RU2815367C1 - Биокомпозиционный материал на основе природных полисахаридов - Google Patents
Биокомпозиционный материал на основе природных полисахаридов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815367C1 RU2815367C1 RU2023111494A RU2023111494A RU2815367C1 RU 2815367 C1 RU2815367 C1 RU 2815367C1 RU 2023111494 A RU2023111494 A RU 2023111494A RU 2023111494 A RU2023111494 A RU 2023111494A RU 2815367 C1 RU2815367 C1 RU 2815367C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- levan
- biocomposite material
- water
- sodium alginate
- composition
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 title claims description 13
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 title claims description 12
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 title claims description 12
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- AIHDCSAXVMAMJH-GFBKWZILSA-N levan Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@](CO)(CO[C@@H]2[C@H]([C@H](O)[C@@](O)(CO)O2)O)O1 AIHDCSAXVMAMJH-GFBKWZILSA-N 0.000 claims abstract description 27
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 13
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 241000194105 Paenibacillus polymyxa Species 0.000 claims abstract description 4
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 abstract description 14
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 abstract description 9
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 abstract description 9
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 7
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract description 6
- 229940079593 drug Drugs 0.000 abstract description 6
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 abstract description 5
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 abstract description 5
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- VBEQCZHXXJYVRD-GACYYNSASA-N uroanthelone Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(O)=O)C(C)C)[C@@H](C)O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC=1NC=NC=1)NC(=O)[C@H](CCSC)NC(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CNC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CS)NC(=O)CNC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](N)CC(N)=O)C(C)C)[C@@H](C)CC)C1=CC=C(O)C=C1 VBEQCZHXXJYVRD-GACYYNSASA-N 0.000 description 4
- 102000009024 Epidermal Growth Factor Human genes 0.000 description 3
- 101800003838 Epidermal growth factor Proteins 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 3
- 229940116977 epidermal growth factor Drugs 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 3
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 229920000761 Levan polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 levan derivative compound Chemical class 0.000 description 2
- 239000006210 lotion Substances 0.000 description 2
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 2
- 239000008194 pharmaceutical composition Substances 0.000 description 2
- 102220240796 rs553605556 Human genes 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-BZINKQHNSA-N D-Guluronic Acid Chemical compound OC1O[C@H](C(O)=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-BZINKQHNSA-N 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-VANFPWTGSA-N D-mannopyranuronic acid Chemical compound OC1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-VANFPWTGSA-N 0.000 description 1
- 208000008960 Diabetic foot Diseases 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002444 Exopolysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 102000016359 Fibronectins Human genes 0.000 description 1
- 108010067306 Fibronectins Proteins 0.000 description 1
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 1
- 102000005741 Metalloproteases Human genes 0.000 description 1
- 108010006035 Metalloproteases Proteins 0.000 description 1
- 201000009859 Osteochondrosis Diseases 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 1
- 208000004210 Pressure Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 206010040880 Skin irritation Diseases 0.000 description 1
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 108010059993 Vancomycin Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- XAAHAAMILDNBPS-UHFFFAOYSA-L calcium hydrogenphosphate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].OP([O-])([O-])=O XAAHAAMILDNBPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 238000002716 delivery method Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 208000037824 growth disorder Diseases 0.000 description 1
- 239000003906 humectant Substances 0.000 description 1
- 239000002955 immunomodulating agent Substances 0.000 description 1
- 229940121354 immunomodulator Drugs 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001057 ionotropic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003282 necrolytic effect Effects 0.000 description 1
- 229910000392 octacalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940124641 pain reliever Drugs 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 150000004804 polysaccharides Polymers 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000036573 scar formation Effects 0.000 description 1
- 231100000075 skin burn Toxicity 0.000 description 1
