RU2708396C1

RU2708396C1 - Biocompatible biodegradable osteoconductive polymer composite material for bone tissue regeneration

Info

Publication number: RU2708396C1
Application number: RU2018144982A
Authority: RU
Inventors: Евгения Георгиевна Коржикова-Влах; Мария Анатольевна Степанова; Илья Валерьевич Аверьянов; Виктор Александрович Коржиков-Влах; Иосиф Владимирович Гофман
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2019-12-06

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to chemistry of high-molecular weight compounds, specifically to biocompatible biodegradable osteoconductive composite materials based on polyesters and chemically modified nanocellulose. Composite material for bone tissue regeneration is characterized by the fact that it consists of a polyester matrix of an aliphatic hydroxyacid selected from: poly-D,L-lactide, poly-L-lactide, poly-ɛ-caprolactone, polypentadecalactone, polyglycolide, polyhydroxybutyrate, a copolymer of said polyesters; and filler in amount of 1–20 wt%, which is nanocellulose with hydrodynamic particle diameter of 100–600 nm, modified with peptide GRGDSP (Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro) and at least one anionic poly(amino acid) selected from poly(glutamic acid), poly(aspartic acid), a copolymer of glutamic and aspartic acids, where material is made in form of film or 3D-item.

EFFECT: invention enables to obtain a composite material having a range of mechanical strength properties which enable to use it as an implant for various bone defects, as well as material is biocompatible, non-toxic, capable of calcium exchange, biodegradable, available due to use of commercial initial substances during its production.

3 cl, 8 dwg, 2 tbl, 15 ex

Description

Область техникиTechnical field

Заявляемое изобретение относится к области химии высокомолекулярных соединений, конкретно к биосовместимым биоразлагаемым остеокондуктивным композиционным материалам на основе сложных полиэфиров и химически модифицированной наноцеллюлозы, и предназначено для применения в биотехнологии и медицине для регенерации костной ткани.The claimed invention relates to the field of chemistry of macromolecular compounds, specifically to biocompatible biodegradable osteoconductive composite materials based on polyesters and chemically modified nanocellulose, and is intended for use in biotechnology and medicine for bone tissue regeneration.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время в химии высокомолекулярных соединений важное значение приобретают разработки биосовместимых биоразлагаемых полимерных композиционных материалов для биотехнологии и медицины. Особый интерес представляют материалы на основе биосовместимых биоразлагаемых сложных полиэфиров, таких как поли-D,L-лактид, поли-L-лактид, поли-ε-капролактон, полипентадекалактон, полигликолид, полигидроксибутират. Их используют для получения шовных материалов, искусственных кровеносных сосудов, трахей, пищеводов и др. Указанные сложные полиэфиры перспективны и для инженерии костной ткани. Современным препятствием является то, что, во-первых, большинство из них имеют недостаточную механическую прочность. По разным оценкам, для имплантата/скаффолда мелких костей значение модуля упругости (Е) должно быть не менее 0,3 ГПа, для имплантата участков крупных костей E≥2-3 ГПа, целой кости - Е≥17 ГПа. Во-вторых, они обладают выраженной гидрофобностью за счет наличия в структуре сложноэфирных групп, что ограничивает взаимодействие с костной тканью и другими тканями живого организма. Кроме того, материалы из полиэфиров по своей природе не обладают одним из основных требований к костным имплантатам - способностью к остеокондуктивности (процессу минерализации). Таким образом, в области регенерации костной ткани получение материалов на основе сложных полиэфиров с улучшенными механическими свойствами, их модификация для придания большей гидрофильности, обеспечивающей улучшенное взаимодействие (совместимость) с тканями живого организма, а также для индуцирования процесса кальцификации является актуальной задачей.Currently, the development of biocompatible biodegradable polymer composite materials for biotechnology and medicine is gaining importance in the chemistry of macromolecular compounds. Of particular interest are materials based on biocompatible biodegradable polyesters, such as poly-D, L-lactide, poly-L-lactide, poly-ε-caprolactone, polypentadecalactone, polyglycolide, polyhydroxybutyrate. They are used to produce suture materials, artificial blood vessels, trachea, esophagus, etc. These polyesters are also promising for bone tissue engineering. A modern obstacle is that, firstly, most of them have insufficient mechanical strength. According to various estimates, for the implant / scaffold of small bones, the value of the elastic modulus (E) should be at least 0.3 GPa, for the implant of sections of large bones E≥2-3 GPa, whole bone - E≥17 GPa. Secondly, they have pronounced hydrophobicity due to the presence of ester groups in the structure, which limits the interaction with bone tissue and other tissues of a living organism. In addition, polyester materials by their nature do not have one of the basic requirements for bone implants - the ability to osteoconductivity (mineralization process). Thus, in the field of bone tissue regeneration, the preparation of materials based on polyesters with improved mechanical properties, their modification to impart greater hydrophilicity, providing improved interaction (compatibility) with tissues of a living organism, as well as to induce the calcification process, is an urgent task.

Для решения указанной проблемы и для повышения эффективности материалов из сложных полиэфиров используют различные наполнители и модификации. В качестве наполнителей применяют стекловолокна, углеродные нанотрубки, минеральные вещества, металлы и их соединения и др. Однако известно, что совместимость используемых компонентов не очень высока, получаемые композиционные материалы не являются полностью биоразлагаемыми из-за невозможности априори биодеструкции наполнителей. Отсутствует остеокондуктивность. При этом стоимость конечных материалов высока.To solve this problem and to increase the efficiency of polyester materials, various fillers and modifications are used. Glass fibers, carbon nanotubes, minerals, metals and their compounds are used as fillers. However, it is known that the compatibility of the components used is not very high, the resulting composite materials are not completely biodegradable due to the impossibility of a priori biodegradation of fillers. There is no osteoconductivity. At the same time, the cost of the final materials is high.

Определенные успехи по получению прогрессивных материалов для биотехнологии достигнуты в случае использования наноцеллюлозы (НЦ) как матрицы композиционного материала, так и наполнителя. В настоящее время НЦ представляет большой интерес для самых различных областей применения и производится во всем мире. Под термином «наноцеллюлоза» понимается наноструктурированная целлюлоза любого происхождения, в том числе и бактериальная наноцеллюлоза (наноструктурированная целлюлоза бактериального происхождения), в виде нановолокон (микрофибрилл) и/или нанокристаллов. НЦ характеризуется механическими свойствами, превышающими свойства сложных полиэфиров, и содержит большое количество гидроксильных групп. Добавление НЦ в материалы на основе сложных полиэфиров могло бы повысить их механические свойства и гидрофильность, однако, равномерное распределение НЦ в полиэфирах ограничено из-за присущей ей агрегации.Certain successes in obtaining progressive materials for biotechnology were achieved with the use of nanocellulose (SC) as a matrix of a composite material and a filler. Currently, SC is of great interest for a wide variety of applications and is produced all over the world. The term "nanocellulose" refers to nanostructured cellulose of any origin, including bacterial nanocellulose (nanostructured cellulose of bacterial origin), in the form of nanofibers (microfibrils) and / or nanocrystals. SC is characterized by mechanical properties that exceed the properties of polyesters, and contains a large number of hydroxyl groups. Adding SCs to materials based on polyesters could increase their mechanical properties and hydrophilicity, however, the uniform distribution of SCs in polyesters is limited due to its inherent aggregation.

Ранее было показано, что химическая модификация нанокристаллической целлюлозы поли-ε-капролактоном позволила лучше диспергировать НЦ в матрице на основе поли-ε-капролактона, тем самым улучшив модуль упругости таких композиционных материалов по сравнению с материалами, полученными с применением немодифицированной НЦ в 1,5-2 раза [Y. Habibi, A.-L. Goffin, N. Schiltz, Е. Duquesne, P. Dubois, A. Dufresn, Bionanocomposites based on poly(ε-caprolactone)-grafted cellulose nanocrystals by ring-opening polymerization, J. Mater. Chem., 2008, 18, 5002-5010]. Отсутствует остеокондуктивность.It was previously shown that the chemical modification of nanocrystalline cellulose with poly-ε-caprolactone made it possible to better disperse nanocrystals in a matrix based on poly-ε-caprolactone, thereby improving the elastic modulus of such composite materials compared to materials obtained using unmodified nanocrystals of 1.5 -2 times [Y. Habibi, A.-L. Goffin, N. Schiltz, E. Duquesne, P. Dubois, A. Dufresn, Bionanocomposites based on poly (ε-caprolactone) -grafted cellulose nanocrystals by ring-opening polymerization, J. Mater. Chem., 2008, 18, 5002-5010]. There is no osteoconductivity.

