RU2509091C1 - Biocompatible, biodegradable composite fibre and method for production thereof - Google Patents

Biocompatible, biodegradable composite fibre and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2509091C1
RU2509091C1 RU2012127844/04A RU2012127844A RU2509091C1 RU 2509091 C1 RU2509091 C1 RU 2509091C1 RU 2012127844/04 A RU2012127844/04 A RU 2012127844/04A RU 2012127844 A RU2012127844 A RU 2012127844A RU 2509091 C1 RU2509091 C1 RU 2509091C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chitosan
fiber
solution
filler
amount
Prior art date
Application number
RU2012127844/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012127844A (en
Inventor
Ирина Петровна Добровольская
Павел Васильевич Попрядухин
Владимир Евгеньевич Юдин
Елена Николаевна Дресвянина
Элеонора Николаевна Корыткова
Татьяна Петровна Масленникова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
Priority to RU2012127844/04A priority Critical patent/RU2509091C1/en
Publication of RU2012127844A publication Critical patent/RU2012127844A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2509091C1 publication Critical patent/RU2509091C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of producing fibre involves mixing hydrosilicate filler, which is pre-dispersed in an aqueous medium with pH 5-7 in an ultrasonic field with frequency v=20-100 kHz for 5-60 minutes, with chitosan in an amount which corresponds to concentration thereof in the solution of 1-4 wt %. The amount of the filler is 0.05-2% of the mass of the chitosan. The obtained mixture is intensely stirred at temperature of 20-50°C for 20-60 minutes. Concentrated acetic acid is then added in an amount which enables to obtain aqueous acetic acid solution with concentration of 1-8 wt % in the mixture. The mixture is intensely stirred at temperature of 20-50°C for 20-250 minutes. The mixture is filtered and deaerated. The fibre is formed through a draw plate into an alcohol or alcohol-alkaline precipitation agent, wherein the shear velocity of the solution in the plane of the cross-section of the capillary when the solution passes through the draw plate is selected in the range of 1.0-10-3 s-1. The fibre is stretched by 10-120%, washed with water and dried at temperature of 20-50°C. The fibre contains chitosan and hydrosilicate filler - halloysite, chrysotile, montmorillonite - in form of nanoparticles in amount of 0.05-2% of the mass of chitosan. The fibre has a single-phase homogeneous structure which corresponds to the basic form of chitosan.
EFFECT: obtaining a biocompatible, biodegradable composite elastic and strong fibre based on chitosan for use in medicine and biotechnology, particularly in suture filaments and in cellular engineering.
2 cl, 3 dwg, 8 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, точнее к биосовместимым биодеградируемым композиционным волокнам на основе хитозана и гидросиликатного наполнителя в виде наночастиц, и технологии их получения.The invention relates to the chemistry of macromolecular compounds, more specifically to biocompatible biodegradable composite fibers based on chitosan and a hydrosilicate filler in the form of nanoparticles, and the technology for their preparation.

Биосовместимые биодеградируемые композиционные волокна могут быть использованы для изготовления хирургических шовных нитей.Biocompatible biodegradable composite fibers can be used to make surgical suture threads.

Изобретение может найти применение в медицине и ветеринарии.The invention may find application in medicine and veterinary medicine.

Уровень техникиState of the art

В современной биотехнологии и медицине чрезвычайно актуальны биосовместимые биодеградируемые материалы. В качестве основы для этих материалов особый интерес представляет хитозан. Хитозан получают из природного полимера хитина, входящего в состав панцирей ракообразных. Хитозан обладает биосовместимостью, биодеградируемостью, бактерицидностью, высокими сорбционными характеристиками, а также экологичностью переработки [Вихорева Г.А., Гольбрайх Л.С. Пленки и волокна на основе хитина и его производных /В сб.: Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. - М.: Наука, 2002. - С.254-278]. Хитозан широко используется в фармакологии, косметологии, пищевой промышленности и ряде других областей. В последнее время хитозан находит все большее применение в клеточных технологиях для получения одно-, двух- и трехмерных матриц для пролиферации клеток. Такие матрицы обладают хорошей адгезией к стволовым и соматическим клеткам, на них эффективно происходит пролиферация клеток, отсутствует цитотоксичность [Композитные матрицы на основе хитозана и монтмориллонита для клеточной трансплантологии. Попрядухин П.В., Добровольская И.П., Юдин В.Е. и др. //Цитология. 2011. №12. С.952-958].In modern biotechnology and medicine, biocompatible biodegradable materials are extremely relevant. Chitosan is of particular interest as the basis for these materials. Chitosan is obtained from the natural polymer of chitin, which is part of the shell of crustaceans. Chitosan has biocompatibility, biodegradability, bactericidal activity, high sorption characteristics, as well as environmental friendliness of processing [G. Vikhoreva, L. S. Golbreich. Films and fibers based on chitin and its derivatives / In collection: Chitin and chitosan. Obtaining, properties and application. - M .: Nauka, 2002. - S.254-278]. Chitosan is widely used in pharmacology, cosmetology, food industry and a number of other areas. Recently, chitosan is increasingly used in cell technology to produce one-, two- and three-dimensional matrices for cell proliferation. Such matrices have good adhesion to stem and somatic cells, cell proliferation is effective on them, and cytotoxicity is absent [Composite matrices based on chitosan and montmorillonite for cell transplantology. Popryadukhin P.V., Dobrovolskaya I.P., Yudin V.E. et al. // Cytology. 2011. No. 12. S.952-958].

Волокна из хитозана перспективны для создания хирургических шовных нитей.Chitosan fibers are promising for the creation of surgical suture threads.

Известный способ получения биосовместимых биодеградируемых волокон из хитозана описан в патенте США №5896821 (опубл. 27.04.1999). Согласно известному способу формовочный раствор приготавливают растворением хитозана со степенью деацетилирования 70% в водном растворе тиоцианата натрия при 100°C в течение двух часов; формование волокна проводят в осадительную ванну из ацетона при 4°C; сформованное волокно промывают водой при 80°C. A known method for producing biocompatible biodegradable fibers from chitosan is described in US patent No. 5896821 (publ. 04/27/1999). According to a known method, a molding solution is prepared by dissolving chitosan with a degree of deacetylation of 70% in an aqueous solution of sodium thiocyanate at 100 ° C for two hours; fiber forming is carried out in a precipitation bath of acetone at 4 ° C; the spun fiber is washed with water at 80 ° C.

Известные волокна и способ их получения имеют ряд недостатков. Полученные волокна эластичны, но имеют прочность 0,46-0,52 г/денье (41,4-67,5 МПа), при требуемой для волокон, из которых изготавливают хирургические нити, не менее 1,36 г/денье (182 МПа), желательно 250 МПа. Обеспечение определенного температурного режима на каждой стадии процесса приводит к большим энергетическим затратам. Кроме того, применение ацетона взрыво- и пожароопасно.Known fibers and a method for their preparation have several disadvantages. The obtained fibers are elastic, but have a strength of 0.46-0.52 g / denier (41.4-67.5 MPa), at least 1.36 g / denier required for the fibers from which the surgical sutures are made (182 MPa ), preferably 250 MPa. Providing a certain temperature regime at each stage of the process leads to high energy costs. In addition, the use of acetone is explosive and fire hazard.

Известен способ получения ацетата хитозана и биосовместимых биодеградируемых волокон из него (патент США №4861527, опубл. 29.08.1989). После обработки панцирей крабов ацетоном, соляной кислотой, нейтрализации щелочью при 100°C выделяемый хитозан промывают водой, обрабатывают концентрированной муравьиной кислотой в атмосфере азота при температуре 0°C. Осаждение ацетата хитозана проводят метанолом и ацетоном. Для приготовления формовочного раствора полученный ацетат хитозана растворяют в ледяной уксусной кислоте с добавлением уксусного ангидрида. Формование волокна проводят мокрым способом, осадителем является метанол. Волокна из ацетата хитозана подвергают обработке 30%-ным раствором NaOH при температуре 116°C в среде азота. Средняя прочность волокон составляет 6,6 г/денье (890 МПа). Многостадийность процесса получения волокон из ацетата хитозана, использование концентрированных кислот и щелочей, высоких температур осложняет промышленную реализацию известного способа. Способ не экологичен. Использование большого количества химических обработок повышает токсичность волокна, особенно цитотоксичность, снижает биосовместимость полученных волокон. Кроме того, ацетат хитозана обладает низкой водостойкостью и, как следствие, высоким набуханием полимера в водных средах, что резко снижает механические характеристики волокон, затрудняет их использование в водных средах.A known method of producing chitosan acetate and biocompatible biodegradable fibers from it (US patent No. 4861527, publ. 08.29.1989). After treatment of the crab shell with acetone, hydrochloric acid, neutralization with alkali at 100 ° C, the chitosan released is washed with water, treated with concentrated formic acid in a nitrogen atmosphere at 0 ° C. The precipitation of chitosan acetate is carried out with methanol and acetone. To prepare the molding solution, the obtained chitosan acetate is dissolved in glacial acetic acid with the addition of acetic anhydride. The fiber is formed in a wet manner; methanol is the precipitant. Chitosan acetate fibers are treated with a 30% NaOH solution at a temperature of 116 ° C. under nitrogen. The average fiber strength is 6.6 g / denier (890 MPa). The multi-stage process of obtaining fibers from chitosan acetate, the use of concentrated acids and alkalis, high temperatures complicates the industrial implementation of the known method. The method is not environmentally friendly. The use of a large number of chemical treatments increases the toxicity of the fiber, especially cytotoxicity, reduces the biocompatibility of the obtained fibers. In addition, chitosan acetate has a low water resistance and, as a result, a high swelling of the polymer in aqueous media, which sharply reduces the mechanical characteristics of the fibers and makes them difficult to use in aqueous media.

