RO115693B1

RO115693B1 - Biomaterial polimeric, natural

Info

Publication number: RO115693B1
Application number: RO9702366A
Authority: RO
Inventors: Lucia Moldovan; Maria Caloianu; Oana Craciunescu; Radu Iordachel; Lidia Constantinescu
Original assignee: Inst National De Cercetare Dez
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2000-05-30

Description

Prezenta invenție se referă la un biomaterial polimeric natural, utilizat în medicina umană și veterinară ca matrice pentru refacerea tisulară.

Este cunoscut faptul că, în ultimii ani, în medicina patologiilor cutanate, pentru refacerea țesuturilor conjunctive lezate, se folosesc tot mai mult biomateriale pe bază de polimeri naturali și/sau polimeri sintetici. Pentru a realiza biomateriale performante pentru medicină, trebuie să se țină cont de următorii factori: interacțiile acestora cu celulele și proteinele la locul aplicării, stabilitatea la degradare în contact cu țesutul, proprietățile mecanice raportate la cerințele țesutului și posibilitatea de a le steriliza (Elbert, D.L. și Hubbell, J.A., Annu. Rev. Mater. Sci., 26, 365-394, 1996). Biomaterialele constituite din polimeri biologici, precum colagenul, sunt capabile să îndeplinească aceste cerințe.

Se cunoaște, de asemenea, folosirea biomaterialelor pe bază de colagen în dermatologie și oftalmologie, ca pansamente pentru tratarea rănilor și arsurilor.

Biomaterialul, conform invenției, se prezintă sub formă de burete poros, cu diametrul mediu al porilor de 30 ... 200 pm, și este constituit din 50 ... 70% colagen cu formula [α1(Ι)]₂α2(Ι] și greutatea moleculară 300000 Da(colagen tip I) și colagen cu un singur lanț cc1[lll] și greutatea moleculară 300000 Da (colagen tip III), sub formă fibrilară, 5 ... 10% gelatină, cu greutatea moleculară medie de 100000 ... 200000, 10 ... 15% colagen cu formula [a1(IV))₂a2(IV) și greutatea moleculară 400000 Da (colagen tip IV) , 5 ... 15% glicozaminoglican, ales între heparină, condroitin sulfat, keratan sulfat și dermatan sulfat, 5 ... 10% elastină sub formă de polipeptide solubile, cu greutatea moleculară medie de 5000 ... 20000, și 0,5 ... 1% amestec de nipagin și nipasol, părțile fiind exprimate în greutate.

Biomaterialul polimeric natural, obținut în conformitate cu prezenta invenție, prezintă următoarele avantaje:

- este biocompatibil, biodegradabil, netoxic și nu prezintă antigenicitate;

- polimerii naturali din compoziția lui asigură, la locul aplicării, un mediu similar țesutului natural, datorită proprietăților lor structurale și biologice;

- component» biologic activi sunt administrați cu viteza controlată la locul aplicării;

- reduce timpul de vindecare, prin inițierea depozitării de țesut conjuctiv nou și angiogenezei;

- tehnologia de obținere este accesibilă și nu necesită dotări speciale.

Prezenta invenție se referă la obținerea, în mod eficient, a unui biomaterial polimeric natural, biocompatibil și bioresorbabil, având capacitatea de a adera la țesuturile lezate și de a favoriza refacerea tisulară. De asemenea, biomaterialul obținut poate servi și ca matrice suport pentru eliberarea controlată a unor molecule bioactive, precum glicozaminoglicanii, peptidele sau proteinele matricei extracelulare și substanțe farmaceutice, precum antibioticele.

Se dau în continuare două exemple de realizare a invenției.

Exemplul 1. Se ia o cantitate de 1000 g piele bovină, se curăță de țesuturile aderente, se spală cu apă rece și se mărunțește mecanic în bucăți de aproximativ 5 mm. Peste țesutul mărunțit se adaugă 20000 g soluție acid acetic 0,5 M în care s-au dizolvat, în prealabil, 30 g pepsină și se lasă timp de 24 h la agitare, la temperatura camerei. Soluția de colagen, care conține amestec de tip l+lll, se separă de țesutul nedigerat prin centrifugare la 4000 rpm, timp de 40 min. Supernatantul astfel obținut se precipită cu NaCI 0,7M și se lasă în repaus peste noapte, la rece, pentru stabilizare. Precipitatul obținut prin centrifugare la 4000 rpm, timp de 30 min, se dizolvă în 8000 g acid acetic 0,5 M. Se ia o cantitate de 7000 g din această soluție de colagen tip l+lll și se dializează față de tampon fosfat salin, pH 7,4, timp de 72 h, și apoi se

RO 115693 Bl incubează la 37°C, timp de 10 h. Se obține o soluție de colagen, sub formă fibrilară, de 50 concentrație 0,8% substanță uscată. Restul de 1000 g soluție de colagen se supune denaturării termice într-o incintă termostatată, la temperatura de 60°C, timp de 30 min, obținându-se astfel o soluție de gelatină de concentrație 0,9% substanță uscată.

