Способ нанесения биоактивного покрытия на основе хитозана на полимерные пористые конструкции



Способ нанесения биоактивного покрытия на основе хитозана на полимерные пористые конструкции
Способ нанесения биоактивного покрытия на основе хитозана на полимерные пористые конструкции

 


Владельцы патента RU 2600652:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на полимерные пористые конструкции и может быть использовано для формирования композиционных полимерных пористых конструкций на основе полилактида медицинского назначения с размером пор от 300 мкм, отличающихся повышенной биоактивностью и гидрофильностью. Описан способ нанесения биоактивного композиционного покрытия на основе хитозана на полимерные пористые конструкции на основе полилактида, заключающийся в модифицировании поверхности порошка гидроксиапатита 3-аминопропилтриэтоксисиланом в спирте, сушке при температуре 70-90°С в течение 3-5 часов, смешении в дистиллированной воде порошка хитозана и гидроксиапатита при температуре 70-90°С в течение 0,5-1 часа, добавлении уксусной кислоты до получения 1М раствора, перемешивании до гомогенности в течение 1-2 часов, внесении полимерной пористой конструкции в раствор, перемешивании в течение 1-2 часов, добавлении 1М раствора NaOH до получения рН 5,5, перемешивании в течение 2-5 часов, добавлении по каплям NaOH до рН>6, отмывке пористой конструкции с осажденным композиционным покрытием в дистиллированной воде до достижения нейтрального рН. Технический результат: создание биоактивной полимерной биорезорбируемой конструкции с повышенной адгезией клеток к поверхности и цитокондуктивностью. 2 ил.

 

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на полимерные пористые конструкции и может быть использовано для формирования композиционных полимерных пористых конструкций на основе полилактида медицинского назначения с размером пор от 300 мкм, отличающихся повышенной биоактивностью и гидрофильностью, и заключается в модификации поверхности биоактивного наполнителя (гидроксиапатита) с размером частиц 10-1000 нм 3-аминопропилтриэтоксисиланом, введении наполнителя в раствор хитозана, его равномерном распределении и осаждении композиционного покрытия на поверхности пористых конструкций на основе L-полилактида.

Известен способ (RU 2458077, C08L 5/08, C08L 5/06, C08L 101/16, C08J 5/18. «БИОРАЗЛАГАЕМАЯ ПЛЕНКА НА ОСНОВЕ ПЕКТИНА И ХИТОЗАНА»), который может быть применен для изготовления биоразлагаемых пленок, содержащих пектин, для использования в фармацевтике, медицине, ветеринарии, пищевой или косметической промышленности, а также для изготовления оберточной пищевой пленки, капсул. Данный способ получения биоразлагаемых пленок включает следующий набор действий: пектин растворяют в дистиллированной воде, затем раствор помещают в термостат на 1 минуту при температуре 37-38°С. Хитозан растворяют в 1 н. (однонормальной) соляной кислоте. Раствор также помещают в термостат на 1 минуту при температуре 37-38°С. Затем полученные растворы пектина и хитозана сливают и перемешивают до полного растворения образующихся сгустков. В полученный раствор добавляют пластификатор и структурообразователь. Получившуюся массу выливают в чашу Петри. Пленку формируют на стеклянной подложке (в чаше Петри) в течение 20-24 часов при температуре от 0 до 25°С.

Недостатком является то, что способ не предусматривает введение дополнительных твердофазных компонентов, в том числе биоактивной кальций-фосфатной керамики, которая могла бы увеличить остеоинтегративные свойства за счет покрываемых объектов.

Также известен способ (RU 508212, С08В 37/08. «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ХИТОЗАНА»). Способ включает приготовление раствора хитозана, удаление нерастворившихся частиц и проведение модификации хитозана ацилирующими агентами в щелочных условиях при рН 7,0-9,0. В качестве ацилирующих агентов используют ненасыщенные или насыщенные ангидриды дикарбоновых кислот.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности повышения биоактивности состава путем ввода и равномерного распределения дисперсных наполнителей.

В способе (RU 2313538, C08L 5/08, C08J 3/03, С08В 37/08, B01J 13/14, В01J 13/02. «ХИТОЗАНОВЫЙ ПРОДУКТ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)») описано получение хитозансодержащих продуктов и их производных, которые могут найти применение в производстве косметических, лечебно-косметических, фармакологических препаратов, биологически активных добавок. Способ их получения заключается в приготовлении кислого водного раствора хитозана, удалении не растворившихся частиц фильтрованием и/или осаждением и сшивке хитозана в присутствии гидрофильного органического растворителя и поверхностно-активного вещества в слабокислых, нейтральных или слабощелочных условиях (а именно, при значениях рН от 5,5 до 8,5), в зависимости от используемого сшивающего агента, при непрерывном диспергировании.

