RU2425694C1 - Наноструктурированный биопластический материал - Google Patents

Наноструктурированный биопластический материал Download PDF

Info

Publication number
RU2425694C1
RU2425694C1 RU2010114971/15A RU2010114971A RU2425694C1 RU 2425694 C1 RU2425694 C1 RU 2425694C1 RU 2010114971/15 A RU2010114971/15 A RU 2010114971/15A RU 2010114971 A RU2010114971 A RU 2010114971A RU 2425694 C1 RU2425694 C1 RU 2425694C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanostructured
hyaluronic acid
bioplastic material
bioplastic
biomaterial
Prior art date
Application number
RU2010114971/15A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Николаевич Летута (RU)
Сергей Николаевич Летута
Виталий Львович Бердинский (RU)
Виталий Львович Бердинский
Рамиль Рафаильевич Рахматуллин (RU)
Рамиль Рафаильевич Рахматуллин
Ольга Ивановна Бурлуцкая (RU)
Ольга Ивановна Бурлуцкая
Татьяна Ивановна Бурцева (RU)
Татьяна Ивановна Бурцева
Лилия Рафаильевна Рахматуллина (RU)
Лилия Рафаильевна Рахматуллина
Елена Сергеевна Барышева (RU)
Елена Сергеевна Барышева
Рамиль Ахметович Забиров (RU)
Рамиль Ахметович Забиров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"
Priority to RU2010114971/15A priority Critical patent/RU2425694C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2425694C1 publication Critical patent/RU2425694C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине, а именно к комбустиологии, пластической хирургии, косметологии, и может найти применение в качестве биоматериала для замещения дефектов покровных тканей и стимуляции регенерации. Технический результат - повышение клинической эффективности использования биопластического материала за счет повышения адгезии и создания оптимальных условий в ране для клеточной миграции. Указанный технический результат достигается тем, что в наноструктурированном биопластическом материале, включающем в себя нативную форму гиалуроновой кислоты, основой является наноструктурированная гиалуроновая кислота, полученная путем фотохимической сшивки, имеющая ячеистое строение в диапазоне от 50 до 100 нм. 1 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к комбустиологии пластической хирургии, косметологии, и может найти применение в качестве биоматериала для замещения дефектов покровных тканей и стимуляции регенерации.
В последнее время на основе полученных новых данных изучения механизмов регенерации тканей и органов с целью восстановления утраченных функций интенсивно развивается тканевая инженерия и регенеративная медицина. Целью данного направления является создание органов и тканей de novo, которые достигаются благодаря трансплантации клеток на матрицах-носителях.
Матрица-носитель или матрикс - это синтетический или биологический комплекс, обеспечивающий механическую прочность конструкции, ее пространственную 3D ориентацию. Основными критериями биологически совместимой матрицы для создания тканеинженерной конструкции должны быть: отсутствие цитотоксичности, поддержание адгезии, фиксации, пролиферации и дифференцировки помещенных на ее поверхность клеток, отсутствие воспалительной реакции на материал и иммунного ответа, достаточная механическая прочность в соответствии с назначением, биорезорбируемость обычными метаболическими путями.
Известен биопластический материал (Патент RU № 2367476, опубл. 20.09.2009), включающий основу в виде матрицы, где в качестве материала матрицы используют нативную форму гиалуроновой кислоты, имеющей волокнистое строение и формирующей эластичную пластину, он также содержит противомикробные вещества.
Однако применение вышеуказанного материала неэффективно, если размеры ячейки матрицы слишком малы или слишком велики, т.к. это влияет на механическую прочность конструкции, поддержание адгезии, фиксацию, пролиферацию и дифференцировку помещенных на ее поверхность клеток.
Технический результат - повышение клинической эффективности использования биопластического материала за счет повышения адгезии и создания оптимальных условий в ране для клеточной миграции.
Указанный технический результат достигается тем, что в наноструктурированном биопластическом материале, включающем в себя нативную форму гиалуроновой кислоты, основой является наноструктурированная матрица, имеющая ячеистое строение в диапазоне от 50 до 100 нм.
В качестве материала матрицы используют нативную форму гиалуроновой кислоты, имеющей волокнистое наноструктурированное строение, способное формировать эластичную пластину.
Фотохимическая сшивка нитей гиалуроновой кислоты формирует основу устойчивого пространственного каркаса, то есть сетку с ячейками, размеры которых варьируются от 10 нм до 10 микрон в зависимости от условий получения. В исходном биоматериале эти наноячейки заполнены молекулами воды, но в них могут быть включены молекулы различных лекарственных веществ, необходимых для лечения конкретных видов кожных поражений. Пространственные наноячейки формируются не только редкими сшивками, но и пространственными сближениями нанонитей, где возможно образование лабильных водородных связей. Такая организация пространственной наноструктуры комбинацией устойчивых и лабильных связей делает биоматериал пластинчатым, позволяет ячейкам подстраиваться под размеры включаемых молекул и допускает относительно свободную диффузию кислорода. Биоматериал способен впитывать воду из внешней среды, при этом увеличивается вес и объем пленки.
Наноструктурированный биопластический материал с ячейкой более 100 нм не обладает заданной прочностью и эластичностью, он приобретает повышенную хрупкость и ломкость. Это ведет к снижению сохранности структуры биоматериала при транспортировке. В ране такой материал утолщается за счет впитывания раневой жидкости, что снижает аэрацию поврежденных подлежащих тканей.
Получение материала с ячейкой менее 50 нм не позволяет вводить в состав биопластического материала лекарственные средства в достаточном количестве. А также снижает аэрацию подлежащих тканей, ухудшает миграцию клеток, приводит к присоединению вторичной инфекции, что в целом ведет к затягиванию сроков заживления.