Известен способ получения композиционного материала на основе поли-ε-капролактона с наполнителем - ацетилированной наноцеллюлозой [Патент CN 106009571 (А). 2016-10-12]. Модифицированную НЦ приготавливают путем кислотного гидролиза микрокристаллической целлюлозы и последующего ацетилирования полученных нанокристаллов целлюлозы. Благодаря такой модификации удается снизить агрегацию НЦ, т.к. в ее составе появляется гидрофобный участок, повышающий совместимость с поли-ε-капролактоном. Для получения композиционных материалов используют следующие соотношения: модифицированная НЦ:поли-ε-капролактон=1-20:80-99%. Диспергируют поли-ε-капролактон и модифицированную НЦ, взятые в указанном соотношении, в хлороформе или дихлорметане с последующим изготовлением из смеси пленки. Общее количество модифицированной НЦ и поли-ε-капролактона по отношению к растворителю составляет 1 г: 5-6 мл. Получают материал с улучшенными механическими свойствами. Отсутствует остеокондуктивность.A known method of producing a composite material based on poly-ε-caprolactone with a filler - acetylated nanocellulose [Patent CN 106009571 (A). 2016-10-12]. Modified SCs are prepared by acid hydrolysis of microcrystalline cellulose and subsequent acetylation of the resulting cellulose nanocrystals. Thanks to this modification, it is possible to reduce the aggregation of SC, because a hydrophobic site appears in its composition, increasing compatibility with poly-ε-caprolactone. To obtain composite materials, the following ratios are used: modified SC: poly-ε-caprolactone = 1-20: 80-99%. Poly-ε-caprolactone and modified SC, taken in the indicated ratio, are dispersed in chloroform or dichloromethane, followed by production of a film from the mixture. The total amount of modified SC and poly-ε-caprolactone with respect to the solvent is 1 g: 5-6 ml. A material with improved mechanical properties is obtained. There is no osteoconductivity.

В обоих приведенных выше известных аналогах удалось улучшить механические и гидрофильные свойства материала на основе поли-ε-капролактона, однако добиться возможности осуществления кальцификации, необходимой для формирования костной ткани при восстановлении костного дефекта, не представляется возможным. Это является очевидным недостатком разработанных материалов с точки зрения их применения в качестве материалов/скаффолдов для регенерации костной ткани.In both of the above known analogues, it was possible to improve the mechanical and hydrophilic properties of the material based on poly-ε-caprolactone, however, it is not possible to achieve the calcification necessary for the formation of bone tissue during restoration of a bone defect. This is an obvious drawback of the developed materials in terms of their use as materials / scaffolds for bone tissue regeneration.

Известны композиционные нановолокна из сложных полиэфиров - (со)полимеров D,L-лактида и гликолида (50:50) и конъюгата поли-L-лактида с пептидом глутаминовой кислоты [О. Karaman, A. Kumar, S. Moeinzadeh, X. Не, Т. Cui and Е. Jabbari, J. Tissue Eng. Regen. Med., 2016, E132-E146.]. Показано, что такие материалы индуцируют эффективное зарождение на их поверхности фосфата кальция и остеогенную дифференцировку стромальных клеток костного мозга, т.е. регенерацию костной ткани. Модуль упругости и предел прочности для полученных материалов не превышали 0,92 ГПа и 12 МПа соответственно. Таким образом, к существенным недостаткам данных материалов относятся их невысокие механические свойства, ограничивающие их применение для восстановления костной ткани, в первую очередь для тех участков, где будет иметь место значительная нагрузка.Known composite nanofibers from polyesters - (co) polymers D, L-lactide and glycolide (50:50) and a conjugate of poly-L-lactide with a glutamic acid peptide [O. Karaman, A. Kumar, S. Moeinzadeh, X. He, T. Cui and E. Jabbari, J. Tissue Eng. Regen. Med., 2016, E132-E146.]. It has been shown that such materials induce effective nucleation of calcium phosphate on their surface and osteogenic differentiation of bone marrow stromal cells, i.e. bone tissue regeneration. The elastic modulus and tensile strength for the obtained materials did not exceed 0.92 GPa and 12 MPa, respectively. Thus, the significant disadvantages of these materials include their low mechanical properties, limiting their use for bone restoration, primarily for those areas where there will be a significant load.

Анализ известных аналогов показывает, что проблема получения универсальных биосовместимых биоразлагаемых, прочных, эффективных и доступных материалов для обеспечения индуцирования пролиферации остеобластов, минерализации, образования новой кости и восстановления соответствующих функций на клеточном и молекулярном уровне остается актуальной.Analysis of known analogues shows that the problem of obtaining universal biocompatible biodegradable, durable, effective and affordable materials to ensure the induction of osteoblast proliferation, mineralization, new bone formation and restoration of corresponding functions at the cellular and molecular level remains relevant.

Используемая терминология предназначена для описания конкретных примеров получения материалов и не ограничивает объем настоящего изобретения. Все используемые научные и технические термины имеют те же значения, которые обычно понимаются специалистом в данной области техники. Также заявляемое изобретение не ограничивается конкретными описанными здесь реагентами, методологиями и протоколами, поскольку они могут различаться.The terminology used is intended to describe specific examples of the preparation of materials and does not limit the scope of the present invention. All used scientific and technical terms have the same meanings that are commonly understood by a person skilled in the art. Also, the claimed invention is not limited to the specific reagents, methodologies and protocols described herein, as they may vary.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей заявляемого изобретения является создание искусственных полимерных композиционных материалов, удовлетворяющих практически всем основным требованиям, предъявляемым к имплантатам для регенерации костных тканей. Создаваемые материалы должны быть биосовместимыми, обладать хорошей адгезией по отношению к клеткам костных тканей для обеспечения индуцирования пролиферации остеобластов, обладать механическими свойствами необходимого спектра и уровня для разного рода костных тканей, обеспечивать процесс естественной минерализации (кальцификации) - быть остеокондуктивными, быть способными к наиболее полному биоразложению после регенерации костной ткани. Материалы не должны содержать следов химических веществ, потенциально обладающих цитотоксичностью. Материалы должны быть доступными.The task of the invention is the creation of artificial polymer composite materials that satisfy almost all the basic requirements for implants for bone tissue regeneration. The materials created must be biocompatible, have good adhesion to bone cells to ensure the proliferation of osteoblasts, have the mechanical properties of the necessary spectrum and level for various kinds of bone tissues, provide a process of natural mineralization (calcification) - be osteoconductive, be able to the fullest biodegradation after bone regeneration. Materials should not contain traces of chemicals that are potentially cytotoxic. Materials should be available.

Эта задача решается заявляемым изобретением - биосовместимым биоразлагаемым остеокондуктивным полимерным композиционным материалом для регенерации костной ткани.This problem is solved by the claimed invention is a biocompatible biodegradable osteoconductive polymer composite material for bone tissue regeneration.

Заявляемый биосовместимый биоразлагаемый остеокондуктивный полимерный композиционный материал для регенерации костной ткани характеризуется следующей совокупностью существенных признаков:The inventive biocompatible biodegradable osteoconductive polymer composite material for bone regeneration is characterized by the following set of essential features:

1. Биосовместимый биоразлагаемый остеокондуктивный полимерный композиционный материал для регенерации костной ткани, характеризующийся тем, что он состоит из матрицы из по меньшей мере одного сложного полиэфира алифатической гидроксикислоты, выбранного из: поли-D,L-лактида, поли-L-лактида, поли-ε-капролактона, полипентадекалактона, полигликолида, полигидроксибутирата, сополимера из перечисленных сложных полиэфиров; и наполнителя в количестве 1-20 мас. %, который представляет собой наноцеллюлозу с гидродинамическим диаметром частиц 100-600 нм, модифицированную пептидом GRGDSP (Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro) и по меньшей мере одной анионной поли(аминокислотой), выбранной из ряда: поли(глутаминовая кислота), поли(аспарагиновая кислота), сополимер глутаминовой и аспарагиновой кислот, где материал выполнен в виде пленки или 3D-изделия.1. A biocompatible biodegradable osteoconductive polymer composite material for bone tissue regeneration, characterized in that it consists of a matrix of at least one polyester aliphatic hydroxy acid selected from: poly-D, L-lactide, poly-L-lactide, poly- ε-caprolactone, polypentadecalactone, polyglycolide, polyhydroxybutyrate, a copolymer of the above polyesters; and filler in an amount of 1-20 wt. %, which is nanocellulose with a hydrodynamic particle diameter of 100-600 nm, modified with the GRGDSP peptide (Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro) and at least one anionic poly (amino acid) selected from the series: poly (glutamic acid ), poly (aspartic acid), a copolymer of glutamic and aspartic acids, where the material is in the form of a film or a 3D product.

2. Биосовместимый биоразлагаемый остеокондуктивный полимерный композиционный материал для регенерации костной ткани по п. 1, характеризующийся тем, что наноцеллюлоза представляет собой нановолокна целлюлозы или нанокристаллическую целлюлозу любого происхождения.2. A biocompatible biodegradable osteoconductive polymer composite material for bone tissue regeneration according to claim 1, characterized in that the nanocellulose is nanofibre cellulose or nanocrystalline cellulose of any origin.

3. Биосовместимый биоразлагаемый остеокондуктивный полимерный композиционный материал для регенерации костной ткани по п. 1, характеризующийся тем, что на его поверхности дополнительно иммобилизован указанный наполнитель.3. A biocompatible biodegradable osteoconductive polymer composite material for bone regeneration according to claim 1, characterized in that said filler is additionally immobilized on its surface.

Из заявляемого композиционного материала получают пленки и возможно изготовить медицинские изделия, в том числе с помощью 3D-печати.Films are obtained from the inventive composite material and it is possible to manufacture medical devices, including using 3D printing.

