PL219076B1 - Sposób wytwarzania resorbowalnej membrany do sterowanej regeneracji tkanek - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania resorbowalnej membrany do sterowanej regeneracji tkanek, znajdującej zastosowanie zwłaszcza do leczenia ubytków tkanek przyzębia lub kości wyrostka zębodołowego za pomocą metody sterowanej regeneracji tkanek. Membrana taka ma za zadanie z jednej strony niedopuszczenie komórek nabłonkowych dziąsła do wnętrza ubytku kostnego i na powierzchnię korzenia, a z drugiej strony powinna stymulować regenerację tkanki kostnej w miejscu ubytku, tj. zarówno cementu korzeniowego jak i kości wyrostka zębodołowego.

W praktyce medycznej najczęściej wykorzystuje się membrany nieresorbowalne, wykonane z politetrafluoroetylenu, oraz membrany resorbowalne wykonane z kolagenu bądź z poliestrów alifatycznych (kopolimery glikolidu, węglanu trimetylenu lub polilaktydów).

Z polskiego opisu patentowego PL 168669 znany jest sposób wytwarzania kolagenowych materiałów medycznych w postaci cienkościennych błon o cechach spełniających wymagania stawiane biomateriałom przeznaczonym do kontaktu z tkankami.

Z opisu patentowego US 5837278 znana jest metoda wytwarzania włóknistej resorbowalnej membrany kolagenowej do sterowanej regeneracji tkanek, w której jedna powierzchnia jest gładsza i mniej porowata, przez co zapobiega wnikaniu niepożądanych komórek, zaś druga strona membrany jest bardziej porowata, przez co ułatwia pożądanym komórkom wnikanie do wnętrza membrany.

Z opisu patentowego US 6169046 znany jest sposób wytwarzania resorbowanej membrany zaporowej przeznaczonej do sterowanej regeneracji tkanek u zwierząt i ludzi wytworzonej z kopoliestru laktydowego, z którego usunięto katalizator polimeryzacji na drodze chelatowania. Membrana ta może również zawierać fosforany wapnia.

Z polskiego opisu patentowego 191497 znana jest wielowarstwowa membrana użyteczna do stosowania w rekonstrukcji kości lub tkanki chrzestnej in vivo, sposób jej wytwarzania oraz jej zastosowanie. Wynalazek dotyczy wielowarstwowej membrany obejmującej warstwę macierzową zbudowaną zasadniczo z kolagenu typu II i posiadającą budowę otwartą podobną do gąbki i co najmniej jedną warstwę posiadającą budowę zamkniętą stosunkowo nieprzepuszczalną. Membrana taka jest szczególnie użyteczna do prowadzenia ukierunkowanej regeneracji tkanki, w szczególności do rekonstrukcji in vivo tkanki kostnej lub chrzęstnej. Z polskiego zgłoszenia P-350948 znany jest sposób wykonywania membran barierowych. Sposób wykonywania membran barierowych ma zastosowanie w produkcji błon, przeznaczonych dla sterowanej regeneracji tkanek i sterowanej regeneracji kości w chirurgii stomatologicznej, chirurgii szczękowotwarzowej, periodontologii, a zwłaszcza w implantologii stomatologicznej. Sposób wykonywania membran charakteryzuje się tym, że tworzy się mieszaninę składającą się z mikrokrystalicznego chitozanu w ilości 2 g w postaci 3% żelowej zawiesiny, około 0,03 g glicerolu lub glikolu propylenowego oraz 4 ml wody destylowanej, którą po wymieszaniu wylewa się na nie przywierającą płytkę i następnie suszy się w temperaturze nie przekraczającej 25°C do osiągnięcia makroskopowo suchej membrany. W czasie mieszania składników, zależnie od potrzeb wprowadza się dodatkowo niesteroidowy lek przeciwzapalny. Membranę stanowi sucha pozostałość składników, w której wagowo chitozan występuje w około 100% zawartości. Membrana może zawierać niesteroidowy lek przeciwzapalny.