Pentru obținerea amestecului de biopolimeri, într-un vas de reacție prevăzut cu agitare, se introduc 6000 g soluție de colagen fibrilar, 700 g soluție de gelatină și 55 1000 g soluție de colagen tip IV, obținută prin același procedeu ca și colagenul tip I și III, și se omogenizează continuu, timp de o oră. Separat, se prepară o soluție de heparină 0,2% în apă distilată, o soluție apoasă de polipeptide de elalstină 1%, cu greutatea moleculară de 10000, și o soluție alcoolică de nipagin și nipasol 0,1%. Se iau 1200 g soluție de heparină, 800 g soluție de polipeptide de elastină și 5g soluție de nipagin și nipasol 60 și se adaugă, sub agitare, peste compoziția colagenică obținută inițial. Compoziția astfel obținută se lasă la dezaerare, la 4°C, timp de 24 h, și se usucă prin liofilizare, timp de 72 h. In final, se obțin bureți biopolimeri poroși care se reticulează prin deshidratare termică, la 60°C, timp de 10 h, se ambalează în pungi de polietilenă și se sterilizează prin expunere la radiații gamma, la doza de 15 kGy. 65

Exemplul 2. Soluția de colagen fibrilar, de gelatină și cea de colagen tip IV se prepară ca în exmeplul 1. Se iau 5000 g soluție de colagen fibrilar tip l+lll și se amestecă prin agitare cu 1000 g soluție de gelatină și 1500 g soluție de colagen tip IV. Separat, se prepară o soluție apoasă de condroitin sulfat de concentrație 0,5%, o soluție apoasă de polipeptide de elastină 0,5% și o soluție alcoolică de nipagin și nipasol 0,1%. Peste 70 amestecul de soluții de colageni și gelatină se adaugă, sub agitare, 700 g soluție de condroitin sulfat, 1000 g soluție de polipeptide de elastină și 10 g soluție de nipagin și nipasol. Amestecul astfel obținut se usucă prin liofilizare, se ambalează și se sterilizează conform exemplului 1.

Biomaterialul, obținut conform exemplelor de mai sus, a fost testat din punctul 75 de vedere al biocompatibilității atât in vitro, cât și in vivo. Testarea in vitro s-a făcut pe o linie stabilizată de celule epiteliale, provenite din rinichi de maimuță. La examinarea prin microscopie optică, s-a evidențiat că introducerea biomaterialului ca suport în cultura de celule a avut ca rezultat penetrarea celulelor epiteliale în interiorul acestuia, aderarea și proliferarea lor. 80

Capacitatea biomaterialului polimeric de a accelera vindecarea rănilor dermale a fost demonstrată pe animale de laborator (iepuri). Rezultatele testărilor in vivo au arătat că matricea biopolimerică a stimulat depunerea de cantități mai mari de țesut granular la zona lezată, precum și remodelarea și reepitelizarea țesutului.

Biomaterialul obținut conform invenției se prezintă sub formă de burete cu struc- 85 tură poroasă, elastic, cu o grosime uniformă cuprinsă între 2 și 8 mm. Acesta este utilizat ca matrice pentru refacerea tisulară, ca pansamente chirurgicale și pansamente pentru arsuri. Se aplică direct pe suprafața țesuturilor lezate, aderă și se modelează la locul rănit și asigură refacerea acestora prin resorbția lui parțială sau totală. Rata de biodegradare a acestui material poate fi controlată prin etapele procedeului de obținere, 90 pentru a asigura o durată optimă de contact cu țesutul lezat. Datorită biopolimerilor naturali din compoziția lui, biomaterialul asigură o matrice care posedă proprietățile necesare pentru a favoriza inițierea depozitării de țesut conjunctiv nou, angiogeneza și reepitelizarea țesutului.

Claims

95 Revendicare

Biomaterial polimeric natural, caracterizat prin aceea că este constituit din 50 ... 70% colagen cu formula [α1(Ι)]₂ a2(l] și greutatea moleculară 300000 Da și colagen compus dintr-un singur lanț a1(lll) și greutatea moleculară 300000Da, sub formă 100 fibrilară, 5 ... 10% gelatină cu greutatea moleculară medie de 100000 ... 200000, 10 ... 15% colagen cu formula [a1 (IV]]₂oc2(l\/] și greutatea moleculară 400000 Da, 5 ... 15% glicozaminoglican, ales între heparină, condroitin sulfat, keratan sulfat și dermatan sulfat, 5 ... 10% elastină sub formă de polipeptide solubile, cu greutatea moleculară medie de 5000 ... 20000, și 0,5 ... 1% amestec de nipagin și nipasol, părțile 105 fiind exprimate în greutate.