Способ получения нанокомпозита для регенерации костной ткани

Авторы патента:

A61L27/56 - пористые или ячеистые материалы

A61L27/46 - с фосфорсодержащими неорганическими наполнителями

A61L27/40 - композиционные материалы, т.е. слоистые или содержащие один материал, диспергированный в матрице того же самого или другого материала

A61L27/32 - фосфорсодержащие материалы, например апатит

A61L27/00 - Материалы для протезов или для покрытий протезов (зубные протезы A61C 13/00; форма и конструкция протезов A61F 2/00; использование различных препаратов для искусственных зубов A61K 6/02; искусственные почки A61M 1/14)

A61K33/42 - фосфор; его соединения

A61K31/722 - хитин; хитозан

Владельцы патента RU 2715338:

Гандембул Артём Игоревич (RU)

Изобретение относится к области регенеративной медицины и тканевой инженерии. Предложен способ получения нанокомпозита для регенерации костной ткани, содержащий пористый хитозановый скаффолд и наноразмерные частицы фосфата кальция. Способ включает растворение хитозана в уксусной кислоте, добавление к раствору хитозана раствора желатина, вспенивание полученной смеси, формирование наноразмерных частиц фосфата кальция in situ в смеси. В качестве вспенивающего агента добавляют карбонат кальция, перемешивают смесь пропеллерной мешалкой со скоростью 1100-1300 об/мин в течение 45-60 секунд, добавляют водный раствор ортофосфата калия семиводного к смеси и перемешивают ее пропеллерной мешалкой со скоростью 1100-1300 об/мин в течение 45-60 секунд. Затем сушат смесь при температуре 65°С до полного высыхания. Технический результат - получение биосовместимого пористого нанокомпозита с высокой степенью пористости, низкой токсичностью, уменьшение времени получения нанокомпозита, исключение необходимости этапа удаления побочных продуктов из смеси, отказ от дополнительных этапов получения частиц фосфата кальция для их последующего использования при получении композиционного материала. 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области регенеративной медицины и тканевой инженерии.

Известны костные трансплантаты, содержащие фосфат кальция и хитозан [пат. US №9040093, опубл. 26.05.2015] получаемые добавлением хитозана к раствору уксусной кислоты для приготовления суспензии с образованием соответствующей концентрации хитозана, последующим перемешиванием суспензии в течение не менее 4 часов при комнатной температуре и, после смешивания, добавлением 0,5 г фосфата кальция в 20 мл суспензии и перемешиванием в течение 60 минут при комнатной температуре, последующим замораживанием и лиофилизацией смеси до формирования костного трансплантата. Недостатками указанного изобретения являются необходимость предварительного получения фосфата кальция для последующего добавления к суспензии, а также использование относительно сложного метода лиофилизации.

Известны пористые композиционные материалы на основе хитозана для заполнения костных дефектов [пат. РФ №2376019, опубл. 20.12.2009, бюл. №35] получаемые путем растворения порошка высокомолекулярного хитозана в растворе этановой кислоты при рН от 6 до 6,5 и, после полного растворения хитозана, последующего добавления в раствор при перемешивании кальций-фосфатных наполнителей в количестве до 90 мас. % и порошка добавки карбоната аммония до 60 мас. %, промывания полученной губки этанолом и сушки на воздухе до удаления этанола. Недостатком указанного изобретения является использование в процессе получения губки предварительно синтезированных кальций-фосфатных наполнителей размером 1 - 1000 мкм, не являющихся наноразмерными, что необходимо для достижения лучших показателей структурной биосовместимости и остеокондуктивности биоматериала.

Также известен пористый композиционный материал на основе хитозана и желатина для заполнения костных дефектов [пат. РФ №2412711, опубл. 27.02.2011, бюл. №6] получаемый путем растворения высокомолекулярного хитозана при рН от 6 до 6,5 в растворе уксусной кислоты, добавления водного раствора желатина после полного растворения хитозана, последующего добавления при перемешивании наполнителя октакальцийфосфата в количестве до 75 мас. % и порошка добавки карбоната аммония от 5 до 60 мас. %, смешивания компонентов пропеллерной мешалкой со скоростью оборотов 800-1000 об/мин, промывания полученной губки этанолом и сушкой на воздухе до удаления этанола. Недостатками указанного изобретения являются использование карбоната аммония и уксусной кислоты, образующих ацетат аммония в качестве побочного продукта и его последующее удаление, а также необходимость отдельного предварительного получения кальций-фосфатного наполнителя для добавления к раствору в процессе получения пористого композиционного материала.