На чертеже представлено изображение атомно-силовой микроскопии наноструктурированного биопластического материала.
До настоящего времени полноценную полимеризацию гиалуроновой кислоты удавалось проводить лишь с использованием дополнительного реагента, что приводило к ее химической модификации. Данное обстоятельство является неблагоприятным, так как приводит к сенсибилизации иммунокомпетентных клеток организма.
Для достижения полноценной полимеризации с образованием оптимальной матрицы авторами применялся нанотехнологический подход, который позволяет воздействовать на пространственную ориентацию молекул гиалуроновой кислоты и получать сетку с ячейками, размеры которых варьируются от 10 до 10 микрон.
Технология получения биопластического материала следующая.
Для производства биоматериала разработана трехмодульная технологическая линия: 1) модуль активации исходного сырья (гиалуроновая кислота); 2) модуль фотохимического наноструктурирования, в котором нанонити формируют основу устойчивого пространственного каркаса, то есть сетку с ячейками, размеры которых варьируются от 50 до 100 нм; 3) модуль стерильной упаковки.
В первом модуле готовится раствор гиалуроновой кислоты в диапазоне концентраций 1-10%. Путем шейкеризации образуется вязкая гелевая масса, которая подается на второй модуль, где осуществляется стадия фотохимического наноструктурирования гидроколлоида гиалуроновой кислоты с получением эластично-упругого материала.
Применение разработанных нанотехнологий в производственном процессе изготовления биоматериала позволяют получать оригинальный биопластический материал с заданными биоинженерными свойствами. В отличие от лучших мировых аналогов (например, биоматериала «HYAFF» фармацевтической группы Bristol Meyers Squibb (Conva Tech.)) предлагаемый биоматериал наряду с эластичностью обладает высокой адгезией к раневым поверхностям покровных тканей. Это позволяет лечить кожные поражения (включая обширные ожоги) бесперевязочным способом, а благодаря прозрачности материала визуально контролировать эффективность терапии. Наноструктурирование биоматрицы придает высокую гидрофильность и обеспечивает дренажные свойства биоматериала в ране, что создает оптимальные условия для эффективной клеточной миграции при регенеративном процессе. Это сокращает сроки заживления ран.
Таким образом, по сравнению с прототипом разработанный наноструктурированный биопластический материал обладает следующими свойствами (см. таблицу):
1. Биоматериал эластичен, он легко сгибается, может изменять и сохранять приданную форму.
2. Легко прокалывается иглой и режется скальпелем.
3. При смачивании биоматериала жидкостью, кровью объем его не увеличивается, что особенно важно при укладке биоматериала на дефект покровных тканей.
4. Поверхность его гладкая; он представляет собой прозрачную пленку, сквозь которую возможно визуально контролировать процесс укладки биополимера на подготовленное ложе.
5. Обладает высокими адгезионными свойствами, он после укладки буквально «прилипает» к тканям подготовленного ложа, что обеспечивает повышенную адгезию и создает оптимальные условия для клеточной миграции и ускоренного заживления дефектов кожных покровов различной этиологии.
Сравнение наноструктурированного биопластического материала и аналогичных неструктурированных биопластических материалов представлено в таблице 1.
Таблица 1
Параметр Наноструктурированный биопластический материал Биопластический материал. Патент № 2367476 Биопластический материал «HYAFF»
1. Получение Фотохимическое наноструктурирование Лиофильная сушка исходного материала Кросслинкинг химически модифицированных форм
2. Оптические свойства Прозрачная Непрозрачная Непрозрачная
3. Содержание внешних примесей - - +
4. Дренажные свойства + - -
5. Способность удерживать лекарственные препараты + - -
6. Адгезия + - -
7. Время биодеградации в ране 165 часов (оптимальная) 3-5 часов Не деградирует
8. Клеточная совместимость in vitro и поддержка митоза клеток. Совместима и поддерживает митоз клеток Совместима, не поддерживает митоз Нет
9. Особенности применения Не требует перевязок и дополнительной фиксации Требует перевязок и дополнительной фиксации Требует перевязок и дополнительной фиксации
Изображение атомно-силовой микроскопии (АСМ) непосредственно доказывает наноструктурное строение биопластического материала. Свойства биопластического материала, указанные в таблице, являются следствием и косвенным подтверждением наноструктурированности материала.
Разработанный наноструктурированный биопластический материал является уникальным носителем трансплантируемых клеточных элементов, так как благодаря содержанию гиалуроновой кислоты и оптимальному составу по другим трофическим веществам клетки в его структуре не только сохраняют жизнеспособность, но и способны проявлять митотическую активность. На раневой поверхности наноструктурированный биопластический материал обеспечивает естественный дренаж и создает оптимальные условия для миграции эпителиальных клеток.
В предложенном техническом решении используется нативная (природная) молекула гиалуроновой кислоты, которая наиболее специфична для человеческого организма и отличается экологичностью, безопасностью и низкой себестоимостью.
Анализ результатов гистологического и гистохимического исследования полученного биоматериала свидетельствует о том, что данный материал отличается уникальной фиброархитектоникой.
Наличие гиалуронового аморфного матрикса в материале обеспечивает ему высокую прочность. Данная фиброархитектоника максимально приближена к строению межклеточного вещества нативных тканей и может быть использована комбустиологами (лечение ожогов, в том числе обширных), при лечении больных с диабетической стопой (язвенные поражения стоп у больных сахарным диабетом), венозно-трофических язв (нарушение венозного кровотока), в пластике дефектов барабанной перепонки, при восстановлении клеточных кожных слоев после процедур пилинга (ультразвукового, лазерного, химического) и дермабразии, а также как косметическая маска в терапевтической косметологии с целью «омоложения» кожи.

