СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ КОЛЛАГЕНА МЕТОДОМ АЭРОЗОЛЬНОГО РАСПЫЛЕНИЯ ИЗ ВОДНОЙ ДИСПЕРСИИ Российский патент 2020 года по МПК A61L27/34 A61L27/58 C08J7/04 C08L101/16 C12N5/00 

Изобретение относится к биоразлагаемым покрытиям с улучшенной биосовместимостью и может быть использовано для улучшения биоинтеграции имплантов, а также культивирования клеток. Биосовместимые и биоразлагаемые покрытия являются перспективными материалами для доставки лекарств, зубных протезов, тканевых каркасов и имплантов. Особое внимание уделяется биополимерам, которые встречаются в составе живых организмов, таким как полинуклеотиды (ДНК и РНК), полипептиды и полисахариды. В особенности интересны пептиды, представляющие собой соединение не менее двух и более остатков аминокислот, связанных пептидными связями -C(O)NH-. Полипептидами называют пептиды с последовательностью из более чем 20 аминоксилотньгх остатков [1]. Более высоким уровнем организации пептидов считаются белки, состоящие из не менее чем 50 аминокислотных остатков и имеющие молекулярную массу более 5000 дальтон [2]. В отличие от полисахаридов и полинуклеотидов, белки выполняют в клетках живых организмов гораздо более разнообразные функции. Особое внимание уделяется их защитной и структурной функции, которая полезна, например, во время процесса вживления имплантов. Данные функции обеспечивает коллаген - фибриллярный белок, являющийся основным компонентом межклеточного вещества соединительной ткани у животных и человека. Коллаген является основным белком в составе человеческого тела, его доля составляет от 25 до 45% белков во всем теле [3]. На текущий момент известно 28 типов коллагена, при этом самым распространенным считается фибриллярный коллаген I типа. Первичная структура коллагена состоит из трех полипептидных цепей, содержащих довольно большое количество глицина, пролина, оксипролина и аланина. Далее цепочка из аминокислот скручивается в левую спираль, образующей вторичную структуру, в каждом витке которой содержится три аминокислотных остатка. Три таких спирали объединяются в единую правозакрученную суперспираль, формируя третичную структуру (тропоколлаген), а стабилизация такой структуры обеспечивается водородными и ковалентными дисульфидными связями. Молекулярная масса тропоколлагена составляет не менее 300 кДа, а длина - 300 нм. В соединительных тканях человека происходит самосборка тропоколлагена в фибриллы, которые затем формируют волокна, которые дополнительно укрепляются за счет межмолекулярных поперечных связей. Волокна коллагена называются коллагеном I типа. Высокая структурная прочность и гибкость волокон коллагена обеспечивает его незаменимую роль в человеческом организме. Это объясняет интерес использования коллагена в качестве биоматериала во многих медицинских приложениях, например, для покрытия имплантов [4], регенерации тканей [5], в качестве шовного материала [6] и др. Коллаген обладает высокой биосовместимостью с человеческими органами, не вызывая иммуного ответа, и его возможно использовать также для транспортировки лекарств [7], при этом он будет являться не только непосредственно формой для доставки, но и стимулировать заживляющие процессы в организме. Кроме того, в зависимости от способов нанесения коллагена, возможен контроль за его диаметром и длиной, что обеспечивает широкие возможности применения таких покрытий. Коллаген I типа может быть нанесен различными методами - отливкой, лиофилезацией, электропрядением (электроспиннинг) и др. Формируемые покрытия из переплетенных волокон существенно повышают первичную фиксацию и рост клеток.

Известно использование коллагена в качестве покрытия для высокопрочных хирургических швов [8]. Сердечник нити формируется из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, а покрытие состоит из нативного или денатурированного коллагена. Благодаря коллагену такой шов обладает лучшей биосовместимостью с тканями человека, а полиэтилен обеспечивает необходимую прочность, в результате чего такой шов может быть использован в хирургических применениях.

Известно несколько изобретений, связанных с покрытиями имплантов на основе волокон коллагена, повышающих регенерацию тканей и биоактивность ипользуемых материалов. В качестве материала имплантов часто выступает биоинертный титан [9], который, впрочем, не обладает существенными биоактивными свойствами, что требует применения различных биоактивных покрытий. Покрытия на основе коллагена [10] могут существенно влиять на дифференцировку и адгезию клеток, что, в свою очередь, влияет на время интеграции импланта в организме и регенерацию тканей вокруг него.