Распределение наполнителя и наличие взаимодействия между матрицей и наполнителем оказывают значительное влияние на эффективность заявляемых композиционных материалов. В заявляемом изобретении количество вводимой модифицированной НЦ в полиэфирную матрицу не превышает 20 мас. %. Добавка НЦ в гидрофобную матрицу приводит к увеличению гидрофильности материала, что является важным фактором для эффективного закрепления клеток и разрастания соответствующей ткани в местах имплантации, а также способствует улучшению механических свойств получаемых композиционных материалов, что приводит к расширению спектра их применения. Химическая модификация НЦ поли(аминокислотой), например поли(глутаминовой кислотой) (пГлу), улучшает совместимость и распределение НЦ в полиэфирной матрице, в то же время присутствие пГлу в составе конечного материала обеспечивает процесс кальцификации, пептид GRGDSP (Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro) (далее - П) ответственен за взаимодействие с клеточными рецепторами - интегринами и способствует увеличению клеточной адгезии. Установлено, что количество ковалентно связанной поли(аминокислоты) с НЦ должно быть не менее 200 мг/г, пептида - не менее 50 мг/г.The distribution of the filler and the presence of interaction between the matrix and the filler have a significant impact on the effectiveness of the claimed composite materials. In the claimed invention, the amount of the introduced modified SC in the polyester matrix does not exceed 20 wt. % The addition of SCs to the hydrophobic matrix leads to an increase in the hydrophilicity of the material, which is an important factor for the effective fixation of cells and the growth of the corresponding tissue at the implantation sites, and also helps to improve the mechanical properties of the resulting composite materials, which leads to an expansion in the spectrum of their application. The chemical modification of NCs with poly (amino acid), for example poly (glutamic acid) (pGlu), improves the compatibility and distribution of NCs in the polyester matrix, while the presence of pGlu in the final material provides the calcification process, GRGDSP peptide (Gly-Arg-Gly- Asp-Ser-Pro) (hereinafter referred to as P) is responsible for the interaction with cellular receptors - integrins and contributes to an increase in cell adhesion. It was found that the amount of covalently bound poly (amino acid) with SC should be at least 200 mg / g, and the peptide should be at least 50 mg / g.

Предлагаемый подход приводит к получению материала с улучшенной эффективностью по сравнению с аналогами. В качестве растворителя для полиэфира и для его смешивания с модифицированной НЦ может использоваться хлороформ, дихлорметан или другой растворитель, в котором используемый матричный полимер будет растворим, и последующего удаления которого можно добиться сушкой материала на воздухе при температуре до 60°С, и/или с помощью вакуумной и/или сублимационной сушки. При получении композиционного материала готовят суспензии, где суммарное содержание полиэфира и модифицированной НЦ в растворителе составляет 3-6 мас. %. Величины молекулярных масс полиэфиров для получения эффективных материалов варьируются в пределах 30000-250000, значения молекулярных масс поли(аминокислоты) не превышают 10000. Размер частиц модифицированной НЦ, используемых для получения материалов не должен превышать 600 нм, чем меньше данное значение (вплоть до 100 нм), тем лучше механические свойства получаемых материалов. Максимальные значения модулей упругости для полученных материалов достигают и превышают 3 ГПа. Также данные материалы указанного состава могут быть приготовлены без добавления органического растворителя, например, путем диспергирования модифицированной НЦ в расплаве полиэфира или иным способом. Каждый используемый в материале компонент является полностью биоразлагаемым и биосовместимым.The proposed approach leads to a material with improved efficiency compared to analogues. Chloroform, dichloromethane or another solvent in which the matrix polymer used will be soluble and subsequent removal of which can be achieved by drying the material in air at temperatures up to 60 ° C and / or with using vacuum and / or freeze-drying. Upon receipt of the composite material, suspensions are prepared where the total content of polyester and modified SC in the solvent is 3-6 wt. % The molecular weights of polyesters for obtaining effective materials vary between 30000-250000, the molecular weights of poly (amino acids) do not exceed 10000. The particle size of the modified SC used to obtain materials should not exceed 600 nm, the smaller this value (up to 100 nm ), the better the mechanical properties of the materials obtained. The maximum elastic moduli for the obtained materials reach and exceed 3 GPa. Also, these materials of this composition can be prepared without the addition of an organic solvent, for example, by dispersing a modified SC in a polyester melt or by other means. Each component used in the material is completely biodegradable and biocompatible.

Эксплуатация заявляемых композитных материалов возможна до 170°С (по данным результатов исследования термостойкости материалов) без изменения их функциональных характеристик. Таким образом, данные материалы пригодны для формирования биодеградируемых и биосовместимых изделий медицинского назначения методами различного типа 3D-печати и автоклавирования (за исключением композиционного материала на основе поли-ε-капролактона, который плавится при 60°С).The operation of the inventive composite materials is possible up to 170 ° C (according to the results of a study of the heat resistance of materials) without changing their functional characteristics. Thus, these materials are suitable for the formation of biodegradable and biocompatible medical devices by various types of 3D printing and autoclaving (with the exception of composite material based on poly-ε-caprolactone, which melts at 60 ° C).

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения обеспечивает достижение технического результата - максимального приближения по свойствам к универсальным имплантатам костной ткани. Заявляемый композиционный материал характеризуется биологической совместимостью, биоразлагаемостью всех компонентов, улучшенным и равномерным распределением наполнителя в матрице, более высокой гидрофильностью, высокой адгезией к клеткам, улучшенными механическими свойствами по сравнению с аналогами, т.е. обладает возможностью более широкого спектра применения для восстановления костных повреждений, и способствующими более эффективной регенерации костных тканей, остеокондуктивен, нетоксичен. Заявляемый композиционный материал доступен, т.к. для его изготовления используются коммерческие исходные вещества.The set of essential features of the claimed invention ensures the achievement of a technical result - the maximum approximation in properties to universal bone tissue implants. The inventive composite material is characterized by biological compatibility, biodegradability of all components, improved and uniform distribution of the filler in the matrix, higher hydrophilicity, high adhesion to cells, improved mechanical properties compared to analogues, i.e. It has the possibility of a wider range of applications for the restoration of bone damage, and contributing to a more effective regeneration of bone tissue, is osteoconductive, non-toxic. The inventive composite material is available, because commercial starting materials are used for its manufacture.

Заявляемый композиционный материал характеризуется использованием нового наполнителя для полиэфирных матриц - модифицированной поли(аминокислотой) и пептидом GRGDSP (Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro) наноцеллюлозы с размером частиц 100-600 нм, в количестве 1-20 мас. %, а также широкого набора как матриц, так и наполнителей.The inventive composite material is characterized by the use of a new filler for polyester matrices - modified poly (amino acid) and GRGDSP peptide (Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro) of nanocellulose with a particle size of 100-600 nm, in an amount of 1-20 wt. %, as well as a wide range of both matrices and fillers.

Анализ известного уровня техники не позволил обнаружить решение, полностью совпадающее по совокупности существенных признаков с заявляемым, что может указывать на его новизну.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 its novelty.

Только совокупность существенных признаков заявляемого композиционного материала позволяет достичь указанного технического результата. Анализ уровня техники показал, что до сих пор не удавалось получить качественный по составу и однородности распределения наполнителя композиционный материал для костного имплантата, обладающий одновременно достаточной механической прочностью и остеокондуктивностью, гидрофильностью, бисовместимостью и биоразлагаемостью. Известность отдельных компонентов не гарантировала априори получение качественных и эффективных заявляемых композиционных материалов с уровнем свойств, удовлетворяющих основным требованиям к имплантатам для регенерации костных тканей.Only the set of essential features of the claimed composite material allows to achieve the specified technical result. An analysis of the prior art has shown that so far it has not been possible to obtain a composite material for a bone implant that is of high quality in composition and homogeneity of the filler’s distribution, possessing at the same time sufficient mechanical strength and osteoconductivity, hydrophilicity, incompatibility and biodegradability. The fame of the individual components did not guarantee a priori the receipt of high-quality and effective inventive composite materials with a level of properties that satisfy the basic requirements for implants for bone tissue regeneration.

Это позволяет утверждать о соответствии заявляемого материала условию охраноспособности «изобретательский уровень» («неочевидность»).This allows us to confirm the compliance of the claimed material with the eligibility condition "inventive step" ("non-obviousness").

Графические материалы:Graphic materials:

Фиг. 1. Микрофотографии поверхностей образцов 1,4,6: а-ПДЛЛА, б-ПДЛЛА+5% НЦ-пГлу-П, в-ПДЛЛА+15% НЦ-пГлу-П (сканирующая электронная микроскопия, увеличение 10000х).FIG. 1. Micrographs of the surfaces of the samples 1,4,6: a-PDLLA, b-PDLLA + 5% NTs-pGlu-P, b-PDLLA + 15% NTs-pGlu-P (scanning electron microscopy, magnification 10000x).

Фиг. 2. Микрофотографии поверхностей образцов 1,4,6: а-ПДЛЛА, б-ПДЛЛА+5% НЦ-пГлу-П, в-ПДЛЛА+15% НЦ-пГлу-П(поляризационная микроскопия, увеличение 20х).FIG. 2. Micrographs of the surfaces of the samples 1,4,6: a-PDLLA, b-PDLLA + 5% NC-pGlu-P, c-PDLLA + 15% NC-pGlu-P (polarization microscopy, magnification 20x).

Фиг. 3. Адгезия мезенхимальных стволовых клеток костного мозга на поверхности образцов 1,4,6 (спектрофотометрия).FIG. 3. Adhesion of bone marrow mesenchymal stem cells on the surface of samples 1,4,6 (spectrophotometry).

Фиг. 4. Микрофотографии поверхностей обработанных модельными растворами образцов пленок: а - ПДЛЛА, б - ПДЛЛА+15% НЦ-пГлу-П (оптическая микроскопия, увеличение 4х).FIG. 4. Microphotographs of the surfaces of film samples treated with model solutions: a - PDLLA, b - PDLLA + 15% NTs-pGlu-P (optical microscopy, 4x magnification).