Процесс получения тканых, нетканых изделий и губок, обладающих биосовместимостью, биодеградируемостью, антимикробными свойствами, из волокон регенерированного хитина-хитозана описан в патенте США №5756111 (опубл. 26.05.1998). Формовочный раствор приготавливают растворением полученного из панцирей крабов щелочного хитина-хитозана в сероуглероде, при этом происходит процесс ксантогенирования хитозана. Волокна формуют в кислотную ванну. Указанный способ производства волокон несет большую экологическую нагрузку, так как используют сероуглерод, обладающий высокой токсичностью, пожаро- и взрывоопасностью.The process of obtaining woven, non-woven products and sponges with biocompatibility, biodegradability, antimicrobial properties, from the fibers of regenerated chitin-chitosan is described in US patent No. 5756111 (publ. 05.26.1998). A molding solution is prepared by dissolving the alkaline chitin-chitosan obtained from the crab shells in carbon disulfide, while the process of xanthogenization of chitosan occurs. The fibers are formed into an acid bath. The specified method for the production of fibers carries a large environmental burden, since carbon disulfide is used, which has high toxicity, fire and explosion hazard.

Волокна, пленки и губки из биодеградируемых полимеров на основе композиции, состоящей из двух несмешивающихся фаз, одна из которых представляет собой полимер, а вторая - вещества терапевтического действия, описаны в патенте США №6596296 (опубл. 22.07.2003). Для получения волокон из хитозана и сульфата хитозана полимер растворяют в соляной кислоте, в качестве осадителя был выбран 5%-ный раствор NaOH. Известные композиции могут быть использованы, преимущественно, в качестве матрицы для клеточных технологий.Fibers, films and sponges of biodegradable polymers based on a composition consisting of two immiscible phases, one of which is a polymer, and the second is a therapeutic substance, described in US patent No. 6596296 (publ. 22.07.2003). To obtain fibers from chitosan and chitosan sulfate, the polymer is dissolved in hydrochloric acid; a 5% NaOH solution was chosen as the precipitant. Known compositions can be used mainly as a matrix for cell technology.

В работах [Preparation of chitosan filament applying new coagulation system. Tomura H., Tsuruta Yu, Itoyama K. et al. // Carbohydrate Polymers. 2007. V.56. P.205-211; Effect of Hydroxyethylation on Structure and Properties of Chitosan Fibers. Liu Y., Liu Z., Yu J. et al. // J. of Macromol. Science, B: Physics, 2008. V.47. P.392-400] описаны структура и свойства биосовместимых биодеградируемых волокон, сформованных из раствора хитозана в уксусной кислоте. Показано, что оптимальным растворителем для хитозана является 2%-ный водный раствор уксусной кислоты; осадителем могут быть щелочь, смеси спирта и воды, водно-спиртовый раствор NaOH. Полученные волокна эластичны, но имеют недостаточную для изготовления хирургических нитей прочность.In [Preparation of chitosan filament applying new coagulation system. Tomura H., Tsuruta Yu, Itoyama K. et al. // Carbohydrate Polymers. 2007. V. 56. P.205-211; Effect of Hydroxyethylation on Structure and Properties of Chitosan Fibers. Liu Y., Liu Z., Yu J. et al. // J. of Macromol. Science, B: Physics, 2008. V. 47. P.392-400] describes the structure and properties of biocompatible biodegradable fibers formed from a solution of chitosan in acetic acid. It was shown that the optimal solvent for chitosan is a 2% aqueous solution of acetic acid; the precipitant may be alkali, mixtures of alcohol and water, a water-alcohol solution of NaOH. The obtained fibers are elastic, but have insufficient strength for the manufacture of surgical sutures.

Анализ описанных выше аналогов заявляемого изобретения показывает, что из хитозана могут быть получены эластичные биосовместимые биодеградируемые нецитотоксичные волокна для хирургических нитей, но существует проблема их упрочнения.Analysis of the above analogues of the claimed invention shows that chitosan can be obtained elastic biocompatible biodegradable non-cytotoxic fibers for surgical sutures, but there is a problem of their hardening.

Традиционный путь упрочнения полимерных материалов заключается в использовании сшивателей. Так, известны биосовместимые биодеградируемые губочные материалы на основе хитозана и способ их получения, описанные в заявке на патент США 20070254016. Для повышения стабильности размеров губки во влажном состоянии хитозан подвергали межмолекулярному сшиванию. Для этого губку во влажном состоянии обрабатывают парами раствора сшиваюшего агента Na-трифосфата, сушат при температуре 80°C в течение 1-2 ч. Однако введение сшивок сказывается на эластичности материала.The traditional way of hardening polymeric materials is to use crosslinkers. Thus, biocompatible biodegradable sponge materials based on chitosan and a method for their preparation are described in US patent application 20070254016. To increase the stability of the wet size of the sponge, chitosan was subjected to intermolecular crosslinking. To do this, the sponge in the wet state is treated with vapors of a solution of a cross-linking agent Na-triphosphate, dried at a temperature of 80 ° C for 1-2 hours. However, the introduction of cross-links affects the elasticity of the material.

Подшитые волокна из хитозана не известны. Это связано с тем, что применение сшивающих агентов резко повышает хрупкость волокон.Hematized filament from chitosan is not known. This is due to the fact that the use of crosslinking agents dramatically increases the fragility of the fibers.

Авторами заявляемого изобретения была сделана попытка получения композиционных хитозановых волокон, включающих природные гидросиликатные наполнители, т.к. известно, что композиционные материалы могут обладать лучшей прочностью, чем чисто полимерные.The authors of the claimed invention made an attempt to obtain composite chitosan fibers, including natural hydrosilicate fillers, because It is known that composite materials may have better strength than pure polymers.

Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются биосовместимые биодеградируемые композиционные волокна на основе хитозана и гидросиликатного наполнителя - нанотрубок галлуазита и хризотила, описанные в статье авторов заявляемого изобретения [Структура и свойства волокон на основе хитозана, содержащих хризотил и галлуазит. Добровольская И.П., Попрядухин П.В., Дресвянина E.H. и др.// Высокомол. соед. 2011. Т.А53, №5. С.726-732] (аналог-прототип).Closest to the claimed invention are biocompatible biodegradable composite fibers based on chitosan and a hydrosilicate filler - hallotite and chrysotile nanotubes described in the article of the authors of the claimed invention [Structure and properties of chitosan-based fibers containing chrysotile and halloysite. Dobrovolskaya I.P., Popryadukhin P.V., Dresvyanina E.H. and others. // High mol. conn. 2011. T.A53, No. 5. S.726-732] (analogue prototype).

В известных волокнах хитозан имеет степень деацетилирования 80%, молекулярную массу 255 кДа. В качестве наполнителей выбраны наночастицы - нанотрубки галлуазита и синтетического хризотила (природный хритозил цитотоксичен). Указанные наполнители нецитотоксичны. Известный способ получения волокон включает приготовление формовочного раствора: получение 4%-ного раствора хитозана в 2%-ном водном растворе уксусной кислоты, введение в раствор частиц наполнителя в количестве 3-5 мас.%, формование волокна в спирто-щелочную осадительную ванну, его вытяжку на 100-120%, промывку и сушку волокна. При этом производится контроль величины скорости сдвига раствора полимера в продольном направлении γ ˙

Figure 00000001
In known fibers, chitosan has a deacetylation degree of 80%, a molecular weight of 255 kDa. Nanoparticles — nanotubes of halloysite and synthetic chrysotile (natural chritosyl cytotoxic) —are selected as fillers. These excipients are non-cytotoxic. A known method for producing fibers includes preparing a molding solution: obtaining a 4% solution of chitosan in a 2% aqueous solution of acetic acid, introducing filler particles into the solution in an amount of 3-5 wt.%, Forming the fiber into an alcohol-alkaline precipitation bath, it 100-120% extraction, washing and drying of the fiber. When this is controlled, the shear rate of the polymer solution in the longitudinal direction γ ˙
Figure 00000001

γ ˙ = ( D 2 d 2 1 ) V 1 2 / l

Figure 00000002
, γ ˙ = ( D 2 d 2 - one ) V one 2 / l
Figure 00000002
,

где D - диаметр шприца, d - диаметр отверстия фильеры,where D is the diameter of the syringe, d is the diameter of the hole of the die,

V1 - скорость подачи полимера, l - толщина фильеры.V 1 - polymer feed rate, l - die thickness.

Известные волокна характеризуются двухфазной структурой, соответствующей солевой и основной формам хитозана [Структура и транспортные свойства хитозановых пленок модифицированных термообработкой. Агеев Е.П., Вихорева Г.А., Зоткин М.А. и др.//Высокомол. соед. 2004. Т.А46, №12. С.2035].Known fibers are characterized by a two-phase structure corresponding to the salt and basic forms of chitosan [Structure and transport properties of chitosan films modified by heat treatment. Ageev E.P., Vikhoreva G.A., Zotkin M.A. and others. // High mol. conn. 2004. T.A46, No. 12. S.2035].

Прочностные характеристики известных волокон составляют: прочность, σ=14,6 Сн/текс (219 МПа), модуль упругости, E=6,5 ГПа. Они имеют неоднородную, гетерогенную структуру: рыхлая сердцевина, плотная оболочка. Известные волокна имеют прочность, недостаточную для хирургических нитей. При контакте с водой у них существенно уменьшаются прочность и модуль упругости.The strength characteristics of the known fibers are: strength, σ = 14.6 Sn / tex (219 MPa), elastic modulus, E = 6.5 GPa. They have a heterogeneous, heterogeneous structure: a loose core, a dense shell. Known fibers have a strength insufficient for surgical sutures. Upon contact with water, their strength and elastic modulus are significantly reduced.

Анализ приведенных выше аналогов заявляемого изобретения свидетельствует о том, что ресурс улучшения прочности волокна и предотвращения его цитотоксичности за счет химической модификации хитозана практически исчерпан. В то же время поиск новых подходов при создании биосовместимых биодеградируемых волокон из хитозана по-прежнему актуален, т.к. он является одним из немногих доступных природных полимеров, перспективных с точки зрения использования в медицине.Analysis of the above analogues of the claimed invention indicates that the resource of improving the strength of the fiber and preventing its cytotoxicity due to chemical modification of chitosan is practically exhausted. At the same time, the search for new approaches in creating biocompatible biodegradable fibers from chitosan is still relevant, because it is one of the few natural polymers available that are promising from the point of view of use in medicine.