Известен способ использования коллагенового материала для восстановления суставной ткани [11], охватывающий большое количество различных композиций раствора, который может содержать не только солюбилизированный коллаген, но и различные компоненты крови, для формирования различных материалов, от коллагеновых каркасов до геля, и способы их применения.

Высокие биоактивные свойства коллагена могут быть использованы для формирования коллагенсодержащих имплантов [12]. Такие импланты необходимы для использования их, например, для лечения дефектов хряща in vitro. Растворы с низкой вязкостью могут вытекать из места нанесения до затвердевания, что снижает эффективность таких покрытий. Описанный имплант представляет собой пористую подложку с двумя слоями прекурсора гидрогеля, один из которых содержит коллагеном и пространственно отделен от другого. При взаимодействии с физиологическими жидкостями организма прекурсор переходит в гидрогель, формируя покрытие с нужным показателем вязкости.

Предлагается также формировать губки или листы на основе коллагена, формирующие биоразлагаемые матрицы [13] для доставки лекарств или имплантирования непосредственно под или на кожу для ускорения регенерации клеток. Покрытие содержит в себе коллаген I, II и III типа в простом варианте изобретения или дополнительно пропитывается коллагеном IV и V типа или фибронектином, ламинином и другими факторами закрепления и роста клеток.

Также известен способ формирования композиционных рассасываемых матриц на основе коллагена и хитозана [14]. Пленочные и губчатые материалы, полученные описываемым способом, затем могут быть использованы для выращивания клеток кожи человека. Недостатком данного патента является используемая обработка раствора коллагена и способ его нанесения. В качестве растворителя для коллагена в описываемом изобретении выступает 2%-ный водный раствор уксусной кислоты. Более того, в процессе нанесения предлагается использовать прогрев при температурах от 50 до 100°С. Оба этих фактора существенным образом влияют на фибриллярную структуру волокон коллагена, приводя к их деградации.

Известно множество способов не только формирования покрытий, но и способ формирования и обработка частиц или волокон коллагена. Один из них [15] предлагает способ формирования микрочастиц коллагена для повышения диспергируемости в воде. В другом случае [16] авторами изобретения предлагается способ формирования структуры коллагена, содержащей в себе волокна коллагена с контролируемым диаметром - от 1 до 5 мкм, при этом плотность волокон коллагена в такой структуре остается достаточно высокой (от 50 до 800 мг/см³), что позволяет говорить скорее о плотном слое коллагена.

Все описанные выше изобретения имеют существенные недостатки, ограничивающие из универсальность для использования. Большинство изобретений [8, 12-14, 16] связано с приготовлением раствора или суспензии коллагена в водном растворе с использованием кислот для его стабилизации. Однако это приводит к снижению пролиферативной активности клеток на таких покрытиях за счет создания кислой среды (со сниженным рН-фактором вблизи такого покрытия), токсичной для большинства клеток. Водородные связи, присутствующие в большом количестве в коллагене, в кислой и щелочной среде в значительной степени нарушаются. При интенсивном воздействии кислот и щелочей возможно разрушение ковалентных связей (гидролиз пептидных групп). Так, например, композитный материал PLGA/Коллаген, полученный с использованием коллагена в растворе с добавлением всего 0.5% по объему уксусной кислоты, не продемонстрировал существенного улучшения клеточного роста на своей поверхности [17]. Другим методом повышения стабилизации раствора коллагена в случае использования гидролизированного коллагена является его термическая обработка, которая также может приводить к подавлению роста клеток на покрытии на его основе [18]. Сохранение нативной фибриллярной структуры коллагеновых волокон является необходимым условием для обеспечения максимального увеличения скорости рост клеток на таком покрытии.