- 230000036556 skin irritation Effects 0.000 description 1
- 231100000475 skin irritation Toxicity 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000036435 stunted growth Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F tetracalcium;hydrogen phosphate;diphosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F 0.000 description 1
- GBNXLQPMFAUCOI-UHFFFAOYSA-H tetracalcium;oxygen(2-);diphosphate Chemical compound [O-2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GBNXLQPMFAUCOI-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000001228 trophic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000397 ulcer Toxicity 0.000 description 1
- MYPYJXKWCTUITO-LYRMYLQWSA-N vancomycin Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1OC1=C2C=C3C=C1OC1=CC=C(C=C1Cl)[C@@H](O)[C@H](C(N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@H]3C(=O)N[C@H]1C(=O)N[C@H](C(N[C@@H](C3=CC(O)=CC(O)=C3C=3C(O)=CC=C1C=3)C(O)=O)=O)[C@H](O)C1=CC=C(C(=C1)Cl)O2)=O)NC(=O)[C@@H](CC(C)C)NC)[C@H]1C[C@](C)(N)[C@H](O)[C@H](C)O1 MYPYJXKWCTUITO-LYRMYLQWSA-N 0.000 description 1
- 229960003165 vancomycin Drugs 0.000 description 1
- MYPYJXKWCTUITO-UHFFFAOYSA-N vancomycin Natural products O1C(C(=C2)Cl)=CC=C2C(O)C(C(NC(C2=CC(O)=CC(O)=C2C=2C(O)=CC=C3C=2)C(O)=O)=O)NC(=O)C3NC(=O)C2NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(CC(C)C)NC)C(O)C(C=C3Cl)=CC=C3OC3=CC2=CC1=C3OC1OC(CO)C(O)C(O)C1OC1CC(C)(N)C(O)C(C)O1 MYPYJXKWCTUITO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к биотехнологии, а именно к составу биокомпозиционного материала на основе левана и альгината в виде гидрогелевой основы, и может быть использовано в качестве матрицы для включения лекарственных средств и получения раневого покрытия. Предлагаемый биокомпозиционный материал характеризуется тем, что состав компонентов для его изготовления содержит альгинат натрия, леван, карбонат кальция, глицерин и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: альгинат натрия - 1,9-4; леван - 0,9-2; карбонат кальция - 0,1-0,2; глицерин - 0,4-1; вода – остальное, при этом используется леван, который получен путем культивирования штамма бактерий Paenibacillus polymyxa ВКМ В-3504Д. Биокомпозиционный материал обладает улучшенными физико-механическими свойствами и может применяться в качестве основы для ранозаживляющих материалов. 2 ил., 1 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к биотехнологии, а именно к составу биокомпозиционного материала на основе левана и альгината в виде гидрогелевой основы, и может быть использовано в качестве матрицы для включения лекарственных средств и получения раневого покрытия.
Известно много разнообразных покрытий для заживления ран на основе природных или синтетических полимеров с включением лекарственных средств. Такие материалы имеют различную форму и состав. Многие из них включают обезболивающие и противомикробные препараты, витамины, иммуномодуляторы и другие вещества, стимулирующие заживление.
Считается, что наиболее эффективными средствами местного лечения ожогов кожи разной этиологии, трофических длительно-незаживающих язв, пролежней и других поверхностных травм являются гидрогели, обеспечивающие регенерацию тканей в оптимальных умеренно-влажных условиях. Материалы в такой лекарственной форме хорошо прилегают к различным ранам, они безболезненно наносятся и удаляются. Известно, что гидрогели оказывают некролитическое действие за счет регидратации тканей. Все это в совокупности с необходимым составом позволяет ускорять эпителизацию и снижать риск образования рубцов.
Леван является уникальным экзополисахаридом за счет своих физико-химических свойств и биологической активности. Этот полисахарид образует жидкокристаллическую фазу и не образуют гидрогелей. Однако, он способствует увеличению прочности и адгезивности материалов, в состав которых входит. Его можно совмещать с другими полимерами и получать качественно новые материалы. В некоторых работах сообщалось, что леван играет роль в активации металлопротеиназы - ключевого фермента в заживлении тканей.
Альгинаты могут образовывать биосовместимый гидрогель, содержащий большое количество воды. Растворимые лекарственные средства также могут быть включены в состав гидрогеля. Благодаря этим свойствам альгинаты широко используются и изучаются для получения капсул и других биокомпозиционных материалов.
Биокомпозиционные материалы в виде гидрогелей на основе полисахаридов альгината и левана до настоящего времени не были описаны. Однако композиции, имеющие в составе альгинаты или леван, известны давно.
Известна косметическая композиция, влияющая на рост клеток, обладающая увлажняющим действием и уменьшающая раздражение кожи, содержащая полисахарид леван, который синтезирован с помощью фермента, полученного из микроорганизма. Леван получали в виде культуральной жидкости, клетки отделяли центрифугированием или мембраной, осаждали спиртом, высушивали, измельчали и использовали порошок. Исследовали лосьон на основе левана и липидов (JP2003277225, МПК А61К 8/73, А61К 8/9728, A61Q 19/08, А61К 2800/86, опубл. 02.10.2003).
Недостатком композиции является лекарственная форма в виде крема или лосьона, которая может быть случайно легко удалена с поверхности. При использовании такого способа нанесения также не нормируется расход косметического средства, что приводит к сложности оценки результатов.