Техническим результатом является получение биосовместимого пористого нанокомпозита для регенерации костной ткани на основе пористого хитозанового скаффолда и наноразмерных частиц фосфата кальция. Хитозан, используемый для получения пористого скаффолда является биосовместимым, биодеградируемым и обладает низкой токсичностью, что способствует его широкому использованию в области медицины. Желатин, также использующийся в процессе получения скаффолда обладает низкой токсичностью. Размеры пор нанокомпозита варьируются от 73 мкм до 439 мкм и обладают взаимосвязанным и взаимопроникающим характером, образующим губчатую структуру.

Пористость нанокомпозита составляет 70%. Высокая степень пористости и характер распределения пор в нанокомпозите достигается благодаря вспениванию смеси в результате химического взаимодействия добавки карбоната кальция, используемого в качестве вспенивающего агента и уксусной кислоты, находящейся в смеси, причем образующийся в результате побочный продукт - ацетат кальция непосредственно используется для получения наноразмерных частиц фосфата кальция, что позволяет уменьшить время получения нанокомпозита, а также исключает необходимость этапа удаления побочного продукта из смеси. При этом используемый для вспенивания карбонат кальция обладает низкой токсичностью. В объеме и порах нанокомпозита присутствуют наноразмерные частицы фосфата кальция. Подобный результат достигается формированием наноразмерных частиц фосфата кальция in situ в смеси при перемешивании в результате химического взаимодействия побочного продукта вспенивания - ацетата кальция и добавляемого в смесь раствора ортофосфата калия семиводного (K₃PO₄⋅7Н₂О). Это позволяет отказаться от дополнительных этапов отдельного получения частиц фосфата кальция для их последующего использования при получении композиционного материала. Вспенивание смеси и формирование наноразмерных частиц фосфата кальция осуществляется при кратковременном и интенсивном перемешивании смеси пропеллерной мешалкой, что способствует образованию пор малых размеров и высокой степени пористости, а также распределению наноразмерных частиц фосфата кальция в объеме смеси.

Технический результат достигается тем, что получение нанокомпозита включает растворение порошка кислоторастворимого хитозана молекулярной массой 100-300 кДа и степенью дезацетилирования 80-85% в количестве 3-7 мас. % в 10-20% уксусной кислоте, добавление к раствору хитозана водного раствора желатина в количестве 4-8 мас. % в пересчете на чистое вещество и перемешивание полученной смеси до полного растворения желатина, добавление в качестве вспенивающего агента навески карбоната кальция в количестве 3-7 мас. % к смеси и ее вспенивание при кратковременном и интенсивном перемешивании пропеллерной мешалкой со скоростью 1100-1300 об/мин в течение 45-60 секунд, добавление водного раствора ортофосфата калия семиводного (K₃PO₄⋅7Н₂О) в количестве 10-14 мас. % в пересчете на чистое вещество к смеси при ее кратковременном и интенсивном перемешивании пропеллерной мешалкой со скоростью 1100-1300 об/мин в течение 45-60 секунд для формирования наноразмерных частиц фосфата кальция in situ в смеси, сушки полученной смеси при температуре 65°С до полного высыхания. Краткое описание чертежей.

Фигура 1. Микрофотография пористой поверхности нанокомпозита для регенерации костной ткани.

Фигура 2. Микрофотография наноразмерных частиц фосфата кальция (светлые частицы), включенных в структуру нанокомпозита для регенерации костной ткани.

Описанный способ поясняется на примере его осуществления.

Кислоторастворимый хитозан молекулярной массой 200 кДа и степенью дезацетилирования 84% в количестве 5,35 мас. % растворяют в 20 мл 15% уксусной кислоты. К желатину, количеством 6,43 мас. % добавляют 20 мл дистиллированной воды и оставляют набухать желатин в течение 40-60 минут, после чего перемешивают раствор на магнитной мешалке при нагревании до температуры 50°С со скоростью 200-300 об/мин в течение 10 минут до полного растворения желатина. Добавляют водный раствор желатина к раствору хитозана и перемешивают полученную смесь пропеллерной мешалкой со скоростью 300 об/мин до полного растворения желатина. Добавляют навеску карбоната кальция в количестве 5,35 мас. % к смеси и интенсивно перемешивают ее пропеллерной мешалкой со скоростью 1100-1300 об/мин в течение 45-60 секунд. Растворяют K₃PO₄⋅7Н₂О в количестве 12,02 мас. % в 5 мл дистиллированной воды и добавляют полученный раствор к смеси при ее интенсивном перемешивании пропеллерной мешалкой со скоростью 1100-1300 об/мин в течение 45-60 секунд. Полученную смесь помещают в форму и высушивают при температуре 65°С до полного высыхания.