Фиг. 5. Микрофотографии поверхностей образцов 8,11,12: а-ПКЛ, б-ПКЛ+5% НЦ-пГлу-П, в-ПКЛ+15% НЦ-пГлу-П (сканирующая электронная микроскопия, увеличение в 10000х).FIG. 5. Microphotographs of the surfaces of the samples 8,11,12: a-PCL, b-PCL + 5% NC-pGlu-P, c-PCL + 15% NC-pGlu-P (scanning electron microscopy, magnification of 10000x).

Фиг. 6. Микрофотографии поверхностей образцов 8,11,12: а-ПКЛ, б-ПКЛ+5% НЦ-пГлу-П, в-ПКЛ+15% НЦ-пГлу-П (поляризационная микроскопия, увеличение 20х).FIG. 6. Microphotographs of the surfaces of samples 8,11,12: a-PCL, b-PCL + 5% NC-pGlu-P, c-PCL + 15% NC-pGlu-P (polarization microscopy, magnification 20x).

Фиг. 7. Адгезия мезенхимальных стволовых клеток костного мозга на поверхности образцов 8,11,12 (спектрофотометрия).FIG. 7. Adhesion of bone marrow mesenchymal stem cells on the surface of samples 8,11,12 (spectrophotometry).

Фиг. 8. Микрофотографии поверхностей обработанных модельными растворами образцов пленок: а - ПКЛ, б - ПКЛ+15% НЦ-пГлу-П (оптическая микроскопия, увеличение 4х).FIG. 8. Microphotographs of the surfaces of the film samples treated with model solutions: a — PCL, b — PCL + 15% NC-pGlu-P (optical microscopy, 4x magnification).

Для подтверждения соответствия заявляемого изобретения требованию «промышленная применимость» приводим примеры конкретной реализации.To confirm the compliance of the claimed invention to the requirement of "industrial applicability" we give examples of specific implementations.

Пример 1. Композиционные материалы на основе поли-D,L-лактида и модифицированной нанокристаллической НЦ.Example 1. Composite materials based on poly-D, L-lactide and modified nanocrystalline NC.

Молекулярная масса (ММ) используемого синтезированного методом полимеризации с раскрытием цикла сложного полиэфира поли-D,L-лактида (ПДЛЛА) составляла 162000 (определена методом гель-проникающей хроматографии с использованием полистирольных стандартов), характеристическая вязкость - 1,10 дл/г. Для примера приведены материалы с добавкой модифицированной поли(глутаминовой кислотой) и пептидом GRGDSP (Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro) НЦ (НЦ-пГлу-П) 1, 5, 10, 15, 20 мас. %. Для получения модифицированной НЦ была использована нанокристаллическая целлюлоза (8 мас. % водная суспензия) с гидродинамическим диаметром (далее - размер частиц) 150±11 нм, индексом кристалличности 80%. ММ использованной для модификации НЦ поли(глутаминовой кислоты) составляла 2100. Количество ковалентно связанной поли(глутаминовой кислоты) с НЦ - 225±15 мг/г (спектрофотометрический анализ при 265 нм растворов пГлу до и после проведения модификации), П - 50±5 мг/г. Размер наночастиц наполнителя 175±21 нм. Композиционный материал получали в виде пленки из суспензии на основе растворенного в хлороформе полиэфира и добавки модифицированной НЦ (суммарная концентрация компонентов 5 мас. %).The molecular weight (MM) of the poly-D, L-lactide (PDLA) polyester synthesized by the open-loop polymerization method was 162000 (determined by gel permeation chromatography using polystyrene standards), the intrinsic viscosity was 1.10 dl / g. For example, materials with the addition of modified poly (glutamic acid) and the GRGDSP peptide (Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro) SC (NC-pGlu-P) 1, 5, 10, 15, 20 wt. % To obtain a modified NC, nanocrystalline cellulose (8 wt.% Aqueous suspension) with a hydrodynamic diameter (hereinafter, particle size) of 150 ± 11 nm and a crystallinity index of 80% was used. MM used to modify the SC of poly (glutamic acid) was 2100. The amount of covalently bound poly (glutamic acid) with SC was 225 ± 15 mg / g (spectrophotometric analysis at 265 nm of pGlu solutions before and after the modification), P - 50 ± 5 mg / g The size of the filler nanoparticles is 175 ± 21 nm. The composite material was obtained in the form of a film from a suspension based on polyester dissolved in chloroform and an additive of modified SC (total concentration of components 5 wt.%).

Механические свойства (модуль упругости Е и прочность σ_р) образцов материалов на растяжение на основе ПДЛЛА, ПДЛЛА + немодифицированная НЦ, ПДЛЛА + модифицированная НЦ представлены в таблице 1.Mechanical properties (elastic modulus E and strength σ _p ) of tensile samples of materials based on PDLLA, PDLLA + unmodified SC, PDLLA + modified SC are presented in table 1.

Добавка немодифицированной НЦ приводила к ухудшению значения модуля упругости. Добавка НЦ-пГлу-П приводила к улучшению значений модуля упругости (модуля Юнга) по отношению к ПДЛЛА без наполнителя, а значения прочности материалов при этом практически не менялись. Наилучшие параметры были получены для образцов 3-6.The addition of unmodified SC led to a deterioration in the value of the elastic modulus. The addition of NTs-pGlu-P led to an improvement in the values of the elastic modulus (Young's modulus) with respect to PDLLA without filler, while the strength values of the materials remained practically unchanged. The best parameters were obtained for samples 3-6.

На фиг.1 и 2 приведены микрофотографии, полученные на растровом электронном микроскопе фирмы Zeiss Merlin, поверхностей полученных материалов, демонстрирующие равномерное распределение наполнителя в ПДЛЛА.Figures 1 and 2 show microphotographs obtained with a Zeiss Merlin scanning electron microscope of the surfaces of the materials obtained, showing a uniform distribution of the filler in PDLA.

Оценку влияния применения добавки НЦ-пГлу-П на адгезию клеток на поверхности пленок оценивали с использованием мезенхимальных стволовых клеток костного мозга, для этого пленки были помещены в 96-луночный планшет, куда помещали и клетки (5×10³ клеток на лунку). В качестве контрольного образца использовалась лунка планшета без материала (полистирольный пластик). После 24 ч инкубации незакрепленные мертвые клетки отмывали, и количество закрепившихся клеток оценивали с использованием МТТ-теста [V. Korzhikov, S. Roeker, Е. Vlakh, С. Kasper, Т. Tennikova, Synthesis of multifunctional polyvinylsaccharide containing controllable amounts of biospecific ligands, Bioconjugate Chemistry, 2008, 19, 3, 617-625.]. На фиг. 3 показаны зависимости оптических плотностей формазана от состава материала, определенные с помощью спектрофотометрии. Оптическая плотность пропорциональна числу клеток, закрепившихся на поверхности пленок.An assessment of the effect of the use of NC-pGlu-P additive on cell adhesion on the film surface was evaluated using bone marrow mesenchymal stem cells; for this, the films were placed in a 96-well plate, where cells were also placed (5 × 10 ³ cells per well). As a control sample, a plate well without material (polystyrene plastic) was used. After 24 hours of incubation, non-fixed dead cells were washed, and the number of fixed cells was evaluated using the MTT test [V. Korzhikov, S. Roeker, E. Vlakh, S. Kasper, T. Tennikova, Synthesis of multifunctional polyvinylsaccharide containing controllable amounts of biospecific ligands, Bioconjugate Chemistry, 2008, 19, 3, 617-625.]. In FIG. Figure 3 shows the dependences of the optical densities of formazan on the composition of the material, determined using spectrophotometry. The optical density is proportional to the number of cells fixed on the surface of the films.

Полученные результаты демонстрируют наличие адгезии клеток на поверхности композиционных материалов (рост на 15-20% по сравнению с материалами без наполнителя), а также отсутствие их токсичности, т.е. данные результаты свидетельствуют о биосовместимости полученных изделий и пригодности их применения для регенерации костных тканей.The results obtained demonstrate the presence of cell adhesion on the surface of composite materials (an increase of 15-20% compared to materials without filler), as well as the absence of their toxicity, i.e. These results indicate the biocompatibility of the products obtained and the suitability of their use for bone tissue regeneration.