При этом также не всегда является целесообразным использование именно слоев на основе коллагена, так как даже малое содержание коллагена по подложке, в том числе отдельные волокна, может иметь значение для культивируемых клеток. Использование отдельных фибрилл коллагена вместо волокон также может существенно ускорить скорость закрепления на покрытии клеток и резорбции такого покрытия, что может быть полезно на коротких сроках культивирования клеток или заживлении небольших ран, уменьшения сроков регенерации тканей. Используемые методы заливки или центрифугирования для формирования покрытий на основе коллагена не позволяют формировать покрытия на больших площадях, так как с увеличением площади покрытия стоимость затрат на нанесение увеличивается в нелинейной прогрессии. Кроме того, толщина такого покрытия существенно зависит от материала подложки и, соответственно, его смачиваемости. Использование метода электроспиннинга позволяет снизить диаметр волокон коллагена и уменьшить количество используемого материала, однако и в этом случае используются кислоты для создания стабильной дисперсии, что также может приводить к деградации его структуры [19, 20].

В патенте [21], который был выбран в качестве прототипа предлагаемого к патентованию изобретения, показан способ приготовления покрытий для улучшения роста клеток на культуральном пластике планшетов. Способ формирования такого покрытия включает в себя 3 стадии - подготовка суспензии из коллагеновых фибрилл, дозирование суспензии на лунки планшета для формирования цельного покрытия и высушивание покрытия под стерильным воздушным потоком и ультрафиолетовым излучением. Фибриллы оседают на дно лунок, вода испаряется благодаря воздушному потоку, а ультрафиолетовое излучение гарантирует стерильность такого покрытия. Однако данный метод обладает рядом существенных недостатков. В первую очередь, это использование солей (сульфата и гидроксида щелочного металла) и водного раствора кислоты (уксусной, лимонной, молочная, аскорбиновая или винная) в процессе обработки и подготовки суспензии. При этом указывается, что для хорошей растворимости рН фактор должен составлять от 3 до 4. Взаимодействие с кислотами и солями негативно отражается на фибриллярной структуре волокна коллагена. Кроме того, используемый метод, широковстречаемый и в других патентах, представляющий собой нанесение раствора коллагена методом закапывания и его сушку, имеет множество недостатков. Прежде всего это неоднородность по толщине формируемого покрытия, сложность формирования тонких пленок, весьма продолжительное время сушки слоя и сложность масштабирования процесса на большие площади или изделия сложной формы. Таким образом, обнаруживается необходимость в разработке более универсального метода нанесения и более щадящего метода обработки дисперсии волокон коллагена для их стабилизации.

Задачей изобретения является уменьшение степени повреждения нативной фибриллярной структуры коллагенового волокна в процессе обработки и нанесения дисперсии, стабилизация дисперсии коллагена без использования методов или реагентов, нарушающих его фибриллярную структуру, а также получение дисперсии, содержащей преимущественно удлиненные структуры коллагена (волокна). При этом используемый для решения задачи метод формирования покрытия из дисперсии должен обладать универсальностью по отношению к используемым подложкам и масштабируемостью по отношению к площади формируемого покрытия.

В настоящем изобретении предлагается использовать метод аэрозольного распыления для формирования покрытий на основе отдельных волокон коллагена с неповрежденной нативной фибриллярной структурой. При этом водная дисперсия коллагена, используемая для нанесения, имеет рН-фактор от 5 до 8, а для ее стабилизации предлагается использовать совокупность механических методов разделения частиц в коллоидных дисперсиях.

В качестве исходного материала коллагена может быть использован любой коммерчески доступный порошок коллагена с содержанием коллагена не менее 99% по массе и размером частиц гранул менее 600 мкм. Верхняя граница размера гранул коллагена обоснована сложностью обработки таких гранул используемыми методами. Порошок коллагена диспергируется в дистиллированной или деионизованной воде (со степенью чистоты не менее 99,9% и рН-фактором 5-8, что обусловлено требованием минимальной степени денатурации коллагена а также максимальной температурной стабильности волокон в растворе [22]), при этом концентрация должна составлять не более 100 мг/мл, что объясняется сложностью обработки таких вязких растворов. Нижней границей исходной концентрации коллагена считается 5 мг/мл, так как при более низкой концентрации значительно усложняется возможность определения времени седиментации в процессе обработки, а также снижается эффективность приготовления итоговой дисперсии, пригодной для аэрозольного нанесения. Дальнейшая обработка состоит из трех последовательных этапов - перемешивания, ультразвуковой обработки и центрифугирования.

