RO128708A2

RO128708A2 - Compoziţie şi procedeu pentru obţinerea unor hidrogeluri destinate regenerării ţesutului adipos

Info

Publication number: RO128708A2
Application number: ROA201101263A
Authority: RO
Inventors: Olga Doina Afina Dimonie; Inna Georgeta Trandafir; Cristian Andi Nicolae; Augusta Raluca Gabor; Virgil Constantin; Marius Petrache; Anişoara Cimpean; Bianca Gălăţeanu; Marieta Costache
Original assignee: Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Chimie Şi Petrochimie - Icechim
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-08-30
Also published as: RO128708B1

Abstract

Invenţia se referă la o compoziţie şi la un procedeu de obţinere a unor hidrogeluri pe bază de polimeri naturali, destinată regenerării ţesutului adipos. Compoziţia conform invenţiei rezultă în urma unei reacţii de reticulare ionică a unei soluţii 0,5...2,5% alginat de sodiu, eventual, în care au fost introduse celule stem, cu soluţie de gluconat de sodiu care are o concentraţie de 7...11g/l ioni de calciu. Procedeul conform invenţiei constă în aceea că ionii reticulaţi vin în contact cu polimerul prin difuzie controlată, ca urmare a trecerii soluţiei acestora printr-un mediu cu porozitate controlată, iar reticularea are loc în condiţii de incubare la temperatura de 37°C, în atmosferă umedă, cu 5% CO, timp de 3...4 h, după care hidrogelul conţinând celule rezultat se spală cu ser fiziologic şi se acoperă cu mediu de cultură specific tipului celular utilizat.

Description

Invenția se refera la o compoziție si la un procedeu de obținere a unor hidrogeluri destinate regenerării țesutului adipos.

Hidrogelurile se pot prepara pe baza de polimeri naturali si sau sintetici. Hidrogelurile derivate din polimeri naturali au fost frecvent utilizați in medicina reparatorie datorita proprietăților lor similare cu cele ale EC’M natural [1,2]

Hidrogelurie pe baza de compuși macromoleculari (naturali si sintetici) poseda o serie de proprietăți care fac posibila utilizarea ca suporturi in ingineria țesuturilor. Proprietățile se refera la: conținutul ridicat de apa. similar țesuturilor, capcitatea de a încapsula in mod omogen celule, un eficent transfer de masa si o minima acțiune invaziva. Hidrogelurile înalt hidratate pot mima foarte bine proprietățile fizice si chimice ale matricei extracelulare (ECV1). Proprietățile fizice ale multor tipuri de hidrogeluri sunt ușor de manipulat [ I 3|. Din motivele enumerate mai sus rezulta ca hidrogelurile reprezintă un mediu ideal pentru suportul, proliferarea si diferențierea [3, 4, 5].

Biomaterialele naturale manifesta o excelenta bioactivitate datorita prezentei in structura lor a componentelor ECM. Cu toate acestea hidrogelurile provenite din polimeri naturali suferă o rapida degradare după contactul cu mediul sau cu fluidele corpului. Din aceste motive, o strategie care pare foarte atractiva este incorporarea speciilor bioactive i ex. celule, factori de creștere, peptide sau proteine) intr-un matrial sintetic, rezultând un hidrogel suport biomimetic avand funcții bioactive pentru un răspuns cellular optim. Polimerii naturali reprezentativi sunt: colagenul, gelatina, chitosanul. acidul hialuronic, agaroza. alginatul, fibrina. poli L. - lizina.

Polimerii sintetici sunt atractivi pentru obținerea hidrogelurilor destinate ingineriei reparative a țesuturilor, datorita proprietăților lor fizice si chimice , care in mod specific sunt mult mai controlabile si mai reproductibile decât cele ale polimerilor naturali.Comparate cu hidrogelurile polimerilor naturali, hidrogelurile polimerilor sintetici, oferă un control mai bun asupra arhitecturii matricei si compoziției chimice, dar in același timp au o mai mica eficacitate biologica.

In scopul realizării de hidrogeluri se cunoaște o compoziție si un procedeu conform caruia se obține un hidrogel care este pe baza de carboximetil celuloza sodica si care este destinat eliberării controlate de indometacin [6 ].

In scopul realizării de hidrogeluri se mai cunoaște o compoziție conform careia hidrogelui este de tip compozit pe baza de colagen, copolymer pe baza de anhidrida maleica ' stiren sau acetat de vinii sau acrilonitril ș^d;țjiS^/§^acriIat sau acid acrylic etc [7], Aceasta compoziție prezintă dezavantajul ca nu este deșt i natjl^qaij^^^tuf^^ipos.