Z polskiego opisu patentowego nr 198542 znana jest trójwarstwowa membrana barierowa. Sposób wykonywania trójwarstwowych membran barierowych, przeznaczonych dla sterowanej regeneracji tkanek i sterowanej regeneracji kości, mających zastosowanie w chirurgii stomatologicznej, chirurgii szczękowotwarzowej i periodontologii, zwłaszcza w implantologii stomatologicznej, charakteryzuje się tym, że mieszaninę składającą się z mikrokrystalicznego chitozanu w ilości 1,5 g w postaci 3% hydrożelu, około 0,03 glicerolu lub glikolu propylenowego oraz 4 ml wody destylowanej, po wymieszaniu wylewa się na nieprzywierającą płytkę. Następnie suszy się w temperaturze nie przekraczającej 25°C do osiągnięcia prawie suchej powierzchni, na którą wylewa się drugą warstwę składającą się z 1 g hydrożelu metylocelulozy. Ponownie suszy się do osiągnięcia prawie suchej powierzchni, na którą wylewa się mieszaninę z 1,5 g hydrożelu mikrokrystalicznego chitozanu oraz 0,03 g glikolu propylenowego, po czym suszy się w temperaturze nie przekraczającej 25°C do osiągnięcia makroskopowo suchej membrany. W czasie mieszania składników sposób przewiduje wprowadzenie do co najmniej jednej warstwy niesteroidowego leku przeciwzapalnego. Trójwarstwowa membrana barierowa ma zewnętrzne warstwy (1, 3) z chitozanu i środkową warstwę (2) wykonaną z metylocelulozy, przy czym udział wagowy warstw z chitozanu do warstwy z metylocelulozy jest równy 3:1 i może zawierać niesteroidowy lek przeciwzapalny w co najmniej jednej warstwie.

Z polskiego opisu patentowego nr 191004 znany jest sposób wytwarzania warstwowych implantów chirurgicznych polegający na tym, że włókna organiczne, korzystnie w postaci włókniny lub krótkiego,

PL 219 076 B1 ciętego włókna, poddaje się wstępnemu procesowi utleniania w temperaturze 200 - 280°C w czasie 0,5 - 4 godzin, do uzyskania koncentracji tlenu w strukturze włókna elementarnego od 10 - 50% wagowych, po czym poddaje się je procesowi karbonizacji w atmosferze beztlenowej w temperaturze 900 - 1200°C, a następnie otrzymaną włókninę chłodzi się i poddaje procesowi aktywacji w atmosferze czystego tlenu przez 5-60 minut w temperaturze 300 - 350°C i nasyca roztworem polimeru, korzystnie polikwasu mlekowego i chlorku metylenu o stężeniu 5 - 40% wagowych, w warunkach naprężeń ściskających, uzyskany laminat kompozytowy suszy się w warunkach podciśnienia od 0,8 - 0,1 atm przez 10 minut do 15 godzin, a następnie nakłada się drugą warstwę postaci błonki o grubości do 0,7 mm, wytworzonej z polimeru resorbowalnego, o stężeniu w rozpuszczalniku 5 - 40% wagowych, łącząc ją z laminatem w warunkach podciśnienia 0,1 - 0,8 atm. w temperaturze 40 - 50°C przez 10 minut do 2 godzin.

Wadą dotychczas stosowanych membran nieresorbowanych jest to, że istnieje konieczność ich usunięcia podczas powtórnego zabiegu chirurgicznego (po ok. 4 - 6 tyg.), co często sprzyja infekcjom i może spowodować uszkodzenie nowopowstałej niedojrzałej tkanki kostnej. Błony resorbowalne z kolagenu nie wymagają usunięcia, jednakże ich wadą jest możliwość wystąpienia reakcji alergicznych na obcogatunkowe białko a także możliwość przeniesienia patogenów. Błony resorbowalne z poliestrów alifatycznych mają budowę włóknistą w której zarówno wielkość porów jak i ich udział objętościowy są trudne do kontrolowania. Celem wynalazku jest otrzymanie resorbowalnej membrany o takiej mikrostrukturze, która stwarzałaby korzystne warunki do odbudowy tkanki kostnej.

Sposób wytwarzania resorbowalnej membrany do sterowanej regeneracji tkanek, według wynalazku polega na tym, że przygotowuje się 1 - 5% roztwór biozgodnego resorbowalnego polimeru, korzystnie kopolimeru glikolidu z laktydem lub kopolimeru glikolidu z ε-kaprolaktonem, w chlorku metylenu, do którego następnie wprowadza się poliglikol etylenowy o masach cząsteczkowych od 100 Da do 5000 Da, przy czym ilość wprowadzanego poliglikolu etylenowego jest taka, aby jego udział objętościowy w mieszaninie z polimerem resorbowalnym wynosił od 10 do 70%. Mieszaninę polimerów w chlorku metylenu homogenizuje się w temperaturze pokojowej. Dochodzi wówczas do separacji faz w mieszaninie polimeru resorbowalnego i poliglikolu etylenowego z wytworzeniem kulistych wydzieleń o średnicy kilku mikrometrów. Średnica wydzieleń zależy od masy cząsteczk owej poliglikolu etylenowego, stąd możliwe jest sterowanie wielkością wydzieleń poliglikolu etylenowego w mieszaninie polimerowej. Następnie mieszaninę odlewa się na gładką powierzchnię, np. szklaną suszy się w temperaturze 20-40°C do odparowania rozpuszczalnika przez 24 - 48 h.

