono kość z naturalnego polimeru i hydroksyapatytu, będącą tkanką rusztowania wytworzoną przez inżynierię materiałową, mającą wtórną sieć o trójwymiarowej strukturze, oraz sposób jej wytwarzania. Sposób ten obejmuje następujące etapy: mieszanie hydroksyapatytu w postaci nanoprętów i naturalnego polimeru, sieciowanie przez zastosowanie nietoksycznego czynnika sieciującego, suszenie sublimacyjne celem uzyskania porowatego polimeru naturalnego wzmocnionego rusztowaniem z ziaren nanokryształów hydroksyapatytu, a następnie biominerali zację przez zastosowanie płynów symulowanych na ustrojowe oraz formowanie warstwy hydroksyapatytu o strukturze nanometrycznej trójwymiarowej sieci na porowatych ściankach kanałów naturalnego szkieletu polimerowego. Jako naturalne polimery wymieniono chitozan i kolagen typu I, a jako czynnik sieciujący genipinę.

W zgłoszeniu patentowym CN 102133429 przedstawiono sposób otrzymywania materiałów kompozytowych złożonych z syntetycznego hydroksyapatytu wytwarzanego in situ oraz naturalnego polimeru. Ujawniono wielostopniową metodę otrzymywania kompozytu z hydroksyapatytu syntetyzowanego z użyciem kwasu hialuronowego oraz polimeru naturalnego w środowisku kwaśnym, o potwierdzonych ulepszonych właściwościach mechanicznych. Jako naturalne polimery wymieniono, m.in. chitozan i kolagen.

W opisie zgłoszenia CN 110180030 ujawniono materiał kompozytowy zawierający fosforan wapnia (m.in. hydroksyapatyt) i kolagen, oraz sposób jego wytwarzania.

Sposób polega na tym, że tworzy się powłokę usieciowanego kolagenu na powierzchni hydroksyapatytu stosując roztwory kolagenu o różnych stężeniach, od niskiego do wysokiego, tym samym otrzymując powłokę kolagenową, którą otoczona jest powierzchnia bioceramiki hydroksyapatytowej, którą następnie miesza się z roztworem kolagenu i liofilizuje się aby otrzymać prekursory bioceramiki hydroksyapatytowej skomponowane z kolagenem; z kolei moczy się powłokę w roztworze kolagenu i prowadzi się liofilizację, otrzymując kompozyt bioceramiki hydroksyapatytowej z kolagenem, zawierający warstwy otoczki kolagenowej.

Chińskie zgłoszenie CN114306733 dotyczy rozwiązania należącego do dziedziny kierowanej technologii regeneracji kości (guided bone regeneration technology) i dotyczy degradowalnej membrany regenerowanej kompozytem, z plastycznym składnikiem, składającej się głównie z degradowalnego metalu/stopu i degradowalnego polimeru, która to membrana ponadto może zawierać komponenty o aktywności biologicznej oraz komponenty sterujące właściwościami fizycznymi i mechanicznymi. Degradowalna membrana regenerowana kompozytem ma postać polimerowej powłoki filmowej i może zawierać takie składniki jak kolagen, hydroksyapatyt, polimery (np. poli[glikol etylenowy]), czynnik wzrostu VEGF. Kompozyt należy rozumieć jako efektywne połączenie metalu i polimeru w taki sposób, aby stanowiły całość. Wzajemne ułożenie metalu i polimeru może być dwuwarstwowe, typu sandwich lub wielowarstwowe.

Z opisu patentowego PL/EP 2389204 znane jest rusztowanie warstwowe odpowiednie do naprawy ubytków kostno-chrzęstnych. Wynalazek według patentu PL/EP 2389204 dotyczy sposobu wytwarzania wielowarstwowego rusztowania, w którym każda warstwa typowo ma budowę porowatą, sposób obejmuje iteratywną technikę nawarstwiania, w której każdą warstwę tworzy się przez zamrażanie lub liofilizację, a następnie powtórne uwodnienie, przed dodaniem następnej warstwy, przy czym ostatnią warstwę tworzy się przez liofilizację struktury wielowarstwowej. Odpowiednio rusztowanie opiera się na kolagenie, a każdą warstwę tworzy się z suspensji kolagenu w rozpuszczalniku, typowo rozpuszczalniku będącym słabym kwasem, dogodnie jednorodnej suspensji kolagenu, który początkowo występuje w postaci zawiesiny, z której tworzona jest warstwa (tj. zestalanie) przez zamrażanie lub liofilizację. Gdy warstwę liofilizuje się, typowo powtórnie uwadnia się ją z użyciem tego samego rozpuszczalnika, jaki stosowano w suspensji kolagenu, w idealnym przypadku z użyciem rozpuszczalnika będącego słabym kwasem.

W jednej korzystnej postaci wynalazku co najmniej dwie warstwy w rusztowaniu tworzy się przez liofilizację. W korzystnej postaci wynalazku wszystkie warstwy w rusztowaniu tworzy się przez liofilizację. I tak sposób według wynalazku jest iteratywnym sposobem, w którym pierwszą warstwę tworzy się przez zamrażanie lub suszenie sublimacyjne, następnie kolejną warstwę wylewa się na pierwszą warstwę i kompozyt zamraża się lub suszy sublimacyjnie itp. Sposób, w którym warstwy tworzy się przez zamrażanie lub suszenie sublimacyjne i, po oddzielnym utworzeniu, uformowane warstwy skleja się razem na przykład z użyciem kleju lub szwów, jest typowo wykluczony. Jeśli sposób obejmuje tworzenie warstw przez zamrażanie, ostatnia warstwa będzie utworzona przez suszenie sublimacyjne. Jeśli sposób obejmuje tworzenie każdej warstwy przez suszenie sublimacyjne, utworzoną warstwę lub warstwy powtórnie uwadnia się przed ich wylaniem na następną warstwę.