Ί

I

I 9 -11 · 2D11 ^V

In scopul obținerii de hidrogeluri se mai cunoaște Lin procedeu pe baza de celuloza si xaiitan [8] . Acest procedeu prezintă dezavantajul ca este destinat utilizării in domeniul farmaceutic (eliberare controlata de medicamente) si medical fara a se revendica un domeniu.

Se mai cunoaște o compoziție conform careia se obține un material nanostruclurat pe baza de nanoparticule magnetice si hidrogel pe baza de chitosan si acid hialuronic [9] . Compoziția prezintă dejavantajul ca nu se folosește pentru regenerarea țesutului adipos.

Se mai cunoaște un hidrogel care se folosește pentru tratarea rănilor si care se bazeaza pe o compoziție formata dintr-un alcool polyvalent, un polimer natural ales dintre collagen, gelatin, pectin, un copolymer sintetic si agenti de reticulare de tipul chelatilor metalici [10], Dezavantajul acetui hidrogel este ca nu se folosește la regenerarea țesutului adipos.

Problema tehnica pe care o rezolva invenția consta in realizarea unor hidrogeluri pe baza de polimeri naturali care sunt destinate regenerării țesutului adipos.

Hidrogelurile realizabile conform invenție înlătură dezavantajele procedeelor cunoscute prin aceea ca se obțin prin reticularea Linei soluții de (0.5 - 3) % alginate de sodium in apa cu un exces de gluconat de sodium iar reticulantul vine in contact cu polimerul din soluție prin difuzie.

Compoziție si procedeu pentru realizarea unor hidrogeluri destinate regenerării țesutului adipos prezintă următoarele avantaje:

Hidrogelurile au fost astfel concepute incat timpul de reticulare sa nu fie mai mic decât cel necesar înglobării celulelor ;

Hidrogelurile au proprietăți de utilizare ( modulul dinamo - mecanic de stocare, modulul dinaino mecanic de pierderi, consistenta......) adecvate utilizării pentru regenerarea țesutului adipos;

Dimensiunea ochiurilor care definesc celula elementara a hidrogelurilor este de 100 - 600 μιη si de aceea permit creșterea si proliferarea celulara;

Hidrogelurile au consistenta care permite manipulare in timpul testelor in vitro, circulația nutrientilor la celule, si care asigura celulelor spațiu suficient de proliferare;

Hidrogelurile au modtili elastici de la 600 Pa la 8000 kPasi moduli de pierderi de la 100 Pa la 1000 Pa.

Hidrogelurile sunt biocompalibile, lipsite de toxicitate, modelabile pe baza unor proceduri diverse, in multe tipuri de structuri reticulate. ușor accesibile, si au un preț de cost mai scăzut decât hidrogelurile realizate din cei mai multi polimeri biodegradabili naturali;

Hidrogelurile au aspect corespunzător daca se realizează in condiții de temperatura si agitare prestabilite prin brevet;

Hidrogelurile au proprietăți elastice si consistenta necesara scoaterii cu ușurința din godeurile plăcilor utilizate pentru testări in vitro;

Hidrogelurile nu sunt citotoxice, au timp de gelifiere de 30 min. - 72 ore, au un conținutul de apa de 98 %. sunt stabile in timp, in condiții de solicitare dinamica, la temperatura testării in vitro de 37 °C cea. 21 zile;

Hidrogelurile au morfologie uniforma si proprietăți foarte bune de transport masa si se pot steriliza prin filtrare si UV si se folosesc cu succes la proliferarea celulelor stern provenite din tesutul adipos;

zxijef ii se produce in prezenta cationilor bivalenti de Ca’’. Mg .Sr’.Ba’ care

-____- v.

intert^tjonejig^g^jjigi'ild^arboxyI ale unităților de acid glucuronic formând punți ionice.

București

ΓΊ Λ Λ Τ' -» k Ζ : ¹ - C Ζ 05 —

S 2011

Gelurile de alginat folosite pentru încapsulări se realizează in mod obișnuit prin picurarea unei soluții de alginate intr-o baie cu soluție de CaCI > Principalul dezavantaj al acestui sistem este vi ez.i Ibarte mare a reacției de gelifiere care din aceasta cauza devine, practic, imposibil de contro.at. Rezulta un gel cu structura neuniforma, rigida, si dificil de modelat. Scăderea vitezei de reacție in limite doiite, se poate realiza prin controlul concentrației de ioni de Ca. ldeea de baza este înlocuirea CaCb , total disociata in mediu apos, cu o alta combinație de Ca care disociază parțial (gluconatul de Ca). Practic se pornește de la glucono delta lactona si carbonat de calciu (insolubil în apa) In condițiile de lucru ( temperatura camerii . meciu apos ) glucono lactona hidrolizeaza incet la acid gluconic.

i-o

OH OH O

Acidul gluconic reacționează cu carbonatul de calciu formând gluconatul de calciu .Gluconatul de calciu are structura unui complex chelat parțial disociat la echilibru.

