Способ упрочнения полимерных скаффолдов из полилактида

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для изготовления полимерных скаффолдов, предназначенных для регенерации дефектов костных и хрящевых тканей. Предложен способ упрочнения полимерных скаффолдов из полилактида путем химической сшивки, согласно которому образец полимерного скаффолда из полилактида вымачивают в 0,3-3 мас.% водном растворе фотоинициатора 2-гидрокси-1-(4-(2-гидроксиэтокси)фенил)-2-метилпропан-1-она в течение 60 мин, после чего указанный образец облучают ультрафиолетовым светом с длиной волны в диапазоне 200-400 нм с интенсивностью в диапазоне 3-20 мВт/см2 в течение от 20 до 250 мин. Изобретение обеспечивает увеличение механических характеристик во всем объеме скаффолда без деформации и изменения пространственной структуры образца. 1 пр., 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, тканевой инженерии и регенеративной медицине, и может быть использовано для изготовления полимерных скаффолдов, предназначенных для регенерации дефектов костных и хрящевых тканей.

Скаффолды (имплантаты), используемые в современной медицине обладают широким разбросом по значениям их механических характеристик. Оптимальный скаффолд по этому параметру должен быть сопоставим со значениями для замещаемой ткани. Если эта разница велика, то риск возникновения травмы у пациента во время периода лечения становиться очень велик.

Известен способ упрочнения скаффолдов основанный на физическом покрытии их поверхностей полисахаридами (Мао J.S. et al. The properties of chitosan - gelatin membranes and scaffolds modified with hyaluronic acid by different methods // Biomaterials. 2003. T. 24. №. 9. C. 1621-1629). Известный метод позволяет добиться повышения механических характеристик различных скаффолдов оставляя сами образцы нетоксичными.

Недостаток известного способа заключается в том, что он приводит к изменению рельефа поверхности образцов, что сказывается на скорости роста клеток и приводит к нежелательному отклонению их пространственного распределения от заданного во всем объеме скаффолда. Кроме того, известный способ позволяет упрочнить только поверхность скаффолда, не затрагивая его внутреннюю структуру. В результате обработанный известным способом скаффолд не выдерживает большие механические нагрузки, возникающие в натуральной костной ткани организма.

Указанного недостатка лишен способ упрочнения скаффолдов, основанный на химической сшивке материалов (Park S. N. et al. Characterization of porous collagen / hyaluronic acid scaffold modified by 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide cross-linking // Biomaterials. 2002. T. 23. №. 4. C. 1205-1212), принятый в качестве прототипа. Известный способ упрочнения полимерных скаффолдов путем химической сшивки полимеров заключается в вымачивании образцов в спиртовом растворе EDC (1-100 ммоль) в течение 24 часов при комнатной температуре.

Известный метод позволяет значительно увеличивать механические характеристики во всем объеме образца. Основной недостаток известного способа заключается в том, что при вымачивании в спиртовом растворе EDC значительное количество полимеров деформируется и изменяет свою пространственную структуру.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка эффективного способа упрочнения механических характеристик скаффолдов во всем объеме образца, обеспечивающего отсутствие деформаций и изменения пространственной структуры образца.

Техническим результатом является получение скаффолдов, которые выдерживает большие механические нагрузки, возникающие, например, в натуральной костной ткани организма.

Поставленная техническая задача и достигаемый технический результат обеспечиваются тем, что в способе упрочнения полимерных скаффолдов из полилактида путем химической сшивки образец полимерного скаффолда из полилактида вымачивают в 0,3-3 мас.% водном растворе фотоинициатора 2-гидрокси-1-(4-(2-гидроксиэтокси)фенил)-2-метилпропан-1-она в течение времени 60 минут, после чего указанный образец облучают ультрафиолетовым светом с длиной волны в диапазоне 200-400 нм с интенсивностью в диапазоне 3-20 мВт/см2 в течение от 20 до 250 минут.

Пример осуществления способа.

