RS63605B1 - Polusintetički praškasti materijal, dobijen modifikacijom sastava prirodnog morskog biomaterijala, njegovog proizvodnog procesa, njegovih primena - Google Patents

Description

Opis:

Oblast pronalaska

Ovaj pronalazak se odnosi na upotrebu nerastvorljivih i rastvorljivih biopolimera ekstrahovanih iz organske frakcije unutrašnjeg aragonitnog sloja i/ili spoljašnjeg kalcitnog sloja ljuske školjki biranih uglavnom iz grupe Pinctadines, a posebno Pinctada maxima, margaritifera i Tridacnes: Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus.

Kontekst pronalska

WO 9014111 opisuje proizvod za zamenu koštanih struktura realizovanih iz sedefastog sloja vodenih mekušaca.

Materijali koji se uglavnom koriste za popunjavanje gubitaka koštane supstance traumatskog, tumorskog, distrofičnog ili degenerativnog porekla su cementi fosfokalcitni, bio-kopolimeri, životinjskog ili ljudskog porekla.

Što se tiče učvršćivanja proteza za punjenje, koristi se samo poli(metil metakrilat) (PMMA),eventualno sa antibioticima, inicijatorom (reakcije), aktivatorom, zatamnjivačem ili bojom. Endoproteze obično fiksirane PMMA cementima, čiji su nedostaci dobro poznati, posebno egzotermna reakcija nastala tokom polimerizacije cementa, kao i nekroza koštanih ćelija koja zbog toga nastaje, skupljanje cementa tokom vremena i njegovo starenje, što uzrokuje pokretljivost proteze i potrebu za njenom revizijom u najvećem broju slučajeva postoperativno u periodu od 10 do 15 godina.

Svi ovi materijali su biokompatibilni, neki od njih, kao što su kalcijum-fosfatni cementi, zahtevaju osteokonduktivna svojstva; malo je bioaktivnih, većina je inertna.

Injekcioni cementi se sastoje od tečne faze koja može biti fosforna kiselina, vodeni rastvor ili HPMC gel, stehimetrijska voda od 0,1 mol, sumporna kiselina, limunska kiselina.

Biomaterijali, sintetički ili goveđeg porekla, koriste se kao zamena za kosti, u suštini su obdareni osteokonduktivnim svojstvima i generalno nisu potpuno bio-resorptivni.

Za neke od njih, naročito polimere, dolazi do oslobađanja produkata razgradnje koji mogu imati dugotrajne štetne efekte na okolna tkiva ili sistemski nezdravi, morbidni. Ova bioresorpcija zavisi od pacijenta.

Pored toga, gotovo sve zamene za kosti nisu bioaktivne: zbog toga je neophodno povezati ih sa kolagenom životinjskog porekla, ili sa drugim supstancama koje, da bi mogle da se bio-resorbuju, izazivaju veliku inflamatornu reakciju domaćina primaoca, veću i drugačiju od fiziološke reakcije.

Najveći nedostatak koštanih zamena u obliku praha ili granula leži u činjenici da tokom njihove primene, bilo sa autolognom krvlju, fiziološkim rastvorom ili bilo kojim drugim tečnim vektorom, ne formiraju ''koagulum'' koji ima adhezivna svojstva i pospešuje njihovu koheziju i njihovo održavanje na i na sajtu.

Poznato je da se ljudska kost sastoji od 43% neorganskih komponenti , 32% organskih komponenti i 25% vode. Organska komponenta se sastoji od 90% kolagenih proteina - uključujući 97% kolagena tipa I, tipa III, IV i V - kao i 10% nekolagenih proteina predstavljenih osteokalcinom, osteonektinom, osteopontinom, koštanim sialo-proteinom, proteoglikanima, fibronektinom, faktorima rasta i morfogenim proteinima. Upravo ovi nekolageni proteini igraju suštinsku ulogu u procesima osteogeneze i popravke oštećenih tkiva.

Neorganska frakcija se uglavnom sastoji od hidroksiapatita u obliku kristala kalcijum fosfata; ova frakcija sadrži i druge minerale kao što su sodijum, kalijum, bakar, cink, stroncijum, fluor, aluminijum silicijum u malim količinama. Svi ovi elementi imaju važnu ulogu u ćelisjkom metabolizmu kao i u zarastanju i regeneraciji kostiju.

Studija strukture i sastava školjkI, kao što su generalno grupa Pinctadines, a posebno Pinctada maxima, margaritifera i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus, pokazala je da ona sedefasti unutrašnji sloj, sastavljen od 3 do 5% organske frakcije, koja se i sama sastoji od kolagenih i nekolagenih proteina, u suštini nerastvorljivih i rastvorljivih biopolimera. Sedefasti unutrašnji sloj takođe sadrži neorgansku frakciju koja predstavlja 95 do 97%, koja se u suštini sastoji od kalcijum karbonata, minerala i metalnih jona, kao i od 3% vode. Ova studija strukture ljuske mekušaca na koju se pronalazak odnosi takođe pokazuje da se ona sastoji od spoljašnjeg kalcitnog sloja, strukturno različitog od unutrašnjeg aragonitnog sloja, ali takođe sadrži organsku frakciju sastavljenu od nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera.

Mnoge publikacije su istakle osteo-indikatorska i osteo-konduktivna svojstva prirodnog biomaterijala iz aragonitnog sloja gore pomenutih morskih mekušaca.

Ova svojstva proizilaze iz prisustva bio-polimera sadržanih u organskoj frakciji, u kojoj su identifikovani strukturni proteini slični onima koji doprinose strukturi organa kao što su zubi, kosti, koža, mišići, sluzokože itd... Takođe su predstavljeni funkcionalni proteini slični onima koji učestvuju u metaboličkim i biohemijskim procesima (enzimologija, imunologija, membranski receptori, signalni molekuli, itd...) Među ovim strukturnim proteinima posebno su zastupljeni kolageni: tako su identifikovani tip I, II, III i srodni kolageni.

Pored slobodnih aminokiselina, prisustvo proteoglikana (ugljeni hidrati vezani za male peptide), glikoproteina (asocijacija kolagena i ugljenih hidrata) među kojima su glikoproteini niske molekulske mase, generalno se smatraju faktorima rasta vezanih za BMP, TNF ß, za TGF ß, PGF itd.

Takođe je poznata osnovna uloga određenih nekolagenih molekula u fiziološkom procesu zarastanja i regeneraciji ćelija i tkiva.

In vitro i in vivo, demonstrirana su svojstva zarastanja, regeneracije, angiogeneze i osteoindukcije organo-mineralnog kompleksa unutrašnjeg sloja ljuske gore pomenutih mekušaca, svojstva vezana za prisustvo ovih različitih kolagena i faktora rasta.

Ako uporedimo fizičko-hemijski sastav koštanog tkiva i aragonita školjki razmatranih mekušaca,primećujemo snažnu sličnost organskih komponenti prisutnih u procentu od 32% u koštanom tkivui 3 do 5% u aragonitu. Etapa mineralnog procesa, 43% za kost, naročito kalcijum fosfat, predstavljaju u aragonitu 95 do 97% u obliku kalcijum karbonata; proporcije ostalih minerala su veoma slične.

S obzirom na ulogu bio-polimera sadržanog u organskoj frakciji prirodnog morskog biomaterijala, pronalazači su smatrali da je razumno da modifikuju njegov sastav povećanjem udela ovih bio-polimera u sastavu novog polusintetičkog hibrida. Poznato je da organska frakcija unutrašnjeg aragonskog i spoljašnjeg kalcitnog sloja dotičnih mekušaca sadrži rastvorljive, difuzione molekule, koji imaju osteogena svojstva koja intervenišu u mineralizaciji i rastu kalcifikovanih tkiva. Prisustvo nerastvorljivog strukturnog proteina je takođe pokazano u peri-kristalnim i inter-lamelarnim omotačima aragonita.

Pored toga, molekuli sadržani u organskoj frakciji spoljašnjeg kalcitnog sloja ljuske slični su onima koji se nalaze u unutrašnjem aragonitnom sloju ljuske mekušaca na koje se odnosi pronalazak.

To je razlog zašto se činilo razumnim ekstrahovati i koncentrisati ne samo organske molekule, koji su usko povezani sa biokristalima i interkristalnim lamelama od kojih se sastoji aragonit sedefastih oklopa, već i one sadržane u spoljašnjim kalcitnim slojevima školjki tih mekušaca.

Ekstrakcija bio-polimera iz organskih frakcija u biomaterijalima ima za cilj da obezbedi rastvorljive i nerastvorljive molekule. Cilj je da se dodavanjem ekstrahovanih nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera poveća odnos organske i neorganske strukture, kako bi se optimizovala svojstva ćelijske regeneracije kao i regeneracije tkiva, zarastanja, osteoindukcije, angiogeneze biomaterijala tako dobijenog.