Недостатком данного способа является то, что в указанном способе не предусмотрено нанесение хитозанового продукта в пористую структуру полимерной конструкции в ходе формирования покрытия.

Прототипом является (RU 2461575, C08J 5/18, С08В 37/08. «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОЧНОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА И ПЛЕНОЧНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА»), в котором предлагается способ создания эластичного пленочного покрытия на основе хитозана, включающего хитозан в виде соли органической кислоты. Навеску хитозана растворяют в водном растворе лимонной или молочной кислоты фиксированной концентрации. При этом получают формовочный раствор, который переносят на инертную подложку и испаряют растворитель в течение 3-7 суток в зависимости от природы и концентрации кислоты (из диапазона 2-8%) при комнатной температуре (Т≅22±2°С) в статических условиях. При приготовлении формовочного раствора используют хитозан с молекулярной массой 80-500 кДа.

В предлагаемом изобретении композиционное покрытие, содержащее спланированный гидроксиапатит в качестве наполнителя, наносится из раствора хитозана на пористый каркас на основе полилактида. Данный способ позволяет равномерно распределить дисперсные частицы гидроксиапатита со средним размером от 10 до 1000 нм по объему полимерной матрицы, а также регулировать количество гидроксиапатита на поверхности полимерных конструкций на основе полилактида и обеспечивать агрегационную стабильность наночастиц гидроксиапатита путем модифицирования поверхности 3-аминопропилтриэтоксисиланом.

Технический результат изобретения заключается в получении пористого полимерного материала на основе полилактида с биоактивным композиционным покрытием на основе хитозана, отличающегося:

- увеличенной гидрофильностью по сравнению с чистым полилактидом,

- увеличенной биоактивностью по сравнению с чистым полилактидом,

- увеличенной адгезией биоактивного наполнителя к биорезорбируемой матрице за счет силанирования,

- повышенной адгезией клеток к поверхности.

Технический результат достигается следующим образом.

Проводится модифицирование поверхности порошка гидроксиапатита 3-аминопропилтриэтоксисиланом в спирте путем формирования на поверхности частиц мономолекулярного силанового слоя с коэффициентом заполнения 0,5-0,7. Необходимое количество модификатора рассчитывалось по предложенной формуле:

где N - количество силана, г; mпор - масса порошка, г; Sm - площадь прикрепления молекулы силана, нм2; D - диаметр частиц, нм; ρ - плотность материала, г/см3; NA - число Авогадро, моль-1; Мсил - молекулярная масса силана, г/моль.

Модифицированный порошок гидроксиапатита промывается дистиллированной водой и сушится при температуре 70-90°С в течение 3-5 часов. При данной температуре дегидратации не происходят фазовые превращения, не развивается процесс коагуляции частиц порошка и сохраняется его высокая дисперсность.

Далее проводится смешение в дистиллированной воде порошка хитозана со средней молекулярной массой 10-50 кДа и гидроксиапатита со средним размером от 10 до 1000 нм в количестве от 1 до 45 мас. % при температуре 70-90°С в течение 0.5-1 часа, добавление уксусной кислоты до получения 1М раствора при этой же температуре, при которой вязкость раствора остается приемлемой для перемешивания, перемешивание до гомогенности в течение 1-2 часов, внесение полимерной пористой конструкции в раствор, перемешивание в течение 1-2 часов, добавление 1М раствора NaOH до получения рН 5.5, при котором формируется пространственная сетка хитозана в растворе, перемешивание в течение 2-5 часов, добавление по каплям NaOH до рН>6, при котором происходит осаждения композиционной смеси с хитозаном, а также отмывка пористой конструкции с осажденным композиционным покрытием в дистиллированной воде до достижения нейтрального рН.

В предлагаемом материале повышение биоактивности достигается за счет введения в композиционное покрытие нанодисперсного порошка гидроксиапатита, обеспечивающего остеоинтегративные характеристики пористому полимерному каркасу при его использовании в качестве костного имплантата. Эффективное распределение наноразмерного наполнителя по полимерной матрице и поверхности пор полимерного каркаса обеспечивается за счет применения метода осаждения покрытия из раствора. Повышение гидрофильности конечного изделия также обеспечивается за счет покрытия из хитозана и гидроксиапатита.

Возможность промышленной применимости предлагаемого материала и его использования в медицине подтверждается следующим примером реализации.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан пример микрофотографии нанесенного покрытия на основе хитозана и силанированного гидроксиапатита, полученной на сканирующем электронном микроскопе. Продемонстрировано равномерное распределения дисперсных частиц гидроксиапатита, модифицированных 3-аминопропилтриэтоксисиланом, в объеме матрицы хитозана. На поверхности формируется высокое количество биоактивного наполнителя с сохранением его дисперсности. На фиг. 2 показан пример фотографии поверхности полилактида (ПЛА) без покрытия и с нанесенным по предложенному способу покрытием на основе хитозана и силанированного гидроксиапатита. По изменению краевого угла смачивания можно судить о повышении гидрофильности поверхности полилактида (ПЛА) с нанесенным покрытием.