Перемешивание является первой стадией обработки водной дисперсии. Оно проводится для первичного разбиения крупных конгломератов до размеров не более 100 микрон. Перемешивание проводится до тех пор, пока время седиментации дисперсии будет составлять не менее 30 секунд. Данные условия обусловлены тем, что больший размер конгломератов приведет к невозможности аэрозольного распыления дисперсии.

Ультразвуковая обработка является гораздо более травмирующим методом обработки для волокон коллагена, снижая их длину и частично нарушая фибриллярную структуру, поэтому ее длительность не должна составлять более 20 минут, после которых происходят необратимые изменения структуры волокон в большей части обрабатываемого материала. Мощность ультразвуковой ванны, используемой для обработки, составляет около 0,06 Вт/мл, что объясняется необходимостью минимального воздействия на структуру волокна в процессе. После проведения перемешивания и ультразвуковой обработки дисперсия должна обладать временем седиментации не менее 60 секунд.

Центрифугирование используется для механического разделения оставшихся неразбитых конгломератов от отдельных волокон коллагена. При этом центробежная сила не превышает 200 g, чтобы предотвратить осаждение всего материала коллагена. Не рекомендуется использовать центрифугирование с центробежной силой менее 50 g, так как это приведет к наличию в результирующей дисперсии волокон коллагена крупных конгломератов и пучков волокон. При этом длительность центрифугирования составляет не более 10 минут, чтобы предотвратить чрезмерное выпадение материала коллагена в осадок. После центрифугирования очищенная дисперсия отделяется от осадка на дне используемого сосуда и переливается в стерильную пробирку. Получившая дисперсия волокон коллагена обладает временем седиментации до двух часов, что позволяет проводить процесс нанесения без дополнительной обработки. По оценкам, концентрация волокон коллагена в таком растворе составляет не более 300 мкг/мл. При времени хранения дисперсии свыше двух часов возможно проведение дополнительной ультразвуковой обработки в течение 1 минуты, обеспечивающей равномерное перераспределение волокон коллаген по всему объеме дисперсии.

Полученная дисперсия волокон коллагена обладает достаточно высокой стабильностью и готова для нанесения аэрозольным способом. Процесс нанесения представляет собой распыление полученной дисперсии на микрокапли за счет потока воздуха и/или ультразвуковых волн. Во время нанесения подложка, на которую осуществляется нанесение, нагревается до температур, не превьппающих температуру денатурации волокон коллагена, которая составляет около 50°С. Температура осаждающихся капель не должна превышать этого значения, иначе фибриллярная структура коллагена будет необратимо повреждена, что приведет к существенному ухудшению пролиферативной активности клеток на их поверхности. При этом, необходимо учитывать, что ввиду обдувания подложки потоком сжатого воздуха в процессе нанесения, реальная температура поверхности подложки может отличаться от температуры регистрируемой в среднем при нанесении, например посредством измерения термопарой области нагреваемого основания вблизи области нанесения, в меньшую сторону. Нагрев и поток газа необходимы для обеспечения своевременного испарения растворителя из объема осажденной микрокапли.

В процессе нанесения обеспечивается поток сжатого воздуха или иного газа не менее чем на 3 порядка больший, чем поток жидкости, для обеспечения формирования микроразмерных капель в процессе полета капли до подложки, а также обеспечения ускоренного испарения жидкости из объема микрокапель. Ввиду того, что температура нагрева подложки не должна превышать температуру денатурации коллагена, не всегда возможно обеспечить необходимую скорость испарения растворителя, в результате чего требуется сформировать поток воздуха для увеличения скорости испарения микрокапель. Подложка в процессе нанесения поддерживается в промежуточном состоянии между «жидким», когда растворитель полностью покрывает подложку и не успевает испариться, и «сухим», когда растворитель испаряется слишком быстро и покрытие формируется из сухих микрочастиц коллагена. Данный режим является наиболее оптимальным для формирования равномерных пленок, а отклонение от него приводит к существенным неоднородностям покрытия [23]. Так как максимальная температура подложки ограничена температурой денатурации коллагена, потоки воздуха или иного газа и жидкости (используемой дисперсии коллагена) в предложенном способе выбраны не слишком высокими, до 100 л/мин и до 1 мл/мин, соответственно. Для увеличения равномерности возможно снижение потока жидкости до 0,05 мл/мин. Меньшие значения потока жидкости могут привести к седиментации коллагена в дисперсии внутри распылительной форсунки и прекращению процесса нанесения. В таком случае для продолжения нанесения потребуется очистка распылительного устройства, что увеличит время нанесения.