Ovako su sadašnji pronalazači otkrili da je moguće iz ljuske mekušaca izabranog između Tridacnae maxima, Tridacnae gigas, Tridacnae derasa, Tridacnae tevaroa, Tridacnae squamosa, Tridacnae crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus, Pinctada maxima, Pinctada margaritifera, i drugih Pinctadina, dobiti materijal koji zadovoljava ove zahteve dodavanjem rastvorljivih i nerastvorljivih biopolimera i kalcijum karbonat transformisanog karbonizacijom.

Tako modifikovan, novi polu-sintetički bioresorbabilni praškasti materijal prema pronalasku, namenjen je za proizvodnju, na primer, zamena za kosti, inekcionog cementa ili cementa za učvršćivanje endoproteza, ili čak za razvoj uređaja za osteosintezu i oblikovanih, bioresorbabilnih implantata.

Dakle, cilj pronalaska, u skladu sa prvim aspektom, je upotreba nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera ekstrahovanih iz organske frakcije unutrašnjeg aragonitnog sloja i/ili spoljašnjeg kalcitnog sloja ljuske školjki, odabranih iz grupa koju čine Pinctadines, posebno Pinctada maxima, margaritifera, i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus kao pomoćna sredstva za sastav praha ili prirodne soli kalcijuma, prirodnih ili sintetičkih polimera, kolagena, mineralnih okvira koštanog tkiva životinjskog ili ljudskog porekla, čija je karakteristika što je praškasta kompozicija praškasti polusintetički materijal dobijen od prirodnog morskog biomaterijala kome je dodat kalcijum karbonat transformisan karbonizacijom, pri čemu je pomenuti morski prirodni biomaterijal unutrašnji aragonični sloj školjki odabranih iz grupa koju čine Pinctadines, posebno Pinctada maxima, margaritifera i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus.

Detaljan opis pronalaska:

Prema prvom aspektu, pronalazak se odnosi na upotrebu nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera ekstrahovanih iz organske frakcije unutrašnjeg aragonitnog sloja i/ili spoljašnjeg kalcitnog sloja ljuske školjki, odabranih iz grupa koju čine Pinctadines, posebno Pinctada maxima, margaritifera, i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus kao pomoćna sredstva za sastav praha ili prirodne soli kalcijuma, prirodnih ili sintetičkih polimera, kolagena, mineralnih okvira koštanog tkiva životinjskog ili ljudskog porekla, čija je karakteristika što je praškasta kompozicija praškasti polusintetički materijal dobijen od prirodnog morskog biomaterijala kome je dodat kalcijum karbonat transformisan karbonizacijom, pri čemu je pomenuti morski prirodni biomaterijal unutrašnji aragonični sloj školjki odabranih iz grupa koju čine Pinctadines, posebno Pinctada maxima, margaritifera i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus.

Polusintetički materijal u prahu je prema pronalasku bio-rastvorljiv.

Prema jednom načinu realizacije, veličina čestica je od 5 nm do 100 µm, poželjno od 20 nm do 50 µm, poželjnije od 50 nm do 20 µm.

Rastvorljivi i nerastvorljivi biopolimeri se ekstrahuju iz aragonitnog sloja unutrašnjeg i/ili spoljašnjeg kalcitnog sloja školjke mekušaca izabranih iz grupe koja se sastoji od Pinctadines, posebno Pinctada maxima, margaritifera i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus.

Metoda ekstrakcije ovih polimera opisana je u nastavku.

Kalcijum karbonat transformisan karbonizacijom pronalaska i implementiran u polu-sintetički materijal pronalaska, dolazi iz prirodnog kopnenog, morskog ili taloženog kalcijum karbonata, ili iz neorganske frakcije aragonitnog sloja nakon ekstrakcije nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera koji je transformisan karbonizacijom. Poznato je da kalcijum karbonat, kristalizovan u ortorombičnom ili romboedarskom sistemu kada se podvrgne toplotnoj obradi između 800 i 1100°C, dobija nova svojstva termolizom i oksidacijom koja se ogledaju u snažnoj moći lepljenja i plastičnosti koja omogućuje lako modeliranje. Ovaj fenomen je karbonizacija prema sledećoj reakciji:

CaCO₃ termička obrada → Ca(OH)₂ CO₂ → CaCO₃ H₂O

Tokom ove reakcije, tokom koje temperatura raste i održava se u periodu od 20 do 40 minuta, kalcijum karbonat se hemijski transformiše u kreč, zatim pod dejstvom CO₂ i vlažnosti okoline, postaje amorfni kalcijum karbonat. Ova hemijska transformacija dešava se u roku od nekoliko dana u zavisnosti od vlažnosti okoline.

Dakle, praškasti polu-sintetički materijal prema pronalasku sadrži prah dobijen od prirodnog morskog materijala čija je organska frakcija dopunjena nerastvorljivim i rastvorljivim bio-polimerima, a mineralna frakcija u kalcijum karbonat sedimentnog ili nataloženog kopnenog porekla, transformisana postupkom karbonizacije.

Prema posebnom metodom realizacijom, praškasti polusintetički materijali prema pronalasku sadrže aragonit u praškastom obliku sa veličinom čestica od 5 nm do 100 µm, poželjno od 20 nm do 50 µm, poželjnije od 50 nm do 20 µm, nerastvorljiv i ekstrahovani rastvorljivi biopolimeri, i kalcijum karbonat transformisan karbonizacijom.

Dodavanjem ekstrahovanih nerastvorljivih i rastvorljivih biopolimera, udeo organske frakcije materijala se povećava u opsegu između 1% i 10%, poželjno a uz poštovanje proporcija između rastvorljivih biopolimera koji postoje u početnom materijalu. Dodavanjem kalcijum karbonata transformisanog karbonizacijom povećava se udeo mineralne frakcije inicijalnog materijala u rasponu od 1% do 10%, u zavisnosti od željenih fizičko-hemijskih karakteristika.

Prema načinu posebne realizacije, polusintetički materijal prema pronalasku sadrži: za 100g aragonita u prahu sa veličinom čestica od 5 nm do 100 µm, poželjno od 20 nm do 50 µm, još poželjnije od 50 nm do 20 µm;

od 1 g do 50 g, poželjno od 5 g do 25 g, još poželjnije od 10 g do 15 g, ekstrahovanih nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera; i

od 0,5 g do 50 g, poželjno od 1 g do 25 g, a još poželjnije od 2 g do 10 g karbonata kalcijuma pretvorenog karbonizacijom.

Prilikom ekstrakcije bio-polimera, pronalazači su pokazali da u unutrašnjem aragonitnom sloju i spoljašnjem kalcitnom sloju mekušaca koji se koriste u realizaciji pronalaska, udeo nerastvorljivih bio-polimera predstavlja od 2,6% do 4,3%, a bio-polimera rastvorljivih od 0,4% do 0,7% ukupne težine. Dodavanje biopolimera materijalu prema pronalasku vrši se na način da je procenat rastvorljivih biopolimera/nerastvorljivih biopolimera sličan procentu originalnog prirodnog proizvoda.

Pronalazak se takođe odnosi na postupak za pripremu polu-sintetičkog puvlerulentnog materijala, kao što je gore opisano. Prema posebnom postupku, sastavni elementi se pripremaju i zatim mešaju tako da se dobije materijal prema pronalasku. Tako se pripremaju praškasti materijal kao rezultat prirodnog morskog biomaterijala, nerastvorljivi i rastvorljivi biopolimeri ekstrahovani iz prirodnog morskog bio-materijala i kalcijum karbonat transformisan karbonizacijom.

Tačnije, metoda pripreme se sastoji od mešavine mlevenog prirodnog biomaterijala, nerastvorljivog polimera i rastvorljivih ekstrakata iz unutrašnjeg aragonitnog sloja i/ili iz spoljašnjeg kalcitnog sloja školjke mekušaca izabranih iz grupe koju čine Pinctadines, posebno Pinctada maxima, margaritifera i Tridacnes, uključujući Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus i kalcijum karbonat transformisan nakon karbonizacije.

U posebnom načinu izvođenja, mleveni prirodni biomaterijal je unutrašnji aragonatski sloj ljuske mekušaca. Mlevenje se vrši na način da se dobije prosečna veličina čestica od 20 nm do 50 µm.Dobijena zrna mogu biti sferonizovana da bi se poboljšala tečnost i kompresibilnost praha.

U postupku prema pronalasku, nerastvorni i rastvorljivi polimeri se ekstrahuju supercentrifugiranjem i tangencijalnom ultrafiltracijom zajedno sa reverznom osmozom posle hidrolize. Pre ekstrakcije, unutrašnji aragonitni sloj i/ili spoljašnji kalcitni sloj ljuske mekušaca mogu (može) biti umreženi(umrežen). Da bi se olakšala ekstrakcija, unutrašnji aragonitni sloj i/ili spoljašnji kalcitni sloj ljuske mekušaca se usitnjavaju (usitnjava se) i proseju (proseje se) do veličine zrna između 250 µm i 50 µm.