Należy rozumieć, że określenie „jednorodna suspensja kolagenu” oznacza suspensję kolagenu w rozpuszczalniku (na przykład słabym kwasie), w której kolagen jest jednorodnie rozmieszczony w rozpuszczalniku. Techniki dostarczania jednorodnej suspensji kolagenu są opisane poniżej i będą znane specjaliście w dziedzinie. W idealnym przypadku jednorodnej suspensji kolagenu dostarcza się w postaci zawiesiny. Suspensja(-e) zawiera(ją) kolagen i opcjonalnie jeden lub większą liczbę dodatkowych odpowiednich składników wybranych spośród: składnika fazy mineralnej, takiego jak fosforan wapnia (tj. hydroksyapatyt HA), polimer, korzystnie polimer biologiczny, na przykład poli(kwas mlekowy-ko-glikolowy) (PLGA) lub alginian lub glikozaminoglikan (GAG), taki jak siarczan chondroityny lub kwas hialuronowy lub połączenie GAG; i środek biologiczny. Należy rozumieć, że określenie „środek biologiczny” powinno oznaczać biologicznie czynną cząsteczkę - przykłady takich cząsteczek obejmują kwasy nukleinowe, na przykład geny, DNA, RNA, kwasy nukleinowe o niskiej masie cząsteczkowej, białka, polipeptydy i peptydy, hormony, czynniki wzrostu (np.TGF-β), cytokiny, metabolity i komórki.

W szczególnie korzystnej postaci wynalazku sposób typowo obejmuje etapy:

- wytwarzania pierwszej jednorodnej suspensji kolagenu typu I i HA w postaci zawiesiny i zamrażania lub liofilizacji zawiesiny z dostarczeniem pierwszej warstwy;

- po utworzeniu pierwszej warstwy przez suszenie sublimacyjne, powtórnego uwodnienia utworzonej pierwszej warstwy;

- wytwarzania drugiej jednorodnej suspensji kolagenu typu I, kolagenu typu II i HA w postaci zawiesiny i wylania zawiesiny na pierwszą warstwę z utworzeniem dwuwarstwowego kompozytu i zamrażania lub liofilizacji dwuwarstwowego kompozytu;

- po utworzeniu drugiej warstwy przez suszenie sublimacyjne, powtórnego uwodnienia drugiej warstwy;

- wytwarzania trzeciej jednorodnej suspensji kolagenu typu I i kolagenu typu II i opcjonalnie polimeru (na przykład jednego lub większej liczby GAG) i/lub biologicznie czynnej cząsteczki i naniesienia trzeciej jednorodnej suspensji na dwuwarstwowy kompozyt z utworzeniem trójwarstwowego kompozytu i liofilizacji trójwarstwowego kompozytu z utworzeniem trójwarstwowego rusztowania kolagenowego; i

- opcjonalnie sieciowania jednej lub większej liczby warstw rusztowania.

W idealnym przypadku wszystkie warstwy rusztowania sieciuje się w jednym etapie sieciowania. Jednakże każdą warstwę można sieciować w oddzielnych etapach, na przykład przez sieciowanie warstwy lub warstw po etapie zamrażania lub liofilizacji.

Znane są biopolimerowe powłoki zawierające kolagen i poli(alkohol winylowy), jak też kolagen, hydroksyapatyt i kwas hialuronowy.

Z opisu patentowego JP 62026230 znany jest siatkowy materiał medyczny, stosowany do wytwarzania sztucznych naczyń krwionośnych i sztucznej skóry, wytworzony z syntetycznego polimeru poli (alkoholu winylowego) i kolagenu lub żelatyny, usieciowany w roztworze eteru.

Z europejskiego opisu patentowego EP 1437148 znany jest materiał biokompozytowy zawierający hydroksyapatyt i kolagen, usieciowany aldehydem glutarowym. Materiał ten ma formę włókien o długości 60 μm lub dłuższych i może być przerabiany na powłoki lub materiał porowaty.

Według zgłoszenia WO0192322 wynalazek, zgodnie z pierwszym aspektem, dotyczy zastosowania kolagenu pochodzenia wodnego do wytwarzania nośników przeznaczonych do inżynierii tkankowej. Przez wyrażenie „kolagen pochodzenia wodnego” rozumie się kolagen pochodzący z tkanek zawierających kolagen istot żywych pochodzenia wodnego, te żywe istoty są dobrze znane specjalistom w dziedzinie i obejmują, na przykład, bez ograniczeń, ssaki wodne, m.in. w szczególności ssaki morskie, meduzy i ryby morskie lub słodkowodne. Specjaliści w tej dziedzinie wiedzą ponadto, że te żywe istoty mają skórę, która zasadniczo zawiera kolagen. Korzystnie kolagen pochodzenia wodnego jest ekstrahowany ze skóry ryb z rodziny doskonałokostnych, w szczególności z ryb o odbarwionych obszarach skóry, jeszcze bardziej szczegółowo z płastugi, a w szczególności z ryb wymienionych powyżej, najbardziej ulubionego płaskonosa, ryba będąca solą. W opisie wynalazku ujawniono użycie kolagenu wyekstrahowanego ze skór rybich, zmieszanego z chitozanem lub glukozoaminoglukanem, korzystnie z siarczanem chondroityny. Zgodnie z korzystnym wariantem wynalazku, kolagen stosuje się w postaci porowatej matrycy wytworzonej z żelu kolagenowego, korzystnie poddanego etapowi liofilizacji. Według innego korzystnego wariantu wykonania, wspomniana porowata matryca jest usieciowana przez sieciowanie chemiczne, korzystnie azydkiem difenylofosforylu lub DPPA lub karbodiimidem i/lub N-hydroksysukcynimidem lub aldehydem glutarowym. Na porowatej matrycy mogą być hodowane fibroblasty, komórki śródbłonka, komórki krwi, osteoblasty.

