CZ309644B6 - Biocompatible and biodegradable non-woven fibre structure containing submicron fibres based on silicon dioxide, biogenic ions and a functional surface for binding active substances and producing it - Google Patents
Biocompatible and biodegradable non-woven fibre structure containing submicron fibres based on silicon dioxide, biogenic ions and a functional surface for binding active substances and producing it Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309644B6 CZ309644B6 CZ2021-479A CZ2021479A CZ309644B6 CZ 309644 B6 CZ309644 B6 CZ 309644B6 CZ 2021479 A CZ2021479 A CZ 2021479A CZ 309644 B6 CZ309644 B6 CZ 309644B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- spinning
- sol
- ions
- alkoxy silane
- fibers
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 35
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 239000013543 active substance Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 title claims description 9
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- -1 silver ions Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims abstract description 6
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 125000004103 aminoalkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 14
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 11
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims 1
- 238000007171 acid catalysis Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 28
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 26
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 26
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 14
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 10
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 10
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 9
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 9
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 6
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 description 6
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 5
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 5
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 4
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 241000192085 Staphylococcus gallinarum Species 0.000 description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 3
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 description 3
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 3
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 3
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 3
- DVYSLVUKWUHBQL-UHFFFAOYSA-N 4-[2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-1h-tetrazol-5-yl]benzene-1,3-disulfonic acid Chemical compound COC1=CC([N+]([O-])=O)=CC=C1N1N(C=2C=CC(=CC=2)[N+]([O-])=O)N=C(C=2C(=CC(=CC=2)S(O)(=O)=O)S(O)(=O)=O)N1 DVYSLVUKWUHBQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 102000004142 Trypsin Human genes 0.000 description 2
- 108090000631 Trypsin Proteins 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 2
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 210000002510 keratinocyte Anatomy 0.000 description 2
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 2
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 2
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 2
- VSIVTUIKYVGDCX-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)tetrazol-2-ium-5-yl]benzene-1,3-disulfonate Chemical compound [Na+].COC1=CC([N+]([O-])=O)=CC=C1[N+]1=NC(C=2C(=CC(=CC=2)S([O-])(=O)=O)S([O-])(=O)=O)=NN1C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 VSIVTUIKYVGDCX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 125000003831 tetrazolyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Chemical compound CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJTUDXZGHPGLLC-IMJSIDKUSA-N 4511-42-6 Chemical compound C[C@@H]1OC(=O)[C@H](C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-IMJSIDKUSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 208000003322 Coinfection Diseases 0.000 description 1
- 108010029541 Laccase Proteins 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 206010067268 Post procedural infection Diseases 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 230000033115 angiogenesis Effects 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 229940064004 antiseptic throat preparations Drugs 0.000 description 1
- 239000012062 aqueous buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000012292 cell migration Effects 0.000 description 1
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000037319 collagen production Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001804 debridement Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 102000038379 digestive enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108091007734 digestive enzymes Proteins 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 239000002502 liposome Substances 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 239000012907 medicinal substance Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006053 organic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000005324 oxide salts Chemical class 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004927 skin cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- JXUKBNICSRJFAP-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCOCC1CO1 JXUKBNICSRJFAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/50—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with organometallic compounds; with organic compounds containing boron, silicon, selenium or tellurium atoms
- D06M13/51—Compounds with at least one carbon-metal or carbon-boron, carbon-silicon, carbon-selenium, or carbon-tellurium bond
- D06M13/513—Compounds with at least one carbon-metal or carbon-boron, carbon-silicon, carbon-selenium, or carbon-tellurium bond with at least one carbon-silicon bond
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/10—Ceramics or glasses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
- D01D1/02—Preparation of spinning solutions
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
- D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
- D01D5/0038—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion the fibre formed by solvent evaporation, i.e. dry electro-spinning
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
- D01F1/103—Agents inhibiting growth of microorganisms
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
- D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
- D01F11/14—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with organic compounds, e.g. macromolecular compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
- D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
- D01F11/16—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon by physicochemical methods
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
- D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
- D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
Description
Biokompatibilní a biodegradabilní netkaná vlákenná struktura s obsahem submikronových vláken na bázi oxidu křemičitého, biogenních iontů a funkčním povrchem pro vazbu aktivních látek a způsob její výrobyBiocompatible and biodegradable non-woven fiber structure containing submicron fibers based on silicon dioxide, biogenic ions and a functional surface for the binding of active substances and its production method
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká stabilní a zároveň biokompatibilní a biodegradabilní netkané vlákenné struktury s obsahem submikronových vláken na bázi oxidu křemičitého dopovaných bioaktivními ionty či jejich směsí s povrchem nesoucím funkční skupiny modifikující povrchové vlastnosti vláken a umožňující případnou vazbu aktivních látek na tento povrch.The invention relates to a stable and at the same time biocompatible and biodegradable non-woven fiber structure containing submicron fibers based on silicon dioxide doped with bioactive ions or their mixture with a surface bearing functional groups modifying the surface properties of the fibers and enabling the possible binding of active substances to this surface.