В предлагаемом настоящим изобретении способе также предполагается проводить распыление итерационно, при этом между итерациями нанесения возможно проведение дополнительной сушки покрытия и/или очистки распылительного устройства. Сушка между итерациями позволяет увеличить поток жидкости в отдельной итерации нанесения на определенный участок площади подложки, что обеспечит более быстрое нанесение покрытия, что наиболее актуально при нанесении на подложки большой площади (большей чем площадь пятна распыления в одном положении распылительного узла и подложки). При этом во время паузы для сушки между итерациями температура нагрева подложки также не должна превышать температуры денатурации коллагена. Также между итерациями возможно проведение очистки распылительного устройства. При этом процессе может быть использован значительно больший объем дисперсии волокон коллагена, чем для нанесения, поэтому данная операция не является обязательной и нужна лишь в том случае, когда наблюдается существенно снижение потока жидкости во время нанесения.

Покрытие, нанесенное таким способом, представляет собой отдельные волокна коллагена, образующие сетчатые структуры (Фиг. 1, 2). Волокна коллагена имеют длину до 15 мкм и диаметр 15-70 нм (в зависимости от количества фибрилл в волокне). При этом возможно наблюдение вторичной структуры коллагена (левозакрученной спирали) (Фиг. 3), а период структуры составляет 60-70 нм, что находится в соответствии с литературными данными [24] и доказывает неповрежденность фибриллярной структуры коллагена. При этом можно наблюдать остаточную долю низкомолекулярной составляющей коллагена (первичной структуры, не в форме волокон) в виде микрокапель вокруг отдельных волокон коллагена. Регулируя объем распыляемой дисперсии волокон коллагена возможно получение различного процента заполнения подложки волокнами от отдельных волокон до полного покрытия плотной сеткой, формирующей цельный слой.

Покрытия на основе коллагена также были исследованы на предмет улучшения роста клеток. Покрытие наносилось на полилактидный слой и затем на его поверхности и поверхности полилактидного слоя без покрытия культивировались нормальные эмбриональные фибробласты человека, составляющие основу соединительной ткани человека. Культивирование проходило в течение 48 часов в инкубаторе при оптимальных параметрах среды. Далее количество выращенных клеток оценивалось при помощи стандартного МТТ-теста по оптической плотности (Фиг. 4). Полилактидный слой с покрытием на основе неповрежденных волокон коллагена, нанесенных методом аэрозольного распыления, показал практически вдвое большее количество выращенных клеток, чем полилактидный слой без него и даже больше чем на образце контроля, в качестве которого выступало покровное стекло, выступающее подложкой для полилактидного слоя. Необходимо заметить, что даже столь малый процент заполнения подложки волокнами коллагена (не более 2%) оказал существенное влияние на первичное закрепление и рост клеток.

Результатом предложенного способа нанесения покрытия на основе волокон коллагена является существенное улучшение роста клеток на таком покрытии, при этом также значительно снижается количество используемого материала. Кроме того, предложенный метод обработки дисперсии волокон коллагена не требует использования кислот для стабилизации дисперсии, что позволяет сохранить фибриллярную структуру коллагена. Метод нанесения легко может быть масштабирован для технологического производства для формирования покрытий большой площади и покрытий на изделиях сложной формы, а процент заполнения подложки и толщина формируемого покрытия может быть регулирована объемом распыляемой дисперсии в широких пределах.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами:

Фиг. 1. АСМ-изображение покрытия на основе волокон коллагена, нанесенное на покровное стекло, представляющее собой отдельные волокна коллагена, покрывающие 1- 5% площади подложки.

Фиг. 2. АСМ-изображение покрытия на основе волокон коллагена, нанесенное на полилактидный слой, представляющее собой отдельные волокна коллагена, покрывающие 2- 10% площади подложки.