Были проведены исследования предложенного способа на примере полимерного скаффолда из полилактида. Скаффолд изготавливался из коммерческого полилактида (PDL 02А PURAC) по трехмерной модели методом поверхностного селективного лазерного спекания (Antonov Е.N. et al. Three-dimensional bioactive and biodegradable scaffolds fabricated by surface-selective laser sintering // Advanced materials. 2005. T. 17. №. 3. C. 327-330).

Объем воды, достаточный для обработки скаффолда, смешивали на магнитной мешалке при 35°С - 45°С с навеской фотоинициатора 2-гидрокси-1-(4-(2-гидроксиэтокси)фенил)-2-метилпропан-1-она для получения прозрачного 0,3-3 мас.% водного раствора. Далее готовый образец скаффолда вымачивали в растворе в течение одного часа, что обеспечивало заполнение раствором внутреннего пористого пространства образца. Затем скаффолд облучался ультрафиолетовым светом с длиной волны в диапазоне 200-400 нм с интенсивностью 3-20 мВт/см2 в течение 20-250 минут. Такая процедура приводила к возникновению во всем объеме образца химических сшивок (Burdick J.A. et al. Controlled degradation and mechanical behavior of photopolymerized hyaluronic acid networks // Biomacromolecules. 2005. T. 6. №. 1. C. 386-391), что способствовало его значительному механическому упрочнению.

Механические характеристики образцов оценивали по величине модуля Юнга, который измеряли с помощью аппарата Puima Nanoindenter (Optics11, Нидерланды).

На фигуре 1 приведено распределение модуля Юнга в скаффолде из полилактида до обработки (слева) и после обработки (справа).

Скаффолд, представленный на фигуре 1, обрабатывался в растворе в течение 60 минут, а облучение проводилось длинной волны 365 нм в течение 240 минут при мощности 6 Вт. Как следует из фигуры 1, в результате обработки максимальные значения модуля Юнга возросли примерно в 3 раза. Измерения показали, что в среднем по образцу модуль Юнга увеличился на 165±35%. Проведенные оптические исследования показали, что используемый способ не привел к заметной деформации и изменению пространственной структуры образца.

Техническим результатом предлагаемого способа является увеличение механических характеристик во всем объеме скаффолда без деформации и изменения пространственной структуры образца.

Данный технический результат достигается за счет возникновения многочисленных химических сшивок внутри объема скаффолда путем предварительного вымачивания образца в водном растворе фотоинициатора и последующего облучения ультрафиолетовым излучением. Использование водного, а не спиртового раствора, приводит к тому, что обработка не приводит к появлению деформации и изменению пространственной структуры образца.

Таким образом, поставленная задача, заключающаяся в разработке эффективного способа упрочнения механических характеристик скаффолдов во всем объеме образца, не приводящего к деформации и изменению его пространственной структуры, полностью решена.

Способ упрочнения полимерных скаффолдов из полилактида путем химической сшивки, заключающийся в том, что образец полимерного скаффолда из полилактида вымачивают в 0,3-3 мас.% водном растворе фотоинициатора 2-гидрокси-1-(4-(2-гидроксиэтокси)фенил)-2-метилпропан-1-она в течение времени 60 минут, после чего указанный образец облучают ультрафиолетовым светом с длиной волны в диапазоне 200-400 нм с интенсивностью в диапазоне 3-20 мВт/см2 в течение от 20 до 250 минут.



 