Z rumuńskiego opisu patentowego RO122287 znana jest powłoka biopolimerowa, w skład której wchodzi żel kolagenowy, poli(alkohol winylowy) i hydroksyapatyt, których stosunek wagowy wynosi 1 : 7 : (2.6...6) oraz gliceryna, przy czym stosunek wagowy żel kolagenowy : gliceryna wynosi 1: (5...6.6). Proces wytwarzania powłoki biopolimerowej polega na tym, że do mieszaniny żelu kolagenowego z gliceryną dodaje się wodny roztwór poli(alkoholu winylowego) i zawiesinę hydroksyapatytu, mieszając i ogrzewając do 100°C aż do pełnej homogenizacji, po czym mieszaninę poddaje się sieciowaniu roztworem aldehydu mrówkowego w temperaturze pokojowej przez 30 dni. Zgodnie z informacją zamieszczoną w opisie patentowym RO122287 powłoki według wynalazku mogą być stosowane jako wsparcie dla kultur komórek fibroblastów przeznaczonych do implantów ortopedycznych.

Z amerykańskiego opisu patentowego US2017/0182215 znany jest powleczony implant zawierający: implant mający powierzchnię i matrycę hydrożelową pokrywającą przynajmniej część powierzchni implantu, przy czym matryca hydrożelowa zawiera poliglukan i polipeptyd i jest skuteczna jak chodzi o polepszenie unaczynienia i/lub osteointegracji implantu. Według jednej z korzystnych wersji powleczony implant zawiera hydroksyapatyt.

Z opisu zgłoszenia międzynarodowego WO 2021219083 znane jest dwuwarstwowe rusztowanie do naprawy tkanki kostno-chrząstkowej, zawierające:

- pierwszą warstwę wykonaną z surowców obejmujących rekombinowany kolagen, hialuronian sodu i hydroksyapatyt;

- drugą warstwę wykonaną z surowców obejmujących rekombinowany kolagen i hialuronian sodu.

Sposób wytwarzania dwuwarstwowego rusztowania do naprawy tkanki kostno-chrząstkowej obejmuje następujące etapy:

- sporządzenie pierwszego roztworu, który zawiera rekombinowany kolagen, hialuronian sodu i hydroksyapatyt;

- sporządzenie drugiej cieczy, która zawiera rekombinowany kolagen i hialuronian sodu;

- liofilizację pierwszej cieczy i drugiej cieczy celem wytworzenia dwuwarstwowej żelo-podobnej struktury;

- dodanie do dwuwarstwowej żelo-podobnej struktury czynnika sieciującego celem jej usieciowania.

Wynalazek według chińskiego opisu zgłoszenia CN104324418 ujawnia stent (rusztowanie) do naprawy chrząstki kostnej z nanowłókien do inżynierii tkankowej i sposób jego przygotowania. Stent do naprawy chrząstki kostnej z nanowłókien do inżynierii tkankowej charakteryzuje się tym, że zawiera porowatą warstwę chrząstki, porowatą dolną warstwę kości chrząstki i warstwę łączącą między porowatą warstwą chrząstki a porowatą dolną warstwą chrząstki, przy czym porowata warstwa chrząstki zawiera PLLA (polilaktyd) oparty na kompozytowym degradowalnym materiale polimerowym i ma porowatą strukturę nanowłókien o średnicy porów 20-400 μm; warstwa łącząca zawiera degradowalny materiał polimerowy na bazie PLLA i ma porowatą strukturę nanowłókien o średnicy porów mniejszej niż 5 μm; a porowata dolna warstwa kostna chrząstki zawiera degradowalny materiał polimerowy na bazie PLLA, zawierający 5-70% (wag./wag.) nanohydroksyapatytu i ma porowatą strukturę nanowłókien o średnicy porów 50-500 μm. Mikrostruktura stentu do naprawy chrząstki kostnej wytworzonego według wynalazku jest reprezentowana jako bioniczne nanowłókno ECM (extracellular matrix); stent naprawczy może promować adhezję, propagację i różnicowanie powiązanych komórek chrząstki kostnej na stencie, a także może promować transport substancji odżywczych w stencie i odprowadzanie odpadów metabolicznych. Stent zawiera, oprócz PLLA, degradowalny polimer mieszający się z PLLA (wybrany spośród m.in. poli[winylopirolidonu], kolagenu, żelatyny, celulozy).