Фиг. 3. АСМ-изображение неповрежденной фибриллярной структуры волокна коллагена с характерным периодом (300) с профилем сечения (301) в отмеченной области.

Фиг. 4. Гистограммы результатов измерения оптической плотности, полученные с помощью МТТ-теста, после культивирования клеток эмбриональных фибробластов человека на полилактидном слое без и с применением описываемого способа нанесения покрытия, а также сравнение с контрольным образцом, в качестве которого выступало покровное стекло.

Примеры осуществления изобретения

Пример 1

Подготовка коллоидной дисперсии волокон коллагена осуществляется путем приготовления дисперсии с исходной концентрацией 15 мг/мл. Обработка дисперсии заключается в перемешивании в течение 15 минут, ультразвуковой обработки при мощности 0,06 Вт/мл и 47 кГц в течение 12 минут и центрифугировании при 100 g в течение 5 минут. Перед нанесением дисперсия проходит дополнительную ультразвуковую обработку при тех же параметрах в течение 1 минуты.

Нанесение дисперсии на подложку, в качестве которой выступает очищенное покровное стекло или представляющая собой полимер, или подложка, покрытая полимерным слоем, например полилактидом, осуществляется методом аэрозольного распыления. При этом подложка в процессе нанесения поддерживается при температуре 44-47°С, а поток жидкости составляет 0,05 мл/мин. Нанесение происходит непрерывно, объем распыляемой дисперсии составляет 3 мл.

Способ позволяет формировать покрытие из отдельных волокон коллагена на подложке (Фиг. 1, 2, 3).

Пример 2

Методика подготовки и обработки дисперсии волокон коллагена аналогична описанному в примере 1.

Методика нанесения отличается тем, что происходит итерационно, с задержкой между итерациями на 3-5 секунд для дополнительной сушки и очистки распылительного устройства. При этом поток жидкости (расход дисперсии) составляет около 0,12 мл/мин. Объем распыляемой дисперсии и температура подложки остаются аналогичными примеру 1.

Благодаря увеличению потока жидкости увеличивается длина волокон коллагена, осаждаемых на подложку.

Пример 3

Методика подготовки дисперсии волокон коллагена отличается тем, что исходная концентрация коллагена составляет 5 мг/мл, а длительность перемешивания и ультразвуковой обработки снижается до 10 и 6 минут, соответственно, при этом остальные параметры обработки остаются неизменными.

Методика нанесения аналогична описанной в примере 1 или 2, с отличием в объеме распыляемой дисперсии в 6 мл.

Благодаря снижению исходной концентрации волокон коллагена в растворе возможен более точный контроль за количеством волокон на поверхности подложки.

Пример 4

Методика подготовки дисперсии волокон коллагена аналогичная описанной в примере 1, но отличается тем, что ультразвуковая обработка проводится в течение 20 минут, а центрифугирование при 200 g в течение 10 минут.

Методика нанесения аналогична описанной в примере 1.

По причине увеличения длительности ультразвуковой обработки, а также центрифугирования, в осадок выпадает практически весь материал в форме длинных волокон коллагена, а в дисперсии остается преимущественно низкомолекулярная составляющая коллагена (первичная структура молекул и короткие фрагменты волокон). Формируемое покрытие представляет собой слой низкомолекулярной составляющей коллагена с малым количеством коротких волокон коллагена.

Источники информации

1. McNaught A. D., McNaught A. D. Compendium of chemical terminology. - Oxford: Blackwell Science, 1997. - T. 1669.

2. Liebecq C. Biochemical nomenclature and related documents. - Portland Press, 1992.

3. Di Lullo G. A. et al. Mapping the ligand-binding sites and disease-associated mutations on the most abundant protein in the human, type I collagen //Journal of Biological Chemistry. -2002. - T. 277. - №. 6. - C. 4223-4231.

4. Патент CA 2691412 A1.

5. Патент ЕР 2073788 A2.

6. Патент ЕР 2098253 В1.

7. Патент JP 2013535485 А.

8. Патент US 9186432 В2.

9. Патент RU 2435613.

10. Патент US 9370381.

11. Патент ЕР 2073788 А2.