Похожие патенты:
Группа изобретений относится к медицине, а именно к искусственному протезу связки, который отличается тем, что включает слой, состоящий из биоразлагаемых и рассасывающихся волокон, где биоразлагаемое и рассасывающееся волокно включает материал, выбранный из группы, включающей поли-ɛ-капролактон (ПКЛ), сополимеры ПКЛ и молочной кислоты (L и D) или гликолевой кислоты, сополимеры молочной и гликолевой кислот (L и D), полидиоксанон, полигидроксиалканоат и сополимеры перечисленных молекул, и биологически активный полимер, представляющий собой полистиролсульфонат натрия, привитый на поверхность протеза, и к способу обработки искусственных протезов связки, получаемых из биоразлагаемых волокон, где биоразлагаемое и рассасывающееся волокно включает материал, выбранный из группы, включающей поли-ɛ-капролактон (ПКЛ), сополимеры ПКЛ и молочной кислоты (L и D) или гликолевой кислоты, сополимеры молочной и гликолевой кислот (L и D), полидиоксанон, полигидроксиалканоат и сополимеры перечисленных молекул, для придания им способности имитировать живые материалы, причем способ биомиметической функционализации отличается тем, что он включает по меньшей мере один этап прививания биологически активных полимеров или сополимеров на поверхность протезов, и этап прививания состоит в перокислении поверхности посредством озонирования с последующим проведением радикальной полимеризации в растворе по меньшей мере одного мономера, где мономер представляет собой стиролсульфонат натрия.

Изобретение относится к области медицины и раскрывает средство для восстановления кожи пациентов, которые пострадали от ожогов. Средство для восстановления кожи включает лоскут полотна, изготовленного из полигликолевой кислоты, который имеет множество отверстий, по меньшей мере одна из поверхностей вышеупомянутого лоскута содержит по меньшей мере один покровный слой, изготовленный из коллагена.

Группа изобретений относится к медицине и предназначена для снижения внутриглазного давления у пациента с глаукомой. Описаны биодеградируемый внутриглазной имплантат, содержащий простамиды и соединения простамидов, а также способ его получения.

Изобретение относится к медицине. Описаны имплантируемая структура, способ получения структуры и способ применения структуры, где структура включает комбинацию нерассасывающихся и рассасывающихся компонентов, а имплантируемая структура имеет разупорядоченную однородную матрицу материалов.

Изобретение относится к медицине. Описана имплантируемая структура, способ получения структуры и способ применения структуры, где структура включает в себя комбинацию нерассасывающихся и рассасывающихся компонентов, а имплантируемая структура имеет неупорядоченную однородную матрицу материалов.

Группа изобретений относится к медицине. Описана полидиоксаноновая пленка, содержащая цилиндрические полидиоксаноновые столбики по меньшей мере с одной из сторон; указанные столбики имеют диаметры примерно от 0,2 до 3 мкм и высоту примерно от 2 до 20 мкм от поверхности пленки; процесс адсорбции белков с использованием пленки и медицинских устройств, имеющих пленку.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ изготовления биодеградируемого имплантата, включающий синтез биодеградируемого полимерного материала, такого как сополимер L-лактид/гликолид, и его формование путем экструзии, при этом экструзию проводят при температуре 220-230°C, с выдержкой в экструдере 10-20 минут, а после экструзии дополнительно проводят одноосную ориентационную вытяжку при температуре, находящейся в интервале между температурой плавления и температурой стеклования полимерного материала.

Изобретение относится к медицине. Описан искусственный кровеносный сосуд, который представляет собой трубчатый материал, содержащий: волокнистый слой, содержащий ультратонкое волокно (волокна), и слой ультратонкого волокна на внутренней поверхности волокнистого слоя, причем слой ультратонкого волокна состоит из ультратонкого волокна (волокон) с диаметром (диаметрами) волокна не менее 10 нм и не более 3 мкм; в котором полимер, содержащий четвертичную аммониевую группу, содержащую алкильные группы, в каждой из которых число атомов углерода равно 4 или менее, ковалентно связан с ультратонким волокном (волокнами); гепарин ионно связан с полимером, содержащим четвертичную аммониевую группу; и остаточная активность гепарина после промывки физиологическим раствором при 37°C в течение 30 минут составляет 20 мМЕ/см2 или более.

Группа изобретений относится к медицине и может быть использована для использования медицинских устройств (игл). При этом медицинское устройство представляет собой хирургическую иглу, включающее: корпус, выполненный из вольфрам-рениевого сплава, грунтовочное покрытие на основе полиалкилсилоксана и тетраэтилсиликата, сформированное на поверхности корпуса, нижнее покрытие, нанесенное поверх грунтовочного покрытия.