Oii OH

Echilibrul este lent și mult deplasat spre stanga (forma nedisociata).

Exemplul 1 într-o placa biologica cu 24 de godeuri, se introduce in fiecare godeucate I ml soluție I % alginat de sodiu in apa mili -Q . Alginatul de sodiu este provenit din alge brune si are masa moleculara medie. Pe suprafața soluției de alginat de sodiu din fiecare godeu se aseaza cate o rondela de hârtie dc filtru banda albastra, umectata eu soluție de gluconal de calciu 95g ¹ 1000 ml uz farmaceutic ZENTIVA. Peste hârtie se adauga I ml soluție gluconat de calciu. Placa biologica se introduce in etuva la temperatura de 37 oC timp 2 ore. Hidrogelul rezultat are proprietăți conforme cu tabelul I.

Tabelul I

Proprietate, Um Metoda de determinare

1. Modul de stocare, kPa, măsurători DMA

2. Modul de pierderi, kPa, măsurători DMA

3. Dimensiunea medie a ochi urilor, gm. morfologie SEM

Valoare

5800 '“67(Γ“ Ϊ00 - 300 % ~

CTm.lîg. I

4. Capacitate de gonflare, %

cV 2 Ο 1 1 - Ο 1 2 6 5 - 2 9 -11- 2°¹¹

Exemplul 2

Se prepara soluție I. 5% alginat de sodiu in ser fiziologic de uz medical in care se introduc celule stern derivate din tesutul adipos uman astfel incat sa rezulte o concentrație de 7 * 10' celule ^! ml. Alginatul de sodiu este provenit din alge brune si are masa moleculara medie. Intr-o placa biologica se introduce in fiecare din cele 24 de godeuri, I ml. soluție de alginat cu celule stern. Pe suprafața soluției de alginat de sodiu din fiecare godeu se aseaza cate o rondela de hârtie de filtru banda albastra, umectata cu soluție de gluconat de calciu 95g / 1000 ml uz farmaceutic ZENT1VA. Peste hârtie se adauga 1 ml soluție gluconat de calciu. Placa biologica se introduce in incubator cu 5 % CO₂, atmosfera umeda, la temperatura de 37 °C. timp I ore. Se aspira apoi gluconatul de calciu nereactionat. se spala hidrogelul cu ser fiziologic si se acopera cu mediu de cultura specific tipului celular utilizat. Hidrogelul rezultat are proprietăți conforme cu tabelul 2

Tabelul 2

Proprietate, Uni Metoda de determinare	Valoare
1. Modul de stocare, kPa. măsurători DMA	7800 ’ i
2. Modul de pierderi. kPa, măsurători DMA	540
3. Dimensiunea medie a ochiurilor⁸, pm, morfologie SEM	100 - 500
4. Capacitate de gonflare. %. [(Masa hidr.gonflat - masa hidrogelu uscat) masa hidrog gonllatj * 100	48
5. Aspect	Cfm. Fig.2
6. Capacitate de proliferare celulara.	Cfm. fig.4

’ Cfm .fig. 3

Claims

REVENDICĂRI

1. Compoziție si procedeu pentru obținerea unor hidrogeluri destinate regenerării țesutului adipos caracterizata prin aceea ca se prepara soluție de (0.5 - 2. 5)% alginat de sodiu in ser fiziologic sau apa mili - Q, in care se introduc celule stern derivate din tesutul adipos uman astfel incat sa rezulte o concentrație de 5 * 10 ⁴ - 7 * IO⁵ celule / ml. Se introduce in fiecare din godeurile unei placi biologice cate I ml. soluție de alginat cu celule stern in concentrația dorita. Pe suprafața soluției de alginat de sodiu din fiecare godeu se aseaza cate o rondela de hârtie de filtru. Peste hârtie se adauga I ml soluție gluconat de calciu. Placa biologica se introduce in incubator cu 5 % CO₂. atmosfera umeda, la temperatura de 37 °C. timp I ore după care se aspira gluconatul de calciu nereactionat. se spala hidrogelul cu ser fiziologic si se acopera cu mediu de cultura specific tipului celular utilizat. După 21 de zile se estimează capacitatea de proliferare celulara.
2. Compoziție conform revendicării 1 caracterizat prin aceea ca alginatul de sodiu este prevenit din alge brune si are masa moleculara medie:
3. Compoziție conform revendicării l caracterizata prin aceea ca hartia de filtru este tip banda albastra:
4. Compoziție conform revendicării 1 caracterizata prin aceea ca soluție de gluconat de calciu 95g 1000 ml.