На фиг. 4 представлены изображения поверхности материалов с и без добавлением НЦ-пГлу-П, свидетельствующие об улучшении процесса минерализации материалов с помощью модельных растворов в случае композиционных материалов. Методика по изучению данного процесса заключалась в следующем. Изготовленные полимерные пленки закрепляли на поверхности дна 96-луночного планшета с помощью медицинского клея, затем выдерживали в течение часа в 50% водном растворе этанола для улучшения смачиваемости поверхности пленок [J.R. Morgan, M.L. Yarmush, Tissue Engineering Methods and Protocols. Chapter 3. Nondestructive Evaluation of Biodegradable Porous Matrices for Tissue Engineering, 1999, 629]. После чего к пленкам поочередно добавляли по 1 мл водного раствора CaCl₂ с концентрацией 3 ммоль/л и водного раствора NaH₂PO₄ с концентрацией 3 ммоль/л. Пленки выдерживали в соответствующих растворах по 5 суток, после чего промывали водой в течение двух суток. При каждом выдерживании пленки находились в термостатируемом шейкере при температуре 37°С. Суммарно данный процесс проводили на протяжении 1 месяца, после чего пленки помещали в 2% водный раствор красителя ализаринового красного на 40 мин и затем отмывали водой до прекращения окрашивания промывочной воды. Поверхность промытых материалов исследовали с помощью оптического микроскопа фирмы Nikon. Красное окрашивание материалов свидетельствует о присутствии на их поверхности кальция (на фиг. 4б - более темное окрашивание, чем на фиг. 4а). Таким образом, наблюдается остеокондуктивность.In FIG. 4 presents surface images of materials with and without the addition of NC-pGlu-P, indicating an improvement in the process of mineralization of materials using model solutions in the case of composite materials. The methodology for studying this process was as follows. The prepared polymer films were fixed on the bottom surface of a 96-well plate using medical glue, then kept for an hour in a 50% aqueous solution of ethanol to improve the wettability of the surface of the films [JR Morgan, ML Yarmush, Tissue Engineering Methods and Protocols. Chapter 3. Nondestructive Evaluation of Biodegradable Porous Matrices for Tissue Engineering, 1999, 629]. Then, 1 ml of an aqueous solution of CaCl ₂ with a concentration of 3 mmol / L and an aqueous solution of NaH ₂ PO ₄ with a concentration of 3 mmol / L were alternately added to the films. The films were kept in the corresponding solutions for 5 days, after which they were washed with water for two days. At each aging, the films were in a thermostatically controlled shaker at a temperature of 37 ° C. In total, this process was carried out for 1 month, after which the films were placed in a 2% aqueous solution of alizarin red dye for 40 min and then washed with water until the color of the wash water ceased. The surface of the washed materials was examined using an Nikon optical microscope. Red staining of materials indicates the presence of calcium on their surface (in Fig. 4b - darker staining than in Fig. 4a). Thus, osteoconductivity is observed.

Определенные методом термогравиметрического анализа показатели термостойкости τ₁ (потеря 1% массы полимера, связанная с его деструкцией) для использованной в данном примере НЦ-пГлу-П составил 173°С и для ПДЛЛА - 232°С, т.е. эксплуатация данного материала, не приводящая к его деструкции, возможна до 170°С. Определение проводилось в самогенерируемой атмосфере на установке синхронного термогравиметрического и дифференциального термического анализа DTG-60 фирмы Shimadzu.The thermal stability indices determined by the method of thermogravimetric analysis τ ₁ (loss of 1% of the polymer mass due to its destruction) for the NC-pGlu-P used in this example were 173 ° С and for PDLA - 232 ° С, i.e. the operation of this material, not leading to its destruction, is possible up to 170 ° C. The determination was carried out in a self-generated atmosphere using a Shimadzu company DTG-60 synchronous thermogravimetric and differential thermal analysis.

Далее в примерах №№2-13, 15 использована также нанокристаллическая НЦ.Further, in examples No. 2-13, 15 also used nanocrystalline NC.

Далее в примерах №№2-14 получены и исследованы пленки заявляемого композиционного материала.Further, in examples No. 2-14, films of the inventive composite material were obtained and investigated.

Для дополнительного повышения гидрофилизации, способствующей клеточной адгезии, и остеокондуктивности на поверхности композиционного материала по примеру 1 дополнительно ковалентно иммобилизовали НЦ-пГлу-П. Для этого поверхность материала сначала обрабатывали 0,1 М гидроксидом натрия для генерации карбоксильных групп, а затем после промывания до нейтральных значений рН, карбоксильные группы активировали до сложного сукцинимидного эфира. Активированную поверхность материала обрабатывали 0,5% раствором этилендиамина в воде, после чего полученный аминированный материал обрабатывали НЦ-пГлу-П с альдегидными группами. Количество иммобилизованной НЦ-пГлу-П составило 90±8 мг/г. Следует подчеркнуть, что методики иммобилизации наполнителя на поверхности могут быть различными. Механические свойства полученных модифицированных по поверхности материалов были на уровне исходных композиционных материалов, описанных в примере 1 с наполнителем в объеме. Оценку адгезии клеток на поверхности пленок проводили с использованием МТТ-теста. В случае материалов, содержащих НЦ-пГлу-П, ковалентно закрепленную на поверхности материалов из примера 1, клеточная адгезия была на 55-60% выше, чем у исходного полимерного материала, не содержащего НЦ-пГлу-П в объеме и на поверхности. Наблюдалось увеличение остеокондуктивности по сравнению с материалам из примера 1 с наполнителем в объеме.To further increase hydrophilization, which promotes cell adhesion, and osteoconductivity on the surface of the composite material according to Example 1, NC-pGlu-P was additionally covalently immobilized. For this, the surface of the material was first treated with 0.1 M sodium hydroxide to generate carboxyl groups, and then after washing to neutral pH values, the carboxyl groups were activated to the succinimide ester. The activated surface of the material was treated with a 0.5% solution of ethylenediamine in water, after which the resulting aminated material was treated with NC-pGlu-P with aldehyde groups. The amount of immobilized NC-pGlu-P was 90 ± 8 mg / g. It should be emphasized that the techniques for immobilizing the filler on the surface can be different. The mechanical properties of the obtained surface-modified materials were at the level of the starting composite materials described in example 1 with a filler in volume. The adhesion of cells to the surface of the films was evaluated using the MTT test. In the case of materials containing NC-pGlu-P covalently fixed to the surface of the materials of Example 1, cell adhesion was 55-60% higher than that of the starting polymer material that did not contain NC-pGlu-P in volume and on the surface. An increase in osteoconductivity was observed compared to the materials of Example 1 with a bulking agent in volume.

Пример 2. Материалы на основе поли-ε-капролактона и модифицированной НЦ.Example 2. Materials based on poly-ε-caprolactone and modified SC.

Композиционный материал получали аналогичным примеру 1 способом и в виде пленки. ММ используемого синтезированного полимера поли-ε-капролактона (ПКЛ) составляла 155000 (определена аналогично примеру 1), характеристическая вязкость - 1,31 дл/г. Размер частиц наполнителя 250±13 нм. Для примера выборочно приведены материалы с добавкой модифицированной поли(глутаминовой кислотой) и пептидом НЦ 1, 5, 15, 20 мас. %. Характеристики НЦ и пГлу совпадали с приведенными в примере 1.The composite material was obtained in a manner analogous to Example 1 and in the form of a film. The molecular mass of the synthesized polymer of poly-ε-caprolactone (PCL) used was 155,000 (determined analogously to Example 1), and the intrinsic viscosity was 1.31 dl / g. The particle size of the filler is 250 ± 13 nm. For example, materials with the addition of modified poly (glutamic acid) and the peptide NTs 1, 5, 15, 20 wt. % The characteristics of the SC and pGlu coincided with those given in example 1.

Механические свойства материалов на растяжение на основе ПКЛ, ПКЛ + немодифицированная НЦ, ПКЛ + модифицированная НЦ представлены в таблице 2.The mechanical properties of tensile materials based on PCL, PCL + unmodified SC, PCL + modified SC are presented in table 2.

Добавка НЦ-пГлу-П также приводила к существенному улучшению модуля упругости (модуля Юнга) по отношению к ПКЛ без наполнителя (в 1,5-2 раза). Наилучшие параметры были получены для образцов 12-13.The addition of NTs-pGlu-P also led to a significant improvement in the elastic modulus (Young's modulus) with respect to PCL without filler (1.5–2 times). The best parameters were obtained for samples 12-13.

На фиг. 5 и 6 приведены микрофотографии поверхностей полученных материалов, демонстрирующие равномерное распределение наполнителя в ПКЛ.In FIG. Figures 5 and 6 show microphotographs of the surfaces of the obtained materials, showing a uniform distribution of the filler in PCL.

Оценку адгезии клеток на поверхности пленок проводили так же, как описано в примере 1 с использованием МТТ-теста. На фиг. 7 показаны зависимости оптических плотностей формазана от состава материала. Оптическая плотность пропорциональна числу клеток, закрепившихся на поверхности пленок.Evaluation of cell adhesion on the surface of the films was carried out as described in example 1 using the MTT test. In FIG. Figure 7 shows the dependences of the optical densities of formazan on the composition of the material. The optical density is proportional to the number of cells fixed on the surface of the films.

Данные результаты также свидетельствуют об увеличении адгезии клеток на поверхности полученных материалов (на 15-19%), о биосовместимости и нетоксичности полученных изделий.These results also indicate an increase in cell adhesion on the surface of the obtained materials (by 15-19%), biocompatibility and non-toxicity of the obtained products.

На фиг. 8 представлены изображения поверхности материалов с и без добавлением НЦ-пГлу-П, свидетельствующие об улучшении процесса минерализации материалов с помощью модельных растворов в случае композиционных материалов (остеокондуктивность).In FIG. Figure 8 shows surface images of materials with and without the addition of NC-pGlu-P, indicating an improvement in the process of mineralization of materials using model solutions in the case of composite materials (osteoconductivity).

Показатель термостойкости τ₁ НЦ-пГлу-П составлял, как и в примере 1, 173°С, а для ПКЛ его значение было 270°С. Т.е. деструкция данного материала наступает после 170°С. Однако он плавится при 60°С, что значительно снижает температуру получения из него изделий.The temperature resistance index τ _{1 of} NTs-pGlu-P was, as in Example 1, 173 ° С, and for PCL its value was 270 ° С. Those. the destruction of this material occurs after 170 ° C. However, it melts at 60 ° C, which significantly reduces the temperature of obtaining products from it.