Пример.

В качестве исходных материалов использовались хитозан со средней молекулярной массой 10-50 кДа, порошок гидроксиапатита ГАП 85-УД (производства НПО «Полистом») со средним размером частиц 800 нм, этанол, 95% (производитель ЗАО «Брынцалов-А»), дистилированная вода, NaOH (ЧДА), ГОСТ 4328-77 (производитель «Лабораторная техника»), 3-аминопропилтриэтоксисилан, 95% (производитель ООО «Пента-91»). В качестве пористой конструкции использовался напечатанный методом послойной печати на 3D-принтере каркас на основе L-полилактида со средним размером пор 700 мкм и пористостью 50% об.

Модификацию гидроксиапатита проводили в спиртовом растворе 3-аминопропилтриэтоксисилана: 18 мл 3-аминопропилтриэтоксисилана добавляли в 300 мл этилового спирта, затем добавляли 3 г гидроксиапатита. Перемешивание производили в течение 2 часов при комнатной температуре с помощью магнитной мешалки. Модифицированный порошок гидроксиапатита промывался дистиллированной водой и сушился при температуре 80°С в течение 3 часов.

Далее проводилось смешение в 50 мл дистиллированной воде 3 г порошка хитозана и 3 г гидроксиапатита при температуре 80°С в течение 30 минут и добавление 3 г уксусной кислоты. Внесение полимерной пористой конструкции в раствор сопровождалось перемешиванием раствора. Через 2 часа перемешивания добавляли 1М раствор NaOH до получения рН 5.5, определенного с помощью электронного рН-метра. Через 2 часа перемешивания добавляли по каплям 1М раствор NaOH до рН 6.5. Отмывку пористой конструкции с осажденным композиционным покрытием проводили в 100 мл дистиллированной воды до достижения нейтрального рН со сменой воды. Параметры были подобраны опытным путем. При уровне рН более 6 до введения в раствор пористой конструкции хитозан выпадает в осадок, что затрудняет равномерное осаждение покрытия и проникновение раствора в поры. В результате краевой угол смачивания снижался в 2 раза с 90° до 45°, то есть наблюдалось увеличение гидрофильности поверхности.

Способ нанесения биоактивного композиционного покрытия на основе хитозана на полимерные пористые конструкции на основе полилактида, заключающийся в модифицировании поверхности порошка гидроксиапатита 3-аминопропилтриэтоксисиланом в спирте, сушке при температуре 70-90°С в течение 3-5 часов, смешении в дистиллированной воде порошка хитозана и гидроксиапатита при температуре 70-90°С в течение 0,5-1 часа, добавлении уксусной кислоты до получения 1М раствора, перемешивании до гомогенности в течение 1-2 часов, внесении полимерной пористой конструкции в раствор, перемешивании в течение 1-2 часов, добавлении 1М раствора NaOH до получения рН 5,5, перемешивании в течение 2-5 часов, добавлении по каплям NaOH до рН>6, отмывке пористой конструкции с осажденным композиционным покрытием в дистиллированной воде до достижения нейтрального рН.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к медицине, в частности к новому матриксному материалу для тканевой биоинженерии и регенеративной медицины и способам его получения. Матриксный материал разработан на основе растительного полисахарида - пектина со степенью этерификации не более 50% и белков внутриклеточного матрикса - коллагенов I и IV типов, который содержит указанные компоненты в следующих концентрациях: 0,5 - 2,0 вес.%, 0,1 - 1,5 вес.% и 0,01 - 0,5 вес.% соответственно.

Изобретение относится к порошку растворимого при низкой температуре полисахарида и полиола, частицы которого имеют по существу несферическую форму, причем полисахарид и полиол физически связаны друг с другом, полисахарид имеет форму частиц и полиол преимущественно имеет кристаллическую форму.

Изобретение относится к композициям для повышения вязкости водных сред. Композиция содержит смесь по меньшей мере одного катионного или поддающегося катионизации полимера и по меньшей мере одного анионного или поддающегося анионизации полимера.

Настоящее изобретение относится к биотехнологии и представляет собой α1,6-глюкан-содержащее соединение Helicobacter pylori. Настоящее изобретение также раскрывает конъюгат для индукции иммунного ответа против H.pylori, содержащий указанное соединение, конъюгированное с белком-носителем.