12. Патент СА 2755617 С.

13. Патент US 4703108 А.

14. Патент RU 2431504 С2.

15. Патент CN 109045362 А.

16. Патент ЕР 2803371 А1.

17. Sadeghi-Avalshahr A. R. et al. Synthesis and characterization of PLGA/collagen composite scaffolds as skin substitute produced by electrospinning through two different approaches //Journal of Materials Science: Materials in Medicine. - 2017. - T. 28. - №. 1. - C. 14.

18. Rapa M. et al. Effect of hydrolyzed collagen on thermal, mechanical and biological properties of poly (lactic acid) bionanocomposites //Iranian Polymer Journal. - 2019. - T. 28. -№. 4. - C. 271-282.

19. Патент ЕР 1345743 B1.

20. Matthews J. A. et al. Electrospinning of collagen nanofibers //Biomacromolecules. - 2002. - T. 3. - №. 2. - C. 232-238.

21. Патент US 4656130 A - прототип.

22. Hayashi Т., Nagai Y. Effect of pH on the stability of collagen molecule in solution //The Journal of Biochemistry. - 1973. - T. 73. - №. 5. - C. 999-1006.

23. Abdellah A. et al. Spray deposition of organic semiconducting thin-films: Towards the fabrication of arbitrary shaped organic electronic devices //Organic Electronics. - 2010. - T. 11. - №. 6. - C. 1031-1038.

24. Birk D. E. et al. Collagen type I and type V are present in the same fibril in the avian corneal stroma //The Journal of cell biology. - 1988. - T. 106. - №. 3. - C. 999-1008.

Предложен способ получения покрытия на основе коллагена, включающий нанесение водной дисперсии коллагена на различные поверхности, в том числе на поверхности имплантов, где нанесение проводят путем аэрозольного распыления, при этом для удаления остаточного количества растворителя из получаемого покрытия осуществляют его термообработку при температуре, не превышающей температуру денатурации коллагена, формируя покрытие из отдельных микрокапель, не образующих сплошного слоя, в потоке газа большем, чем расход жидкости не менее чем на 3 порядка, при этом используют водную дисперсию коллагена с рН-фактором в диапазоне от 5 до 8, а для ее приготовления вначале производят перемешивание, обеспечивающее разбитие конгломератов свыше 100 микрон и однородность распределения коллагена по объему дисперсии с обеспечением времени седиментации не менее 30 секунд, затем ультразвуковую обработку с мощностью 0,06 Вт/мл и длительностью не более 20 минут и затем осуществляют центрифугирование при не более 200 g. Технический результат - уменьшение степени повреждения нативной фибриллярной структуры коллагенового волокна в процессе обработки и нанесения дисперсии, стабилизация дисперсии коллагена без использования методов или реагентов, нарушающих его фибриллярную структуру, а также получение дисперсии, содержащей преимущественно удлиненные структуры коллагена (волокна), и метод формирования покрытия из дисперсии должен обладать универсальностью по отношению к используемым подложкам и масштабируемостью по отношению к площади формируемого покрытия. 1 з.п. ф-лы, 4 пр., 4 ил.

1. Способ получения покрытия на основе коллагена, включающий нанесение водной дисперсии коллагена на различные поверхности, в том числе на поверхности имплантов, отличающийся тем, что нанесение проводят путем аэрозольного распыления, при этом для удаления остаточного количества растворителя из получаемого покрытия осуществляют его термообработку при температуре, не превышающей температуру денатурации коллагена, формируя покрытие из отдельных микрокапель, не образующих сплошного слоя, в потоке газа большем, чем расход жидкости не менее чем на 3 порядка, при этом используют водную дисперсию коллагена с рН-фактором в диапазоне от 5 до 8, а для ее приготовления вначале производят перемешивание, обеспечивающее разбитие конгломератов свыше 100 микрон и однородность распределения коллагена по объему дисперсии с обеспечением времени седиментации не менее 30 секунд, затем ультразвуковую обработку с мощностью 0,06 Вт/мл и длительностью не более 20 минут и затем осуществляют центрифугирование при не более 200 g.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение осуществляется итерациями, причем каждая итерация нанесения включает в себя паузу, в которой продолжают термообработку покрытия.