Vynález se týká také způsobu výroby těchto netkaných vlákenných struktur.The invention also relates to a method of producing these non-woven fiber structures.
Dosavadní stav technikyCurrent state of the art
Vlákenné struktury s obsahem submikronových vláken a nanovláken představují díky svým unikátním vlastnostem - tedy především malému rozměru pórů při současné vysoké porozitě a malému průměru vláken vedoucímu k enormně vysokému měrnému povrchu dostupnému k vazbě molekul či průběhu katalytických reakcí, struktury s vysokým aplikačním potenciálem v medicíně a biotechnologiích. Pro oblast medicíny jsou submikronové vlákenné struktury využitelné zejména jako nosiče pro tkáňové inženýrství různých tkání a také jako kryt ran. Zde je využívána podobnost uměle připravených vlákenných struktur s přirozeně se vyskytujícími strukturami extracelulární hmoty (ECM) a/nebo membránového efektu, který stimuluje prostředí rány, podporuje tzv. vlhké hojení a současně umožňuje výměnu plynů mezi ránou a vnějším prostředím. Pro dosažení tohoto efektu musí být splněno několik podmínek, z nichž nejpodstatnější je zachování dostatečné porozity ve vlhkém prostředí.Fiber structures containing submicron fibers and nanofibers represent structures with high application potential in medicine and biotechnologies. For the field of medicine, submicron fibrous structures are particularly useful as carriers for tissue engineering of various tissues and also as a wound cover. Here, the similarity of artificially prepared fibrous structures with naturally occurring structures of extracellular matter (ECM) and/or the membrane effect is used, which stimulates the wound environment, promotes so-called moist healing and at the same time enables gas exchange between the wound and the external environment. To achieve this effect, several conditions must be met, the most essential of which is maintaining sufficient porosity in a humid environment.
Hojení porušené či růst zcela nové tkáně může být také podpořeno přítomností signálních a bioaktivních a biogenních molekul a iontů, které podporují buněčnou migraci, diferenciaci či stimulaci tvorby vybraných komponent ECM. Zároveň mohou být tyto látky využity i k dekontaminaci infikované rány či předcházení vzniku postoperativních infekcí. Mezi takové biogenní látky se řadí například křemík, jehož přítomnost v nízkých koncentracích podporuje hojení a stimuluje tvorbu kolagenu. Dále byl popsán účinek iontů stříbra a mědi jako látek s vysokým antimikrobiálním účinkem.The healing of damaged or the growth of completely new tissue can also be supported by the presence of signaling and bioactive and biogenic molecules and ions that support cell migration, differentiation or stimulation of the formation of selected ECM components. At the same time, these substances can also be used to decontaminate an infected wound or prevent the occurrence of postoperative infections. Such biogenic substances include, for example, silicon, the presence of which in low concentrations promotes healing and stimulates collagen production. Furthermore, the effect of silver and copper ions as substances with a high antimicrobial effect was described.
V biotechnologických aplikacích ale i medicínských aplikacích se využívá konjugace aktivních molekul na různé substráty za účelem zlepšení jejich stability, snížení zatížení daného reakčního prostředí volnými aktivními molekulami a prodloužení jejich účinné doby při aplikaci in situ. Zde je možné využít kombinaci bioaktivních iontů a například konjugovaných enzymů, jejichž katalytická aktivita může být přímo závislá anebo podpořená přítomností a pozvolným uvolňováním vybraných bioaktivních iontů. Takový efekt byl popsán například v případě vápenatých iontů ve vztahu k aktivitě enzymu trypsin nebo zinku ve vztahu k aktivitě trávicích enzymů.In biotechnological applications as well as in medical applications, the conjugation of active molecules to various substrates is used in order to improve their stability, reduce the load of the given reaction environment with free active molecules and extend their effective time when applied in situ. Here it is possible to use a combination of bioactive ions and, for example, conjugated enzymes, whose catalytic activity can be directly dependent on or supported by the presence and gradual release of selected bioactive ions. Such an effect has been described, for example, in the case of calcium ions in relation to the activity of the enzyme trypsin or zinc in relation to the activity of digestive enzymes.