Wynalazek według chińskiego opisu zgłoszenia CN 107308503 ujawnia sztuczną kość z tworzywa sztucznego, która zawiera wagowo 50%-90% porowatej ceramiki fosforanu wapnia i 50%-10% rozpuszczalnego kolagenu. Rozpuszczalny kolagen tworzy trójwymiarową strukturę siatki włókien kolagenowych w szczelinach porowatej ceramiki z fosforanu wapnia. Sposób przygotowania sztucznej kości z tworzywa sztucznego obejmuje etapy, w których porowatą ceramikę z fosforanu wapnia najpierw płucze się ultradźwiękowo, a następnie przeprowadza się wstępną obróbkę kolagenem A i wstępną obróbkę kolagenem B; następnie porowatą ceramikę z fosforanu wapnia umieszcza się w kolagenie A do obróbki wstępnej i w kolagenie B do obróbki wstępnej w celu infiltracji i powlekania, wykonuje się liofilizację i sieciowanie w celu uzyskania sztucznej kości z tworzywa sztucznego. Niekorzystny wpływ metaloproteinazy macierzy (MMP-2 i MMP-9) oraz Stromelysin i Matrilysin na rany zostaje osłabiony poprzez wstępną obróbkę kolagenem A, a mechaniczna wytrzymałość sztucznej kości z tworzywa sztucznego jest wzmocniona poprzez wstępną obróbkę kolagenem B. Plastikowa sztuczna kość ma jednolitą trójwymiarową strukturę poprzez powlekanie, a następnie liofilizację i sieciowanie, a naprawa tkanki kostnej może być lepiej ukierunkowana i przyspieszona.

Wynalazek według chińskiego zgłoszenia CN114366851 dotyczy materiału do naprawy kości dla ubytków o dużej objętości żuchwy i należy do dziedziny technicznej naprawy kości. Materiał do naprawy kości jest organicznym/nieorganicznym materiałem kompozytowym, faza organiczna zawiera kolagen, fibroinę jedwabiu i stężony poli(kwas mlekowy), faza nieorganiczna zawiera nanohydroksyapatyt i krzemian cynku, a materiał do naprawy kości jest przygotowywany w następujących etapach: 1) wytwarza się nanohydroksyapatyt na bazie kolagenu/fibroiny jedwabiu; 2), przygotowanie stężonego poli(kwasu mlekowego); i 3), mieszając zmieszany proszek, proszek krzemianu cynku i stężony roztwór poli(kwasu mlekowego), równomiernie mieszając, zamrażając w temperaturze -20 do -10°C przez 24-48 godzin, zamrażając w temperaturze 0°C przez 24-48 godzin, przeprowadzając suszenie próżniowe, kruszenie, przesiewanie, dodawanie do formy i formowanie na zimno w celu uzyskania materiału do naprawy kości dla ubytku o dużej objętości dolnej szczęki. Materiał do naprawy kości według tego wynalazku ma doskonałą wytrzymałość i twardość oraz doskonałą biokompatybilność i szybkość degradacji.

Wynalazek według chińskiego zgłoszenia CN101596329 ujawnia sposób powlekania powierzchni materiałów tytanowych, który obejmuje następujące etapy: chłodzenie dysku tytanowego poddanego obróbce cieplnej alkalicznej, umieszczenie dysku tytanowego w płytce z 12 otworami, odpowiednio dodanie 5 ml 1,5-krotności bionicznej cieczy do każdego otworu, odstawienie bionicznego płynu na 2 do 14 dni w temperaturze 37°C i wymianę 1,5*CsBF płynu co 12 godzin; wyjęcie krążka tytanowego do przemycia wodą dejonizowaną i naturalne wysuszenie krążka tytanowego w celu uzyskania bioaktywnej powłoki na powierzchni tytanu. Powłoka jest powłoką kompozytową z rekombinowanego kolagenu i hydroksyapatytu. Powłoka utworzona w ten sposób jest kompozytem kryształów nanohydroksyapatytu i rekombinowanego kolagenu, ma dwa kluczowe składniki naturalnej kości i pełni funkcję promowania adhezji, proliferacji i różnicowania komórek. Przygotowane tytanowe materiały kompozytowe mogą być stosowane w inżynierii tkanki kostnej jako materiały do naprawy kości lub materiały zastępcze.

Wynalazek według chińskiego zgłoszenia CN104368044 dotyczy biodegradowalnej klatki do usztywniania kręgosłupa na bazie kolagenu i sposobu jej wytwarzania. Biodegradowalna klatka do usztywnienia kręgosłupa na bazie kolagenu zawiera następujące składniki w procentach wagowych: 50%-90% kolagenu, 1%-40% modyfikowanego materiału oraz resztę, którą stanowią biodegradowalne polimery wielkocząsteczkowe, przy czym zmodyfikowanym składnikiem jest hydroksyapatyt, chitozan, fosforan wapnia lub mieszanina trzech lub dwóch hydroksyapatytu, chitozanu i fosforanu wapnia w dowolnym stosunku. Sposób obejmuje następujące etapy: po pierwsze przygotowanie zmieszanego roztworu kolagenu i modyfikowanego składnika; układanie folii w celu przeprowadzenia sieciowania ultrafioletem lub metodą chemiczną po odwirowaniu w celu uzyskania masywnego materiału; przetworzenie uzyskanego masywnego materiału w kształt klatki usztywniającej kręgosłup wymagany w klinice; oraz powlekanie warstwą 0,01-5 mm biodegradowalnego polimeru wielkocząsteczkowego na wewnętrznej powierzchni i powierzchni zewnętrznej, dzięki czemu można kontrolować szybkość degradacji. Degradowalny polimer wybrany jest z grupy obejmującej polikaprolakton, polimer z grupy laktydów, laktydkaprolaktyd. Zastosowanie klatki usztywniającej kręgosłup przygotowanej przez realizację tej metody, zapewnia adekwatne właściwości mechaniczne materiału, czas degradacji może być kontrolowany; można spełnić wymagania kliniczne instrumentów; produkt degradacji jest wolny od pozostałości w ciele pacjenta i unika się bólu pacjenta spowodowanego wtórną operacją.