Ove razne etape opisane su sukcesivno kao što sledi.

Prirodni morski biomaterijal koji se koristi kao sirovina je izabran iz grupe koju čine Pinctadines, posebno Pinctada maxima, magaritifera i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus parcelanus.

Svaka od komponenti može biti izvedena iz istog morskog biomaterijala ili iz različitih morskih biomaterijala.

Odabrane školjke se čiste, dekontaminiraju, eventualno umrežene, kalcitni sloj se odvaja od unutrašnjeg sloja. Unutrašnji sloj je usitnjen. Deo usitnjenog unutrašnjeg sloja čini osnovnu komponentu materijala prema pronalasku. Rastvorljivi i ner astvorljivi biopolimeri se ekstrahuju iz kalcita i/ili osnovnog sloja materijala. Kalcijum karbonat koji može nastati iz mineralnog dela nakon ekstrakcije biopolimera koji se transformiše karbonizacijom. Tako ekstrahovani biopolimeri i transformisani kalcijum karbonat se dodaju baznoj komponenti koja je prethodno dobijena.

Specifična realizacija postupka prema pronalasku je detaljno opisana u nastavku. Naravno, stručnjak u ovoj oblasti će moći da prilagodi uslove ovog procesa specifičnim početnim biomaterijalima i željenoj krajnjoj upotrebi.

I. PRIPREMA KOMPONENATA:

Nakon eliminacije epiobonta struganjem, školjke od izabranog morskog biomaterijala podležu sledećim tretmanima:

I.1) Dekontaminacija školjki:

Školjke se dekontaminiraju potapanjem u rezervoar sa vodom u koji je dodat rastvor hipo-hlorita

koji sadrži 2% aktivnog hlora.

1.2) Ultrazvučni tretman školjki:

Školjke se zatim ispiraju i tretiraju u ultrazvučnom rezervoaru napunjenom vodom iz mikrobiološki kontrolisane mreže, na primer na temperaturi od 55ᵒC kome se dodaje rastvor za čišćenje i dezinfekciju pri razblaženju 1 dela rastvora na 127 delova vode. Trajanje tretmana je 30 minuta na frekvenciji od približno 40 kHz.

1.3) Ispiranje i sušenje školjki:

Školjke se ispiraju potapanjem u rezervoar sa demineralizovanom vodom na primer 20 min na temperaturi od 90ᵒC, dodati Calbenium ® u razblaženju od 2% tokom 30 minuta. One se zatim suše.

1.4) Umrežavanje školjki:

Prema drugoj realizaciji, da bi se biomaterijalu prirodnog porekla dala povećana biološka svojstva, posebno u cilju optimizacije ćelijskog metabolizma i jačanja anti-radikalnih svojstava, školjke mogu biti umrežene na sledeći način:

U providnoj staklenoj ili plastičnoj posudi promenljivog kapaciteta pripremite mešavinu vode iz mreže sa dodatkom 10% riboflavina; skup se održava na temperaturi od 20ᵒC, uz mešanje smeše stvara se vertikalno strujanje na UVA zračenje. Školjke su postavljene vertikalno i obostrano podvrgnute iridaciji UVA lampama talasne dužine od 365 nanometara u sekundi, pri intenzitetu od 2300 mikro-džula po kvadratnom centimetru tokom 180 min. Sve je držano pod vakuumom tokom celog trajanja tretmana.

Školjke su zatim isprane i osušene strujanjem vazduha od 40ᵒC.

Takođe je moguće koristiti postupak opisan u patentnoj prijavi FR 1450204 podnetoj 10. januara 2014. godine.

1.5) Uklanjanje spoljašnjeg kalcitnog sloja:

Kalcitni spoljni sloj školjki koji je uklonjen brušenjem sa finim granulama.

Proizvod je rezervisan i čini '’Skup za ekstrakciju bio-polimera iz spoljašnjeg kalcitnog sloja''.

1.6) Zamrzavanje gornjeg sedefastog omotača posle brušenja:

Prema pronalasku, sedefasti omotači su zamrznuti na temperaturi od -18ᵒC u trajanju od 120 minuta.

1.7) Drobljenje sedefastog sloja i vađenje šarži:

Zatim se prelazi na drobljene sedefastog omotača na primer u čeljusnu drobilicu od volfram karbida, tako da bi se pokupile čestice koje su ostale da lebde, koje isto tako sadrže nano-zrna.

Operacija drobljenja se ponavlja najamanje 3 puta i čuvamo posle zamrzavanja, 2 šarže:

- Prvi sa nasumičnom veličinom čestica od 20 mikrona do 50 nanometara će činiti mešani aragonitni deo proizvoda prema pronalasku, koji se u daljem tekstu naziva „mešovita aragonska serija“. Pod aragonitnom mešanom serijom podrazumeva se praškasti oblik dobijen nakon mlevenja koji sadrži dve organske i neorganske komponente. - Druga serija sa veličinom čestica od 250 do 50 mikrona je rezervisana za ekstrakciju nerastvorljivih i rastvorljivih biopolimera. Nazivaće se „serija za ekstrakciju biopolimera iz unutrašnjeg aragonitnog sloja“.

Korišćenjem laserskog merača čestica odredite veličinu i opseg zrna dobijenih iz praha.

1.8) Sferifikacija mešane aragonitne serije:

Mešana aragonitna šarža se podvrgava mehaničkom tretmanu koji ima za cilj da standardizuje zrna sferifikacijom, a cilj je da se trenjem zaokruže uglovi i ivice zrna.

Ovaj tretman ima efekat poboljšanja tečnosti, kompresibilnosti dobijenog praha i na taj način promoviše zgušnjavanje i međučestične veze tokom primene materijala prema pronalasku, posebno kao zamena za kosti, zaptivnih cementa, injekcioni cementi, uređaji za osteosintezu i bio-resorptivni oblikovani implantati.

U ovoj fazi sferifikacije možemo da postupimo na sledeći način: postavljamo cilindričnu posudu od stakla ili cirkonijuma, na primer, sa horizontalnom osom rotacije, koji sadrži staklene oštrice promenljive širine, mešavinu jednakih delova praškastog materijala iz aragonitske mešane serije, strugotine od nekoliko mm² tvrdog drveta, na primer hrasta, sterilisane u autoklavu. Posuda se okreće promenjljivom brzinom i vremenom, što zavisi od veličine i količine proizvoda koji se obrađuje.

Na kraju tretmana sferifikacije, cela smeša, mešavina aragonita i strugotine, sakuplja se u nepokretnu posudu napunjenu odgovarajućom količinom vode koja se neprestano meša oko 15 minuta. Nakon mirovanja, drvne strugotine koje plutaju na površini uklanjaju se usisavanjem.

Rastvor je zatim filtriran kroz najlonski filter sa prečnikom mreže od 20 mikrona, zatim je pelet osušen na Rotavapor® na 40°C i upakovano.

U skladu sa drugom realizacijom, aragonitska mešavina se takođe može dodati u jednakim delovima natrijum hlorida u obliku zrna nasumičnog prečnika u rasponu od 1 do 3mm.

Nakon tretmana, natrijum hlorid se eliminiše rastvaranjem u vrućoj vodi na 90°C i filtriranjem kroz najlonski filter, nakon čega sledi pranje u toploj vodi na 90°C i sušenje strujom vrućeg vazduha na 40°C.

II. EKSTRAKCIJA BIOPOLIMERA

II.1 Ekstrakcija nerastvorljivih biopolimera:

Prema pronalasku, adekvatna količina praha iz šarže za ekstrakciju biopolimera iz unutrašnjeg aragonitnog sloja dobijenog u koraku I.5), pomeša se sa dovoljnom količinom demineralizovane vode, da bi se ubrizgala u reaktor za hidrolizu, u koji se dodaje određena količina 25% limunske kiseline; to se ohladi na temperaturu koja osciluje između 4 i 5°C uz stalno mešanje. Pronalazači su favorizovali upotrebu limunske kiseline zbog njenih svojstava snižavanja pH vrednosti i površinskog napona. pH, kontrolisan pH metrom, održava se iznad 4,5 dodavanjem 2,5 N sode kako bi se izbegla promena bio-polimera; zatim se smanjuje na 7 na kraju faze dodavanjem 0,1 litar 5N sode na 100 litara hidrolizata.

Pošto se dobije potpuno rastvaranje praha, hidrolizat se prenosi u rezervoar za skladištenje, uz stalno mešanje, zatim se prenosi u centrifugalni separator gde se podvrgava sili od 18 do 20.000 G u centrifgalnom ventilatoru.