Способ получения нанокомпозита для регенерации костной ткани, включающий растворение хитозана в уксусной кислоте, добавление к раствору хитозана водного раствора желатина, вспенивание полученной смеси, формирование наноразмерных частиц фосфата кальция, отличающийся тем, что в качестве вспенивающего агента добавляют карбонат кальция в количестве 3-7 мас. % к смеси, перемешивают ее пропеллерной мешалкой со скоростью 1100-1300 об/мин в течение 45-60 секунд, добавляют водный раствор ортофосфата калия семиводного в количестве 10-14 мас. % в пересчете на чистое вещество к смеси для формирования наноразмерных частиц фосфата кальция in situ в смеси, перемешивают ее пропеллерной мешалкой со скоростью 1100-1300 об/мин в течение 45-60 секунд, сушат смесь при температуре 65°С до полного высыхания.

Изобретение относится к технологии изготовления слоистых композиционных материалов для использования в авиационной и машиностроительной промышленности и касается способа соединения препрегов.

Способ изготовления нанолиста из сульфатного двумерного карбида титана // 2715182

Изобретение относится к способу изготовления нанолиста из сульфатного двумерного карбида титана, включающему следующие этапы: (1) получение осадка двумерного карбида титана посредством использования атомных слоев алюминия во фтороводородной кислоте для химической обдирки атомов слоистого карбида титана-алюминия; (2) повторная дисперсия осадка двумерного карбида титана, полученного на этапе (1), в воде с получением суспензии двумерного карбида титана; (3) растворение сульфаниловой кислоты и азотнокислого натрия в растворе фтороводородной кислоты для получения реакции в условиях ванны со льдом с получением раствора соли диазосоединения сульфаниловой кислоты; (4) добавление раствора соли диазосоединения сульфаниловой кислоты, полученного на этапе (3), в жидкую суспензию двумерного карбида титана, полученную на этапе (2), с получением реакции в течение определенного времени посредством магнитного перемешивания в условиях ванны со льдом для получения реакции сульфирования двумерного карбида титана с солью диазосоединения сульфаниловой кислоты с получением раствора сульфированного двумерного карбида титана; и (5) центрифугирование и осаждение раствора сульфированного двумерного карбида титана, полученного на этапе (4), с последующей промывкой раствора деионизированной водой до получения уровня рН от 5 до 6; фильтрация раствора с помощью микропористого фильтра и повторная дисперсия в воде с получением дисперсионной жидкости с двумерным карбидом титана; проведение ультразвуковой обработки упомянутой дисперсионной жидкости с получением одно- или многослойной дисперсионной жидкости с сульфированным двумерным карбидом титана с последующей сублимацией этой дисперсионной жидкости для получения порошка сульфированного двумерного карбида титана.

Способ повышения интенсивности люминесценции оксидных диэлектриков // 2714811

Изобретение может быть использовано в фотонике, лазерной технике и оптоэлектронике при изготовлении лазерных фотоприемников, оптически активных слоёв фотолюминесцентных, катодолюминесцентных и электролюминесцентных устройств, амперометрических биосенсоров, хемилюминесцентных сенсоров, золь-гелевых стекол.

Способ оценки агрегации наночастиц в коллоидных растворах // 2714751

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов. Предложен способ оценки агрегации наночастиц в коллоидных растворах.

Способ получения нанокапсул циклотетраметилентетранитроамина (бета-октогена) // 2714494

Изобретение относится в области нанотехнологии, и в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул, где в качестве ядра нанокапсул используется β-октоген и в качестве оболочки нанокапсул используется каппа-каррагинан.

Способ получения нанокапсул сухого экстракта крапивы // 2714489

Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины, косметики и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта крапивы характеризуется тем, что сухой экстракт крапивы добавляют в суспензию каппа-каррагинана в гексане в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 700 об/мин, далее приливают гексафторбензол, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро:оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.

Способ получения нанокапсул сухого экстракта чистотела // 2714484

Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта чистотела характеризуется тем, что сухой экстракт чистотела добавляют в суспензию каппа-каррагинана в изопропаноле в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 700 об/мин, далее приливают 6 мл метилэтилкетона, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.

Способ получения нанокапсул сухого экстракта муира пуамы (ptychopetatum olacoides) // 2714483

Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта муира пуамы характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют каппа-каррагинан, в качестве ядра - сухой экстракт муира пуамы, при этом сухой экстракт муира пуамы добавляют в суспензию каппа-каррагинана в изогептане в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 700 об/мин, далее приливают хладон-112, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.

Способ получения упорядоченного массива углеродных нанотрубок при использовании молекул-координаторов, развития в полученных супрамолекулярных структурах вторичной пористости и материал, полученный этим способом // 2714350

Изобретение может быть использовано в адсорбционной технике для аккумулирования газов, а также в материаловедении и электронике. Сначала производят насыщение материнского объема углеродных нанотрубок молекулами-координаторами: углеводородами нормального, ароматического, нафтенового, ацетиленового или олефинового ряда в жидком виде при температурах ниже температуры кипения соответствующего углеводорода, в количестве 40-230 мас.