Один из таких новых подходов, использованных авторами заявляемого изобретения, - создание композиционных волокон с оригинальными ценными практическими свойствами из хитозана с нанонаполнителями. Разработка технологии получения композитов является в настоящее время сравнительно молодой и перспективной областью материаловедения, которая позволяет на базе сочетания уже известных и выпускаемых полимеров более эффективно и быстро придать им принципиально новые свойства по сравнению с трудоемким и длительным путем создания новых синтетических материалов. Использование в качестве регуляторного механизма не вызывающих цитотоксичности гидросиликатных наночастиц может существенно расширить возможности варьирования физико-химических свойств таких биоматериалов и, соответственно, их клинического применения.One of such new approaches used by the authors of the claimed invention is the creation of composite fibers with original valuable practical properties from chitosan with nanofillers. The development of the technology for producing composites is currently a relatively young and promising field of material science, which allows, based on a combination of already known and produced polymers, to give them fundamentally new properties more efficiently and quickly compared to the time-consuming and lengthy way of creating new synthetic materials. The use of hydrosilicate nanoparticles not causing cytotoxicity as a regulatory mechanism can significantly expand the possibilities for varying the physicochemical properties of such biomaterials and, accordingly, their clinical application.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей предлагаемого изобретения является создание биосовместимого биодеградируемого композиционного эластичного и прочного волокна на основе хитозана для использования в медицине и биотехнологии, например в хирургических шовных нитях и в клеточных технологиях. Создаваемое волокно не должно содержать следов химических веществ, потенциально обладающих цитотоксичностью.The objective of the invention is the creation of a biocompatible biodegradable composite elastic and durable fiber based on chitosan for use in medicine and biotechnology, for example, in surgical suture threads and in cell technologies. The resulting fiber should not contain traces of chemicals that are potentially cytotoxic.

Эта задача решается заявляемой группой из двух изобретений - биосовместимым биодеградируемым композиционным волокном и способом его получения.This problem is solved by the claimed group of two inventions - biocompatible biodegradable composite fiber and the method for its preparation.

Заявляемое биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно характеризуется следующей совокупностью существенных признаков:The inventive biocompatible biodegradable composite fiber is characterized by the following set of essential features:

1. Биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно, включающее хитозан со степенью деацетилирования 60-95%, молекулярной массой 20 - 450 кДа и гидросиликатный наполнитель - галлуазит, хризотил, монтмориллонит - в виде наночастиц в количестве 0,05-2% от массы хитозана, с однофазной гомогенной структурой, соответствующей основной форме хитозана, образующейся при формовании волокна через фильеру радиусом R при скорости подачи формовочного раствора Q, при заданной величине скорости сдвига раствора γ ˙

Figure 00000003
в плоскости поперечного сечения капилляра при прохождении раствора через фильеру в интервале 1-18 с-1, вычисленной по формуле γ ˙ = 2 Q π R 3
Figure 00000004
.1. A biocompatible biodegradable composite fiber, including chitosan with a degree of deacetylation of 60-95%, a molecular weight of 20 - 450 kDa and a hydrosilicate filler - halloysite, chrysotile, montmorillonite - in the form of nanoparticles in the amount of 0.05-2% by weight of chitosan, with single-phase a homogeneous structure corresponding to the main form of chitosan formed when the fiber is formed through a spinneret with a radius R at a feed rate of the molding solution Q, at a given value of the shear rate of the solution γ ˙
Figure 00000003
in the plane of the cross section of the capillary when the solution passes through the die in the range of 1-18 s -1 , calculated by the formula γ ˙ = 2 Q π R 3
Figure 00000004
.

Совокупность существенных признаков заявляемого волокна обеспечивает получение технического результата - повышения прочностных характеристик волокна до 290 МПа и выше при сохранении эластичности, а также отсутствие цитотоксичности. Волокна сохраняют механические свойства в водных средах.The set of essential features of the claimed fiber provides a technical result - increase the strength characteristics of the fiber to 290 MPa and higher while maintaining elasticity, as well as the absence of cytotoxicity. Fibers retain mechanical properties in aqueous media.

Заявляемое волокно отличается от известного волокна-прототипа качественным и количественным составом гидросиликатного наполнителя и характеризуется другой морфологией - однофазной структурой, соответствующей основной форме хитозана, образующийся за счет другого способа формования (в случае аналога-прототипа волокно характеризуются двухфазной структурой, соответствующей солевой и основной формам хитозана).The inventive fiber differs from the known prototype fiber in the qualitative and quantitative composition of the hydrosilicate filler and is characterized by a different morphology - a single-phase structure corresponding to the main form of chitosan, formed due to a different molding method (in the case of the prototype analog, the fiber is characterized by a two-phase structure corresponding to the salt and main forms of chitosan )

Анализ известного уровня техники не позволил обнаружить решение, полностью совпадающее по совокупности существенных признаков с заявляемым, что может указывать на новизну биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна.The analysis of the prior art did not allow to find a solution that completely coincides in the totality of essential features with the claimed, which may indicate the novelty of a biocompatible biodegradable composite fiber.

Только совокупность существенных признаков заявляемого биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна позволяет достичь указанного технического результата. Совершенно неожиданным явился факт, что по сравнению с аналогом-прототипом, в котором авторами заявляемого изобретения ранее уже была сделана попытка введения наночастиц гидросиликатного наполнителя в хитозан и получено волокно двухфазной структуры, изменение параметров состава наполнителя и условий формования волокна приведет к получению заявляемого волокна другой, однофазной, структуры, которое останется эластичным и превзойдет по прочностным характеристикам известное на 30%, к тому же будет сохранять механические свойства в воде. Первый результат был получен случайно при приготовлении композиционного волокна в условиях прототипа для изучения. Это позволяет утверждать о соответствии заявляемого материала условию охраноспособности «изобретательский уровень» («неочевидность»).Only the set of essential features of the claimed biocompatible biodegradable composite fiber allows to achieve the specified technical result. It was completely unexpected that, in comparison with the prototype analogue, in which the authors of the claimed invention had previously made an attempt to introduce hydrosilicate filler nanoparticles into chitosan and obtained a two-phase structure fiber, changing the parameters of the filler composition and the conditions for forming the fiber would result in the claimed fiber being different, single-phase, a structure that remains elastic and surpasses the known strength characteristics by 30%, and will also retain mechanical properties in water. The first result was obtained by chance when preparing a composite fiber in the conditions of the prototype for study. This allows us to confirm the compliance of the claimed material with the eligibility condition "inventive step" ("non-obviousness").

Заявляемый способ получения биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна обладает следующей совокупностью существенных признаков:The inventive method for producing a biocompatible biodegradable composite fiber has the following set of essential features:

1(2). Способ получения биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна, заключающийся в том, что смешивают предварительно диспергированный в воде в ультразвуковом поле с частотой ν=20-100 кГц в течение 5-60 мин гидросиликатный наполнитель - галлуазит, хризотил, монтмориллонит - в виде наночастиц с хитозаном со степенью деацетилирования 60-95%, молекулярной массой 20 - 450 кДа, при содержании хитозана в смеси 1-4 мас.%, при этом количество наполнителя составляет 0,05-2% от массы хитозана, интенсивно перемешивают полученную смесь при температуре 20-50°C в течение 20-60 мин, добавляют концентрированную уксусную кислоту в количестве, соответствующем получению в смеси водного раствора уксусной кислоты концентрацией 1-8 мас.%, интенсивно перемешивают смесь при температуре 20-50°C в течение 20-250 мин, фильтруют, обезвоздушивают, формуют из смеси волокно через фильеру радиусом R при скорости подачи раствора полимера Q; величину скорости сдвига раствора γ ˙

Figure 00000005
в плоскости поперечного сечения капилляра при прохождении раствора через фильеру выбирают из интервала 1-18 с-1, при этом скорость сдвига γ ˙
Figure 00000006
вычисляют по формуле γ ˙ = 2 Q π R 3
Figure 00000007
, формование волокна проводят в спиртовый или спиртово-щелочной осадитель, волокно вытягивают на 10-120%, промывают водой, сушат при температуре 20-50°C.1 (2). A method of producing a biocompatible biodegradable composite fiber, which consists in mixing a hydrosilicate filler — halloysite, chrysotile, montmorillonite — in the form of nanoparticles with a degree of chitosan, which is previously dispersed in water in an ultrasonic field with a frequency of ν = 20-100 kHz deacetylation of 60-95%, a molecular weight of 20 to 450 kDa, with a chitosan content of 1-4 wt.%, the amount of filler being 0.05-2% by weight of chitosan, the resulting mixture is intensively mixed at a temperature of 20-50 ° C for 20-60 minutes, add concentrated acetic acid in an amount corresponding to the preparation of an aqueous solution of acetic acid with a concentration of 1-8 wt.%, Mix the mixture intensively at a temperature of 20-50 ° C for 20-250 minutes, filter, dehydrate, form the fiber from the mixture through a die of radius R at the feed rate of the polymer solution Q; solution shear rate γ ˙
Figure 00000005
in the plane of the cross section of the capillary during the passage of the solution through the die, choose from the interval 1-18 s -1 , while the shear rate γ ˙
Figure 00000006
calculated by the formula γ ˙ = 2 Q π R 3
Figure 00000007
, fiber forming is carried out in an alcohol or alcohol-alkaline precipitant, the fiber is pulled out by 10-120%, washed with water, dried at a temperature of 20-50 ° C.

