Способ получения нетканого материала с помощью электроспиннинга Российский патент 2023 года по МПК A61L15/16 A61L15/20 A61L15/32 A61L17/04 A61L17/08 

Изобретение относится к области регенеративной медицины, в частности к получению нетканого материала с содержанием белков плазмы крови методом электроспиннинга.

Из уровня техники известен состав формовочного раствора и биополимерное волокно по патенту РФ №2468129 (дата приоритета: 30.12.2010, дата публикации: 27.11.2012) для формования биополимерных волокон, включающий хитозан, полиэтиленоксид, органическую кислоту, воду.

Недостатком материала из известного волокна является высокая скорость растворения повязок, время резорбции на ране которых составляет в среднем 2 дня, в том числе за счет применения быстрорастворимых полимеров хитозана и полиэтиленоксида. Такая высокая скорость биорезорбции приводит к неэффективному применению повязки на длительно заживающих ранах, либо к необходимости частой ее смены. Известный состав не обеспечивает получение материала с необходимыми повышенными прочностными характеристиками.

Из уровня техники известен перевязочный материал для ран по патентному документу WO 2018036879 А1 (дата приоритета: 22.08.2016, дата публикации: 01.03.2018), содержащий каркас, который содержит по меньшей мере один органический полимер каркаса и по меньшей мере один слой волокна, охватывающих каркас, причем волокна содержат по меньшей мере один полимер. При этом волокна были получены путем электроспиннинга. Для формования случайных волокон 1,1 г поликапролактона растворяли в смеси 7 мл муравьиный кислоты и 3 мл уксусной кислоты. Смесь перемешивали при 400 об/мин в течение 4 часов при комнатной температуре и нормальной атмосфере.

Недостатком материала из известного волокна является его гидрофобность, т.е. несмачиваемость водой. Следствием этого является плохая адгезия клеток к материалу, образование фиброзной капсулы, воспалений и шрамов. Материал, полученный известным способом, недостаточно усиливает регенерацию кожи при лечении ран и ожогов.

Из уровня техники известна хирургическая сетка по патенту США US 10869907 B2 (дата приоритета: 22.08.2013, дата публикации: 15.08.2019), содержащая обезвоженные или высушенные волокна пептидов, где самособирающиеся пептиды содержат последовательность от примерно 8 до примерно 32 аминокислотных остатков, и при этом сетка формируется методом, выбранным из группы, состоящей из замораживания порошка, штамповки порошка и электроспиннинга раствора самособирающихся пептидов.

Недостатками известной сетки является низкая адгезия клеток к материалу, а также сложность получения достаточных количеств таких самособирающихся олигопептидов для массового производства раневых повязок. Данный материал обладает недостаточными свойствами для повышения адгезии кожи.

Технический результат заявленного способа заключается в получении эффективного нетканого материала методом электроспиннинга, который обеспечивает стимуляцию регенерации кожи, за счет инкапсулирующей функцией белков плазмы крови и их пролонгированного высвобождения, способ позволяет получить материал, который используют для лечения заболеваний кожи или слизистой оболочки, заживления раневых участков кожи и ожогов за счет обеспечения максимального регенерирующего эффекта, а также применяют в качестве подложки для культивирования клеток, при этом полученный материал одновременно обладает высокими прочностными свойствами, паропроницаемостью и гидрофильностью.

Технический результат достигается за счет того, что реализуется способ получения нетканого материала, при котором осуществляют:

- очистку белков плазмы крови методом диализа;

- лиофильную сушку очищенных белков плазмы крови;

- растворение высушенных и очищенных белков плазмы крови в смеси уксусной кислоты и муравьиной кислоты с получением раствора;

- смешивание полученного раствора с раствором биоразлагаемого полиэфира в летучем растворителе;

- распыление полученной смеси методом электроспининга до получения нетканого материала.