Известная фармацевтическая композиция для наружного применения, содержащая производное соединение левана в количестве от 0,01 до 5% по массе соединения в расчете на общую массу композиции (KR1020130087262, МПК C07H 3/00, A61K 31/70, A61K 8/60, опубл. 06.08.2013).
Недостатком способа является сложный синтез нового производного левана и его очистки для возможности использования.
С использованием левана в составе известна также фармацевтическая композиция для лечения ран на коже и мягких тканях нижней конечности у больного диабетом, состоящая из водного раствора фактора эпидермального роста (EGF) в количестве от 10 до 1000 мкг/мл и дополнительно содержащая, по крайней мере, один представитель из группы, состоящей из фибронектина, О-рафинозы, левана и полиэтиленимина в количестве от 10 микрограмм до 500 микрограмм на миллилитр. Леван используется в качестве защитного средство для EGF, когда EGF находится в растворе (RU 2289424, A61K 38/18, A61K 38/39, A61K 31/7016, A61K 31/727, A61K 31/7076, A61K 31/352, A61K 31/167, A61K 31/198, A61P 3/10, опубл. 20.12.2006).
Недостатком композиции является неустойчивость терапевтического эффекта из-за неэффективного способа доставки и быстрого разрушения фактора эпидермального роста. При этом материал используется для лечения только диабетической стопы.
Известен способ получения гидрогеля лечебного назначения, включающий получение водного раствора альгината натрия, сшивающего агента и лекарственного средства, отдельно готовят раствор хитозана с концентрацией 4% в 1%-ной уксусной кислоте, выдерживают полученные растворы в течение 10-12 часов, смешивают в соотношении 1:1 (RU 2432954, МПК A61K 31/738, A61K 31/722, A61K 33/06, A61P 43/00, опубл. 10.11. 2011).
Недостатком способа является сложность составления композиции, отсутствие стадии удаления уксусной кислоты, используемой для растворения хитозана.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является гидрогель для получения композиционных материалов с антибактериальной активностью. Изобретение относится к области медицины. Описан материал, содержащий альгинат натрия - 40-90%; кальцийфосфатные наполнители - 10-60%, полученный гидрогель охлаждают до +37°C и при непрерывном перемешивании на оборотах от 500 до 1000 об/мин добавляют порошок ванкомицина в концентрациях 30, 50 и 70 масс. % по отношению к общей массе образца (RU 2632431, МПК A61L 27/12, A61L 27/38, A61L 27/44, A61L 27/58, A61F 2/28, опубл. 04.10.2017).
Недостатком материала является узкая область применения для замещения костно-хрящевых дефектов из-за кальцийфосфатных наполнителей (трикальцийфосфат, брушит, монетит, октакальцийфосфат, тетракальцийфосфат, гидроксиапатит, карбонатгидроксиапатит, фторгидроксиапатит), специфичных для костно-хрящевых структур.
Технический результат заключается в том, что изобретение позволяет получить биокомпозиционный материал с улучшенными физико-механическими свойствами и может применяться в качестве основы для ранозаживляющих материалов.
Сущность изобретения заключается в том, что биокомпозиционный материал на основе природных полисахаридов содержит альгинат натрия, леван, карбонат кальция, глицерин и воду, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| альгинат натрия | 1,9 - 4 |
| леван | 0,9 - 2 |
| карбонат кальция | 0,1 - 0,2 |
| глицерин | 0,4 - 1 |
| вода | остальное |
В основе создания полимерной формы на основе альгината натрия лежит способность альгинатов к образованию ионотропных гелей в результате взаимодействия с катионами двухвалентных металлов, выступающих в качестве сшивающих агентов, взаимодействуя с карбоксильными группами гулуронатных блоков молекул полисахарида, маннуронатные блоки остаются свободными. Чаще всего для этого используется Ca2+. В данном изобретении источником катионов является карбонат кальция CaCO3. Образование множества поперечных связей между макромолекулами альгината приводит к образованию матрикса, который представляет собой структуру альгинатного гидрогеля.
Леван является одним из немногих природных полисахаридов, которые могут образовывать жидкокристаллическую фазу, он не набухает в воде, что придает ему удивительно низкую характеристическую вязкость. Этот полисахарид обладает высокой адгезионной способностью и применяется в качестве связующего вещества, увеличивая механическую прочность. При этом было показано, что материалы, содержащие в своем составе леван, способствуют ускорению процесса заживления ран и могут обладать невысокой антибактериальной активностью.