Z publikacji pt.: Investigations on the Influence of Collagen Type on Physicochemical Properties of PVP/PVA Composites Enriched with Hydroxyapatite Developed for Biomedical Applications [(Materials 2022, 15, 37); M. Głąb, A. Drabczyk, S. Kudłacik-Kramarczyk, M. Kędzierska, A. Tomala, A. Sobczak-Kupiec, D. Mierzwiński i B. Tyliszczak] znane są kompozyty sporządzane ze składników: poli(winylopirolidon)/poli(alkohol winylowy), hydroksyapatyt, białko fibrylarne - kolagen pochodzenia wołowego lub rybiego, czynnik sieciujący - diakrylan poli(glikolu etylenowego) (PEGDA) o Mn = 575 lub 700 oraz fotoinicjator 2-hydroksy-2-metylopropiofenon. Mieszanina sporządzona z w/w składników była sieciowana przy zastosowaniu promieniowania UV.

Celem niniejszego wynalazku było opracowanie sposobu otrzymywania i otrzymanie biozgodnych materiałów kompozytowych polimerowo-ceramicznych, zawierających fosforany wapnia o strukturze hydroksyapatytu oraz polimery pochodzenia naturalnego i syntetycznego, przeznaczonych dla chirurgii i medycyny regeneracyjnej tkanki kostnej.

ISTOTA WYNALAZKU

Sposób otrzymywania kompozytu o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt, według wynalazku, obejmuje etap sporządzania mieszaniny reakcyjnej i etap sieciowania mieszaniny reakcyjnej zawierającej:

składnik A - wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(alkoholu winylowego), zawierający dyspersję hydroksyapatytu i/lub składnik B - wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(winylopirolidonu), zawierający dyspersję hydroksyapatytu; składnik D - wodną dyspersję białka fibrylarnego - kolagenu; czynnik sieciujący z grupy diakrylanów poli(glikolu etylenowego); fotoinicjator - 2-hydroksy-2-metylopropiofenon, poprzez poddanie tej mieszaniny reakcyjnej działaniu promieniowania UV, który to sposób przebiega następująco:

w etapie I) sporządza się mieszaninę reakcyjną zawierającą:

składnik A i/lub składnik B, składnik D, czynnik sieciujący, fotoinicjator, przy czym roztwory polimerowych stabilizatorów zawierające hydroksyapatyt miesza się w temperaturze pokojowej, do tej mieszaniny reakcyjnej, stale mieszając, dodaje się składnik D, a następnie, dalej mieszając, czynnik sieciujący oraz fotoinicjator, w etapie II) poddaje się mieszaninę reakcyjną, otrzymaną w etapie I), sieciowaniu w temperaturze powyżej 5°C, który to sposób charakteryzuje się tym, że do mieszaniny reakcyjnej dodaje się w etapie I), przed dodaniem składnika D, składnik C - wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(glikolu etylenowego), zawierający dyspersję hydroksyapatytu, a składniki mieszaniny poddawanej sieciowaniu stosuje się w następujących ilościach:

a) składnik A, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(alkoholu winylowego) o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku A wynosiła od 5 do 15% wagowych, i/lub

b) składnik B, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(winylopirolidonu) o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku B wynosiła od 5 do 15% wagowych,

c) składnik C, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(glikolu etylenowego), o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku C wynosiła od 5 do 15% wagowych, przy czym w przypadku, gdy mieszanina reakcyjna zawiera składnik A i składnik B i składnik C zawierające od 5 do 15% wagowych hydroksyapatytu, łączna ilość składników A i B i C wynosi od 40 do 70 części objętościowych,

d) składnik D, który stanowi wodna dyspersja białka fibrylarnego - kolagenu, w takiej objętości i o takim stężeniu, aby stosunek wagowy białka fibrylarnego - kolagenu do polimerowych stabilizatorów zawartych w składnikach A i/lub B i C, wynosił od 5/100 do 50/100,

e) czynnik sieciujący, przy czym stosunek wagowy czynnika sieciującego do polimerowych stabilizatorów wynosi od 1/10 do 10/1, i

f) fotoinicjator, przy czym stosunek wagowy fotoinicjatora do czynnika sieciującego wynosi od 1/45 do 1/3.

Korzystnie białko fibrylarne - kolagen jest pochodzenia wołowego lub rybiego.

Korzystnie etap I) prowadzi się w temperaturze 25°C.

Korzystnie jako czynnik sieciujący stosuje się diakrylan poli(glikolu etylenowego) o Mn = 700 i/lub diakrylan poli(glikolu etylenowego) o Mn = 575.

Korzystnie sieciowanie prowadzi się w czasie od 2 minut do 60 minut.