Operacija se po potrebi ponavlja nakon kontrole rastvora turbidimetrom i korekcije limunskom kiselinom ako je potrebno, pri čemu se temperatura održava između 4 i 5°C.

Prema rezultatima turbidimetra, hidrolizat se ponovo može podvrgnuti super centrifugiranju.

U svakom ciklusu super centrifugiranja, ostaci sakupljenih nerastvorljivih bio-polimera se operu i čuvaju. Voda za pranje iz ostataka se tretira oksalnom kiselinom da bi se potvrdilo prisustvo ili odsustvo kalcijuma.

Na kraju poslednjeg super centrifugiranja, dobijamo ostatak koji sadrži sve nerastvorljive biopolimere, u obliku vlažnog braonkastog kolača, koji se suši liofilizacijom, ili dehidratacijom, sa sivim sferulama na kraju tretmana 2 do 3 mm u prečniku koji nastaje umotavanjem proteina pod dejstvom centrifugalne sile.

Ekstrahovani nerastvorljivi bio-polimeri se melju, na primer, u zupčastom mlinu dok se ne dobije prah sa nasumičnom veličinom čestica od 5 mikrona do 100 nanometara, koji se dobija nakon prosejavanja.

II.2 Ekstrakcija rastvorljivih biopolimera:

Permeat i voda za pranje se usmeravaju na desalinizaciju u uređaj za tangencijalnu ultra filtraciju, na primer sa kasetama koje imaju jedan rez od 1kD.

Permeatu se dodaje dovoljna količina sumporne kiseline od 2,0 mol/L da bi se izazvalo taloženje soli kalcijum-sulfata. Rastvor se filtrira, permeat se koncentriše u Rotavapor® pod vakuumom na temperaturi ključanja od 33ᵒC da bi se eliminisala limunska kiselina u obliku kristala.

Destilat koji sadrži proteine male molekularne težine kao i mono i multivalentne jone je razređen.

Pošto granična vrednost kaseta ne zadržava sve proteine, a posebno one sa veoma malom molekulskom težinom, destilat se podvrgava reverznoj osmozi.

Destilat se prenosi da bi se podvrgao tretmanu odvajanja tečne faze prodiranjem kroz poluselektivne membrane, na primer sa prečnikom pora od 0,0001 mikrona, pod dejstvom gradijenta pritiska od 40 do 80 bara.

Destilat se propušta da zadrži sve mono i multivalentne jone kao što su gvožđe, magnezijum, cink itd.

Retentat dobijen iz membrana reverzne osmoze se sakuplja i produžava vodom bez pirogena, zatim koncentrovano na primer pomoću Rotavapora®pod vakuumom, na temperaturi od 40°C, zatim osušeno zamrzavanjem zeodracijom ili kriodesikacijom. Dobija se veoma fin sivkasto-beli prah koji se čuva, zatim melje na primer u zupčastom mlinu da bi se posle prosejavanja dobio prah sa nasumičnom granulacijom u rasponu od 5 mikrona do 100 nanometara.

Prisustvo ili odsustvo proteina u permeatu se proverava uzimanjem alikvota rastvora koji se tretira Bredfordovom kolorimetrijskom metodom.

II.3 Ekstrakcija bio-polimera iz serije za ekstrakciju biopolimera spoljašnjeg kalcitnog sloja.

Prema drugoj realizaciji, ekstrakcija bio-polimera iz spoljašnjeg kalcitnog sloja se vrši na način identičan onom bio-polimera iz unutrašnjeg aragonitnog sloja.

III. KARBONIZACIJA KARBONATA KALCIJUMA

Znamo da je kalcijum karbonat, kristalizovan u ortorombskom sistemu ili romboedarskom, kada je sa termički obradjen izmeju 800 i 1100ᵒC, termolizom i oksidacijom stiče nova svojstva koja rezultiraju snažnom adhezivnom snagom i plastičnošću koja omogućava lako modeliranje. Ova pojava je karbonizacija, prema sledećoj reakciji:

CaCO₃ termička obrada → Ca(OH)₂ CO₂ → CaCO₃ H₂O

Tokom ove reakcije, tokom koje temperatura raste i održava se u periodu od 20 do 40 minuta, kalcijum karbonat se hemijski transformiše tako što postaje kreč, a zatim pod dejstvom CO₂ i vlažnosti okoline, postaje amorfni kalcijum karbonat. Ova hemijska transformacija traje nekoliko dana u zavisnosti od vlažnosti okoline.

Prema drugim načinima realizacije, sve kalcijumove soli, mogu, hemijskim reakcijama taloženja, da dovedu do kalcijum karbonata koji se može transformisati karbonizacijom. Tako, na primer, uglejnični kalcijum karbonat može se dobiti iz kalcijum hidroksida, kalcijum acetata, kalcijum oksalata, kalcijum sulfata, kalcijum citrata; na stručnjaku će biti da sprovede poznate hemijske postupke specifične za ovo taloženje.

Kalcijum karbonat takođe može poticati iz aragonitne unutrašnje ljuske mekušaca kao što su Pinktadini uopšte i posebno Pinctada: maxima, margaritifera i Tridacna: gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus, nakon ekstrakcije biopomolimera. Može biti i madrepornog porekla.

IV. FORMULACIJA SMEŠE IZ MEŠANE ŠARŽE ARAGONITA, EKSTRAHOVANIH NERASTVORLJIVIH I RASTVORLJIVIH BIO-POLIMERA I KALCIJUM KARBONATA TRANSFORMISANOG KARBONIZACIJOM

Količina nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera, ekstrahovana iz dve unutrašnje i spoljašnje aragonitne serije, određena prema udelu željene organske frakcije, i određena količina kalcijum karbonata transformisanog karbonizacijom, mešaju se sa definisanom količinom mešane aragonične serije tako da čine formulaciju proizvoda prema pronalasku.

Mešanje se vrši, na primer, u mikseru sa nožem dok se ne dobije homogen prah, koji se zatim pakuje.

Prema drugom aspektu, pronalazak se odnosi na praškasti polusintetički materijal, dobijen od prirodnog morskog biomaterijala, kome se dodaju nerastvorljivi i rastvorljivi bio-polimeri ekstrahovani iz organske frakcije unutrašnjeg aragonitnog sloja i/ili iz spoljni kalcitni sloj ljuske školjki odabranih iz grupe koju čine Pinctadines, posebno Pinctada maxima, margaritifera i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus i kalcijum karbonata transformisanog karbonizacijom za njegovu upotrebu u zarastanju i regeneraciji gubitka supstanci ili za lečenje opekotina, kratsti, čireva, eritematoznih lezija kože ili korišćenje materijala opisanog u proizvodnji uređaja ili oblikovanih implantata.

Praškasti polu-sintetički materijal prema pronalasku takođe može da se koristi u proizvodnji oblikovanih uređaja ili implantata sa kontrolisanom bio-resorpcijom, koji se sastoji od niti za šavove sa bioresorpcijom koja je poremećena tokom vremena. Takođe se može koristiti za formulaciju preparata za zamene kostiju za ekstemporanu upotrebu, zamene za kosti sa poroznom kolagenskom podrškom, zamene za kosti sa mineralnim okvirom životinjskog ili ljudskog porekla, uređaja za osteosintezu i bioformirane implantate, materijala, uređaja sa kontrolisanim bioresorpcijom, cementi za zaptivanje endoproteza, inekcioni cementi za minimalno invazivne operacije u vertebroplastici, cifoplastici i hirurgiji tumora kostiju.

U skladu sa još jednim načinom realizacije, proizvod prema pronalasku može biti povezan sa poroznom kolagenskom podlogom kao što je Spongia officinalis koja je bila podvrgnuta mehaničkom i termohemijskom tretmanu namenjenom za bakterijsku i virusnu dekontaminaciju, za eliminaciju bilo kojih pigmenata, za neutralizaciju imunogenih manifestacija. Znamo da se Spongia officinalis sastoji od Spongena, koji se i sam sastoji od vlakana karbonatnog skleroproteina povezanog sa kolagenom. Ovaj protein je slabo rastvorljiv i igra ulogu u zaštiti i podršci svih tkiva: vezivnog tkiva, tetiva, koštanog tkiva, mišićnih vlakana, kože, kose i noktiju. Spongin je protein za strukturu i skladištenje kolagena; inertan je, nerastvorljiv u vodi, hidrofoban i ne denaturira lako. Predstavlja podršku, specifičnu, za osteo-provodljivost. Stoga se može koristiti u kombinaciji sa materijalom prema pronalasku za proizvodnju koštanih supstituta.

Materijal prema pronalasku može se kombinovati sa kalcijumovim solima kao što su dehidrirani ili hemihidratisani kalcijum sulfat, kalcit, anhidrovani kalcijum hidroksifosfat, ß-TCP, kalcijum hidroksid. Materijal prema pronalasku može biti povezan sa mineralnim okvirima koštanog tkiva životinjskog ili ljudskog porekla.