Глицерин при производстве лекарственных средств используется как консервант, растворитель, увлажнитель и пластификатор. Глицерин повышает способность материала захватывать воду и придает материалу повышенную эластичность.
Для биокомпозиционного материала на основе природных полисахаридов использован леван, который был получен путем культивирования штамма бактерий Paenibacillus polymyxa ВКМ В-3504Д. Штамм Paenibacillus polymyxa 2020 выделен из осиных сот с последующей селекцией на основе естественного отбора в ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва». Способ получения левана подробно описан в изобретении (RU2740710C1, МПК C12N 1/20, опубл. 20.01.2021).
Способ получения биокомпозиционного материала на основе природных полисахаридов заключается в следующем.
Для получения биокомпозиционного материала леван измельчали на лабораторной мельнице. Альгинат натрия брали в виде порошка.
Сначала изготавливают раствор левана посредством его перемешивания в дистиллированной воде на магнитной мешалке до полного растворения. Туда же добавляют порошок альгината натрия и перемешивают на магнитной мешалке до получения равномерного геля при 50° и 1000 об/мин. Карбонат кальция отдельно перемешивают в растворе с глицерином, а затем вносят в гель полисахаридов. Перемешивают совместно на магнитной мешалке не менее 6 часов. Полученный гель помещают в чашки Петри диаметром 90 мм из полистирола и равномерно распределяют по поверхности. Растворитель медленно выпаривают при комнатной температуре не менее 24 часов. Для получения пленок дополнительно выдерживают в вакуумной печи в течение 48 часов при 40° для удаления следов воды.
Варианты использования мас. % компонентов биокомпозиционного материала на основе природных полисахаридов продемонстрированы в примерах 1-2. Показатели физико-механических и биологических свойств, полученных в примерах, показаны в табл. 1.
По сравнению с известным решением предлагаемый способ позволяет получить биокомпозиционный материал с улучшенными физико-механическими свойствами и может применяться в качестве основы для ранозаживляющих материалов.
Пример 1
В стакан с водой объемом 48,2 мас. % при перемешивании засыпают 1 мас. % левана и 2 мас. % альгината натрия и оставляют до получения равномерного полимерного раствора. В другой стакан с водой объемом 48,2 мас. % при перемешивании вносят 0,1 мас. % карбонат кальция и 0,5 мас. % глицерина. При получении равномерных растворов соединяют и оставляют перемешиваться не менее 6 часов. Полученную массу выкладывают в полистирольные чашки Петри диаметром 90 мм и выдерживают в ней не менее 24 часа при комнатной температуре на воздухе до достижения формоустойчивости гидрогеля, которое определяют визуальным осмотром.
Внешний вид биокомпозиционного материала на основе природных полисахаридов по примеру 1 отображен на фиг. 1.
Пример 2
В стакан с водой объемом 46,4 мас. % при перемешивании засыпают 2 мас. % левана и 4 мас. % альгината натрия и оставляют до получения равномерного полимерного раствора. В другой стакан с водой объемом 46,4 мас. % при перемешивании вносят 0,2 мас. % карбоната кальция и 1 мас. % глицерина. При получении равномерных растворов соединяют и оставляют перемешиваться не менее 6 часов. Полученную массу выкладывают в полистирольные чашки Петри диаметром 90 мм и выдерживают в ней не менее 24 часа при комнатной температуре на воздухе до достижения формоустойчивости гидрогеля, которое определяют визуальным осмотром.
Внешний вид биокомпозиционного материала на основе природных полисахаридов по примеру 2 отображен на фиг. 2.
Изобретение создано за счет средств Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (соглашение № №16320ГУ/2021 от 20.05.2021).