Kompozyt o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt, według wynalazku, zawiera wodę, hydroksyapatyt, polimerowe stabilizatory poli(alkohol winylowy) i/lub poli(winylopirolidon), co najmniej jedno białko fibrylarne - kolagen jako materiał nadający właściwości bioaktywne, czynnik sieciujący z grupy diakrylanów poli(glikolu etylenowego), inicjator fotopolimeryzacji - 2-hydroksy-2-metylopropiofenon, który to kompozyt charakteryzuje się tym, że zawiera polimerowy stabilizator poli(glikol etylenowy) a wspomniane białko fibrylarne jest zawarte w strukturze sieci powstałej w wyniku sieciowania polimerowego stabilizatora - poli(alkoholu winylowego) i/lub poliwinylopirolidonu i poli(glikolu etylenowego), przy czym skład kompozytu uwarunkowany jest składem mieszaniny reakcyjnej, sporządzonej w temperaturze pokojowej, poddawanej sieciowaniu w temperaturze powyżej 5°C, zawierającej:

a) składnik A, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(alkoholu winylowego) o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku A wynosiła od 5 do 15% wagowych, i/lub

b) składnik B, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(winylopirolidonu) o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku B wynosiła od 5 do 15% wagowych,

c) składnik C, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(glikolu etylenowego), o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku C wynosiła od 5 do 15% wagowych, przy czym w przypadku, gdy mieszanina reakcyjna zawiera składnik A i składnik B i składnik C zawierające od 5 do 15% wagowych hydroksyapatytu, łączna ilość składników A i B i C wynosi od 40 do 70 części objętościowych,

d) składnik D, który stanowi wodna dyspersja białka fibrylarnego - kolagenu w takiej objętości i o takim stężeniu, aby stosunek wagowy białka fibrylarnego - kolagenu do polimerowych stabilizatorów zawartych w składnikach A i/lub B i C, wynosił od 5/100 do 50/100,

e) czynnik sieciujący, przy czym stosunek wagowy czynnika sieciującego do polimerowych stabilizatorów wynosi od 1/10 do 10/1, i

f) fotoinicjator, przy czym stosunek wagowy fotoinicjatora do czynnika sieciującego wynosi od 1/45 do 1/3.

Korzystnie białko fibrylarne wybrane jest z grupy obejmującej kolagen pochodzenia wołowego lub rybiego.

Korzystnie białko fibrylarne - kolagen - jest zawarte w strukturze sieci powstałej w wyniku sieciowania poliwinylopirolidonu i/lub poli(alkoholu winylowego) i poli(glikolu etylenowego), diakrylanem poli(glikolu etylenowego) o Mn = 700 i/lub diakrylanem poli(glikolu etylenowego) o Mn = 575.

Białka fibrylarne to białka proste o strukturze włókienkowej stanowiące podstawowy materiał budulcowy organizmów ludzi i zwierząt. Do białek fibrylarnych należą między innymi fibroina, która buduje jedwab i kolagen będący składową tkanki łącznej właściwej, na przykład ścięgien. Kolagen to powszechnie znany stosowany w chirurgii plastycznej środek przyspieszający regenerację skóry po oparzeniach oraz regenerację kości. Stosowany jest również do różnorodnych celów dentystycznych, ortopedycznych i chirurgicznych, jest również stosowany jako nośnik leków - spongostan.

Kompozyt według wynalazku zawiera co najmniej jedno białko fibrylarne jako materiał nadający właściwości bioaktywne.

Wprowadzenie do materiału kompozytowego hydroksyapatytu zwiększa jego działanie osteoindukcyjne.

Wytworzony sposobem według wynalazku kompozyt nadaje się do zastosowań w chirurgii i medycynie regeneracyjnej tkanki kostnej.

W sposobie według wynalazku reakcja sieciowania przebiega w temperaturze poniżej temperatury denaturacji białek fibrylarnych. Zastosowane w sposobie według wynalazku stabilizatory polimerowe pełnią podwójną funkcję: stabilizują dyspersję hydroksyapatytu, a także są polimerami ulegającymi sieciowaniu pod wpływem czynnika sieciującego, co w rezultacie prowadzi do otrzymania materiału kompozytowego.

W sposobie według wynalazku mogą znaleźć zastosowanie stabilizatory wybrane z grupy obejmującej: poli(winylopirolidon), poli(alkohol winylowy), poli(glikol etylenowy), polimery naturalne lub inne.

Jako czynniki sieciujące można zastosować: diakrylan poli(glikolu etylenowego) o Mn = 700 i/lub diakrylan poli(glikolu etylenowego) o Mn = 575, dimetakrylan poli(glikolu etylenowego) o Mn = 750 lub o Mn = 550 lub inne.

Jako fotoinicjatory stosuje się inicjatory rodnikowe ulegające rozpadowi na rodniki pod wpływem promieniowania UV takie jak: 2-hydroksy-2-metylopropiofenon.

Sposób według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania, nie ograniczających zakresu jego ochrony.

PRZYKŁADY

Przykład 1

Otrzymywanie materiału kompozytowego w układzie poli(winylopirolidon) - poli(alkohol winylowy) - poli(glikol etylenowy) - białko fibrylarne: kolagen pochodzenia rybiego.

Odczynniki: kolagen pochodzenia rybiego, poliwinylopirolidon, poli(alkohol winylowy), poli(glikol etylenowy), woda, hydroksyapatyt, fotoinicjator: 2-hydroksy-2-metylopropiofenon, czynnik sieciujący: diakrylan poli(glikolu etylenowego) o Mn = 700 składnik A mieszaniny:

Sporządzono 30 ml wodnego roztworu poli(alkoholu winylowego) o stężeniu 10% wagowych, który zawierał hydroksyapatyt w ilości 10% wagowych w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku A.

składnik B mieszaniny:

Sporządzono 20 ml wodnego roztworu poli(winylopirolidonu) o stężeniu 5% wagowych, który zawierał hydroksyapatyt w ilości 10% wagowych w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku B.

składnik C mieszaniny:

Sporządzono 20 ml wodnego roztworu poli(glikolu etylenowego), o stężeniu 5% wagowych, który zawierał hydroksyapatyt w ilości 10% wagowych w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku C.

składnik D mieszaniny:

Sporządzono 20 ml wodnej dyspersji zawierającej 30% wagowych kolagenu pochodzenia rybiego.