Изобретение относится к медицине. Описан искусственный кровеносный сосуд, содержащий цилиндрическую тканевую структуру, где ткань получают посредством переплетения множества нитей основной пряжи и множества нитей уточной пряжи друг с другом в цилиндрическую форму, в которой нить мультифиламентной пряжи имеет тонину одиночной нити пряжи не более чем 0,50 децитекс и нити связаны с антитромбогенным материалом, который образует слой антитромбогенного материала, который имеет толщину от 1 до 600 нм внутри цилиндрической ткани, и водная проницаемость в условиях, когда к внутренней поверхности прикладывают давление 16 кПа, составляет менее чем 300 мл/см2/мин.
Изобретение может быть использовано в медицине, в области композиционных материалов для изготовления эндопротезов, используемых в ортопедии для замены пораженных естественных суставов человека.

Группа изобретений относится к медицине. Описаны способы, связанные с регенеративной медициной, для лечения поражений хряща, остеоартрита и повреждения хряща, в частности.

Группа изобретений относится к медицине. Система для использования в хирургической операции на коленном суставе пациента по второму варианту содержит бедренный компонент протеза коленного сустава.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно может быть использовано при реконструктивных операциях для осуществления направленной костной регенерации.

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на поверхность. Техническим результатом является улучшение несущей способности имплантов для использования, например, имплантов тазобедренных суставов.

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, травматологии и ортопедии, и может быть использовано при хирургическом лечении воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваний кости, а также костных травм.

Изобретение относится к медицине. Имплантат сустава для вживления внутрь кости содержит стержень, имеющий проксимальный участок и дистальный участок, по меньшей мере две бороздки, которые по существу проходят в продольном направлении указанного стержня, первое покрытие, по меньшей мере частично покрывающее поверхность указанных удлиненных бороздок, и гребнеобразный выступ.

Изобретение относится к медицине. Имплантат сустава для вживления внутрь кости содержит стержень, имеющий проксимальный участок и дистальный участок, по меньшей мере две бороздки, которые по существу проходят в продольном направлении указанного стержня, первое покрытие, по меньшей мере частично покрывающее поверхность указанных удлиненных бороздок, и гребнеобразный выступ.

Изобретение относится к медицине. Имплантат для закрепления в кости молодого пациента с автоматическим удлинением содержит корпус, кольцевую пробку, по меньшей мере один стержень и разрезное кольцо.

Группа изобретений относится к медицине. Деталь протеза для протеза коленного сустава содержит конусообразный выступ для соединения с другой деталью протеза, имеющей комплементарное конусообразное отверстие, и два углубления, за которые для достижения стопорения вращения конусного соединения могут зацепляться позиционирующие язычки другой детали протеза.

Изобретение относится к медицине, а именно к способу напыления биосовместимого покрытия. Способ напыления биосовместимого покрытия, модифицированного компонентом с низкой температурой разложения, включающий послойное нанесение электроплазменным напылением на титановую основу покрытия, состоящего из слоя титана и слоя гидроксиапатита (ГА), модифицированного бемитом, причём электроплазменное напыление слоя из гидроксиапатита, модифицированного бемитом, производят с дистанции напыления 50-60 мм в течение 6-8 с и токе дуги 320 А.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для изготовления полимерных скаффолдов, предназначенных для регенерации дефектов костных и хрящевых тканей. Предложен способ упрочнения полимерных скаффолдов из полилактида путем химической сшивки, согласно которому образец полимерного скаффолда из полилактида вымачивают в 0,3-3 мас. водном растворе фотоинициатора 2-гидрокси-1-фенил)-2-метилпропан-1-она в течение 60 мин, после чего указанный образец облучают ультрафиолетовым светом с длиной волны в диапазоне 200-400 нм с интенсивностью в диапазоне 3-20 мВтсм2 в течение от 20 до 250 мин. Изобретение обеспечивает увеличение механических характеристик во всем объеме скаффолда без деформации и изменения пространственной структуры образца. 1 пр., 1 ил.

Наверх