Takođe se može povezati sa bio-resoptivnim polimerima kao što su kolagen,hijaluronska kiselina, hitozan, skrob, alginat ili čak sa sintetičkim resorbirajućim polimerima kao što su poliglikolid, poli (DL-laktid-co-glikolid) poli (L-laktid) ili akril polimeri kao što su polihidroksietil , metil meta-krilat, poilimetil metakrilat, kao i lekovite supstance u obliku praha, kao što su nesteroidni anti-inflamatori, antibiotici, antimitotici ili bilo koja druga terapeutska supstanca.

Imajući u vidu nedostatke u vezi sa upotrebom metil metakrilatnih zaptivnih cementa, pronalazači predlažu zaptivne cemente proizvedene sa proizvodom prema pronalasku, koji, budući da je prirodno radioprovidan, postiže mehaničko primarno zadržavanje endoproteze zahvaljujući svojim adhezivnim svojstvima, da dovede zatim do integracije tkiva zbog njegovih osteo-mimetičkih, osteo-induktivnih, osteo-konduktivnih, bioaktivnih svojstava, indukovanih prisustvom signalnih molekula, koji iniciraju bio-mineralizaciju.

Ovi signalni molekuli stimulišu in situ (na samom mestu) lokalne endogene faktore biomineralizacije da dovedu do formiranja metaplastične kosti.

Prema drugom cilju, pronalazak se odnosi na upotrebu kalcijum karbonata koji je prošao karbonizaciju ugrađuje u materijal prema pronalasku ili kako je pripremljen u skladu sa postupkom III, gore opisanom procesu u sastavima koje sadrže kalcijumove soli, prirodne ili sintetičke polimere, kolagen, mineralne okvire koštanog tkiva životinjskog ili ljudskog porekla. Takođe se može povezati sa bio-resorbirajućim polimerima kao što su kolagen, hijaluronska kiselina, hitason, skrob, alginat ili sintetički resorptivni polimeri kao što su poliflikolid, poli (DL-laktid-co-glikolid) poli (L-laktid) ili akrilni polimeri kao što su polihidroksietil, metil metakrilat, poli metil meta-krilat, kao i lekovite supstance u obliku praha, kao što su nesteroidni antiinflamatori, antibiotici, antimitotici ili bilo koja druga terapeutska supstanca.

Poznato je da su nerastvorljivi i rastvorljivi polimeri sadržani u organskoj frakciji aragonitnog i kalcitnog sloja imaju svojstva zarastanja i regeneracije kako tvrdih tkiva kao što su kost i hrskavica, tako i mekih tkiva kao što su koža, mišići i sluzokože. Neki od ovih nekolagenih bio-polimera, posebno glikoproteini niske molekularne težine, mogu biti povezani sa faktorima rasta kao što su BMP, TNFß, EGPF, TGFß, IGF, FGF itd. kao i sa citokinima, medijatorima upale.

Pronalazak se odnosi na upotrebu rastvorljivih i nerastvorljivih biopolimera koji se koriste u materijalu prema pronalasku ili ekstrahovani u koraku II, gore opisanog procesa, kao aditiv za praškaste sastave koji sadrže kalcijumovu so, prirodne ili sintetičke polimere, kolagen, mineralne okvire koštanog tkiva životinjskog ili ljudskog porekla. Takođe se mogu povezati sa bioresorbabilnim polimerima kao što su kolagen, hijaluronska kiselina, hitozan, skrob, alginat ili čak sa sintetičkim polimerima koji se resorbuju kao što su poliglikolid, poli (DL-laktid-co-glikolid) poli (L-laktid) ili na akrilne polimere kao što su poli hidroksietil, metil meta-krilat, poli metil meta-krilat, kao i na medicinske supstance u obliku praha, kao što su nesteroidni antiinflamatori, antibiotici ili bilo koja supstanca u terapeutske svrhe. Oni takođe mogu biti povezani sa kalcijum karbonatom transformisanim karbonizacijom.

Pronalazak će biti detaljnije opisan korišćenjem sledećih primera datih samo kao ilustracija i priloženih crteža, u kojima: Slike 1 i Slika 2 su fotografije smeša:

- biserni prah i kalcijum karbonat sa punom krvlju (Nᵒ 1) i

- prah sedefa i kalcijum karbonat koji su podvrgnuti karbonizaciji punom krvlju (nᵒ.2) uzetih redom 2 min zatim 15 min posle dodavanja pune krvi.

PRIMERI

U cilju provere farmakoloških svojstava proizvoda prema pronalasku, pronalazači su pristupili formulisanju preparata za terapeutske svrhe i njihovoj upotrebi u evidenciji kliničkog posmatranja.

PRIMER 1:

Praškasti polusintetički materijal prema pronalasku je pripremljen na sledeći način:

I. PRIPREMA KOMPONENTI:

Nakon eliminacije epibionta struganjem, školjke se podvrgavaju sledećim tretmanima:

I.1) Dekontaminacija školjki:

Školjke se dekontaminiraju potapanjem u posudu sa vodom iz vodovodne mreže u koju se dodaje rastvor hipohlorita koji sadrži 2% aktivnog hlora.

I.2) Ultrazvučna obrada školjki:

Školjke se zatim ispiru i tretiraju u ultrazvučnom rezervoaru napunjenom vodom iz mikrobiološki kontrolisane mreže, na temperaturi od 55°C u koju se dodaje rastvor za čišćenje i dezinfekciju u razblaženju od 1 dela rastvora za 127 delova vode. Trajanje tretmana je 30 min na frekvenciji od 40 kHz.

I.3) Ispiranje i sušenje školjki:

Školjke se zatim ispiraju 20 min u posudi sa demineralilzovanom vodom na temperatuti od 90<0>C u sa dodatkom Calbenium® sa rastvorom od 2% u trajanju od 30 min. Zatim se isperu i osuše.

I.4) Uklanjanje spoljašnjeg kalcitnog sloja:

Spoljni kalcitni sloj se uklanja brušenjem, sa finim granulama.

Proizvod je čuvan i čini ''Seriju za ekstrakciju bio-polimera iz spoljašnjeg kalcitnog sloja''.

I.5) Zamrzavanje sedefastih školjki posle brušenja:

Sedefasti slojevi školjke dobijeni u etapi 1.4) su zamrznuti na temperaturi od -18°C tokom 120 min.

I.6) Drobljenje sedefastih školjki i čuvanje skupa:

Zatim se prelazi na drobljenje sedefastih školjki u zupčanicima volfram karbida,marke ESSA®, pod usisavanjem, kako bi se sačuvale preostale čestice , koje takođe sadrže nano zrna.

Operacija drobljenja ponavlja se najmanje 3 puta i čuva se posle prosejavanja, 2 celine:

- Prvi sa nasumičnom veličinom čestica od 20 mikrona do 50 nanometara će činiti mešani aragonitni deo proizvoda prema pronalasku, koji se u daljem tekstu naziva „mešovita aragonska serija“. Pod aragonitnim mešanim skupom podrazumeva se praškasti oblik dobijen nakon mlevenja koji sadrži dve organske i neorganske komponente. - Drugi skup granulometrije od 250 do 50 mikrona rezervisan je za ekstrakciju nerastvorljivih i rastvorljivih biopolimera. To će se zvati ''serija za ekstrakciju bio-polimera iz unutrašnjeg aragonitičnog sloja''.

Veličina i sva zrna dobijenog praha se određuju korišćenjem laserskog granulometra.

I.7) Sferifikacija aragonične mešane šarže:

Mešana aragonitna serija se podvrgava mehaničkom tretmanu koji ima za cilj da standardizuje zrna sferifikacijom, a cilj je da se trenjem zaokruže uglovi i ivice zrna.

U cilindrično cirkonijumsku posudu, sa horizontalnom osom rotacije, koji se sastoji od staklenih sečiva promenljive širine, stavlja se mešavina jednakih delova praškastog materijala iz mešane serije aragonita i strugotine od tvrdog drveta od 5 mm<2>, na primer hrasta, sterilisanog u autoklavu.

Rotacije posude se realizuju u promenljivom trajanju i promenljivom brzinom, u zavisnosti od veličine posude i količine proizvoda koji se tretira.

Na kraju tretmana sferifikacije, cela smeša, mešavina aragonita i ostataka se sakupljaju u inertnoj posudi napunjenoj odgovarajućom količinom vode koja se neprestano meša u periodu od 15 min. Nakon mirovanja u trajanju od 30 minuta, iverice koje plutaju na površini uklanjaju se usisavanjem.

Rastvor se zatim filtrira kroz najlonski filter sa prečnikom mreže od 20 mikrona, a zatim se pelet suši u Rotavapor® na 40ᵒC i stavlja se u odgovrajuće uslove.