Claims (1)

  1. Наноструктурированный биопластический материал, включающий в себя нативную форму гиалуроновой кислоты, отличающийся тем, что основой является наноструктурированная матрица, представляющая собой наноструктурированную гиалуроновую кислоту, полученную путем фотохимической сшивки, имеющую ячеистое строение в диапазоне от 50 до 100 нм.
RU2010114971/15A 2010-04-14 2010-04-14 Наноструктурированный биопластический материал RU2425694C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010114971/15A RU2425694C1 (ru) 2010-04-14 2010-04-14 Наноструктурированный биопластический материал

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010114971/15A RU2425694C1 (ru) 2010-04-14 2010-04-14 Наноструктурированный биопластический материал

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2425694C1 true RU2425694C1 (ru) 2011-08-10

Family

ID=44754459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010114971/15A RU2425694C1 (ru) 2010-04-14 2010-04-14 Наноструктурированный биопластический материал

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425694C1 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2481127C1 (ru) * 2012-02-21 2013-05-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Наносинтез" Микронаноструктурированный биопластический материал
RU2513838C1 (ru) * 2013-02-21 2014-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" Гистоэквивалент-биопластический материал
RU2528899C1 (ru) * 2013-08-19 2014-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" Кожа косметическая
RU2547386C1 (ru) * 2013-08-14 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" Технология регенеративной биопластики дефектов покровных тканей
RU2557529C1 (ru) * 2014-08-12 2015-07-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие Лаборатория Матрикс Микродисперсный гистоэквивалент-биопластический материал
RU2565398C2 (ru) * 2013-11-15 2015-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" 3d биопластический материал на основе гидроколлоида гиалуроновой кислоты
RU2571215C2 (ru) * 2014-01-17 2015-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" Матрица для культивирования клеток
RU2851731C1 (ru) * 2025-01-28 2025-11-28 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова" Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА) Способ изготовления тканеинженерной конструкции барабанной перепонки

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2315627C2 (ru) * 2003-01-27 2008-01-27 Абр Энвант Впрыскиваемые имплантаты на керамической основе для заполнения морщин, кожных впадин и шрамов и способ их получения
WO2008100044A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Amorepacific Corporation Chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel nanoparticles and the method for preparing thereof
RU2367476C1 (ru) * 2008-03-21 2009-09-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Наносинтез" Биопластический материал