V takovém případě následná funkcionalizace povrchu vede ke změně smáčivosti povrchu vodným roztokem, který má následně dva efekty. Jednak zvyšuje účinnost následné vazby aktivní molekuly z vodných pufrů a zároveň vede ke zlepšení kinetiky uvolňování inkorporovaných iontů podporující aktivitu vázané molekuly. Tento efekt je možné podpořit také aplikací fyzikálních metod v průběhu výroby vlákenného krytu, které vedou ke zlepšení smáčivosti povrchu před samotnou chemickou funkcionalizací (roubováním funkčních skupin) a zvyšují účinnost tohoto procesu a počet funkčních skupin na jednotku plochy.In such a case, the subsequent functionalization of the surface leads to a change in the wettability of the surface with an aqueous solution, which subsequently has two effects. On the one hand, it increases the efficiency of the subsequent binding of the active molecule from aqueous buffers and at the same time leads to an improvement in the kinetics of the release of incorporated ions supporting the activity of the bound molecule. This effect can also be supported by the application of physical methods during the production of the fiber cover, which lead to an improvement in the wettability of the surface before the chemical functionalization (grafting of functional groups) and increase the efficiency of this process and the number of functional groups per unit area.
- 1 CZ 309644 B6- 1 CZ 309644 B6
Z CZ PV 2003-2421 A3, respektive z WO 2005024101 A1, je znám postup výroby nanovláken elektrostatickým zvlákňováním, avšak nejsou zde blíže specifikovány polymerní roztoky pro přípravu vláken.From CZ PV 2003-2421 A3, respectively from WO 2005024101 A1, the procedure for the production of nanofibers by electrostatic spinning is known, but the polymer solutions for the preparation of the fibers are not specified in more detail.
CZ PV 2012-549 A3 popisuje nanovlákennou strukturu s imobilizovaným organickým agens, která je tvořena čistě křemičitými nanovlákny s povrchem modifikovaným aminoalkoxysilanem a s následně imobilizovaným organickým agens. Tato nanovlákenná struktura se vyrábí tak, že z výchozího solu syntetizovaného metodou sol-gel z tetraalkoxysilanu se elektrostatickým zvlákňováním vytvoří čistě křemičitá nanovlákna, která se následně tepelně zpracují a poté se povrch nanovláken modifikuje roztokem aminoalkoxysilanu, načež se na takto modifikovaný povrch nanovláken imobilizují organická agens.CZ PV 2012-549 A3 describes a nanofibrous structure with an immobilized organic agent, which is made up of pure silicon nanofibers with a surface modified with an aminoalkoxysilane and subsequently immobilized organic agent. This nanofibrous structure is produced by electrospinning pure silica nanofibers from the starting sol synthesized by the sol-gel method from tetra alkoxysilane, which are subsequently heat-treated, and then the surface of the nanofibers is modified with an aminoalkoxysilane solution, after which organic agents are immobilized on the thus modified surface of the nanofibers .
CZ 34116 U1, se zabývá přípravou čistě křemičitých nanovláken s roubovanými funkčními skupinami a imobilizovaným organickým agens. Pro zvýšení účinnosti vazby je zde kombinována předúprava povrchu plazmatem a na ni navazující chemická modifikace.CZ 34116 U1, deals with the preparation of pure silica nanofibers with grafted functional groups and an immobilized organic agent. In order to increase the bonding efficiency, plasma surface pretreatment and subsequent chemical modification are combined here.