Материал, полученный с помощью заявленного способа, обеспечивает возможность нахождения повязки из такого материала на ране длительное время, в течение которого должны завершиться регенеративные процессы кожи. Это обеспечивается длительностью биологической резорбции биоразлагаемых полиэфиров (от 1 до 36 месяцев). Кроме того, способ позволяет получить материал, который обладает повышенной механической прочностью, предотвращает распространение повреждений, а также дополнительно обладает возможностью свободного моделирования на искривленных поверхностях для более плотного контакта с кожей. Нановолокнистая структура материала, полученного с помощью заявленного способа, обеспечивает барьерную функцию, т.е. препятствует проникновению микроорганизмов из внешней среды в рану, но в то же время за счет пористости обладает паропроницаемостью, которая необходима для поддержания требуемой влажности раны. Материал, полученный по заявленному способу, обладает инкапсулирующей функцией белков плазмы крови для их пролонгированного высвобождения. Добавление к нетканому материалу, выполненному, например, из полилактида, поликапролактона или полигликолида, белков плазмы крови необходимо для увеличения гидрофильности, что требуется для предотвращения образования соединительной ткани (шрама) на месте раны и улучшения адгезии и для обеспечения питанием быстро делящихся и пролиферирующих клеток. В плазме крове (в отличие от обычно используемых желатина и коллагена) содержится более богатый набор аминокислот, что способствует более быстрому росту клеток и, как следствие, скорейшему заживлению раны. Использование смеси уксусной и муравьиной кислот необходимо для растворения белков плазмы крови и последующего получения волокон с максимальным регенерирующим эффектом, поскольку такой растворитель обладает низким коэффициентом поверхностного натяжения и не приводит к выпадению в осадок биоразлагаемого полиэфира.

Существует вариант реализации способа получения нетканого материала, в котором при растворении высушенных и очищенных белков плазмы крови в смеси уксусной кислоты и муравьиной кислоты получают раствор с концентрацией белков плазмы крови от 70 мг/мл до 170 мг/ мл. Содержание белкой в такой концентрации дополнительно повышает достижение технического результата.

Существует вариант реализации способа получения нетканого материала, в котором получают смесь с концентрацией биоразлагаемого полиэфира от 70 мг/мл до 170 мг/мл. Смесь с предложенной концентрацией полиэфира дополнительно повышает достижение технического результата.

Существует вариант реализации способа получения нетканого материала, в котором смешивание полученного раствора с раствором биоразлагаемого полиэфира осуществляют в объемном соотношении от 75:25 до 25:75. Соотношение растворенного биоразлгаемого полиэфира и полученного раствора плазмы крови в смеси кислот дополнительно повышает достижение технического результата.

Существует вариант реализации способа получения нетканого материала, в котором используют смесь уксусной кислоты и муравьиной кислоты в соотношении от 1:3 до 3:1 по объему соответственно. Предложенное соотношение смеси кислот для растворения белков плазмы крови дополнительно повышает достижение технического результата.

Существует вариант реализации способа получения нетканого материала, в котором в качестве биоразлагаемого полиэфира используют полилактид, поликапролактон или полигликолид.

Существует вариант реализации способа получения нетканого материала, в котором в качестве летучего растворителя используют хлороформ, дихлорэтан, дихлорметан, ацетонитрил, тетрахлорэтан или диметилсульфоксид.

Достижение технического результата с помощью заявленного способа подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

Очистка белков плазмы крови диализом и лиофильная сушка может быть представлена следующим образом.

Плазму крови растворяют в воде. Раствор диализуют против дистиллированной воды в течение 24 ч при температуре +4°С. Полученный диализат замораживают и лиофилизуют в течение 24 часов при температуре -50°С.

Полученный лиофилизат растворяют в смеси уксусной и муравьиной кислот, например, в соотношении 75% и 25% по объему, в течение 2 суток. В данном примере был получен раствор с концентрацией белков плазмы крови 100 мг/мл.

Далее полученный раствор смешивают с раствором полилактида в хлороформе (100 мг/мл) в соотношении, например, 30:70 по объему соответственно. Полученный раствор используют для формирования пленок (нетканого материала).

Далее осуществляют получение нетканого материала (матрикса) методом электроспиннинга.

2 мл полученного раствора помещают в установку получения нановолокон в электростатическом поле, при этом положительный электрод подключают к фильере, а отрицательный к коллектору, выставляют разность потенциалов 30 кВ и расстояние между фильерой и коллектором 25 см. После чего запускают процесс распыления раствора. Скорость подачи раствора может составлять 0,5 мл/ч. В результате получают пленки, состоящие из волокон толщиной от 200 до 500 нм.