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2315627C2 (ru) * 2003-01-27 2008-01-27 Абр Энвант Впрыскиваемые имплантаты на керамической основе для заполнения морщин, кожных впадин и шрамов и способ их получения
WO2008100044A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Amorepacific Corporation Chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel nanoparticles and the method for preparing thereof
RU2367476C1 (ru) * 2008-03-21 2009-09-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Наносинтез" Биопластический материал

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2481127C1 (ru) * 2012-02-21 2013-05-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Наносинтез" Микронаноструктурированный биопластический материал
RU2513838C1 (ru) * 2013-02-21 2014-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" Гистоэквивалент-биопластический материал
WO2014129929A1 (ru) 2013-02-21 2014-08-28 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" Гистоэквивалент-биопластический материал
US9878067B2 (en) 2013-02-21 2018-01-30 G-Group Llc Histo-equivalent bioplastic material
RU2547386C1 (ru) * 2013-08-14 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" Технология регенеративной биопластики дефектов покровных тканей
RU2528899C1 (ru) * 2013-08-19 2014-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" Кожа косметическая
RU2565398C2 (ru) * 2013-11-15 2015-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" 3d биопластический материал на основе гидроколлоида гиалуроновой кислоты
RU2571215C2 (ru) * 2014-01-17 2015-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "ДЖИ-Групп" Матрица для культивирования клеток
RU2557529C1 (ru) * 2014-08-12 2015-07-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие Лаборатория Матрикс Микродисперсный гистоэквивалент-биопластический материал
RU2851731C1 (ru) * 2025-01-28 2025-11-28 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова" Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА) Способ изготовления тканеинженерной конструкции барабанной перепонки

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2425694C1 (ru) Наноструктурированный биопластический материал
Khan et al. Fabrication of bilayer nanofibrous-hydrogel scaffold from bacterial cellulose, PVA, and gelatin as advanced dressing for wound healing and soft tissue engineering
Zehra et al. Oxygen generating polymeric nano fibers that stimulate angiogenesis and show efficient wound healing in a diabetic wound model
Lyu et al. Application of silk-fibroin-based hydrogels in tissue engineering
Yang et al. Sprayable biomimetic double mask with rapid autophasing and hierarchical programming for scarless wound healing
Tavakoli et al. Keratin-and VEGF-incorporated honey-based sponge–nanofiber dressing: an ideal construct for wound healing
Ludwicka et al. Medical and cosmetic applications of bacterial nanocellulose
CN101302486B (zh) 木醋杆菌及用其制备纳米纤维素皮肤组织修复材料的方法
RU2367476C1 (ru) Биопластический материал
Liu et al. Challenges and opportunities of silk protein hydrogels in biomedical applications
Wang et al. Living Chinese herbal scaffolds from microfluidic bioprinting for wound healing
CN1185019C (zh) 应用中和脱乙酰壳多糖海绵或中和脱乙酰壳多糖/胶原混合海绵的皮肤支架
Cao et al. Self-assembling chitosan based injectable and expandable sponge with antimicrobial property for hemostasis and wound healing
Joshi et al. Light-mediated 3D printing of micro-pyramid-decorated tailorable wound dressings with endogenous growth factor sequestration for improved wound healing
JPH02504221A (ja) 細胞培養法、培養物及び培養製品
Cai et al. Platelet‐rich plasma composite organohydrogel with water‐locking and anti‐freezing to accelerate wound healing
Anton-Sales et al. Bacterial nanocellulose and titania hybrids: cytocompatible and cryopreservable cell carriers
Nour et al. Angiogenic effect of a Nanoniosomal Deferoxamine-loaded poly (vinyl alcohol)–egg White film as a promising wound dressing
CN103893825A (zh) 含胶原蛋白的细菌纤维素复合羊膜细胞外基质材料制备方法
Gwon et al. Graphene hybrid tough hydrogels with nanostructures for tissue regeneration
JP2019529015A (ja) 生着率を増加させた移植用真皮層及びその製造方法
Dam et al. Silk-based nano-biocomposite scaffolds for skin organogenesis
Chernova et al. Piezoelectric and dielectric electrospun fluoropolymer membranes for oral mucosa regeneration: a comparative study
Zhang et al. Elastic nanofibrous dressings with mesenchymal stem cell-recruiting and protecting characteristics for promoting diabetic wound healing
Zheng et al. Bioinspired wearable hydrogel composite with sustained drug-release for wound healing and naked-eye visual early warning of wound dehiscence

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20120820

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150415