W wyniku różnic w gęstości obu rozpuszczonych składników na tym etapie dochodzi do zjawiska sedymentacji wydzieleń polimeru o większej gęstości i nagromadzenia się ich przy powierzchni szklanej, co w konsekwencji umożliwia uzyskanie membrany asymetrycznej o anizotropowym rozkładzie porów. Zestaloną folię umieszcza się w wodzie destylowanej w temperaturze 25°C przez czas potrzebny do wypłukania poliglikolu etylenowego (24 - 72 h), wymieniając wodę co najmniej 15 razy aż do uzyskania porowatej membrany o założonej wielkości porów i ich rozmieszczeniu. Następnie membranę suszy się na powietrzu i w suszarce próżniowej w warunkach podciśnienia 0,01 - 0,08 MPa w temperaturze 20 - 40°C przez 12 - 24 h. Z membrany po wysuszeniu wycina się fragmenty o kształcie i wymiarach odpowiadających miejscu implantacji, po czym uzyskane implanty wyjaławia się za pomocą plazmy nadtlenku wodoru lub metodą radiacyjną.

Materiał otrzymany sposobem według wynalazku posiada wiele zalet: jest biozgodny, poręczny chirurgicznie, nie wymaga powtórnej operacji w celu jego usunięcia, jego czas degradacji jest skor e lowany z czasem regeneracji tkanek, można go łatwo formować poprzez wycinanie nożyczkami lub za pomocą stempla i przez to dopasowywać do miejsca ubytku. Ponadto dzięki swojej budowie anizotropowej stanowi idealne podłoże do regeneracji tkanek przyzębia i wyrostka zębodołowego przeciwdziałając wnikaniu nabłonka i tkanki miękkiej do miejsca regenerującej się kości. W odróżnieniu od dotychczasowych rozwiązań opierających się na materiałach resorbowalnych w formie włóknistej, proponowane rozwiązanie umożliwia otrzymanie anizotropowych membran o zdefiniowanej budowie mikro-strukturalnej, o założonej wielkości porów i ich rozmieszczeniu.

P r z y k ł a d 1

Kopolimer glikolidu z laktydem o stosunku molowym komonomerów równym 15:85 rozpuszcza się w chlorku metylenu przygotowując roztwór 2%. Następnie dodaje się taką ilość poliglikolu etylenowego o masie cząsteczkowej 400 Da, aby jego udział objętościowy w mieszaninie z polimerem resorbowalnym wynosił 60% i homogenizuje się mieszaninę na mieszadle magnetycznym przez 12 h w temperaturze 25°C. Następnie mieszaninę odlewa się na gładką powierzchnię, np. szklaną suszy się w temperaturze 40°C do odparowania rozpuszczalnika przez 24 h, po czym zestaloną folię

PL 219 076 B1 umieszcza się w wodzie destylowanej w temperaturze 25°C przez czas 48 h potrzebny do wypłukania poliglikolu etylenowego, wymieniając wodę co najmniej 15 razy aż do uzyskania porowatej membrany. Następnie membranę suszy się na powietrzu i w suszarce próżniowej w warunkach podciśnienia 0,06 MPa w temperaturze 40°C przez 24 h. Z membrany po wysuszeniu wycina się fragmenty o kształcie i wymiarach odpowiadających miejscu implantacji, po czym uzyskane implanty wyjaławia się za pomocą plazmy nadtlenku wodoru lub metodą radiacyjną.

Membrana cechuje się budową anizotropową jedna jej powierzchnia jest gładsza a druga bardziej chropowata. Wielkość porów w membranie wynosi do 2 μm na górnej powierzchni i do 10 μm na powierzchni dolnej.