Z CZ PV 2015-406 A3 je znám způsob výroby hybridní nanovlákenné struktury s imobilizovanými aktivními látkami spočívající v tom, že se provede příprava výchozího hybridního solu metodou sol-gel, a to tak, že základní reakční směs obsahující tetraalkoxysilan je obohacena o podíl aminopropyltriethoxysilanu, načež takto připravený hybridní sol je následně zvlákněn, přičemž dále vytvořená nanovlákenná struktura je tepelně stabilizována při specifických podmínkách, a to působením teploty do 200 °C. Načež konečně takto vytvořená nanovlákenná vrstva s aktivním povrchem je vystavena působení roztoku pro imobilizaci vybrané aktivní látky, kde tato aktivní látka je prostřednictvím peptidických a/nebo vodíkových vazeb vázána na povrch uvedené nanovlákenné vrstvy. Technické řešení se týká také hybridní nanovlákenné struktury, vytvořené jako nanovlákenná prostorová struktura na bázi nanovláken aktivovaných -NH2 skupinami, kde na povrchu nanovláken je navázána aktivní látka, a to vazbou peptidickou nebo vazbou vodíkovými můstky, přičemž přednostně se jedná o hybridní nanovlákennou vrstvu vyrobenou způsobem, jak výše uvedeno, kde pak aktivní látkou je přednostně léčivá látka či léčivo. U takto připravených nanovlákenných struktur je však omezená dostupnost funkčních skupin dostupných na povrchu nanovláken k další vazbě aktivních agens.From CZ PV 2015-406 A3, a method for the production of a hybrid nanofibrous structure with immobilized active substances is known, which consists in the preparation of the starting hybrid sol by the sol-gel method, in such a way that the basic reaction mixture containing tetraalkoxysilane is enriched with a proportion of aminopropyltriethoxysilane, after which the thus prepared hybrid sol is subsequently spun, while the further formed nanofibrous structure is thermally stabilized under specific conditions, namely by applying a temperature of up to 200 °C. Finally, the nanofibrous layer with an active surface created in this way is exposed to a solution for immobilizing the selected active substance, where this active substance is bound to the surface of said nanofibrous layer by means of peptide and/or hydrogen bonds. The technical solution also relates to a hybrid nanofibrous structure, created as a nanofibrous spatial structure based on nanofibers activated by -NH2 groups, where an active substance is bound to the surface of the nanofibers, namely by a peptide bond or a bond by hydrogen bridges, while it is preferably a hybrid nanofibrous layer produced by , as mentioned above, where the active substance is preferably a medicinal substance or medicine. However, in the nanofibrous structures prepared in this way, the availability of functional groups available on the surface of the nanofibers for further binding of active agents is limited.
CZ PV 2012-549 A3, CZ 34116 U1, CZ PV 2015-406 A3 neobsahují bioaktivní ionty kromě křemíku, který je jejich základní stavební složkou, ale jehož uvolňování ze struktury není deklarováno.CZ PV 2012-549 A3, CZ 34116 U1, CZ PV 2015-406 A3 do not contain bioactive ions except for silicon, which is their basic structural component, but whose release from the structure is not declared.
V dokumentu WO 2009018104 A1 je pro přípravu křemičitých nanovláken jako výchozí prekurzor používán methyltrimethoxysilan. Bez tepelného zpracování nanovláken podle WO 2009018104 A1 nebo při nízkých teplotách tepelného pracování nanovláken podle WO 2009018104 A1 mají tato nanovlákna v důsledku přítomnosti methylové skupiny na svém povrchu hydrofobní vlastnosti a vykazují nízký počet Si-OH skupin na povrchu potřebných pro případnou následnou modifikaci povrchu aminoalkylalkoxysilanem. Z těchto důvodů není řešení podle WO 2009018104 A1 vhodné pro přípravu výchozích křemičitých nanovláken pro následnou modifikaci povrchu a případnou imobilizaci organických agens.In the document WO 2009018104 A1, methyltrimethoxysilane is used as a starting precursor for the preparation of silicon nanofibers. Without heat treatment of nanofibers according to WO 2009018104 A1 or at low temperatures of heat treatment of nanofibers according to WO 2009018104 A1, due to the presence of a methyl group on their surface, these nanofibers have hydrophobic properties and show a low number of Si-OH groups on the surface needed for possible subsequent modification of the surface with aminoalkylalkoxysilane. For these reasons, the solution according to WO 2009018104 A1 is not suitable for the preparation of initial silicon nanofibers for subsequent surface modification and possible immobilization of organic agents.