Способ получения градиентного нанокомпозитного теплозащитного покрытия // 2714345

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения градиентных нанокомпозитных теплозащитных покрытий для деталей, подверженных воздействию высокотемпературных газовых потоков в авиационной, ракетно-космической технике и машиностроении.

Трехмерный пористый композитный материал и способ его получения // 2714671

Группа изобретений относится к химии высокомолекулярных соединений и касается трехмерного пористого композиционного материала и способа его получения. Трехмерный пористый композитный материал характеризуется тем, что содержит композиционный каркас, имеющий в качестве полимерной матрицы соль хитозана, и парный полимер, выбранный из коллагена, или хондроитин сульфата, или хитина.

Способ получения композиционного материала для биорезорбируемого магниевого имплантата // 2710597

Изобретение относится к способу получения материала с композиционным антикоррозионным покрытием для биосовместимых имплантатов с ограниченным сроком нахождения в организме, служащих для замены и/или регенерации поврежденных костных тканей, и может найти применение в имплантационной хирургии.

Ячеистая структура имплантата // 2708781

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, и предназначено для использования при изготовлении, с помощью аддитивных технологий, имплантатов предпочтительно из титановых сплавов.

Способ получения пористых материалов из альгината натрия и поливинилпирролидона, содержащих фосфаты кальция // 2705084

Изобретение может быть использовано в реконструктивно-пластической хирургии для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Для получения пористых материалов из альгината натрия и поливинилпирролидона, содержащих фосфаты кальция, для заполнения костных дефектов проводят синтез in situ фосфатов кальция в 2% водном растворе поливинилпирролидона при температуре реакционной смеси от 37 до 90°С.

Биологически совместимый материал в гранулах, изготовленный из металлического материала или металлических сплавов, и применение указанных гранул для вертебропластики // 2702652

Изобретение относится к области медицины, а именно к вертебропластической или кифопластической хирургии, и раскрывает гранулы, изготовленные из титана или титановых сплавов.

Способ получения хитозановой губки (варианты) // 2700693

Группа изобретений относится к химии высокомолекулярных соединений, касается вариантов способа получения хитозановой губки, которая может быть использована в медицине в качестве раневых покрытий, гемостатических материалов, матриц для тканевой инженерии.

Способ обработки пористых имплантатов на основе металлических материалов // 2699337

Изобретение относится к изготовлению пористых материалов, в частности имплантатов, предпочтительно из титановых сплавов. Способ обработки пористых имплантатов на основе металлических материалов включает подготовку модели ячеистых структур и изготовление ячеистой структуры при воздействии на плавкий материал источником энергии.

Пористая структура для медицинских имплантатов // 2689794

Изобретение относится к области медицины, конкретно к области аддитивных технологий, применяемых для изготовления имплантатов, предпочтительно из титановых сплавов.

Способ получения двухслойной барьерной мембраны для направленной костной регенерации // 2689782

Изобретение относится к области медицины, в частности, к регенеративной медицине и стоматологии, и может быть использовано для направленной костной регенерации при костно-пластических операциях.

Способ изготовления остеопластического материала из костной ткани // 2686309

Изобретение относится к способу изготовления коллагенового остеопластического материала из костной ткани, заключающемуся в том, что после механической очистки и фрагментации материал отмывают нагретым до 45-50°С физраствором в течение 30 мин, выполняют обработку раствором 3% пероксида водорода в воде в виде 3 циклов по 10 минут с отмывкой физраствором при 45-50°С, а вместо обработки папаином выполняют обработку раствором 0.1-0.5% липазы в забуференном физиологическом растворе при рН 8.0 в течение 2 суток, затем промывают физиологическим раствором, обрабатывают смесью хлороформа с водой (1:1) в течение 1-3 суток с периодической заменой смеси по мере ее помутнения, отмывают хлороформ раствором 20-30% этанола в воде в течение 6-12 часов, а затем физиологическим раствором при пятикратной смене растворов, выполняют деминерализацию материала раствором 0.6 М соляной кислоты в воде в течение 0,25-1 часа при температуре 4-6°С в условиях перемешивания и смене раствора на свежий каждые 15 мин, затем обрабатывают раствором 5% тиосульфата натрия в воде в течение 3 ч, промывают 10-кратной сменой дистиллированной воды, и нормализуют в забуференном физиологическом растворе рН7.4 в течение 7 суток при комнатной температуре и при смене раствора на свежий 3 раза в сутки, причем соотношение объемов костной ткани и смесей или растворов для обработки или отмывки составляет 1:4-1:6, обработку и отмывку выполняют в условиях перемешивания при 40-50°С, если не указана другая температура, а деминерализацию выполняют при периодическом вакуумировании до 10-30 мм рт.ст.

Трехмерный пористый композитный материал и способ его получения // 2714671