Пример 2.

Осуществляют аналогичную, описанному в примере 1, очистку белков плазмы крови и лиофильную сушку очищенных белков. Затем растворяют высушенные и очищенные белки плазмы крови в смеси уксусной и муравьиной кислот 25% и 75% по объему, но при этом получают смесь концентраций белков плазмы крови, например, 170 мг/мл. Растворение осуществляют в течение 2 суток.

Полученный раствор смешивают с раствором биоразлагаемого полиэфира, например полилактида, в летучем растворителе, например в хлороформе (170 мг/мл), в соотношении 65: 35 по объему. Затем 2 мл полученного раствора помещают в установку получения нановолокон в электростатическом поле, при этом положительный электрод подключают к фильере, а отрицательный к коллектору, выставляют разность потенциалов, например, 40 кВ, и расстояние между фильерой и коллектором, например 25 см. После чего запускают процесс распыления. Скорость подачи раствора может быть выбрана 0,5 мл/ч. Получают пленки, состоящие из волокон толщиной от 100 до 300 нм.

Таким образом, при реализации способа обеспечивается получение нетканого материала методом электроспиннинга, который обеспечивает стимуляцию регенерации кожи, данный материал используют для лечения заболеваний кожи или слизистой оболочки, заживления раневых участков кожи и ожогов, а также применяют в качестве подложки для культивирования клеток.

Изобретение относится к области регенеративной медицины, а именно к способу получения нетканого материала. Способ получения нетканого материала включает очистку белков плазмы крови методом диализа, лиофильную сушку очищенных белков плазмы крови, растворение высушенных и очищенных белков плазмы крови в смеси уксусной кислоты и муравьиной кислоты с получением раствора, смешивание полученного раствора с раствором биоразлагаемого полиэфира в летучем растворителе, распыление полученной смеси методом электроспиннинга до получения нетканого материала. Использование изобретения обеспечивает получение эффективного нетканого материала методом электроспиннинга, который обеспечивает стимуляцию регенерации кожи, за счет инкапсулирующей функции белков плазмы крови и их пролонгированного высвобождения, способ позволяет получить материал, который используют для лечения заболеваний кожи или слизистой оболочки, заживления раневых участков кожи и ожогов за счет обеспечения максимального регенерирующего эффекта, а также применяют в качестве подложки для культивирования клеток, при этом полученный материал одновременно обладает высокими прочностными свойствами, паропроницаемостью и гидрофильностью. 6 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Способ получения нетканого материала, при котором осуществляют:

- очистку белков плазмы крови методом диализа;

- лиофильную сушку очищенных белков плазмы крови;

- растворение высушенных и очищенных белков плазмы крови в смеси уксусной кислоты и муравьиной кислоты с получением раствора;

- смешивание полученного раствора с раствором биоразлагаемого полиэфира в летучем растворителе;

- распыление полученной смеси методом электроспиннинга до получения нетканого материала.

2. Способ получения нетканого материала по п.1, в котором при растворении высушенных и очищенных белков плазмы крови в смеси уксусной кислоты и муравьиной кислоты получают раствор с концентрацией белков плазмы крови от 70 до 170 мг/мл.

3. Способ получения нетканого материала по п.1, в котором получают смесь с концентрацией биоразлагаемого полиэфира от 70 до 170 мг/мл.

4. Способ получения нетканого материала по п.1, в котором смешивание полученного раствора с раствором биоразлагаемого полиэфира осуществляют в соотношении от 75:25 до 25:75 по объему.

5. Способ получения нетканого материала по п.1, в котором используют смесь уксусной кислоты и муравьиной кислоты в соотношении от 1:3 до 3:1 по объему.

6. Способ получения нетканого материала по п.1, в котором в качестве биоразлагаемого полиэфира используют полилактид, поликапролактон или полигликолид.

7. Способ получения нетканого материала по п.1, в котором в качестве летучего растворителя используют хлороформ, дихлорэтан, дихлорметан, ацетонитрил, тетрахлорэтан или диметилсульфоксид.