P r z y k ł a d 2

Kopolimer glikolidu z laktydem o stosunku molowym komonomerów równym 15:85 rozpuszcza się w chlorku metylenu przygotowując roztwór 2%. Następnie dodaje się taką ilość poliglikolu etylenowego o masie cząsteczkowej 1000 Da, aby jego udział objętościowy w mieszaninie z polimerem resorbowalnym wynosił 60% i homogenizuje się mieszaninę na mieszadle magnetycznym przez 12 h w temperaturze 25°C. Następnie mieszaninę odlewa się na gładką powierzchnię, np. szklaną suszy się w temperaturze 40°C do odparowania rozpuszczalnika przez 24 h, po czym zestaloną folię umieszcza się w wodzie destylowanej w temperaturze 25°C przez czas 48 h potrzebny do wypłukania poliglikolu etylenowego, wymieniając wodę co najmniej 15 razy aż do uzyskania porowatej membrany. Następnie membranę suszy się na powietrzu i w suszarce próżniowej w warunkach podciśnienia 0,06 MPa w temperaturze 40°C przez 24 h. Z membrany po wysuszeniu wycina się fragmenty o kształcie i wymiarach odpowiadających miejscu implantacji, po czym uzyskane implanty wyjaławia się za pomocą plazmy nadtlenku wodoru lub metodą radiacyjną.

Membrana cechuje się budową anizotropową jedna jej powierzchnia jest gładka i praktycznie nieporowata zaś druga strona jest chropowata o porach o średnicy do 20 μm.

P r z y k ł a d 3

Kopolimer glikolidu i ε-kaprolaktonu o stosunku molowym komonomerów równym 90:10 rozpuszcza się w chlorku metylenu przygotowując roztwór 3%. Następnie dodaje się taką ilość poliglikolu etylenowego o masie cząsteczkowej 1000 Da, aby jego udział objętościowy w mieszaninie z polimerem resorbowalnym wynosił 40% i homogenizuje się na mieszadle magnetycznym przez 24 h w temperaturze 25°C. Potem mieszaninę odlewa się na gładką powierzchnię, np. szklaną suszy się w temperaturze 30°C do odparowania rozpuszczalnika przez 48 h, po czym zestaloną folię umieszcza się w wodzie destylowanej w temperaturze 25°C przez czas 72 h potrzebny do wypłukania poliglikolu etylenowego, wymieniając wodę co najmniej 20 razy aż do uzyskania porowatej membrany. Następnie membranę suszy się na powietrzu i w suszarce próżniowej w warunkach podciśnienia 0,08 MPa w temperaturze 20°C przez 24 h. Z membrany po wysuszeniu wycina się fragmenty o kształcie i wymiarach odpowiadających miejscu implantacji, po czym uzyskane implanty wyjaławia się metodą radiacyjną.

Membrana cechuje się budową anizotropową, jedna jej powierzchnia jest gładsza a druga bardziej chropowata. Wielkość porów w membranie wynosi od 2 do 5 μm.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania resorbowalnej membrany do sterowanej regeneracji tkanek, znamienny tym, że przygotowuje się 1 - 5% roztwór biozgodnego resorbowalnego polimeru, korzystnie kopolimeru glikolidu z laktydem lub kopolimeru glikolidu z ε-kaprolaktonem, w chlorku metylenu, do którego następnie wprowadza się poliglikol etylenowy o masach cząsteczkowych od 100 Da do 5000 Da, przy czym ilość wprowadzanego poliglikolu etylenowego jest taka, aby jego udział objętościowy w mieszaninie z polimerem resorbowalnym wynosił od 10 do 70%, mieszaninę polimerów w chlorku metylenu homogenizuje się w temperaturze pokojowej, a następnie odlewa się na gładką powierzchnię i suszy się w temperaturze 20 - 40°C do odparowania rozpuszczalnika przez 24 - 48 h, zestaloną folię umieszcza się w wodzie destylowanej w temperaturze 25°C przez czas potrzebny do wypłukania poliglikolu etylenowego 24 - 72 h, wymieniając wodę co najmniej 15 razy aż do uzyskania porowatej membrany, po czym uzyskaną membranę suszy się na powietrzu i w suszarce próżniowej w warunkach podciśnienia 0,01 - 0,08 MPa w temperaturze 20 - 40°C przez 12 - 24 h, z membrany po wysuszeniu wycina się fragmenty o kształcie i wymiarach odpowiadających miejscu implantacji, a uzyskane implanty wyjaławia się za pomocą plazmy nadtlenku wodoru lub metodą radiacyjną.