II. EKSTRAKCIJA BIO-POLIMERA

II.1 Ekstrakcija nerastvorljivih bio-polimera:

Odgovarajuća količina praha iz serije za ekstrakciju bio-polimera unutrašnjeg aragonitnog sloja pomeša se usisavanjem u usisni rezervoar Zone I sa dovoljnom količinom demineralizovane vode koja se ubrizgava u Zonu II u reaktoru za hidrolizu, u kojoj je određena dodaje se količina 25% limunske kiseline; pri čemu se sve ohladi na temperaturu koja osciluje između 4 i 5°C uz stalno mešanje. pH kontrolisan pomoću pH metra održava se iznad 4,5 dodavanjem 2,5 N sode kako bi se izbegla promena bio-polimera; zatim se smanjuje na 7 na kraju faze dodavanjem 0,1 litara 5N natrijum hidroksida na 100 litara hidrolizata.

Kada se dobije potpuno rastvaranje praha, hidrolizat se prenosi u rezervoar za skladištenje, još uvek uz stalno mešanje, a zatim se prenosi u centrifugalni separator gde se podvrgava sili od 18 do 20.000G u centrifugalnom ventilatoru.

Operacija se po potrebi ponavlja nakon kontrole rastvora turbidimetrom i korekcije limunskom kiselinom ako je potrebno, pri čemu se temperatura održava između 4 i 5ᵒC.

Prema rezultatima turbidimetra, hidrolizat se ponovo podvrgava super centrifugiranju.

U svakom ciklusu super centrifugiranja, serija nerastvorljivih bio-polimera se sakuplja, opere i čuva. Voda za pranje ostataka obrađuju se u oksalnoj kiselini da bi se proverilo da li postoji prisustvo kalcijuma.

Na kraju poslednjeg super centrifugiranja dobijamo pelet koji sadrži sve nerastvorljive bio-polimere, u obliku vlažnog braonkastog kolača, koji se suši zamrzavanjem, sa na kraju tretmana sivim sfericima, od 2 do 3 mm u prečniku, koji nastaje umotavanjem proteina pod dejstvom centrifugalne sile.

Ekstrahovani nerastvorljivi bio-polimeri se melju u zupčastom mlinu dok se ne dobije prah sa nasumičnom veličinom čestica od 5 mikrona do 100 nanometara, koji se dobija nakon prosejavanja.

II.2 Ekstrakcija rastvorljivih biopolimera

Permeat i voda za pranje se odvode na desalinizaciju u uređaj za sklapanje tangencijalnih ultra filtracionih kaseta Millipore® od po 1 KD, montiranih u seriji za površinu od 15m², pod pritiskom od 5 bara sa protokom od 10 do 15 litara na sat, na temperaturi od 40ᵒC.

Permeatu se dodaje dovoljna količina sumporne kiseline od 2,0 mol/L da bi se izazvalo taloženje soli kalcijum-sulfata. Rastvor je filtriran, permeat je koncentrovan u Rotavapor® pod vakuumom na tački ključanja od 33°C da bi se eliminisala limunska kiselina u obliku kristala.

Destilat koji sadrži proteine male molekulske težine, kao i mono i multivalentne jone, je razređen.

Ležište kasete sa rezovima koji ne zadržavaju sve proteine a naročito one sa veoma malom molekuranom težinom, pa se destilat podvrgava reverznoj osmozi.

Destilat se zatim prenosi da bi se podvrgao tretmanu odvajanja tečne faze prodiranjem kroz poluselektivne membrane čiji je prečnik pore membrane 0,0001 mikrona, pod dejstvom gradijenta pritiska od 40 do 80 bara.

Destilat se propušta da bi se zadržali svi mono i multivalentni joni kao što su gvožđe, magnezijum, cink itd... Retentat sakupljen na membranama reverzne osmoze se sakuplja i razredjuje se sa vodom bez pirogena, zatim koncentriše pomoću Rotavapor®, pod pod vakuumom, na temperaturi od 40°C, zatim osušen zeodratacijom.

Dobija se veoma fin sivkasto-beli prah koji se čuva, zatim melje u zupčastom mlinu da bi se posle prosejavanja dobio prah sa nasumičnom veličinom čestica u rasponu od 5 mikrona do 100 nanometara.

Proverava se prisustvo ili odsustvo proteina u permeatu uzimanjem dela rastvora koji je obradjivan kolorimetrijskom metodom Bradforda.

III. KARBONIZACIJA KALCIJUM KARBONATA:

Karbonat kalcijum pošto je skupljen posle ekstrakcije bio-polimera ovde dole je podvrgnut termičkoj obradi izmedju 800 i 1100ᵒC, od 20 do 40 min, a zatim se polako hladi na otvorenom. Ovaj fenomen je karbonizacija prema sledećoj reakciji:

CaCO3 termička obrada → Ca(OH)2 C02→ CaCo3 H2O

Tokom ove reakcije, kalcijum karbonat se hemijski transformiše tako što postaje kreč, a zatim pod dejstvom CO2 i vlage ponovo postaje amorfni kalcijum karbonat. Ova hemijska transformacija traje nekoliko dana u zavisnosti od vlažnosti okoline.

IV. FORMULACIJA SMEŠE IZ MEŠANE ŠARŽE ARGONITA, EKSTRAHOVANIH NERASTVORLJIVIH I RASTVORLJIVIH BIO-POLIMERA I KALCIJUM KARBONATA TRANSFORMISANOG KARBONIZACIJOM

Prilikom ekstrakcije bio-polimera pokazano je da je u unutrašnjem aragonitnom sloju i spoljašnjem kalcitnom sloju ljuske korišćenih školjki udeo nerastvorljivih biopolimera od 2,6% do 4,3%, a rastvorljivih bio-polimera od 0,4% do 0,7%.

Materijal prema pronalasku je pripremljen mešanjem mešavine aragonitnih mešavina, nerastvorljivih polimera dobijenih u koraku II.1, rastvorljivih polimera dobijenih u koraku II.2 i kalcijum karbonata koji je prošao karbonizaciju dobijenog u etapi III iznad. Specifične količine različitih komponenti su navedene u svakom od dole navedenih primera primene.

Mešavina se vrši u mikseru sa noževima dok se ne dobije homogen prah, koji se zatim pakuje.

PRIMER 2:

Procedura je kao u Primeru 1, ovde gore, osim što se korak umrežavanja kao što je opisano u nastavku, dodaje na kraju koraka I.3.

U providnoj staklenoj ili plastičnoj posudi priprema se mešavina vode iz mreže sa dodatkom 10% riboflavina; celina se održava na temperaturi iznad 20°C, a mešanje smeše stvara tok okomit na UVA zračenje.

Školjke se tamo postavljaju vertikalno i sa obe strane se podvrgavaju zračenju UVA lampama talasne dužine od 365 nanometara u sekundi, pri intenzitetu od 2300 mikrodžula po kvadratnom centimetru u trajanju od 180 minuta. Skup se održava pod vakuumom tokom trajanja tretmana.

Školjke se zatim ispiraju i suše na strujanju toplog vazduha od 40ᵒC.

PRIMER 3:

Da bi se proverila svojstva lepljivosti i kohezije karbonatnog kalcijum karbonata, postupa se na sledeći način:

U dve male posude Dappen, koje su nazvane, svaka od njih, Dappen Nᵒ1 i Dappen Nᵒ2 a svaka od njih sadrži sedefasti prah koji je dobijen u etapi I.7 procesa kao u primeru 1. dodaje se:

- 0,1 g prirodnog kalcijum karbonata (Dappen Nᵒ1),

- 0,1 g prirodnog kalcijum karbonata koji je podvrgnut karbonizaciji, iz etape III procesa iz Primera 1 (Dappen Nᵒ2). Nakon mešanja, svaki Dappen se pomeša sa 2cc pune krvi.

Fotografija svake Dappen posude se snima 2 minuta (slika 1), a zatim 15 minuta (slika 2) nakon mešanja sa punom krvlju.

1

Kao što je prikazano na slici 1(1), smeša Dappen N<o>1, ostaje kao crveni prah, ne formira se coagulum – tromb. Posle 15 minuta nije formiran coagulum (slika 2(1)).

Kao što je prikazano na slici 1 (2), smeša Dappen N<o>2 brzo formira coagulum i postaje skoro od crvene do smeđe, učvršćuje se, može se oblikovati, postaje lepljiva i stvrdnjava nakon 15 minuta (Slika 2 (2)).