Совокупность существенных признаков заявляемого способа позволяет достичь технического результата: упрощения и удешевления способа получения волокон для хирургических нитей, обеспечения контроля над операциями и морфологией конечного продукта, получение материала с лучшими прочностными характеристиками, чем у аналогов. Предлагаемый способ экологичен, т.к. волокно получают непосредственно из хитозана в растворе уксусной кислоты, следов которой не наблюдаются в конечном продукте. По этой же причине волокно нецитотоксично.The set of essential features of the proposed method allows to achieve a technical result: simplification and cheapening of the method for producing fibers for surgical sutures, providing control over the operations and morphology of the final product, obtaining material with better strength characteristics than analogues. The proposed method is environmentally friendly, because the fiber is obtained directly from chitosan in a solution of acetic acid, traces of which are not observed in the final product. For the same reason, the fiber is non-cytotoxic.

Предлагаемый способ получения биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна отличается от известного способа-прототипа тем, что он включает сдвиг в поперечном направлении струи смеси раствора хитозана и наночастиц наполнителя при прохождении через фильеру, скорость которого задается из интервала 1-18 с-1, что позволяет создать в сдвиговом поле ориентированную систему макромолекул и тем самым изменить морфологию волокна и его свойства, При этом в заявляемом изобретении контролируется скорость сдвига (градиент скорости) в плоскости поперечного сечения капилляра (фильеры), в аналоге - в продольном направлении. Способ отличается также тем, что вводят меньшее количество наполнителя.The proposed method for producing a biocompatible biodegradable composite fiber differs from the known prototype method in that it includes a shift in the transverse direction of the jet of a mixture of a solution of chitosan and filler nanoparticles when passing through a die, the speed of which is set from the interval 1-18 s -1 , which allows a shear field oriented system of macromolecules and thereby change the morphology of the fiber and its properties. Moreover, in the claimed invention, the shear rate (speed gradient) in loskosti cross-section of the capillary (the die), in the analogue - longitudinally. The method also differs in that less filler is added.

Анализ известного уровня техники не позволил обнаружить решение, полностью совпадающее по совокупности существенных признаков с заявляемым, что может указывать на новизну способа.The analysis of the prior art did not allow to find a solution that completely coincides in the totality of essential features with the claimed, which may indicate the novelty of the method.

Только совокупность существенных признаков заявляемого способа получения биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна позволяет достичь указанного технического результата. Совершенно неочевидным явилась сама возможность получения эластичного прочного биосовместимого биодеградируемого нетоксичного волокна напрямую из хитозана, минуя стадию, например, химической сшивки. Как показывает анализ аналогов, и применение наполнителя само по себе не гарантирует получения эластичного и одновременно прочного волокна. Только оригинальная совокупность условий способа привела к целевому результату - повышению прочности волокна на значительную величину, на 30%, без ущерба эластичности. Это позволяет утверждать о соответствии заявляемого способа условию охраноспособности «изобретательский уровень» («неочевидность»).Only the set of essential features of the proposed method for producing a biocompatible biodegradable composite fiber allows to achieve the specified technical result. The very possibility of obtaining an elastic durable biocompatible biodegradable non-toxic fiber directly from chitosan, completely bypassing the stage, for example, chemical crosslinking, was completely unobvious. As the analysis of analogues shows, the use of filler in itself does not guarantee the production of elastic and at the same time strong fiber. Only the original set of conditions of the method led to the target result - an increase in fiber strength by a significant amount, by 30%, without compromising elasticity. This allows us to confirm the compliance of the proposed method with the eligibility condition "inventive step" ("non-obviousness").

Таким образом, группа заявляемых изобретений в целом обладает новизной и неочевидностью.Thus, the group of claimed inventions as a whole has novelty and non-obviousness.

Предлагаемая группа изобретений позволяет решить задачу получения биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна для хирургических нитей со стабильной прочной структурой и не обладающего цитотоксичностью.The proposed group of inventions allows to solve the problem of obtaining a biocompatible biodegradable composite fiber for surgical filaments with a stable strong structure and not having cytotoxicity.

Графические материалы:Graphic materials:

На фиг.1 приведены микрофотографии поверхности (а) и поперечного сечения (б) волокна из чистого хитозана и композиционного волокна, содержащего 0,5 мас.% хризотила (в и г, соответственно). Видно, что наночастицы наполнителя равномерно распределены по объему, хорошо ориентированы вдоль оси волокна, композиционное волокно однородно по сечению.Figure 1 shows micrographs of the surface (a) and cross section (b) of a fiber made of pure chitosan and a composite fiber containing 0.5 wt.% Chrysotile (c and d, respectively). It is seen that the filler nanoparticles are uniformly distributed throughout the volume, well oriented along the fiber axis, the composite fiber is uniform in cross section.

На фиг.2 приведены рентгенодифрактограммы волокон из чистого хитозана (а) и композиционного волокна, содержащего 0,5 мас.% хризотила (б). В случае композиционного волокна отсутствует солевая форма хитозана, наблюдается основная форма хитозана и однофазная гомогенная структура волокна. На рентгенограмме композиционного волокна отсутствуют рефлексы солевой формы хитозана в области углов 2θ=8,1°; 16,2°; 25,3°; 27,5° и 35,3°.Figure 2 shows x-ray diffraction patterns of fibers of pure chitosan (a) and a composite fiber containing 0.5 wt.% Chrysotile (b). In the case of a composite fiber, the salt form of chitosan is absent, the main form of chitosan and the single-phase homogeneous fiber structure are observed. On the roentgenogram of the composite fiber there are no reflections of the salt form of chitosan in the angle range 2θ = 8.1 °; 16.2 °; 25.3 °; 27.5 ° and 35.3 °.

На фиг.3 приведены микрофотографии мезенхимных стволовых клеток жировой ткани (ASCs) на поверхности композиционного волокна, содержащего 2 мас.% хризотила (а), и пленки из хитозана, содержащей 2 мас.% монтмориллонита (б). Видна хорошая адгезия и распластывание стволовых клеток, что свидетельствует об отсутствии цитотоксичности композиционных волокон.Figure 3 shows micrographs of adipose tissue mesenchymal stem cells (ASCs) on the surface of a composite fiber containing 2 wt.% Chrysotile (a) and a film of chitosan containing 2 wt.% Montmorillonite (b). Good adhesion and flattening of stem cells is visible, which indicates the absence of cytotoxicity of composite fibers.

Для подтверждения соответствия заявляемой группы изобретений требованию «промышленная применимость» приводим примеры конкретной реализации.To confirm the compliance of the claimed group of inventions with the requirement of "industrial applicability" we give examples of specific implementations.

Исходные вещества и реактивы:Starting materials and reagents:

Хитозан производства фирмы BioChemika (Япония) из панцирей крабов, степень деацетилирования 60-95%, молекулярная масса 20-450 кДа, содержание нерастворимых веществ менее 1%.Chitosan manufactured by BioChemika (Japan) from crab shells, the degree of deacetylation of 60-95%, molecular weight of 20-450 kDa, the content of insoluble substances less than 1%.

Гидросиликатный наполнитель:Hydrosilicate filler:

Наночастицы - нанотрубки галлуазита (Al4[Si4O10](OH)8×4H2O), средний диаметр которых составляет 100 нм, длина 0,5 - 1,2 мкм; нанотрубки хризотила (Mg3Si2O5(OH)4) с диаметром 15-20 нм и длиной 100-200 нм, полученные методом гидротермального синтеза в ФГБУН Институт химии силикатов РАН (г. Санкт-Петербург). Монтмориллонит (Na-MMT) производства фирмы Southern Clay Products, Inc. (США), катионобменная емкость 92,6 мэкв/100 г. Наночастицы в виде базисных сдоев монтмориллонита (эксфолиированное состояние монтмориллонита) получаются при обработке ультразвуком в процессе диспергирования наполнителя при реализации заявляемого способа. Охарактеризованы с помощью растрового электронного микроскопа Supra 55VP (С. Zeiss).Nanoparticles - halloysite nanotubes (Al 4 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 × 4H 2 O), the average diameter of which is 100 nm, a length of 0.5 - 1.2 microns; Chrysotile (Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 ) nanotubes with a diameter of 15–20 nm and a length of 100–200 nm obtained by the method of hydrothermal synthesis at the Institute of Silicate Chemistry of the Russian Academy of Sciences (St. Petersburg). Montmorillonite (Na-MMT) manufactured by Southern Clay Products, Inc. (USA), cation-exchange capacity of 92.6 meq / 100 g. Nanoparticles in the form of basic dies of montmorillonite (the exfoliated state of montmorillonite) are obtained by sonication during the dispersion of the filler when implementing the inventive method. Characterized using a Supra 55VP scanning electron microscope (C. Zeiss).

Уксусная кислота ХЧ ледяная, NaOH ХЧ, аммиак ХЧ, спирты - продукция ЗАО «Вектон» (Россия).Glacial acetic acid, glacial NaOH, chemically pure ammonia, alcohols - products of CJSC Vecton (Russia).

Ультразвуковую обработку наполнителя в водной среде проводили на установке ИЛ 100-6.Ultrasonic treatment of the filler in an aqueous medium was carried out on an IL 100-6 installation.

Методы и приборы для определения характеристик биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна:Methods and instruments for characterizing a biocompatible biodegradable composite fiber:

Исследования структуры волокна проводили с помощью растрового электронного микроскопа Supra 55VP (С. Zeiss), перед измерениями по стандартной методике на поверхность образцов напыляли тонкий слой золота, а также методом рентгеновской дифракции на многофункциональном дифрактометре ULTIMA IV фирмы Rigaku (Япония), использовали Cu Kα - излучение.The fiber structure was studied using a Supra 55VP scanning electron microscope (C. Zeiss), before measurements according to the standard method, a thin layer of gold was sprayed onto the surface of the samples, as well as X-ray diffraction on a ULTIMA IV multifunctional diffractometer (Rigaku, Japan), Cu Kα - radiation.