Dokumenty JP 20040041335 A, JP 20040161234 A a JP 20040243580 A popisují přípravu organicko-anorganického nanovlákenného kompozitu složeného z pravidelné kostry polyethylenimidových vláken s vrstvami oxidu křemičitého nanesených metodou sol-gel. Výsledný kompozitní materiál má sloužit k záchytu nebo koncentraci různých látek v připravené struktuře, k záchytu žádaných částic však dochází pouze jako u filtru, tj. v mezerách mezi jednotlivými nanovlákny, nebo prostou adsorpcí žádaných částic do objemu nanovlákenného kompozitu.Documents JP 20040041335 A, JP 20040161234 A and JP 20040243580 A describe the preparation of an organic-inorganic nanofibrous composite composed of a regular skeleton of polyethylene imide fibers with silicon dioxide layers deposited by the sol-gel method. The resulting composite material is intended to capture or concentrate various substances in the prepared structure, but capture of desired particles occurs only as with a filter, i.e. in the gaps between individual nanofibers, or by simple adsorption of desired particles into the volume of the nanofiber composite.
Balicí papír podle KR 20090058155 A je vyrobený z nanovláken, která byla získána elektrostatickým zvlákňováním biodegradabilního organického polymeru s přídavkem solu oxiduWrapping paper according to KR 20090058155 A is made of nanofibers obtained by electrospinning a biodegradable organic polymer with the addition of an oxide salt
- 2 CZ 309644 B6 křemičitého a dusičnanu stříbrného. Výsledný produkt má antiseptické a antibakteriální vlastnosti, avšak nevykazuje funkční povrch a není uzpůsoben pro imobilizaci organických agens.- 2 CZ 309644 B6 silicon and silver nitrate. The resulting product has antiseptic and antibacterial properties, but does not have a functional surface and is not suitable for immobilizing organic agents.
KR 20100058372 A uvádí přípravu katalyzátoru z mezoporézních nanovláken oxidu křemičitého připravených růstem z plané fáze a následným zavedením katalyzátoru pomocí silanu na povrch a do pórů takto vytvořených vláken. Výsledný produkt je deklarován jako katalyzátor různých organických reakcí, ovšem neobsahuje biogenní ionty a ani neslouží pro imobilizaci organických agens.KR 20100058372 A describes the preparation of a catalyst from mesoporous silica nanofibers prepared by growth from the void phase and subsequent introduction of the catalyst by means of silane onto the surface and into the pores of the thus formed fibers. The resulting product is declared as a catalyst for various organic reactions, but does not contain biogenic ions and does not serve to immobilize organic agents.
Užitný vzor CZ 34086 U1, popisuje kryt rány s nanovlákennou vrstvou pro dopravu léčiv, přičemž aktivní látka je zde vázána v nosných nanočásticích - liposomech, pro něž nanovlákenná struktura funguje jako podpůrný systém umožňující jejich aplikaci do prostoru rány. Jako podpůrná nanovlákna zde mohou být použita i nanovlákna připravená elektrostatickým zvlákněním organosilikátu. Tato vlákna nejsou jinak povrchově fukcionalizována. Nevýhodou tohoto řešení je nemožnost vazby dalších aktivních látek.Utility model CZ 34086 U1 describes a wound cover with a nanofibrous layer for the transport of drugs, while the active substance is bound here in carrier nanoparticles - liposomes, for which the nanofibrous structure functions as a support system enabling their application into the wound space. Nanofibers prepared by electrostatic spinning of organosilicate can also be used as supporting nanofibers. These fibers are not otherwise surface functionalized. The disadvantage of this solution is the impossibility of binding other active substances.
Z patentového dokumentu CZ PV 2012-166 A3 a užitného vzoru CZ 31723 U1 jsou známy vlákenné (nanovlákenné a mikrovlákenné) biokompatibilní struktury využitelné k ošetření ran a kožních defektů. V případě CZ 31723 U1 neobsahuje struktura na bázi kopolymeru L-laktidu a ε-kaprolaktonu na svém povrchu funkční skupiny pro vazbu agens ani neobsahuje bioaktivní ionty. V případě CZ PV 2012-166 A3 je nevýhodou materiálu na bázi karboxymethylované celulózy nízká stabilita ve vodném prostředí, nepřítomnost aktivních látek/iontů a omezená funkčnost povrchu.From the patent document CZ PV 2012-166 A3 and the utility model CZ 31723 U1, fibrous (nano-fibrous and micro-fibrous) biocompatible structures usable for the treatment of wounds and skin defects are known. In the case of CZ 31723 U1, the structure based on the copolymer of L-lactide and ε-caprolactone does not contain functional groups for binding agents on its surface, nor does it contain bioactive ions. In the case of CZ PV 2012-166 A3, the disadvantage of the material based on carboxymethyl cellulose is its low stability in an aqueous environment, the absence of active substances/ions and limited surface functionality.