PRIMER 4: Formulacija za zamenu za kosti pripremljenu neposredno pre upotrebe

Slučaj kritične kliničke situacije pokazala se u vidu kosog preloma cevanice jednogodišnjeg ždrebeta, lečenog osteosintezom. Nakon neuspeha osteosinteze ugradjena su 4 šrafa na prelomu. Pseudartroza sa sepsom, praćena usitnjenim prelomom sa sitnim fragmentima, ostavljajući eutanaziju životinje kao jedinu alternativu fragmentima, donosi se odluka da se materijal koristi prema pronalasku u sledećoj formuli:

• 40 g aragonitne mešane serije sa veličinom čestica od 50 nanometara do 20 mikrona, iz etape I.8 primera 1;

• 0,070 g nerastvorljivog ektrakta bio-polimera dobijenog u etapi II.2 primera 1;

• 0,010 g ratvorljivog ekstrakta bio-polimera dobijenog u etapi II.1 primera 1;

• 2 g karbonata kalcijuma karbonizovanog dobijenog iz etape III procesa iz primera 1;

• 10 ml venske autologne krvi za stvaranje koagulacije, model u obliku cilindra dužine 10 cm i prečnika 2 cm, smešten u gubitku supstance nakon uklanjanja koštanih sekvestracija.

Noga je zaštićena zavojima i stavljen je gips. Postoperativni snimci pokazali su prisustvo i prijemčivost zamene za kosti prema pronalasku, zatim stabilizacija za 4 meseca nakon čega je ždrebica mogla da galopira i preskače prepreke. Kontrolni snimci koji su kasnije uradjeni pokazali su oporavak ad integrum kičmenog kanala.

Ista formulacija je takođe korišćena tako što se istovremeno pravi koagulum sa 2,5 ml vode za pripremu za injekcije (PPI) na sobnoj temperaturi.

PRIMER 5: Formulacija za kremu za lečenje kože

Priprema proizvoda prema pronalasku se vrši prema sledećoj centezimalnoj formuli:

• 10 gr aragonitne mešavine granulometrijom od 50 nanometara do 20 mikrona koji su dobijeni prema primeru 2;

• 0,035 gr ekstrakta nerastvorljivih bio-polimera dobijenih u etapi II.2 primera 1;

• 0,005 gr ekstrakta rastvorljivih bio-polimera dobijenih u etapi II.1 primera 1;

• 0,5 gr karboniziranog kalcijum karbonata;

• 15 kapi mešavine eteričnih ulja koja sadrži 100 ml:

Lavanda spica : 1ml

Salvia officinalis: 2 ml

Rosa rubiginosa: 10 ml

Helychrisum italicum: 1,5 ml

Biljno ulje pšeničnog zrna: 50 ml

Ulje jagorčevine: 10 ml

Ulje slatkog badema: 20 ml

Emulzija H.E. qsp 100 g (qsp: spec. potrošnja vode za merenje emulzija)

Ovaj preparat je primenjen za kožnu nekrozu sternalnog plastrona konja, koja ide od osnove vrata do krakova, na visini od 32 cm i širini od 18 cm. Kliničko posmatranje je pokazalo izuzetno zarastanje do visine do visine od 1 cm dnevno u visinu i širinu uz rekonstrukciju različitih aponeurotičnih, potkožnih i kožnih, i istovremeni ponovni rast dlaka bez promene boje, uz potpuno zarastanje kože za 28 dana.

PRIMER 6: Formulacija za dermatološki preparat za lečenje psorijaze

Poznato je da je psorijaza zapaljensko stanje kože koje karakteriše ubrzani promet ćelija bez apoptoze, što rezultira stvaranjem debelih kora nalik plaketama. Osim terapije kortikosteroidima i lokalnog lečenja na bazi katrana i puvaterapije, čiji su rezultati nedosledni i razočaravajući, postoji više teških tretmana sa opasnim neželjenim efektima za pacijenta.

Centezimalni preparat proizvoda prema pronalasku se pravi prema sledećoj formuli:

• 3 gr ekstrakta narastvorljivog bio-polimera dobijenog u etapi II.2 iz primera 1;

• 0,45 gr ekstrakta rastvorljivog bio-polimera dobijenog u etapi II.1 iz primera 1;

• 0,5 gr karboniziranog karbonata kalcijuma dobijenog u etapi III iz primera 1;

• 10 kapi mešavine eteričnih ulja koja sadrži 100 ml:

Lavanda spica : 1ml

Salvia officinalis: 2 ml

Rosa rubiginosa: 10 ml

Helychrisum italicum: 1,5 ml

Biljno ulje pšeničnog zrna: 50 ml

Ulje jagorčevine: 10 ml

Ulje slatkog badema: 20 ml

Emulzija H.E. qsp 100 g (qsp: spec. potrošnja vode za merenje emulzija)

Ova emulzija se svakodnevno primenjuje na teške lezije psorijaze na grudima, leđima, rukama i nogama. Na kraju treće primene primećuje se nestanak crvenila, što označava smirivanje inflamatornog fenomena, ljuspica i smirivanje svraba zbog infekcija uz evidentan estetski dobitak. Poboljšanje kliničkih znakova pokazuje eutrofna, antiflogistička i regenerativna svojstava nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera.

PRIMER 7: Formulacija zavoja za kožu za opekotine

Izuzetna svojstva regeneracije tkiva nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera ekstrahovanih u skladu sa korakom II primera 1, demonstrirana su u slučaju duboke opekotine drugog stepena i opekotine trećeg stepena nakon otkazivanja grafta – transplanta keratinocita sa sledećim formulacijama:

Za 100 g:

• 50 g aragonitne mešavine sa veličinom čestica od 50 nanometara do 20 mikrona dobijenih prema primeru 2;

• 0,174 g ekstrakta nerastvorljivih bio-polimera dobijenih u etapi II.2 primera 1;

• 0,026 g ekstrakta rastvorljivih bio-polimera dobijenih u etapi II.1 primera 1;

• Cera de Gallen sa vodom livorvisnje (Prunus laurocerasus) qsp 100g.

Preparat se nanosi na sve opečene površine pod okluzivnim zavojem i obnavlja svaka 72 sata.

Ponovljeni klinički pregledi su pokazali sedaciju eksudativnog fenomena, značajnu agiogenezu, sedaciju bola, re-epitelizaciju sirovih područja i primetno smanjenje fibroplastičnog zatezanja.

PRIMER 8: Formulacija za bio-resorbabilni kalup za zamenu za kosti

Materijal prema pronalasku može se koristiti za proizvodnju uređaja za osteosintezu i oblikovanih, bioresorbabilnih implantata. Prema pronalasku, za 100 g se priprema:

• 80 gr aragonitne mešavine sa veličinom čestica od 50 nanometara do 20 mikrona dobijenih u fazi I.8 primer 1;

• 0, 139 g nerastvorljivih ekstrakta bio-polimera dobijenih u fazi II.2 iz primera 1;

• 0,021 g rastvorljivih ekstrakta bio-polimera dobijenih u fazi II.1 iz primera 1;

• 20 g makrogola gradijenta 400;

• 4 gr karbonatnog kalcijum karbonata dobijenog u koraku III primera 1.

Sve se meša u mikseru 10 min na sobnoj temperaturi dok se ne dobije homogena plastična pasta koja se može ekstrudirati – istisnuti i oblikovati.

Otisci prilagođenih oblika se prave na osnovu digitalnog modeliranja anatomije mogućih zona umetanja uređaja za osteosintezu i/ili implantata.

Dovoljna količina prethodno dobijene paste se ubrizgava u komoru za kompresiju kalupa koji sadrži jednu ili više otisaka. Sklop se zatim kompresuje pod progresivnim pritiskom u rasponu od 100 do 220 N; pritisak se održava u vremenu koje je promenljivo a koje se postepeno smanjuje na vrednost 0.

Uređaj, nakon što je izvađen iz kalupa i osušen na 40ᵒC stepeni, upakovan u duplo pakovanje, steriliše se jonizujućim zračenjem na 25 KGy.

PRIMER 9: Preparat za koštanu zamenu sa kontrolisanom bioresorpcijom

Utvrđeno je da je bioresorpcija zamene za kosti, ili uređaja za bioresorbovanje, direktno povezana sa prečnicima međusobno povezanih pora, koji moraju da variraju od 5 do 100 mikrona, kako bi se omogućila njegovo naseljavanje neo-venama i u ćelije uključene u remodeliranje kostiju.

To je razlog zašto pronalazači predlažu proizvodnju koštanih zamena ili oblikovanih implantata, čija se međusobno povezana poroznost kontroliše.

Da bismo to uradili priprema se za 100 g:

• 80 g aragonitne mešane serije sa veličinom čestica od 50 nanometara do 20 mikrona dobijene u primeru 2;

• 0,139 g nerastvorljivih ekstrakta bio-polimera dobijenih u fazi II.2 iz primera 1;

• 0,021 g rastvorljivih ekstrakta bio-polimera dobijenih u fazi II.1 iz primera 1;

• 20 ml 50% rastvora hidroksipropilmetilceluloze (HPMC);

• 20 mm³ monofilamentnih sintetičkih šavova, resorptivni, dužine 5 mm, u rasponu od prečnika 5/0 do 12/0.