Модуль упругости E и прочность σ определяли на универсальной установке испытания волокон (УМИВ, г. Иваново), база испытания - 15 мм, скорость нагружения - 1 мм/мин. Перед испытаниями волокна выдерживали в эксикаторе при относительной влажности воздуха 66% в течение 3 суток, времени, необходимом для достижения равновесной влажности волокон, величина которой составляла 20±2%.The elastic modulus E and strength σ were determined using a universal fiber testing facility (UMIV, Ivanovo), the test base was 15 mm, and the loading speed was 1 mm / min. Before the tests, the fibers were kept in a desiccator at a relative humidity of 66% for 3 days, the time required to reach the equilibrium moisture content of the fibers, the value of which was 20 ± 2%.

Отсутствие цитотоксичности определяется по адгезии стволовых мезенхимных клеток жировой ткани (ASCs) на поверхности композиционных волокон и пленок из хитозана, содержащих наночастицы наполнителя. The absence of cytotoxicity is determined by the adhesion of adipose tissue mesenchymal stem cells (ASCs) on the surface of composite fibers and chitosan films containing filler nanoparticles.

Примеры получения композиционного волокна.Examples of obtaining composite fiber.

Пример 1.Example 1

Биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно, включающее хитозан и хризотил в количестве 0,5% от массы хитозана.A biocompatible biodegradable composite fiber comprising chitosan and chrysotile in an amount of 0.5% by weight of chitosan.

Получение волокна.Getting fiber.

Диспергируют 0,2 г хризотила в 1000 мл воды в ультразвуковом поле с частотой ν=20 кГц в течение 10 мин, смешивают с хитозаном со степенью деацетилирования 60%, молекулярной массой 20 кДа. в количестве 40 г, соответствующем его концентрации в смеси 4 мас.%, при этом количество наполнителя составляет 0,5% от массы хитозана, интенсивно перемешивают полученную смесь при температуре 20°C в течение 20 мин, добавляют концентрированную уксусную кислоту в количестве 20 мл, соответствующем получению в смеси водного раствора уксусной кислоты концентрацией 2 мас.%, интенсивно перемешивают смесь при температуре 20°C в течение 20 мин, фильтруют, обезвоздушивают, волокно формуют через фильеру радиусом R=0,3 мм, при скорости сдвига раствора в плоскости поперечного сечения при прохождении его через фильеру γ ˙ = 2 Q π R 3 = 18 c 1

Figure 00000008
, Disperse 0.2 g of chrysotile in 1000 ml of water in an ultrasonic field with a frequency of ν = 20 kHz for 10 min, mix with chitosan with a degree of deacetylation of 60%, and a molecular weight of 20 kDa. in an amount of 40 g, corresponding to its concentration in the mixture of 4 wt.%, while the amount of filler is 0.5% by weight of chitosan, the resulting mixture is stirred vigorously at a temperature of 20 ° C for 20 min, concentrated acetic acid in an amount of 20 ml is added corresponding to obtaining in a mixture of an aqueous solution of acetic acid with a concentration of 2 wt.%, intensively mix the mixture at a temperature of 20 ° C for 20 minutes, filter, dehumidify, the fiber is formed through a die with a radius of R = 0.3 mm, at a shear rate of the solution in the plane and the cross-section by passing it through a die γ ˙ = 2 Q π R 3 = eighteen c - one
Figure 00000008
,

при этом скорость подачи раствора полимера Q=0,023 мл/мин; формование волокна проводят в спирто-щелочную смесь, волокно вытягивают на 40%, промывают водой, сушат при температуре 20 - 50°C.wherein the feed rate of the polymer solution is Q = 0.023 ml / min; fiber forming is carried out in an alcohol-alkaline mixture, the fiber is pulled by 40%, washed with water, dried at a temperature of 20 - 50 ° C.

Механические характеристики: Е=7,2 ГПа, σ=290 МПа.Mechanical characteristics: E = 7.2 GPa, σ = 290 MPa.

Электронно-микроскопический снимок поперечного сечения волокна показал, что наночастицы наполнителя равномерно распределены по объему, хорошо ориентированы вдоль оси волокна. Композиционное волокно однородно по сечению (фиг.1).An electron microscopic image of the cross section of the fiber showed that the filler nanoparticles are uniformly distributed throughout the volume, well oriented along the fiber axis. Composite fiber is uniform in cross section (figure 1).

Структура волокна гомогенная однофазная. Рентгенодифрактограмма свидетельствует о наличии основной и отсутствии солевой фазы хитозана, о чем свидетельствует отсутствие рентгеновских рефлексов в области углов 2θ=8,1° и 16,2° (фиг.2). Волокно не набухает в воде и сохраняет механические свойства.The fiber structure is homogeneous single-phase. The X-ray diffraction pattern indicates the presence of the main and the absence of the salt phase of chitosan, as evidenced by the absence of x-ray reflections in the range of angles 2θ = 8.1 ° and 16.2 ° (figure 2). The fiber does not swell in water and retains mechanical properties.

Пример 2.Example 2

Биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно, включающее хитозан и хризотил в количестве 2% от массы хитозана. Получение волокна.A biocompatible biodegradable composite fiber comprising chitosan and chrysotile in an amount of 2% by weight of chitosan. Getting fiber.

Диспергируют 0,8 г хризотила в 1000 мл воды в ультразвуковом поле с частотой ν=100 кГц в течение 5 мин, смешивают с хитозаном со степенью деацетилирования 95%, молекулярной массой 450 кДа, в количестве 40 г, соответствующем его концентрации в смеси 4 мас.%, при этом количество наполнителя составляет 2% от массы хитозана, интенсивно перемешивают полученную смесь при температуре 50°C в течение 60 мин, добавляют концентрированную уксусную кислоту в количестве 80 мл, соответствующем получению в смеси водного раствора уксусной кислоты концентрацией 8 мас.%, интенсивно перемешивают смесь при температуре 50°C в течение 250 мин, фильтруют, обезвоздушивают, волокно формуют через фильеру радиусом R=0,3 мм при скорости подачи раствора полимера Q=0,001 мл/мин, величину скорости сдвига раствора γ ˙

Figure 00000009
в плоскости поперечного сечения капилляра при прохождении раствора через фильеру вычисляют по формуле γ ˙ = 2 Q π R 3 = 18 c 1
Figure 00000010
, Disperse 0.8 g of chrysotile in 1000 ml of water in an ultrasonic field with a frequency of ν = 100 kHz for 5 min, mix with chitosan with a degree of deacetylation of 95%, a molecular weight of 450 kDa, in an amount of 40 g, corresponding to its concentration in a mixture of 4 wt. %, while the amount of filler is 2% by weight of chitosan, the resulting mixture is intensively stirred at a temperature of 50 ° C for 60 minutes, concentrated acetic acid is added in an amount of 80 ml, which corresponds to the preparation of an aqueous solution of acetic acid with a concentration of 8 wt.% , int vigorously mix the mixture at a temperature of 50 ° C for 250 min, filter, dehydrate, form the fiber through a die with a radius of R = 0.3 mm at a polymer solution feed rate of Q = 0.001 ml / min, the shear rate of the solution γ ˙
Figure 00000009
in the plane of the cross section of the capillary during the passage of the solution through the die is calculated by the formula γ ˙ = 2 Q π R 3 = eighteen c - one
Figure 00000010
,

формование волокна проводят в этанол, волокно вытягивают на 120%, промывают водой, сушат при температуре 20-50°C.fiber forming is carried out in ethanol, the fiber is pulled by 120%, washed with water, dried at a temperature of 20-50 ° C.

Структура волокна гомогенная однофазная. Рентгенодифрактограмма свидетельствует о наличии основной и отсутствии солевой фазы хитозана.The fiber structure is homogeneous single-phase. The X-ray diffraction pattern indicates the presence of the main and absence of the salt phase of chitosan.

Механические характеристики: Е=8,2 ГПа, σ=310 МПа.Mechanical characteristics: E = 8.2 GPa, σ = 310 MPa.

Электронно-микроскопический снимок поперечного сечения волокна показал, что наночастицы наполнителя равномерно распределены по объему, хорошо ориентированы вдоль оси волокна. Композиционное волокно однородно по сечению.An electron microscopic image of the cross section of the fiber showed that the filler nanoparticles are uniformly distributed throughout the volume, well oriented along the fiber axis. Composite fiber is uniform in cross section.

Волокно не набухает в воде и сохраняет механические свойства.The fiber does not swell in water and retains mechanical properties.

Пример 3.Example 3

Биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно, включающее хитозан и хризотил в количестве 0,05% от массы хитозана.A biocompatible biodegradable composite fiber comprising chitosan and chrysotile in an amount of 0.05% by weight of chitosan.

Получение волокна проведено согласно примеру 1.Obtaining fiber carried out according to example 1.

Структура волокна гомогенная однофазная. Рентгенодифрактограмма свидетельствует о наличии основной и отсутствии солевой фазы хитозана.The fiber structure is homogeneous single-phase. The X-ray diffraction pattern indicates the presence of the main and absence of the salt phase of chitosan.

Механические характеристики: Е=5,2 ГПа, σ=260 МПа. Надо 7,0.Mechanical characteristics: E = 5.2 GPa, σ = 260 MPa. It takes 7.0.

Электронно-микроскопический снимок поперечного сечения волокна показал, что наночастицы наполнителя равномерно распределены по объему, хорошо ориентированы вдоль оси волокна. Композиционное волокно однородно по сечению.An electron microscopic image of the cross section of the fiber showed that the filler nanoparticles are uniformly distributed throughout the volume, well oriented along the fiber axis. Composite fiber is uniform in cross section.

Волокно не набухает в воде и сохраняет механические свойства.The fiber does not swell in water and retains mechanical properties.

Пример 4.Example 4

Биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно, включающее хитозан и галлуазит в количестве 2% от массы хитозана.A biocompatible biodegradable composite fiber comprising chitosan and halloysite in an amount of 2% by weight of chitosan.

Получение волокна проведено согласно примеру 2.Getting fiber carried out according to example 2.

Структура волокна гомогенная однофазная. Рентгенодифрактограмма свидетельствует о наличии основной и отсутствии солевой фазы хитозана.The fiber structure is homogeneous single-phase. The X-ray diffraction pattern indicates the presence of the main and absence of the salt phase of chitosan.