На поверхности композиционного материала по примеру 2 дополнительно ковалентно иммобилизовали НЦ-пГлу-П. Количество иммобилизованной НЦ-пГлу-П составило 85±9 мг/г. Механические свойства полученных модифицированных по поверхности материалов были на уровне исходных композиционных материалов, описанных в примере 2 с наполнителем в объеме. Оценку адгезии клеток на поверхности пленок проводили с использованием МТТ-теста. Клеточная адгезия возросла на 35% по сравнению с полимерным материалом, не содержащим наполнитель. Наблюдалась увеличение остеокондуктивности по сравнению с материалом из примера 2 с наполнителем в объеме.On the surface of the composite material according to example 2, NC-pGlu-P was additionally covalently immobilized. The amount of immobilized NC-pGlu-P was 85 ± 9 mg / g. The mechanical properties of the obtained surface-modified materials were at the level of the starting composite materials described in example 2 with a filler in volume. The adhesion of cells to the surface of the films was evaluated using the MTT test. Cell adhesion increased by 35% compared to non-filler polymeric material. An increase in osteoconductivity was observed compared to the material of Example 2 with a bulking agent in volume.

Далее в примерах №№3-15 также была проведена иммобилизация поверхности соответствующих композиционных материалов НЦ-пГлу-П и НЦ-пАсп-П (№№5, 8, 9). Механические свойства полученных модифицированных по поверхности материалов были на уровне исходных композиционных материалов. Клеточная адгезия была на 55-60% выше. Наблюдалось увеличение остеокондуктивности.Further, in examples No. 3-15, the surface was also immobilized with the corresponding composite materials NTs-pGlu-P and NTs-pASp-P (No. 5, 8, 9). The mechanical properties of the obtained surface modified materials were at the level of the starting composite materials. Cell adhesion was 55-60% higher. An increase in osteoconductivity was observed.

Пример 3. Композиционные материалы на основе поли-L-лактида и модифицированной НЦ.Example 3. Composite materials based on poly-L-lactide and modified SC.

Проведен методически в условиях примера 1.Conducted methodically in the conditions of example 1.

ММ сложного полиэфира поли-L-лактида (ПЛЛА) составляла 110000 (определена методом гель-проникающей хроматографии с использованием полистирольных стандартов). Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной поли(глутаминовой кислотой) и пептидом НЦ (НЦ-пГлу-П) 5, 15 мас. %. Для получения модифицированной НЦ была использована нанокристаллическая целлюлоза (8 мас. % водная суспензия) с размером частиц 514±25 нм, индексом кристалличности 80%. ММ использованной для модификации НЦ поли(глутаминовой кислоты) составляла 5700. Количество ковалентно связанной поли(глутаминовой кислоты) с НЦ - 205±15 мг/г (спектрофотометрический анализ при 265 нм растворов пГлу до и после проведения модификации), П - 50±5 мг/г. Размер частиц наполнителя 610±33 нм. Композиционный материал получали в виде пленки из суспензии на основе растворенного в дихлорметане полиэфира и добавки модифицированной НЦ (суммарная концентрация компонентов 5 мас. %).MM polyester poly-L-lactide (PLL) was 110,000 (determined by gel permeation chromatography using polystyrene standards). For example, materials with the addition of modified poly (glutamic acid) and the peptide NTs (NTs-pGlu-P) 5, 15 wt. % To obtain a modified NC, nanocrystalline cellulose (8 wt% aqueous suspension) with a particle size of 514 ± 25 nm and a crystallinity index of 80% was used. The MM used to modify the SC of poly (glutamic acid) was 5700. The amount of covalently bound poly (glutamic acid) with SC was 205 ± 15 mg / g (spectrophotometric analysis at 265 nm of pGlu solutions before and after the modification), P - 50 ± 5 mg / g The particle size of the filler is 610 ± 33 nm. The composite material was obtained in the form of a film from a suspension based on a polyester dissolved in dichloromethane and an additive of modified SC (total concentration of components 5 wt.%).

Значения Е составляли для ПЛЛА+5% НЦ-пГлу-П и ПЛЛА+15% НЦ-пГлу-П 2,89±0,15 и 2,95±0,19 ГПа, соответственно.The values of E were for PLL + 5% NC-pGlu-P and PLL + 15% NC-pGlu-P 2.89 ± 0.15 and 2.95 ± 0.19 GPa, respectively.

Наблюдалось равномерное распределение наполнителя в матрице (микрофоторграфии сканирующей электронной и поляризационной микроскопии).A uniform distribution of the filler in the matrix was observed (microphotography of scanning electron and polarization microscopy).

Наблюдалось увеличение адгезии клеток на поверхности композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 17-20% и 50-52% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остеокондуктивность.There was an increase in cell adhesion on the surface of composite materials with filler in the bulk and with filler in the bulk and on the surface (by 17-20% and 50-52%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility. Osteoconductivity was observed.

Пример 4. Композиционные материалы на основе полипентадекалактона и модифицированной НЦ.Example 4. Composite materials based on polypentadecalactone and modified SC.

ММ полипентадекалактона (ППДЛ) 50000. ММ пГлу 10000. Количество ковалентно связанной пГлу 250±17 мг/г, П - 61±5 мг/г. Размер частиц наполнителя 115±20 нм. Композиционный материал получали в виде пленки из суспензии на основе растворенного в хлороформе полиэфира и добавки модифицированной НЦ (суммарная концентрация компонентов 3 мас. %). Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной поли(глутаминовой кислотой) и пептидом НЦ (НЦ-пГлу-П) 5, 15 мас. %.MM polypentadecalactone (PPDL) 50,000. MM pGlu 10,000. The amount of covalently bound pGlu 250 ± 17 mg / g, P - 61 ± 5 mg / g. The particle size of the filler is 115 ± 20 nm. The composite material was obtained in the form of a film from a suspension based on polyester dissolved in chloroform and an additive of modified SC (total concentration of components 3 wt.%). For example, materials with the addition of modified poly (glutamic acid) and the peptide NTs (NTs-pGlu-P) 5, 15 wt. %

Значения Е составляли для ППДЛ+5% НЦ-пГлу-П и ППДЛ+15% НЦ-пГлу-П 0,20±0,01 и 0,35±0,02 ГПа соответственно.The values of E were for PPDL + 5% NC-pGlu-P and PPDL + 15% NC-pGlu-P 0.20 ± 0.01 and 0.35 ± 0.02 GPa, respectively.

Наблюдалось увеличение адгезии клеток на поверхности композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 16-18% и 51-53% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остекондуктивность.There was an increase in cell adhesion on the surface of composite materials with filler in the bulk and with filler in the bulk and on the surface (by 16-18% and 51-53%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility. Osteoconductivity was observed.

Пример 5. Композиционные материалы на основе полигликолида и модифицированной НЦ.Example 5. Composite materials based on polyglycolide and modified SC.

ММ полигликолида (ПГ) 200000. ММ поли(асапарагиновой кислоты) (пАсп) 4500. Количество ковалентно связанной пАсп 225±11 мг/г, П - 87±6 мг/г. Размер частиц наполнителя 320±15 нм. Композиционный материал получали в виде пленки из суспензии на основе растворенного в хлороформе полиэфира и добавки модифицированной НЦ (суммарная концентрация компонентов 6 мас. %). Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной поли(аспарагиновой кислотой) и пептидом НЦ (НЦ-пАсп-П) 5, 15 мас. %.MM polyglycolide (PG) 200000. MM poly (asaparaginic acid) (pASP) 4500. The amount of covalently bound pASp is 225 ± 11 mg / g, P - 87 ± 6 mg / g. The particle size of the filler is 320 ± 15 nm. The composite material was obtained in the form of a film from a suspension based on polyester dissolved in chloroform and a modified NC additive (total concentration of components 6 wt.%). For example, materials with the addition of modified poly (aspartic acid) and the peptide NTs (NTs-pASp-P) 5, 15 wt. %

Значения Е составляли для ПГ+5% НЦ-пАсп-П и ПГ+15% НЦ-пАсп-П 8,30±0,20 и 9,10±0,22 ГПа соответственно.The values of E were for PG + 5% NC-pASP-P and PG + 15% NC-pASp-P 8.30 ± 0.20 and 9.10 ± 0.22 GPa, respectively.

Наблюдалось увеличение адгезии клеток на поверхности композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 20-23% и 61-64% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остеокондуктивность.There was an increase in cell adhesion on the surface of composite materials with filler in volume and with filler in volume and on the surface (by 20-23% and 61-64%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility. Osteoconductivity was observed.

Пример 6. Композиционные материалы на основе полигидроксибутирата и модифицированной НЦ.Example 6. Composite materials based on polyhydroxybutyrate and modified SC.

ММ полигидроксибутирата (ПГБ) 250000. ММ пАсп 4500. Количество ковалентно связанной пАсп 210±15 мг/г, П - 50±5 мг/г. Размер частиц наполнителя 420±20 нм. Композиционный материал получали в виде пленки из суспензии на основе растворенного в хлороформе полиэфира и добавки модифицированной НЦ (суммарная концентрация компонентов 5 мас. %). Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной поли(аспарагиновой кислотой) и пептидом НЦ (НЦ-пАсп-П) 5, 15 мас. %.MM polyhydroxybutyrate (PHB) 250000. MM pASP 4500. The amount of covalently bound pASP 210 ± 15 mg / g, P - 50 ± 5 mg / g. The particle size of the filler is 420 ± 20 nm. The composite material was obtained in the form of a film from a suspension based on polyester dissolved in chloroform and an additive of modified SC (total concentration of components 5 wt.%). For example, materials with the addition of modified poly (aspartic acid) and the peptide NTs (NTs-pASp-P) 5, 15 wt. %

Значения Е составляли для ПГБ+5% НЦ-пАсп-П и ПГБ+15% НЦ-пАсп-П 3,11±0,22 и 3,85±0,25 ГПа соответственно.The E values for PHB + 5% NC-pASp-P and PHB + 15% NC-pASp-P were 3.11 ± 0.22 and 3.85 ± 0.25 GPa, respectively.