Изобретение относится к связующим композициям для изоляционных изделий на основе минеральной ваты. Предложена связующая композиция на основе минерального войлока или стекловолокна, которая включает по меньшей мере один сахарид, по меньшей мере одну органическую поликарбоновую кислоту, включающую от 2 до 4 функциональных карбоксильных групп и имеющую молекулярную массу менее или равную 1000, и по меньшей мере один полиорганосилоксан, содержащий по меньшей мере одну функциональную группу, способную реагировать с по меньшей мере одним из составляющих связующей композиции.

Изобретение относится к композициям пищевых пленок, содержащих ксантан и хитозан. Используется в фармацевтике, медицине, ветеринарии, пищевой или косметической промышленности.

Изобретение относится к способу получения биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна и к волокну, полученному таким способом. Способ получения волокна заключается в смешивании предварительно диспергированного в водной среде с рН 5-7 в ультразвуковом поле с частотой v=20-100 кГц в течение 5-60 мин гидросиликатного наполнителя с хитозаном в количестве, соответствующем его концентрации в растворе 1 - 4 мас.%, при этом количество наполнителя составляет 0,05 - 2% от массы хитозана.

Изобретение может быть использовано при обработке бывшего в эксплуатации мехового полуфабриката для восстановления и стабилизации его потребительских свойств. Биополимерная композиция включает набухающий в воде полимер, в качестве которого используют водорастворимые препараты на основе природных биополимеров коллагена или хитозана, фосфолипид, жирующие вещества - жировая эмульсия на основе модифицированных природных и синтетических жиров и/или масел, бактерицидный препарат и водорастворимый диметикон. Изобретение позволяет оптимизировать состав композиции, повысить ее устойчивость во времени, увеличить спектр технологических свойств, позволяющих получить существенный эффект при восстановлении и стабилизации свойств мехового полуфабриката, потерявшего свои эстетические и эксплуатационные свойства.

Изобретение относится к фторированным соединениям, способу их получения, огнетушащим композициям, включающим фторированные соединения, и способам тушения, контролирования или предотвращения пожаров с помощью таких композиций.
Изобретение относится к способу получения натриевой соли гиалуроновой кислоты, модифицированной соединениями бора в отсутствии жидкой среды. .

Изобретение относится к полипропиленовой композиции с высокой прочностью расплава, пригодной для получения термоформованных изделий и изделий, получаемых методом выдувного формования а также к способу их получения.

Группа изобретений относится к применению модифицированных наночастиц оксида кремния в древесно-стружечных плитах, к древесно-стружечной плите и к способу ее изготовления.

Изобретение относится к композиции для переформования компонентов, предназначенной для электронных устройств. Композиция для переформования содержит сополимер [А]-[В]-[А], где [А] представляет собой мономер жесткого блока, характеризующегося значением Tg, большим чем 30°С, а [В] представляет собой мономер мягкого блока, характеризующегося значением Tg, меньшим чем 20°С, и сополимер [А]-[В]-[А] включает более чем 35 мас.% мономера [А], смолу, придающую клейкость и от 0,05 до 5 мас.% в расчете на совокупную массу композиции УФ-поглотителя, выбираемого из группы, состоящей из бензотриазолов, триазинов и бензофенонов.

Изобретение относится к композиционным материалам на основе полиэтилентерефталата, предназначенных для изготовления однослойных емкостей в виде бутылок и контейнеров различного назначения, обладающих улучшенными свойствами газопроницаемости.
Изобретение относится к аморфному поли-альфа-олефиновому клею с низкой температурой нанесения и может быть использовано для производства впитывающих одноразовых изделий.

Изобретение относится к модифицированному серой хлоропреновому каучуку, формованным изделиям из него и способу его производства. Модифицированный серой хлоропреновый каучук, модифицированный на концах полимера соединением, выбранным из тетраметилтиурамдисульфида, тетраалкилтиурамдисульфидов с алкильными группами, имеющими от 2 до 7 атомов углерода, и солями диалкилдитиокарбаминовой кислоты с алкильными группами, имеющими от 1 до 7 атомов углерода.

Изобретение относится к статистическому сополимеру фосфоната и карбоната, полимерной смеси для получения изделия промышленного производства и изделию промышленного производства, содержащему указанный статистический сополимер.

Изобретение относится к композиту с медной фольгой, содержащему медную фольгу и ламинированный на нее полимерный слой, к формованному продукту и к способу их получения.

Изобретение относится к области получения огнестойких композиций на основе полимерного связующего и может найти применение в производстве деталей и изделий в электротехнике, радиотехнике и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области получения огнестойких композиций на основе полимерного связующего и может найти применение в производстве деталей и изделий в электротехнике, радиотехнике и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологии неорганических материалов, в частности к способам получения нанокристаллического порошка диоксида циркония, стабилизированного добавками редкоземельных элементов (РЗЭ), и может быть использовано для изготовления катализаторов и сорбентов, технической керамики различного назначения (теплозащитных материалов, твердых электролитов для твердооксидных топливных элементов и т.д.).
Наверх