Механические характеристики: Е=7,2 ГПа, σ=250 МПа.Mechanical characteristics: E = 7.2 GPa, σ = 250 MPa.

Электронно-микроскопический снимок поперечного сечения волокна показал, что наночастицы наполнителя равномерно распределены по объему, хорошо ориентированы вдоль оси волокна. Композиционное волокно однородно по сечению.An electron microscopic image of the cross section of the fiber showed that the filler nanoparticles are uniformly distributed throughout the volume, well oriented along the fiber axis. Composite fiber is uniform in cross section.

Волокно не набухает в воде и сохраняет механические свойства.The fiber does not swell in water and retains mechanical properties.

Пример 5.Example 5

Биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно, включающее хитозан и галлуазит в количестве 2% от массы хитозана.A biocompatible biodegradable composite fiber comprising chitosan and halloysite in an amount of 2% by weight of chitosan.

Получение волокна.Getting fiber.

Диспергируют 0,2 г галлуазита в 1000 мл воды в ультразвуковом поле с частотой ν=20 кГц в течение 10 мин, смешивают с хитозаном со степенью деацетилирования 80%, молекулярной массой 250 кДа, в количестве 10 г, соответствующем его концентрации в смеси 1 мас.%, при этом количество наполнителя составляет 2% от массы хитозана, интенсивно перемешивают полученную смесь при температуре 20°C в течение 60 мин, добавляют концентрированную уксусную кислоту в количестве 10 мл, соответствующем получению в смеси водного раствора уксусной кислоты концентрацией 1 мас.%, интенсивно перемешивают смесь при температуре 20°C в течение 20 мин, фильтруют, обезвоздушивают, волокно формуют через фильеру радиусом R=0,3 мм при скорости подачи раствора полимера Q=0,013 мл/мин, величину скорости сдвига раствора γ ˙

Figure 00000011
в плоскости поперечного сечения капилляра при прохождении раствора через фильеру вычисляют по формуле γ ˙ = 2 Q π R 3 = 10 c 1
Figure 00000012
, Disperse 0.2 g of halloysite in 1000 ml of water in an ultrasonic field with a frequency of ν = 20 kHz for 10 min, mix with chitosan with a degree of deacetylation of 80%, a molecular weight of 250 kDa, in an amount of 10 g, corresponding to its concentration in a mixture of 1 wt. %, while the amount of filler is 2% by weight of chitosan, the resulting mixture is stirred vigorously at a temperature of 20 ° C for 60 minutes, concentrated acetic acid is added in an amount of 10 ml, corresponding to the preparation of an aqueous solution of acetic acid in a mixture of 1 wt.% , in vigorously mix the mixture at a temperature of 20 ° C for 20 min, filter, dehydrate, form the fiber through a die with a radius of R = 0.3 mm at a polymer solution feed rate of Q = 0.013 ml / min, the shear rate of the solution γ ˙
Figure 00000011
in the plane of the cross section of the capillary during the passage of the solution through the die is calculated by the formula γ ˙ = 2 Q π R 3 = 10 c - one
Figure 00000012
,

формование волокна проводят в этанол, волокно вытягивают на 10%, промывают водой, сушат при температуре 20-50°C.fiber forming is carried out in ethanol, the fiber is pulled by 10%, washed with water, dried at a temperature of 20-50 ° C.

Структура волокна гомогенная однофазная. Рентгенодифрактограмма свидетельствует о наличии основной и отсутствии солевой фазы хитозанаThe fiber structure is homogeneous single-phase. X-ray diffraction pattern indicates the presence of the main and absence of the salt phase of chitosan

Прочностные характеристики: Е=6,5 ГПа, σ=270 МПа.Strength characteristics: E = 6.5 GPa, σ = 270 MPa.

Электронно-микроскопический снимок поперечного сечения волокна показал, что наночастицы наполнителя равномерно распределены по объему, хорошо ориентированы вдоль оси волокна. Композиционное волокно однородно по сечению. Волокно не набухает в воде и сохраняет механические свойства.An electron microscopic image of the cross section of the fiber showed that the filler nanoparticles are uniformly distributed throughout the volume, well oriented along the fiber axis. Composite fiber is uniform in cross section. The fiber does not swell in water and retains mechanical properties.

Пример 6.Example 6

Биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно, включающее хитозан и галлуазит в количестве 0,5% от массы хитозана.A biocompatible biodegradable composite fiber comprising chitosan and halloysite in an amount of 0.5% by weight of chitosan.

Получение волокна проведено согласно примеру 1.Obtaining fiber carried out according to example 1.

Структура волокна гомогенная однофазная. Рентгенодифрактограмма свидетельствует о наличии основной и отсутствии солевой фазы хитозанаThe fiber structure is homogeneous single-phase. X-ray diffraction pattern indicates the presence of the main and absence of the salt phase of chitosan

Прочностные характеристики: Е=6,5 ГПа, σ 250 МПа.Strength characteristics: E = 6.5 GPa, σ 250 MPa.

Электронно-микроскопический снимок поперечного сечения волокна показал, что наночастицы наполнителя равномерно распределены по объему, хорошо ориентированы вдоль оси волокна. Композиционное волокно однородно по сечению.An electron microscopic image of the cross section of the fiber showed that the filler nanoparticles are uniformly distributed throughout the volume, well oriented along the fiber axis. Composite fiber is uniform in cross section.

Волокно не набухает в воде и сохраняет механические свойства.The fiber does not swell in water and retains mechanical properties.

Пример 7.Example 7

Биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно, включающее хитозан и монтмориллонит в количестве 0,05% от массы хитозана.A biocompatible biodegradable composite fiber comprising chitosan and montmorillonite in an amount of 0.05% by weight of chitosan.

Получение волокна.Getting fiber.

Диспергируют 0,005 г монтмориллонита в 1000 мл воды, pH 7, в ультразвуковом поле с частотой ν=20 кГц в течение 10 мин с получением дисперсии монтмориллонита в эксфолиированном состоянии (диспергирован до базисных слоев) в виде наночастиц.0.005 g of montmorillonite is dispersed in 1000 ml of water, pH 7, in an ultrasonic field with a frequency of ν = 20 kHz for 10 min to obtain a dispersion of montmorillonite in an exfoliated state (dispersed to base layers) in the form of nanoparticles.

Смешивают диспергированный в водной среде монтмориллонит и хитозан со степенью деацетилирования 95%, молекулярной массой 50 кДа в количестве 10 г, соответствующем концентрации раствора 1 мас.%, при этом количество монтмориллонита составляет 0,05% от массы хитозана. Полученную смесь интенсивно перемешивают при температуре 20°C в течение 20 мин, добавляют концентрированную уксусную кислоту в количестве 10 мл, соответствующем получению в смеси водного раствора уксусной кислоты концентрацией 1 мас.%. Интенсивно перемешивают смесь при температуре 20°C в течение 20 мин, фильтруют, обезвоздушивают. Волокно формуют через фильеру радиусом R=0,3 мм при скорости подачи раствора полимера Q=0,023 мл/мин; величину скорости сдвига раствора γ ˙

Figure 00000013
в плоскости поперечного сечения капилляра при прохождении раствора через фильеру вычисляют по формуле γ ˙ = 2 Q π R 3 = 18 c 1
Figure 00000010
, Montmorillonite and chitosan dispersed in an aqueous medium are mixed with a degree of deacetylation of 95%, a molecular weight of 50 kDa in an amount of 10 g, corresponding to a solution concentration of 1 wt.%, While the amount of montmorillonite is 0.05% by weight of chitosan. The resulting mixture was stirred vigorously at a temperature of 20 ° C for 20 min, concentrated acetic acid was added in an amount of 10 ml, corresponding to the preparation of an aqueous solution of acetic acid in a mixture of 1 wt.%. Intensively mix the mixture at a temperature of 20 ° C for 20 minutes, filter, dehydrate. The fiber is formed through a die with a radius of R = 0.3 mm at a polymer solution feed rate of Q = 0.023 ml / min; solution shear rate γ ˙
Figure 00000013
in the plane of the cross section of the capillary during the passage of the solution through the die is calculated by the formula γ ˙ = 2 Q π R 3 = eighteen c - one
Figure 00000010
,

формование волокна проводят в этанол, волокно вытягивают на 40%, промывают водой, сушат при температуре 20-50°C.fiber forming is carried out in ethanol, the fiber is pulled by 40%, washed with water, dried at a temperature of 20-50 ° C.

Структура волокна гомогенная однофазная. Рентгенодифрактограмма свидетельствует о наличии основной и отсутствии солевой фазы хитозана.The fiber structure is homogeneous single-phase. The X-ray diffraction pattern indicates the presence of the main and absence of the salt phase of chitosan.

Механические характеристики: Е=7,2 ГПа, σ=260 МПа.Mechanical characteristics: E = 7.2 GPa, σ = 260 MPa.

Электронно-микроскопический снимок поперечного сечения волокна показал, что наночастицы наполнителя равномерно распределены по объему. Композиционное волокно однородно по сечению.An electron microscopic image of the cross section of the fiber showed that the filler nanoparticles are uniformly distributed throughout the volume. Composite fiber is uniform in cross section.

Волокно не набухает в воде и сохраняет механические свойства.The fiber does not swell in water and retains mechanical properties.

Пример 8.Example 8

Биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно, включающее хитозан и монтмориллонит в количестве 2% от массы хитозана.A biocompatible biodegradable composite fiber comprising chitosan and montmorillonite in an amount of 2% by weight of chitosan.

Получение волокна.Getting fiber.