Наблюдалось наличие адгезии клеток на поверхности композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 15-17% и 57-60% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остеокондуктивность.The presence of cell adhesion on the surface of composite materials with filler in volume and with filler in volume and on the surface (by 15-17% and 57-60%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility, was observed. Osteoconductivity was observed.

Пример 7. Композиционные материалы на основе смеси поли-D,L-лактида и поли-ε-капролактона и модифицированной НЦ, на основе их смеси с сополимером D,L-лактида и ε-капролактона и модифицированной НЦ.Example 7. Composite materials based on a mixture of poly-D, L-lactide and poly-ε-caprolactone and a modified SC, based on their mixture with a copolymer of D, L-lactide and ε-caprolactone and a modified SC.

Проведен в условиях примера 1.Carried out in the conditions of example 1.

Взяты сложные полиэфиры ПДЛЛА и ПКЛ с характеристиками из примера 1 и 2. Приготовлены смеси ПДЛЛА и ПКЛ состава 50:50 и 30:70 мас. %. Размер частиц наполнителя НЦ-пГлу-П 270±18 нм. Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной НЦ (НЦ-пГлу-П) 15, 20 мас. %.The polyesters PDLA and PCL with the characteristics of Example 1 and 2 were taken. Mixtures of PDLA and PCL of 50:50 and 30:70 wt. % The particle size of the filler NTs-pGlu-P 270 ± 18 nm. For example, materials with the addition of modified SC (SC-pGlu-P) 15, 20 wt. %

Значения Е составляли для ПДЛЛА+ПКЛ (50:50)+15% НЦ-пГлу-П и ПДЛЛА+ПКЛ (50:50)+20% НЦ-пГлу-П 1,65±0,11 и 1,56±0,15 ГПа соответственно.The values of E were for PDLLA + PCL (50:50) + 15% NC-pGlu-P and PDLLA + PCL (50:50) + 20% NC-pGlu-P 1.65 ± 0.11 and 1.56 ± 0 , 15 GPa, respectively.

Значения Е составляли для ПДЛЛА+ПКЛ (30:70)+15% НЦ-пГлу-П и ПДЛЛА+ПКЛ (30:70)+20% НЦ-пГлу-П 0,77±0,08 и 0,69±0,05 ГПа соответственно.The values of E were for PDLLA + PCL (30:70) + 15% NC-pGlu-P and PDLLA + PCL (30:70) + 20% NC-pGlu-P 0.77 ± 0.08 and 0.69 ± 0 , 05 GPa, respectively.

Наблюдалось увеличение адгезии клеток на поверхности композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 20% и 60% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остеокондуктивность.There was an increase in cell adhesion on the surface of composite materials with filler in the bulk and with filler in the bulk and on the surface (by 20% and 60%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility. Osteoconductivity was observed.

Композиционный материал на основе смеси поли-D,L-лактид: поли-ε-капролактон : сополимер D,L-лактида и ε-капролактона (70:30)=40:40:20 с модифицированной НЦ (15 мас. %) имел характеристики, близкие к ПДЛЛА+ПКЛ (50:50)+15% НЦ-пГлу-П.A composite material based on a mixture of poly-D, L-lactide: poly-ε-caprolactone: a copolymer of D, L-lactide and ε-caprolactone (70:30) = 40: 40: 20 with a modified SC (15 wt.%) Had characteristics close to PDLLA + PKL (50:50) + 15% NC-pGlu-P.

Пример 8. Композиционные материалы на основе смеси поли-L-лактида и полигликолида и модифицированной НЦ.Example 8. Composite materials based on a mixture of poly-L-lactide and polyglycolide and modified SC.

Взяты сложные полиэфиры ПЛЛА и ПГ с характеристиками из примера 3 и 5. Приготовлены смеси ПЛЛА и ПГ состава 50:50 мас. %. Размер частиц наполнителя НЦ-пГлу-П 320±23 нм. Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной НЦ (НЦ-пГлу-П) 5, 20 мас. %.The polyesters PLL and PG with the characteristics of Example 3 and 5 were taken. Mixtures of PLL and PG with a composition of 50:50 wt. % The particle size of the filler NTs-pGlu-P 320 ± 23 nm. For example, materials with the addition of modified SC (SC-pGlu-P) 5, 20 wt. %

Значения Е составляли для ПЛЛА+ПГ (50:50)+5% НЦ-пГлу-П и ПЛЛА+ПГ (50:50)+20% НЦ-пГлу-П 6,11±0,25 и 7,23±0,27 ГПа соответственно.The values of E were for PLL + PG (50:50) + 5% NC-pGlu-P and PLL + PG (50:50) + 20% NC-pGlu-P 6.11 ± 0.25 and 7.23 ± 0 , 27 GPa, respectively.

Наблюдалось увеличение адгезии клеток на поверхности композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 15-19% и 57-60% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остеокондуктивность.There was an increase in cell adhesion on the surface of composite materials with filler in the bulk and with filler in the bulk and on the surface (by 15-19% and 57-60%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility. Osteoconductivity was observed.

Пример 9. Композиционные материалы на основе сополимера D,L-лактида (ДЛЛА) и гликолида (ГЛ) и модифицированной НЦ, сополимера пентадекалактона и гидроксибутирата и модифицированной НЦ.Example 9. Composite materials based on a copolymer of D, L-lactide (DLA) and glycolide (GL) and a modified SC, a copolymer of pentadecalactone and hydroxybutyrate and a modified SC.

Приготовлены сополимеры ДЛЛА и ГЛ (50:50) и (70:30). ММ сополимеров 250000 и 200000 соответственно. Размер частиц наполнителя 320±14 нм. Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной НЦ (НЦ-пГлу-П) 5, 20 мас. %.The copolymers of DLLA and GL (50:50) and (70:30) were prepared. MM copolymers of 250,000 and 200,000, respectively. The particle size of the filler is 320 ± 14 nm. For example, materials with the addition of modified SC (SC-pGlu-P) 5, 20 wt. %

Значения Е составляли для сополимера ДЛЛА+ГЛ (50:50)+5% НЦ-пГлу-П и ДЛЛА+ГЛ (50:50)+20% НЦ-пГлу-П 5,72±0,19 и 6,93±0,29 ГПа соответственно.The values of E were for the copolymer of DLLA + GL (50:50) + 5% NTs-pGlu-P and DLLA + GL (50:50) + 20% NTs-pGlu-P 5.72 ± 0.19 and 6.93 ± 0.29 GPa, respectively.

Значения Е составляли для сополимера ДЛЛА+ГЛ (30:70)+5% НЦ-пГлу-П и ДЛЛА+ГЛ 30:70)+20% НЦ-пГлу-П 6,47±0,17 и 7,55±0,21 ГПа соответственно.The values of E were for the copolymer of DLLA + GL (30:70) + 5% NC-pGlu-P and DLLA + GL 30:70) + 20% NC-pGlu-P 6.47 ± 0.17 and 7.55 ± 0 , 21 GPa, respectively.

Наблюдалось увеличение адгезии клеток на поверхности композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 15-19% и 56-61% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остеокондуктивность.There was an increase in cell adhesion on the surface of composite materials with filler in the bulk and with filler in the bulk and on the surface (by 15-19% and 56-61%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility. Osteoconductivity was observed.

Композиционный материал на основе сополимера пентадекалактона и гидроксибутирата (50:50)+15% НЦ-пГлу имел характеристики, близкие к значениям композиционных материалов из примера 7 (ПДЛЛА+ПКЛ (50:50)+15% НЦ-пГлу-П).A composite material based on a copolymer of pentadecalactone and hydroxybutyrate (50:50) + 15% NC-pGlu had characteristics close to the values of the composite materials from Example 7 (PDLLA + PCL (50:50) + 15% NC-pGlu-P).

Пример 10. Композиционные материалы на основе сополимера D,L-лактида (ДЛЛА) и ε-капролактона (КЛ) и модифицированной НЦ.Example 10. Composite materials based on a copolymer of D, L-lactide (DLA) and ε-caprolactone (CL) and modified SC.

Приготовлены сополимеры ДЛЛА и КЛ (50:50) и (30:70). ММ сополимеров 200000 и 180000 соответственно. Размер частиц наполнителя 105±9 нм. Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной НЦ (НЦ-пГлу-П) 20 мас. %.The copolymers of DLLA and CL (50:50) and (30:70) were prepared. MM copolymers of 200,000 and 180,000, respectively. The particle size of the filler is 105 ± 9 nm. For example, materials with the addition of modified SC (SC-pGlu-P) 20 wt. %

Значения Е составляли для сополимера ДЛЛА+КЛ (50:50)+20% НЦ-пГлу-П 1,27±0,05 ГПа.The values of E were for the copolymer DLA + KL (50:50) + 20% NC-pGlu-P 1.27 ± 0.05 GPa.