| Таблица 1 | ||
| Физико-механические свойства | Примеры | |
| 1 | 2 | |
| Толщина, мм | 15 | 20 |
| Водопоглощение, % | 121,5±2,5 | 225,9±9,5 |
| Зона задержки роста St. aureus | 3,0±1,0 | 3,5±1,0 |
Claims (3)
- Биокомпозиционный материал на основе природных полисахаридов, состав компонентов для изготовления которого содержит альгинат натрия, леван, карбонат кальция, глицерин и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
альгинат натрия 1,9-4 леван 0,9-2 карбонат кальция 0,1-0,2 глицерин 0,4-1 вода остальное, - при этом используется леван, который получен путем культивирования штамма бактерий Paenibacillus polymyxa ВКМ В-3504Д.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815367C1 true RU2815367C1 (ru) | 2024-03-13 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004019885A3 (en) * | 2002-08-29 | 2004-09-10 | Linguagen Corp | Fast dissolving film delivery of nucleotides that inhibit the unpleasant taste of bitter tasting medications |
| US20140120150A1 (en) * | 2012-10-29 | 2014-05-01 | Robert W. McDonald, III | Dissolvable Strip for Treatment of Oral Thermal Burns |
| RU2632431C2 (ru) * | 2016-06-29 | 2017-10-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский радиологический центр" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИРЦ" Минздрава России) | Гидрогель для получения композиционных материалов с антибактериальной активностью для замещения костно-хрящевых дефектов методом 3d печати |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004019885A3 (en) * | 2002-08-29 | 2004-09-10 | Linguagen Corp | Fast dissolving film delivery of nucleotides that inhibit the unpleasant taste of bitter tasting medications |
| US20140120150A1 (en) * | 2012-10-29 | 2014-05-01 | Robert W. McDonald, III | Dissolvable Strip for Treatment of Oral Thermal Burns |
| RU2632431C2 (ru) * | 2016-06-29 | 2017-10-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский радиологический центр" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИРЦ" Минздрава России) | Гидрогель для получения композиционных материалов с антибактериальной активностью для замещения костно-хрящевых дефектов методом 3d печати |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MUMMALETI G. et al. Characterization of levan produced from coconut inflorescence sap using Bacillus subtilis and its application as a sweetener. LWT, 2022, V. 154, 112697, [онлайн], [найдено 13.10.2023]. Найдено из Интернет: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112697. Gözde Koşarsoy Ağçeli et al. Nano-sized biopolymer levan: Its antimicrobial, anti-biofilm and anti-cancer effects. Carbohydr Res, 2020, V. 494:108068, [онлайн], [найдено 13.10.2023]. Найдено в PubMed, PMID: 32590200, doi: 10.1016/j.carres.2020.108068. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Preparation and evaluation of Bletilla striata polysaccharide/carboxymethyl chitosan/Carbomer 940 hydrogel for wound healing | |
| Arif et al. | Polymer-based biomaterials for chronic wound management: Promises and challenges | |
| Graça et al. | Hyaluronic acid—Based wound dressings: A review | |
| Lei et al. | Optimization of human-like collagen composite polysaccharide hydrogel dressing preparation using response surface for burn repair | |
| Sultana et al. | Multi-functional nanocellulose-chitosan dressing loaded with antibacterial lawsone for rapid hemostasis and cutaneous wound healing | |
| Chiaoprakobkij et al. | Characterization and biocompatibility of bacterial cellulose/alginate composite sponges with human keratinocytes and gingival fibroblasts | |
| Tang et al. | Application of chitosan and its derivatives in medical materials | |
| DK175661B1 (da) | Polysaccharidestere | |
| Kirker et al. | Glycosaminoglycan hydrogel films as bio-interactive dressings for wound healing | |
| US8951551B2 (en) | Multiribbon nanocellulose as a matrix for wound healing | |
| Li et al. | Injectable and self-healing chitosan-based hydrogel with MOF-loaded α-lipoic acid promotes diabetic wound healing | |
| He et al. | Bacterial cellulose: functional modification and wound healing applications | |
| Hu et al. | In-situ formable dextran/chitosan-based hydrogels functionalized with collagen and EGF for diabetic wounds healing | |
| Liu et al. | Injectable hydrogels based on silk fibroin peptide grafted hydroxypropyl chitosan and oxidized microcrystalline cellulose for scarless wound healing | |
| CN111150881A (zh) | 一种医用重组胶原蛋白喷雾及其制备方法 | |
| Zhang et al. | A transparent sericin-polyacrylamide interpenetrating network hydrogel as visualized dressing material | |
| Huang et al. | Preparation of novel stable microbicidal hydrogel films as potential wound dressing | |
| Zheng et al. | Highly stable collagen scaffolds crosslinked with an epoxidized natural polysaccharide for wound healing | |
| CN1775302A (zh) | 壳聚糖－明胶海绵伤口敷料的制备方法 | |
| CN106110369A (zh) | 一种医用复合型透明质酸敷料及其制备方法 | |
| CN112891615B (zh) | 一种液体创口贴及其制备方法 | |
| RU2815367C1 (ru) | Биокомпозиционный материал на основе природных полисахаридов | |
| CN113350567A (zh) | 一种基于胶原的生物相容性高分子敷料 | |
| CN113827763A (zh) | 一种中药成分改性的多功能细菌纤维素基皮肤敷料及其制备方法 | |
| CN101797376A (zh) | 改性胶原蛋白膜的制备方法 |