Диспергируют 0,8 г монтмориллонита в 1000 мл воды в ультразвуковом поле с частотой ν=20 кГц в течение 60 мин, смешивают с хитозаном со степенью деацетилирования 60%, молекулярной массой 20 кДа, в количестве 40 г, соответствующем его концентрации в смеси 4 мас.%, при этом количество наполнителя составляет 2% от массы хитозана, интенсивно перемешивают полученную смесь при температуре 20°C в течение 20 мин, добавляют концентрированную уксусную кислоту в количестве 20 мл, соответствующем получению в смеси водного раствора уксусной кислоты концентрацией 2 мас.%, интенсивно перемешивают смесь при температуре 20°C в течение 20 мин, фильтруют, обезвоздушивают, волокно формуют через фильеру радиусом R=0,3 мм при скорости подачи раствора полимера Q=0,023 мл/мин, величину скорости сдвига раствора γ ˙

Figure 00000014
в плоскости поперечного сечения капилляра при прохождении раствора через фильеру вычисляют по формуле γ ˙ = 2 Q π R 3 = 18 c 1
Figure 00000010
, 0.8 g of montmorillonite is dispersed in 1000 ml of water in an ultrasonic field with a frequency of ν = 20 kHz for 60 minutes, mixed with chitosan with a degree of deacetylation of 60%, a molecular weight of 20 kDa, in an amount of 40 g, corresponding to its concentration in a mixture of 4 wt. %, while the amount of filler is 2% by weight of chitosan, the resulting mixture is stirred vigorously at a temperature of 20 ° C for 20 minutes, concentrated acetic acid is added in an amount of 20 ml, corresponding to the preparation of an aqueous solution of acetic acid with a concentration of 2 ma in a mixture .%, The mixture was stirred vigorously at 20 ° C for 20 minutes, filtered, obezvozdushivayut, fiber was spun through a spinneret radius R = 0,3 mm at a feed speed of the polymer solution Q = 0,023 ml / min, the shear rate value of the solution γ ˙
Figure 00000014
in the plane of the cross section of the capillary during the passage of the solution through the die is calculated by the formula γ ˙ = 2 Q π R 3 = eighteen c - one
Figure 00000010
,

формование волокна проводят в этанол, волокно вытягивают на 100%, промывают водой, сушат при температуре 20-50°C.the fiber is formed into ethanol, the fiber is pulled 100%, washed with water, dried at a temperature of 20-50 ° C.

Структура волокна гомогенная однофазная. Рентгенодифрактограмма свидетельствует о наличии основной и отсутствии солевой фазы хитозана.The fiber structure is homogeneous single-phase. The X-ray diffraction pattern indicates the presence of the main and absence of the salt phase of chitosan.

Механические характеристики: Е=7,5 ГПа, σ=265 МПа. Наночастицы наполнителя равномерно распределены по объему. Композиционное волокно однородно по сечению.Mechanical characteristics: E = 7.5 GPa, σ = 265 MPa. Filler nanoparticles are uniformly distributed throughout the volume. Composite fiber is uniform in cross section.

Волокно не набухает в воде и сохраняет механические свойства.The fiber does not swell in water and retains mechanical properties.

Применение:Application:

Заявляемые волокна перспективны для получения хирургических нитей, матриц для клеточных технологий.The inventive fibers are promising for obtaining surgical filaments, matrices for cell technology.

Такие материалы должны обладать необходимой прочностью, эластичностью, сохранением этих свойств при контакте с водными средами, отсутствием цитотоксичности, биодеградируемостью.Such materials should have the necessary strength, elasticity, preservation of these properties in contact with aqueous media, the absence of cytotoxicity, and biodegradability.

Как было показано выше, заявляемые волокна обладают прочностью и эластичностью, требуемыми для хирургических нитей (Е=6,5-8,2 ГПа, σ=250-290 МПа).As shown above, the inventive fibers have the strength and elasticity required for surgical sutures (E = 6.5-8.2 GPa, σ = 250-290 MPa).

Отсутствие цитотоксичности волокон из хитозана и композиционных волокон, содержащих гидросиликатные наночастицы, следует, во-первых, из того, что хитозан и используемые наночастицы нетоксичны сами по себе, и, во-вторых, из наблюдаемых хорошей адгезии и высокой скорости пролиферации стволовых клеток на поверхности полученных волокон (фиг.3).The absence of cytotoxicity of fibers from chitosan and composite fibers containing hydrosilicate nanoparticles follows, firstly, from the fact that chitosan and the nanoparticles used are nontoxic in themselves, and, secondly, from the observed good adhesion and high proliferation of stem cells on the surface obtained fibers (figure 3).

Информация о кинетике резорбции волокон хитозана и композиционных волокон in vivo необходима для прогнозирования свойств шовных материалов в живом организме.Information on the kinetics of resorption of chitosan fibers and composite fibers in vivo is necessary to predict the properties of suture materials in a living organism.

Среда, в которой происходит процесс резорбции, состоит из комплекса протеолитических ферментов животного и бактериального происхождения, характерного для данной ткани, а также аминокислот, макрофагов и др. Ввиду сложности биологического и ферментативного состава среды, окружающего матрицу или шовную нить, смоделировать ее in vitro крайне сложно. Данные по кинетике резорбции волокон из хитозана в живом организме в литературе отсутствуют.The environment in which the resorption process occurs consists of a complex of proteolytic enzymes of animal and bacterial origin characteristic of this tissue, as well as amino acids, macrophages, etc. Due to the complexity of the biological and enzymatic composition of the environment surrounding the matrix or suture, it is extremely difficult to model it in vitro complicated. Data on the kinetics of resorption of fibers from chitosan in a living organism are not available in the literature.

Для получения наиболее полной и достоверной информации о поведении шовных материалов и одномерных матриц в активной биологической среде, максимально соответствующей среде мышечной ткани, проведено исследование резорбции in vivo в ткани крысы.In order to obtain the most complete and reliable information about the behavior of suture materials and one-dimensional matrices in an active biological environment, which is most consistent with the environment of muscle tissue, an in vivo study of resorption in rat tissue was performed.

Для изучения резорбции хитозановых и композиционных хитозановых волокон, пучок длиной 25 мм, содержащий 10 мононитей диаметром 90-100 мкм, после стерилизации в этаноле помещали между волокнами спинной мышцы крысы. Для сравнения в одно из животных пучок нитей помещался в подкожную клетчатку. Крысы имели одну линию, вес подопытных животных составлял 180-200 г. После наложения наружного шва крысы содержались в индивидуальных клетках. С интервалом в 5-7 дней волокно извлекалось из одного из животных. Процесс резорбции можно представать следующей схемой. До 12 суток волокно практически не изменяет своего диаметра, разрушения не наблюдается. В отдельных местах можно наблюдать очаговое разрушение поверхности. После выдержки в течение 17 суток наблюдается фрагментация волокон до отрезков длиной 3-5 мм и частичная резорбция фрагментов волокон. Интенсивное разрушение происходит на 21 сутки выдержки; значительная часть волокон резорбирована, остальные волокна - фрагментированы. На 30 сутки волокна как из хитозана, так и композиционные полностью резорбированы.To study the resorption of chitosan and composite chitosan fibers, a 25 mm long bundle containing 10 monofilaments with a diameter of 90-100 μm, after sterilization in ethanol, was placed between the fibers of the rat spinal muscle. For comparison, in one of the animals a bundle of threads was placed in the subcutaneous tissue. Rats had one line, the weight of experimental animals was 180-200 g. After application of the external suture, the rats were kept in individual cages. With an interval of 5-7 days, the fiber was removed from one of the animals. The resorption process can be represented by the following scheme. Up to 12 days, the fiber practically does not change its diameter, destruction is not observed. In some places, focal surface destruction can be observed. After exposure for 17 days, fiber fragmentation to segments of 3-5 mm length and partial resorption of fiber fragments are observed. Intensive destruction occurs on the 21st day of exposure; a significant part of the fibers is resorbed, the remaining fibers are fragmented. On day 30, fibers from both chitosan and composite are completely resorbed.

Следует отметить, что ни в одном случае не наблюдалось воспаления раневых поверхностей, окружающих ткани, животные были активны.It should be noted that in no case was inflammation of the wound surfaces surrounding the tissues observed, animals were active.

Таким образом, исследование резорбции волокон хитозана и композиционных волокон in vivo показало, что после экспозиции волокон в спинной мышце крысы в течение 15 суток наблюдается фрагментация волокон до отрезков длиной 3-5 мм и частичная их резорбция. На 30 сутки экспозиции наблюдается полная резорбция волокон.Thus, an in vivo study of the resorption of chitosan fibers and composite fibers showed that after exposure of the fibers in the rat spinal muscle for 15 days, fiber fragmentation to segments of 3-5 mm length and their partial resorption is observed. On the 30th day of exposure, complete fiber resorption is observed.

Реализация заявляемого изобретения не исчерпывается приведенными примерами.The implementation of the claimed invention is not limited to the above examples.

Выход за рамки нижних границ заявляемых интервалов приводит к снижению прочности заявляемого волокна.Going beyond the lower boundaries of the claimed intervals leads to a decrease in the strength of the claimed fiber.

Выход за рамки верхних границ заявляемых интервалов резко увеличивает вязкость смеси наполнителя и раствора хитозана в уксусной кислоте, что существенно осложняет процесс равномерного распределения наполнителя и формования волокна.Going beyond the upper boundaries of the claimed intervals dramatically increases the viscosity of the mixture of filler and a solution of chitosan in acetic acid, which significantly complicates the process of uniform distribution of the filler and the formation of the fiber.

Интервал концентраций наполнителя обусловлен тем, что, во-первых, минимум наполнителя обеспечивает лучшую резорбцию. Во-вторых, введение наполнителя в количестве, аналогичном прототипу, сказывается на свойствах волокна - оно теряет в прочности. Это свидетельствует о том, что заявленный технический результат обусловлен совокупностью существенных признаков - составом, ориентацией волокна, а в способе - концентрациями и условиями приготовления формовочного раствора и формования волокна.The range of concentrations of the filler is due to the fact that, firstly, the minimum filler provides better resorption. Secondly, the introduction of filler in an amount similar to the prototype affects the properties of the fiber - it loses its strength. This indicates that the claimed technical result is due to a combination of essential features - the composition, orientation of the fiber, and in the method - the concentrations and conditions of preparation of the molding solution and the formation of the fiber.