Ove resorptivne niti su polimeri kao što su glikolna kiselina, glikolni kopolimeri, poliglatin ε-koprolakton (brzi ili ozračeni vikril), hitozan. Ovi šavovi pokazuju stepenastu resorpciju od 12 do 90 dana.

Kao u prethodnom primeru, pasta se ubrizgava u otiske kalupa, a zatim se kompresuje. Uređaji ili implantati se zatim uklanjaju iz kalupa, osušeni, upakuju u duplo pakovanje i sterilišu kao i do sada na 25 KGy.

PRIMER 10 : Preparat za injekcionu koštanu zamenu i učvršćujući cement za endoprotezu

Pripremanje cementa čija je formula sledeća za 100 g:

• 80 g materijala prema pronalasku sastoji se od:

• 73 gr mešane aragonične šarže sa veličinom čestica od 50 nanometara do 20 mikrona dobijenih na kraju faze I.8. ;

• 2,702 g ekstrahovanih nerastvorljivih bio-polimera dobijenih u fazi II.2 primera 1;

• 0,405 g ekstrahovanih rastvorljivih bio-polimera dobijenih u fazi II.1 primera 1;

• 3,699 g karboniziran kalcijum karbonat iz etape III primera 1;

• 20 g HPMC vodeni rastvor visokog viskoziteta od 50%.

Tako dobijeni proizvod se pakuje pod vakuumom ili u kontrolisanoj atmosferi u špriceve promenljivog kapaciteta, od 0,5 cmᶟ do 1 cmᶟ na primer, sa ravnim ili lakatnim vrhovima koji se čuvaju na hladnoj na temperaturi od približno 4°C.

Ovaj preparat, koji se može koristiti i kao zaptivni cement, omogućava da se izbegne, na primer, kada se zaptiva kraj proteze u medularnoj šupljini, prolazak proizvoda za zaptivanje u cirkulatorni sistem.

Pored toga, s obzirom na svoj sastav, ne izaziva oslobađanje isparljivih supstanci koje bi mogle uticati na plućni sistem. Takav sastav je takođe predložen za vertebroplastiku i kifoplastiku u minimalno invazivnoj hirurgiji.

PRIMER 11 : Preparat za zamenu za kosti sa kolagenskom osnovom

Zamene za kosti se prave od sledećeg sastava, priprema za 100 gr:

• 50 g mešane šarže aragonita sa veličinom čestica od 50 nanometara do 20 mikrona dobijenih u etapi I.8 primera 1;

• 0,087 gr nerastvorljivih ektrakta bio-polimera dobijenih u etapi II.2 primera 1;

• 0,013 gr rastvorljivih ektrakta bio-polimera dobijenih u etapi II.1 primera 1;

• 2,5 g gazirani kalcijum karbonat iz etape III primera 1;

• 50 gr makrogola gradijenta 400.

Sve se meša dok se ne dobije gel viskoziteta od otprilike 10 Pa-s (Pa-s : jedinica za merenje dinamičkog viskoziteta) U ovaj gel se dodaje 30 g Spongia officinalis redukovane na fragmente veličine 2 mm.

Celina se meša dok se ne dobije gel viskoziteta od otprilike 10<8>Pa-s. Celina se izliva u kalup koji sadrži otiske uređaja za osteosintezu ili implanta. Nakon vađenja iz kalupa, uređaji ili implanti se suše na strujanju toplog vazduha na 40°C, pakuju u duplo pakovanje i steriliše prema važećem protokolu.

PRIMER 12 : Priprema za zamenu za kosti

U skladu sa drugom realizacijom, bio-polimeri ekstrahovani samo iz aragonitne frakcije i/ili iz kalcitne frakcije mogu se dodati bilo kom drugom biomaterijalu sintetičkog ili prirodnog porekla da bi se optimizovala ili indukovala određena svojstva, posebno osteo-indukciona ili osteo-mimetička svojstva, kojih su lišeni.

Tako su zamene koje provode kosti, kao što su određene kalcijumove soli, dopunjene bio-polimerima ekstrahovanim iz aragonitnog sloja prema formulaciji za 100 g:

• 95g granula ßTCP, sa veličinom čestica u rasponu od 50 do 250 mikrona

• 4,4 g nerastvorljivih ektrakta bio-polimera dobijenih u etapi II.2 primera 1;

• 0,6 g rastvorljivih ektrakta bio-polimera dobijenih u etapi II.1 primera 1.

Ovaj preparat pomešan sa autolognom krvlju ubacuje se u defekt kosti nastao uklanjanjem ciste na vrhu gornjeg centralnog sekutića.

U isto vreme, sam ßTCP se sabija u gubitak supstance nastalom ekserezom paraapikalnog granuloma na gornjem očnjaku. Praktični radiološki pregled nakon 2 nedelje pokazao je veću i bržu gustinu kostiju u cističnoj šupljini tretiranoj smešom ßTCP ekstrahovani nerastvorni i rastvorljivi bio-polimeri, nego u drugoj šupljini u kojoj su jasno uočene granule ßTCP gde je samo osteo-kondukcija izražena, dok je u cističnoj šupljini osteo-indukcija uporedna sa osteo-kondukcijom, što označava sticanje novog svojstva od strane ßTCP.

1

Claims (7)

Patentni zahtevi

1. Upotreba nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera ekstrahovanih iz organske frakcije unutrašnjeg aragonitnog sloja i/ili spoljašnjeg kalcitnog sloja školjki izabranih iz grupe koju čine Pinctadines, posebno Pinctada maxima, margaritifera i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus kao pomoćna sredstva u prahu koji sadrže kalcijumove soli, prirodne ili sintetičke polimere, kolagen, mineralne potke tkiva, kosti životinjskog ili ljudskog porekla, naznačena time, što se praškasti sastav sastoji od praškastog polusintetičkog materijala dobijenog od prirodnog morskog biomaterijala u koji je dodat kalcijum karbonat transformisan karbonizacijom, pri čemu je navedeni prirodni morski biomaterijal unutrašnji aragonski sloj školjki izabranih iz grupe koju čine Pinctadines, posebno Pinctada maxima, margaritifera i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus.

2. Upotreba nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera prema zahtevu 1 u proizvodnji sredstava, oblikovanih implantata ili zamene za kosti za ekstemporanu formulaciju.

3. Upotreba nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera prema zahtevu 1 ili zahtevu 2 u proizvodnji sredstava ili oblikovanih implantata sa kontrolisanom bioresorpcijom koji sadrže bioresorpcione šavne niti sa bioresorpcijom tokom vremena.

4. Upotreba nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera naznačena time, što prema zahtevu 1 za formulaciju preparata za zamene kostiju za ekstemporanu upotrebu, zamene za kosti sa poroznim kolagenskim nosačem, zamene za kosti sa mineralnim okvirom životinjskog ili ljudskog porekla, sredstava za osteosintezu i bioresorpabilne oblikovane implantate, sredstva za kontrolisanu bioresorpciju, cemente za učvršćivanje endoproteza, injekcioni cementi za minimalno invazivnu hirurgiju u vertebroplastici i kifoplastici.

5. Praškasti polusintetički materijal, naznačena time, što je dobijen od prirodnog morskog biomaterijala, dopunjen nerastvorljivim i rastvorljivim bio-polimerima ekstrahovanim iz organske frakcije unutrašnjeg aragonitnog sloja i/ili spoljašnjeg kalcitnog sloja školjki odabranih iz grupe Pinctadines, posebno Pinctada maxima, margaritifera, i Tridacnes, posebno Tridacna gigas, maxima, derasa, tevaroa, squamosa, crocea, Hippopus hippopus, Hippopus porcelanus i kalcijum karbonat transformisan karbonizacijom za gubitak i regeneraciju supstance ili za lečenje opekotina, čireva, eritematoznih lezija kože.

6. Upotreba nerastvorljivih i rastvorljivih bio-polimera prema zahtevima 1 do 4, ili praškastog polusintetičkog materijala za njegovu upotrebu prema zahtevu 5, naznačena time, što pulverulentni polusintetički materijal ima veličinu čestica od 5 nm do 100 μm, poželjno od 20 nm do 50 μm, još poželjnije od 50 nm do 20 μm.

7. Upotreba nerastvorljivih i rastvorljivih biopolimera prema bilo kom od zahteva 1 do 4 ili zahtevu 6, ili praškastog polusintetičkog materijala za njegovu upotrebu prema zahtevu 6, naznačena time, što kalcijum karbonat transformisan karbonacijom dolazi iz prirodnog kopnenog, morskog ili precipitiranog kalcijum karbonata, ili iz neorganske frakcije aragonitnog sloja nakon ekstrakcije nerastvorljivih i rastvorljivih biopolimera.