Значения Е составляли для сополимера ДЛЛА+КЛ (30:70)+20% НЦ-пГлу-П 1,10±0,02 ГПа.The values of E were for the copolymer DLA + KL (30:70) + 20% NC-pGlu-P 1.10 ± 0.02 GPa.

Наблюдалось увеличение адгезии клеток на поверхности композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 15% и 49% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остеокондуктивность.There was an increase in cell adhesion on the surface of composite materials with filler in volume and with filler in volume and on the surface (by 15% and 49%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility. Osteoconductivity was observed.

Пример 11. Композиционные материалы на основе поли-D,L-лактида и модифицированной смесью поли(аминокислот) и пептидом НЦ.Example 11. Composite materials based on poly-D, L-lactide and a modified mixture of poly (amino acids) and peptide SC.

Взят сложный полиэфир ПДЛЛА с характеристиками из примера 1. Приготовлены смеси пГлу+пАсп состава 50:50 и 70:30. Размер частиц наполнителя пГлу 250±20 нм. Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной НЦ [НЦ-смесь (пГлу+пАсп)-П] 15, 20 мас. %.A PDLLA polyester with the characteristics of Example 1 was taken. Mixtures of pGlu + pASp with a composition of 50:50 and 70:30 were prepared. The particle size of the filler pGlu 250 ± 20 nm. For example, materials with the addition of a modified NC [NC mixture (pGlu + pASp) -P] 15, 20 wt. %

Значения Е составляли для ПДЛЛА+15% НЦ-смесь (пГлу+пАсп)-П (50:50) и ПДЛЛА+20% НЦ-смесь (пГлу+пАсп)-П (70:30) 2,75±0,12 и 2,48±0,15 ГПа соответственно.The E values were for PDLLA + 15% NC mixture (pGlu + pASp) -P (50:50) and PDLLA + 20% NC mixture (pGlu + pASp) -P (70:30) 2.75 ± 0.12 and 2.48 ± 0.15 GPa, respectively.

Наблюдалось увеличение адгезии клеток на поверхности композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 23% и 59% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остеокондуктивность.There was an increase in cell adhesion on the surface of composite materials with filler in the bulk and with filler in the bulk and on the surface (23% and 59%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility. Osteoconductivity was observed.

Пример 12. Композиционные материалы на основе поли-D,L-лактида и модифицированной (со)полимерами аминокислот и пептидом НЦ.Example 12. Composite materials based on poly-D, L-lactide and modified (co) polymers of amino acids and peptide SC.

Взят сложный полиэфир ПДЛЛА с характеристиками из примера 1. Приготовлены сополимеры Глу+Асп состава 50:50 и 70:30. Размер частиц наполнителя 450±15 нм. Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной НЦ [НЦ-спл(Глу+Асп)-П] 20 мас. %.A PDLLA polyester with the characteristics of Example 1 was taken. Glu + Asp copolymers of 50:50 and 70:30 were prepared. The particle size of the filler is 450 ± 15 nm. For example, materials with the addition of a modified SC [SC-spl (Glu + Asp) -P] 20 wt. %

Значения Е составляли для ПДЛЛА+20% НЦ-спл(пГлу+пАсп)-П (50:50) и ПДЛЛА+20% НЦ-спл(пГлу+пАсп)-П (70:30) 2,55±0,20 и 2,23±0,19 ГПа соответственно.The E values were for PDLLA + 20% NC-spl (pGlu + pASp) -P (50:50) and PDLLA + 20% NC-spl (pGlu + pASp) -P (70:30) 2.55 ± 0.20 and 2.23 ± 0.19 GPa, respectively.

Наблюдалось увеличение адгезии клеток на поверхности композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 17% и 55% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остеокондуктивность.There was an increase in cell adhesion on the surface of composite materials with filler in the bulk and with filler in the bulk and on the surface (by 17% and 55%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility. Osteoconductivity was observed.

Композиционный материал с наполнителем из модифицированной смесью [(сополимер аминокислот (50:50)+пГлу] (50:50)+П НЦ имел характеристики, близкие к значениям композиционных материалов с наполнителем из сополимеров аминокислот состава 70:30.A composite material with a filler from a modified mixture [(amino acid copolymer (50:50) + pGlu] (50:50) + P SC) had characteristics close to the values of composite materials with a filler from amino acid copolymers of composition 70:30.

Пример 13. Композиционный материал с использованием бактериальной НЦ.Example 13. Composite material using bacterial SC.

В качестве НЦ использована бактериальная нанокристаллическая целлюлоза. Получен композиционный материал с 20% модифицированной пГлу-П НЦ в составе. Значения Е на уровне соответствующего композиционного материала в примере 1.Bacterial nanocrystalline cellulose was used as an SC. A composite material was obtained with 20% modified pGlu-P SC in the composition. The values of E at the level of the corresponding composite material in example 1.

Пример 14. Композиционный материал с использованием микрофибриллированной НЦ.Example 14. Composite material using microfibrillated SC.

В качестве НЦ использована микрофибриллированная НЦ. Получен композиционный материал с 20% модифицированной пГлу и пептидом НЦ в составе. Значения Е на уровне соответствующего композиционного материала в примере 1.Microfibrillated SC was used as SC. A composite material with 20% modified pGlu and a peptide SC in the composition was obtained. The values of E at the level of the corresponding composite material in example 1.

Пример 15. 3D-изделие из композиционного материала на основе поли-D,L-лактида и модифицированной НЦ.Example 15. A 3D product made of a composite material based on poly-D, L-lactide and modified SC.

Изделие кубической формы получено методом 3D-печати из сложного полиэфира ПДЛЛА с характеристиками из примера 1. Для примера взяты материалы с добавкой модифицированной НЦ (НЦ-пГлу-П) 5, 20 мас. %. Механические свойства соответствовали требованиям к костным имплантатам.The product of a cubic shape was obtained by 3D printing from PDLA polyester with the characteristics of Example 1. For the example, materials with the addition of modified SC (SC-pGlu-P) 5, 20 wt. % The mechanical properties met the requirements for bone implants.

Наблюдалось увеличение адгезии клеток на поверхности изделия из композиционных материалов с наполнителем в объеме и с наполнителем в объеме и на поверхности (на 17-19% и 58-60% соответственно), отсутствие токсичности, что свидетельствует о биосовместимости. Наблюдалась остеокондуктивность.There was an increase in cell adhesion on the surface of the product made of composite materials with filler in volume and with filler in volume and on the surface (by 17-19% and 58-60%, respectively), the absence of toxicity, which indicates biocompatibility. Osteoconductivity was observed.

Следует подчеркнуть, что остеокондуктивность заявляемых материалов нарастает с увеличением концентрации модифицированной НЦ более 5%.It should be emphasized that the osteoconductivity of the claimed materials increases with an increase in the concentration of modified SC more than 5%.

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

Выход за рамки границ заявляемых интервалов приводит к невозможности реализации заявляемого изобретения и удорожания продукта (в верхних интервальных границах).Going beyond the boundaries of the claimed intervals leads to the inability to implement the claimed invention and the cost of the product (in the upper interval boundaries).

Таким образом, полученные в результате реализации заявляемого изобретения характеристики композиционных материалов указывают на однородность, повышение механических свойств, гидрофильности за счет введения в матрицу полимера гидрофильных частиц НЦ, минерализации, нетоксичность и биосовместимость разработанных материалов.Thus, the characteristics of composite materials obtained as a result of the implementation of the claimed invention indicate uniformity, an increase in mechanical properties, hydrophilicity due to the introduction of hydrophilic particles of SC into the polymer matrix, mineralization, non-toxicity and biocompatibility of the developed materials.

Использование заявляемых материалов позволяет получать биодеградируемые высокоэффективные имплантаты разных форм для регенерации широкого ряда костных тканей. Материалы являются однородными, контролируемыми, воспроизводимыми и могут быть стандартизованы.The use of the claimed materials allows to obtain biodegradable highly effective implants of various forms for the regeneration of a wide range of bone tissues. The materials are homogeneous, controlled, reproducible and can be standardized.

Заявляемое изобретение предназначено для применения в биотехнологии и медицине в качестве биосовместимых и биоразлагаемых композиционных материалов в различных формах (пленках, трехмерных пористых и непористых матрицах и др.) для регенерации костной ткани.The claimed invention is intended for use in biotechnology and medicine as biocompatible and biodegradable composite materials in various forms (films, three-dimensional porous and non-porous matrices, etc.) for bone tissue regeneration.

Claims

1. A biocompatible biodegradable osteoconductive polymer composite material for bone tissue regeneration, characterized in that it consists of a matrix of at least one polyester aliphatic hydroxy acid selected from: poly-D, L-lactide, poly-L-lactide, poly- ε-caprolactone, polypentadecalactone, polyglycolide, polyhydroxybutyrate, a copolymer of the above polyesters; and a filler in an amount of 1-20 wt.%, which is nanocellulose with a hydrodynamic particle diameter of 100-600 nm, modified with a GRGDSP peptide (Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro) and at least one anionic poly (amino acid) selected from the series: poly (glutamic acid), poly (aspartic acid), a copolymer of glutamic and aspartic acid, where the material is made in the form of a film or a 3D product.

2. A biocompatible biodegradable osteoconductive polymer composite material for bone tissue regeneration according to claim 1, characterized in that the nanocellulose is nanofibre cellulose or nanocrystalline cellulose of any origin.

3. A biocompatible biodegradable osteoconductive polymer composite material for bone regeneration according to claim 1, characterized in that said filler is additionally immobilized on its surface.