Данные, приведенные в примерах 1-8, свидетельствуют о том, что в результате реализации заявляемой группы изобретений получены эластичные прочные биосовместимые биодеградируемые композиционные волокна, не цитотоксичные, по уровню свойств пригодные для изготовления хирургических нитей. Способ получения волокон хорошо воспроизводим и экологичен.The data given in examples 1-8 indicate that, as a result of the implementation of the claimed group of inventions, elastic durable biocompatible biodegradable composite fibers are obtained that are not cytotoxic and suitable for the manufacture of surgical sutures in terms of properties. The method of producing fibers is well reproducible and environmentally friendly.

Claims (2)

1. Способ получения биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна, заключающийся в том, что смешивают предварительно диспергированный в воде в ультразвуковом поле с частотой ν=20-100 кГц в течение 5-60 мин гидросиликатный наполнитель - галлуазит, хризотил, монтмориллонит - в виде наночастиц с хитозаном со степенью деацетилирования 60-95%, молекулярной массой 20-450 кДа, при содержании хитозана в смеси 1-4 мас.%, при этом количество наполнителя составляет 0,05-2% от массы хитозана, интенсивно перемешивают полученную смесь при температуре 20-50°C в течение 20-60 мин, добавляют концентрированную уксусную кислоту в количестве, соответствующем получению в смеси водного раствора уксусной кислоты с концентрацией 1-8 мас.%, интенсивно перемешивают смесь при температуре 20-50°C в течение 20-250 мин, фильтруют, обезвоздушивают, из полученного формовочного раствора формуют волокно через фильеру радиусом R при скорости подачи раствора полимера Q, величину скорости сдвига раствора
Figure 00000015
в плоскости поперечного сечения капилляра при прохождении раствора через фильеру выбирают из интервала 1-18 с-1, при этом скорость сдвига
Figure 00000015
вычисляют по формуле
Figure 00000016
, формование волокна проводят в спиртовой или спиртово-щелочной осадитель, волокно вытягивают на 10-120%, промывают водой, сушат при температуре 20-50°C.
1. A method of producing a biocompatible biodegradable composite fiber, which consists in mixing a hydrosilicate filler — halloysite, chrysotile, montmorillonite — in the form of nanoparticles with chitosan, which is previously dispersed in water in an ultrasonic field with a frequency of ν = 20-100 kHz with a degree of deacetylation of 60-95%, a molecular weight of 20-450 kDa, with a chitosan content of 1-4 wt.%, while the amount of filler is 0.05-2% by weight of chitosan, the resulting mixture is intensively mixed at a temperature of 20- fifty C for 20-60 minutes, add concentrated acetic acid in an amount corresponding to the preparation of an aqueous solution of acetic acid with a concentration of 1-8 wt.% In the mixture, mix the mixture intensively at a temperature of 20-50 ° C for 20-250 minutes, filter , dehydrate, fiber is formed from the obtained molding solution through a die of radius R at the feed rate of the polymer solution Q, the shear rate of the solution
Figure 00000015
in the plane of the cross section of the capillary during the passage of the solution through the die, choose from the interval 1-18 s -1 , while the shear rate
Figure 00000015
calculated by the formula
Figure 00000016
, the fiber is formed in an alcohol or alcohol-alkaline precipitant, the fiber is pulled out by 10-120%, washed with water, dried at a temperature of 20-50 ° C.
2. Биосовместимое биодеградируемое композиционное волокно, полученное способом по п.1, включающее хитозан со степенью деацетилирования 60-95%, молекулярной массой 20-450 кДа и гидросиликатный наполнитель - галлуазит, хризотил, монтмориллонит - в виде наночастиц в количестве 0,05-2% от массы хитозана, с однофазной гомогенной структурой, соответствующей основной форме хитозана, образующейся при формовании волокна через фильеру радиусом R при скорости подачи формовочного раствора полимера Q, при заданной величине скорости сдвига раствора
Figure 00000015
в плоскости поперечного сечения капилляра при прохождении раствора через фильеру в интервале
1-18 с-1, вычисленной по формуле
Figure 00000016
.
2. A biocompatible biodegradable composite fiber obtained by the method according to claim 1, comprising chitosan with a degree of deacetylation of 60-95%, a molecular weight of 20-450 kDa and a hydrosilicate filler - halloysite, chrysotile, montmorillonite - in the form of nanoparticles in the amount of 0.05-2 % of the mass of chitosan, with a single-phase homogeneous structure corresponding to the main form of chitosan formed when the fiber is formed through a die with radius R at the feed rate of the molding polymer solution Q, at a given value of the shear rate of the solution
Figure 00000015
in the plane of the cross section of the capillary during the passage of the solution through the die in the interval
1-18 s -1 calculated by the formula
Figure 00000016
.
RU2012127844/04A 2012-07-05 2012-07-05 Biocompatible, biodegradable composite fibre and method for production thereof RU2509091C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012127844/04A RU2509091C1 (en) 2012-07-05 2012-07-05 Biocompatible, biodegradable composite fibre and method for production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012127844/04A RU2509091C1 (en) 2012-07-05 2012-07-05 Biocompatible, biodegradable composite fibre and method for production thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012127844A RU2012127844A (en) 2014-01-20
RU2509091C1 true RU2509091C1 (en) 2014-03-10

Family

ID=49944637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012127844/04A RU2509091C1 (en) 2012-07-05 2012-07-05 Biocompatible, biodegradable composite fibre and method for production thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2509091C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2647609C1 (en) * 2017-05-19 2018-03-16 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Nanofibre-based composite polymeric wound coating
RU2756091C1 (en) * 2020-11-18 2021-09-27 Игорь Брониславович Степанюк Highly efficient oxo-biodegradation modifier for low-density polyethylene products and method for production thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56133344A (en) * 1980-03-21 1981-10-19 Kureha Chem Ind Co Ltd Novel composite material
US4861527A (en) * 1986-12-16 1989-08-29 Delucca George V High strength chitosan fibers and fabrics thereof
US6596296B1 (en) * 1999-08-06 2003-07-22 Board Of Regents, The University Of Texas System Drug releasing biodegradable fiber implant
RU2258103C1 (en) * 2004-06-01 2005-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инвест-Фарм" Method for production of chitosan-containing fiber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56133344A (en) * 1980-03-21 1981-10-19 Kureha Chem Ind Co Ltd Novel composite material
US4861527A (en) * 1986-12-16 1989-08-29 Delucca George V High strength chitosan fibers and fabrics thereof
US6596296B1 (en) * 1999-08-06 2003-07-22 Board Of Regents, The University Of Texas System Drug releasing biodegradable fiber implant
RU2258103C1 (en) * 2004-06-01 2005-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инвест-Фарм" Method for production of chitosan-containing fiber

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Добровольская И.П., Попрядухин П.В., Дресвянина Е.Н. и др. Структура и свойства волокон на основе хитозана, содержащих хризотил и галлуазит // Высокомолекулярные соединения. - 2011, Т. А53, No.5, с.726-732. *
Добровольская И.П., Попрядухин П.В., Дресвянина Е.Н. и др. Структура и свойства волокон на основе хитозана, содержащих хризотил и галлуазит // Высокомолекулярные соединения. - 2011, Т. А53, №5, с.726-732. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2647609C1 (en) * 2017-05-19 2018-03-16 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Nanofibre-based composite polymeric wound coating
RU2756091C1 (en) * 2020-11-18 2021-09-27 Игорь Брониславович Степанюк Highly efficient oxo-biodegradation modifier for low-density polyethylene products and method for production thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012127844A (en) 2014-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Cellulose/chitosan composite multifilament fibers with two-switch shape memory performance
Kassem et al. Phosphoric acid-mediated green preparation of regenerated cellulose spheres and their use for all-cellulose cross-linked superabsorbent hydrogels
da Silva et al. Alginate and sericin: environmental and pharmaceutical applications
US11878088B2 (en) Chitosan nanofiber compositions, compositions comprising modified chitosan, and methods of use
Barikani et al. Preparation and application of chitin and its derivatives: a review
US8668863B2 (en) Dendritic macroporous hydrogels prepared by crystal templating
JP2007236551A (en) Chitin derivative composite material and medical material
do Nascimento et al. Cellulose nanocrystals-reinforced core-shell hydrogels for sustained release of fertilizer and water retention
Wang et al. Preparation and properties of three-dimensional hydroxyapatite/chitosan nanocomposite rods
Rao et al. Genipin-crosslinked gelatin-based composite hydrogels reinforced with amino-functionalized microfibrillated cellulose
Zuber et al. Chitin and chitosan based blends, composites and nanocomposites
Chen et al. Bio-inspired hydrogels with fibrous structure: A review on design and biomedical applications
Tang et al. Physical hydrogels based on natural polymers
Guan et al. Physically crosslinked composite hydrogels of hemicelluloses with poly (vinyl alcohol phosphate) and chitin nanowhiskers
Wang et al. Formation of composite hydrogel of carboxymethyl konjac glucomannan/gelatin for sustained release of EGCG
JP5453690B2 (en) Collagen / chitosan composite fibrous porous body and method for producing the same
RU2509091C1 (en) Biocompatible, biodegradable composite fibre and method for production thereof
Wang et al. Chitosan-based composites reinforced with antibacterial flexible wood membrane for rapid hemostasis
CN103993425A (en) Preparing method of polycaprolactone-keratin composite nano fiber film
Rezaei et al. Investigating of the influence of zinc oxide nanoparticles morphology on the properties of electrospun polyvinyl alcohol/chitosan (PVA/CS) nanofibers
Wang et al. Chitosan‐based hydrogels
Bayanmunkh et al. Fabrication of wet-spun wool keratin/poly (vinyl alcohol) hybrid fibers: Effects of keratin concentration and flow rate
Foroughi et al. Hydrogels Fibers
Özdemir et al. Fabrication and characterization of Graphene oxide/Fucoidan/Chitosan reinforced Poly (vinyl alcohol) nanocomposites
Jia et al. Silk fibroin/chitosan pH-sensitive controlled microneedles