W temperaturze 25°C do składnika A mieszaniny podczas stałego mieszania dodano składnik B mieszaniny i składnik C mieszaniny, a następnie składnik D mieszaniny. Podczas mieszania dodano 0,5 ml fotoinicjatora oraz 20 ml czynnika sieciującego. Reakcję sieciowania prowadzono pod wpływem promieniowania UV (moc lampy 400 W) w czasie 360 sekund. W trakcie reakcji temperatura była utrzymywana poniżej temperatury degradacji termicznej kolagenu pochodzenia rybiego.

Otrzymano kompozyt zawierający poli(alkohol winylowy), poli(winylopirolidon) i poli(glikol etylenowy) usieciowane diakrylanem poli(glikolu etylenowego) o Mn = 700, kolagen pochodzenia rybiego i hydroksyapatyt.

Przykład 2

Otrzymywanie kompozytu w układzie poli(winylopirolidon) - poli(glikol etylenowy) - białko fibrylarne: kolagen pochodzenia wołowego.

Odczynniki: kolagen pochodzenia wołowego, poli(winylopirolidon), woda, poli(glikol etylenowy), hydroksyapatyt, fotoinicjator: 2-hydroksy-2-metylopropiofenon, czynnik sieciujący: diakrylan poli(glikolu etylenowego) o Mn = 575 składnik B mieszaniny:

Sporządzono 20 ml wodnego roztworu poli(winylopirolidonu) o stężeniu 15% wagowych, który zawierał hydroksyapatyt w ilości 5% wagowych w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku B.

składnik C mieszaniny:

Sporządzono 30 ml wodnego roztworu poli(glikolu etylenowego) o stężeniu 10% wagowych, który zawierał hydroksyapatyt w ilości 5% wagowych w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku C.

składnik D mieszaniny:

Sporządzono 50 ml wodnej dyspersji zawierającej 20% wagowych kolagenu pochodzenia wołowego.

W temperaturze 25°C do składnika B mieszaniny i składnika C mieszaniny podczas stałego mieszania dodano składnik D mieszaniny.

Podczas mieszania dodano 0,7 ml fotoinicjatora oraz 25 ml czynnika sieciującego. Reakcję sieciowania prowadzono pod wpływem promieniowania UV (moc lampy 400 W) w czasie 400 sekund. W trakcie procesu temperatura była utrzymywana poniżej temperatury degradacji termicznej kolagenu pochodzenia wołowego.

Otrzymano kompozyt zawierający poli(winylopirolidon), poli(glikol etylenowy) usieciowane diakrylanem poli(glikolu etylenowego) o Mn = 575, kolagen pochodzenia wołowego i hydroksyapatyt.

Przykład 3

Otrzymywanie kompozytu w układzie poli(alkohol winylowy) - poli(glikol etylenowy) - białko fibrylarne: kolagen pochodzenia wołowego.

Odczynniki: kolagen pochodzenia wołowego, poli (alkohol winylowy), poli(glikol etylenowy), woda, hydroksyapatyt, fotoinicjator: 2-hydroksy-2-metylopropiofenon, czynnik sieciujący: diakrylan poli(glikolu etylenowego) o Mn = 700 składnik A mieszaniny:

sporządzono 20 ml wodnego roztworu poli(alkoholu winylowego) o stężeniu 10% wagowych, który zawierał hydroksyapatyt w ilości 10% wagowych w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku A.

składnik C mieszaniny:

sporządzono 20 ml wodnego roztworu poli(glikolu etylenowego) o stężeniu 15% wagowych, który zawierał hydroksyapatyt w ilości 5% wagowych w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku C.

składnik D mieszaniny:

sporządzono 30 ml wodnej dyspersji zawierającej 25% wagowych kolagenu pochodzenia wołowego.

W temperaturze 25°C do składnika A mieszaniny podczas stałego mieszania dodano składnik C mieszaniny, a następnie składnik D mieszaniny. Podczas mieszania dodano 0,5 ml fotoinicjatora oraz 10 ml czynnika sieciującego. Reakcję sieciowania prowadzono pod wpływem promieniowania UV (moc lampy 400 W) w czasie 300 sekund. W trakcie reakcji temperatura była utrzymywana poniżej temperatury degradacji termicznej kolagenu pochodzenia wołowego.

Otrzymano kompozyt zawierający poli(alkohol winylowy) i poli(glikol etylenowy) usieciowane diakrylanem poli(glikolu etylenowego) o Mn = 700, kolagen pochodzenia wołowego i hydroksyapatyt.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób otrzymywania kompozytu o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt, obejmujący etap sporządzania mieszaniny reakcyjnej i etap sieciowania mieszaniny reakcyjnej zawierającej:

   składnik A - wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(alkoholu winylowego), zawierający dyspersję hydroksyapatytu i/lub składnik B - wodny roztwór polimerowego stabilizatora poli(winylopirolidonu), zawierający dyspersję hydroksyapatytu; składnik D - wodną dyspersję białka fibrylarnego - kolagenu; czynnik sieciujący z grupy diakrylanów poli(glikolu etylenowego); fotoinicjator - 2-hydroksy-2-metylopropiofenon, poprzez poddanie tej mieszaniny reakcyjnej działaniu promieniowania UV, który to sposób przebiega następująco:

   w etapie I) sporządza się mieszaninę reakcyjną zawierającą:

   składnik A i/lub składnik B, składnik D, czynnik sieciujący, fotoinicjator, przy czym roztwory polimerowych stabilizatorów zawierające hydroksyapatyt miesza się w temperaturze pokojowej, do tej mieszaniny reakcyjnej, stale mieszając, dodaje się składnik D, a następnie, dalej mieszając, czynnik sieciujący oraz fotoinicjator, w etapie II) poddaje się mieszaninę reakcyjną, otrzymaną w etapie I), sieciowaniu w temperaturze powyżej 5°C, który to sposób jest znamienny tym, że do mieszaniny reakcyjnej dodaje się w etapie I), przed dodaniem składnika D, składnik C - wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(glikolu etylenowego), zawierający dyspersję hydroksyapatytu, a składniki mieszaniny poddawanej sieciowaniu stosuje się w następujących ilościach:

   a) składnik A, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(alkoholu winylowego) o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku A wynosiła od 5 do 15% wagowych, i/lub

   b) składnik składnik B, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(winylopirolidonu) o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku B wynosiła od 5 do 15% wagowych,

   c) składnik C, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(glikolu etylenowego), o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku C wynosiła od 5 do 15% wagowych, przy czym w przypadku, gdy mieszanina reakcyjna zawiera składnik A i składnik B i składnik C zawierające od 5 do 15 % wagowych hydroksyapatytu, łączna ilość składników A i B i C wynosi od 40 do 70 części objętościowych,

   d) składnik D, który stanowi wodna dyspersja białka fibrylarnego - kolagenu, w takiej objętości i o takim stężeniu, aby stosunek wagowy białka fibrylarnego - kolagenu do polimerowych stabilizatorów zawartych w składniku A i/lub B i C, wynosił od 5/100 do 50/100,

   e) czynnik sieciujący, przy czym stosunek wagowy czynnika sieciującego do polimerowych stabilizatorów wynosi od 1/10 do 10/1, i

   f) czynnik sieciujący, fotoinicjator, przy czym stosunek wagowy fotoinicjatora do czynnika sieciującego wynosi od 1/45 do 1/3.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że białko fibrylarne - kolagen jest pochodzenia wołowego lub rybiego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap I) prowadzi się w temperaturze 25°C.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako czynnik sieciujący stosuje się diakrylan poli(glikolu etylenowego) o Mn = 700 i/lub diakrylan poli(glikolu etylenowego) o Mn = 575.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że sieciowanie prowadzi się w czasie od 2 minut do 60 minut.
6. 6. Kompozyt o osnowie polimerowej zawierającej hydroksyapatyt, zawierający wodę, hydroksyapatyt, polimerowe stabilizatory poli(alkohol winylowy) i/lub poli(winylopirolidon), co najmniej jedno białko fibrylarne - kolagen jako materiał nadający właściwości bioaktywne, czynnik sieciujący z grupy diakrylanów poli(glikolu etylenowego), inicjator fotopolimeryzacji - 2-hydroksy-2-metylopropiofenon, znamienny tym, że zawiera polimerowy stabilizator poli(glikol etylenowy), a wspomniane białko fibrylarne jest zawarte w strukturze sieci powstałej w wyniku sieciowania polimerowego stabilizatora - poli(alkoholu winylowego) i/lub poli(winylopirolidonu) i poli(glikolu etylenowego), przy czym skład kompozytu uwarunkowany jest składem mieszaniny reakcyjnej, sporządzonej w temperaturze pokojowej, poddawanej sieciowaniu w temperaturze powyżej 5°C, zawierającej:

   a) składnik A, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(alkoholu winylowego) o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku A wynosiła od 5 do 15 wagowych, i/lub

   b) składnik B, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(winylopirolidonu) o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku B wynosiła od 5 do 15% wagowych,

   c) składnik C, w ilości od 20 do 50 części objętościowych, który stanowi wodny roztwór polimerowego stabilizatora - poli(glikolu etylenowego), o stężeniu 5-20% wagowych, zawierający dyspersję hydroksyapatytu, w ilości takiej aby ilość hydroksyapatytu w stosunku do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku C wynosiła od 5 do 15% wagowych, przy czym w przypadku, gdy mieszanina reakcyjna zawiera składnik A i składnik B i składnik C zawierające od 5 do 15% wagowych hydroksyapatytu, łączna ilość składników A i B i C wynosi od 40 do 70 części objętościowych,

   d) składnik D, który stanowi wodna dyspersja białka fibrylarnego - kolagenu pochodzenia wołowego lub rybiego, w takiej objętości i o takim stężeniu, aby stosunek wagowy białka fibrylarnego - kolagenu do polimerowego stabilizatora zawartego w składniku A i/lub B i C, wynosił od 5/100 do 50/100,

   e) czynnik sieciujący, przy czym stosunek wagowy czynnika sieciującego do polimerowego stabilizatora/stabilizatorów wynosi od 1/10 do 10/1, i

   f) fotoinicjator, przy czym stosunek wagowy fotoinicjatora do czynnika sieciującego wynosi od 1/45 do 1/3.
7. 7. Kompozyt według zastrz. 6, znamienny tym, że białko fibrylarne wybrane jest z grupy obejmującej kolagen pochodzenia wołowego lub rybiego.
8. 8. Kompozyt według zastrz. 6, znamienny tym, że białko fibrylarne - kolagen - jest zawarte w strukturze sieci powstałej w wyniku sieciowania poli(winylopirolidonu) i/lub poli(alkoholu winylowego) i poli(glikolu etylenowego), diakrylanem poli(glikolu etylenowego) o Mn = 700 i/lub diakrylanem poli(glikolu etylenowego) o Mn = 575.