Jsou také známa řešení s obsahem iontů, případně i řešení představující konjugaci enzymů na polymerních nanovlákna.Solutions containing ions are also known, or solutions representing the conjugation of enzymes on polymer nanofibers.
Z patentového dokumentu EP 3042628 A1 jsou známy vlákenné dentální implantáty na bázi bioskla. Ty však neobsahují povrchově funkcionalizovaná vlákna submikronového průměru a jejich struktura je založena především na obsahu fosfátových složek jako jsou trikalciumfosfát a další. Z patentového dokumentu WO 2007017756 A2 je známo řešení přípravy scaffoldů na bázi bioskla. Ty jsou však připravovány vrstvením přes polymerní templát a neobsahují submikronová vlákna. Situace je stejná i u ostatních bioskel, i když tato obsahují bioaktivní ionty, tak jejich struktura obsahuje další složky, není povrchově funkční a vlákenná.Fiber dental implants based on bioglass are known from patent document EP 3042628 A1. However, these do not contain surface-functionalized fibers with a submicron diameter, and their structure is primarily based on the content of phosphate components such as tricalcium phosphate and others. From the patent document WO 2007017756 A2, a solution for the preparation of bioglass-based scaffolds is known. However, these are prepared by layering over a polymer template and do not contain submicron fibers. The situation is the same with other bioglasses, even if these contain bioactive ions, their structure contains other components, it is not surface functional and fibrous.
Nedostatkem dosavadního stavu techniky je absence komplexního řešení, které by současně umožnovalo využití účinku bioaktivních iontů a možnosti povrchové imobilizace aktivních látek v dostatečném množství a dosažení jejich synergického efektu.The lack of the current state of the art is the absence of a comprehensive solution that would simultaneously enable the use of the effect of bioactive ions and the possibility of surface immobilization of active substances in sufficient quantities and achieving their synergistic effect.
Cílem tohoto vynálezu je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody dosavadního stavu techniky.The aim of this invention is to eliminate or at least minimize the disadvantages of the prior art.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Vynález je dosažen křemičitou netkanou vlákennou strukturou s průměrem vláken v submikronovém měřítku dopovanou bioaktivními ionty a zároveň povrchově funkcionalizovanou tak, aby byla dosažena 2D nebo 3D struktura se zvýšenou antibakteriální aktivitou či jinou biologickou aktivitou, a zároveň umožněna aplikace netkané vlákenné struktury v této podobě či její další využití pro konjugaci molekul na jejich povrch v dostatečném množství díky modifikaci povrchu aminoalkylalkoxysilanem nebo epoxyalkylalkoxysilanem. Taková modifikace vede ke zvýšení smáčivosti povrchu a zároveň umožňuje elektrostatickou vazbu, vodíkovou vazbu nebo kovalentní vazbu dle využití konjugační chemie, přičemž účinnost modifikace může být zvýšena doplněním o fyzikální aktivaci povrchu vláken plazmatickou úpravou.The invention is achieved by a siliceous non-woven fiber structure with a fiber diameter in the submicron scale doped with bioactive ions and at the same time surface functionalized in such a way as to achieve a 2D or 3D structure with increased antibacterial activity or other biological activity, and at the same time enabling the application of the non-woven fiber structure in this form or its further use for the conjugation of molecules on their surface in sufficient quantity thanks to the modification of the surface with aminoalkylalkoxysilane or epoxyalkylalkoxysilane. Such a modification leads to an increase in the wettability of the surface and at the same time enables electrostatic bonding, hydrogen bonding or covalent bonding depending on the use of conjugation chemistry, while the effectiveness of the modification can be increased by adding physical activation of the fiber surface by plasma treatment.
- 3 CZ 309644 B6- 3 CZ 309644 B6
Křemičitá submikronová vlákna jsou v tomto vynálezu využívána jako nosný substrát z důvodu jejich biokompatibility, unikátního způsobu biodegradace a také díky širokým možnostem jejich povrchových modifikací. U nanostruktur na bázi oxidu křemičitého byla prokázána nejen biokompatibilita vůči různým typům tkáně, ale i jejich bioaktivita díky uvolňování kyseliny ortokřemičité při jejich degradaci. Ta probíhá postupnou erozí povrchu, kdy nedochází ke snižování porozity vrstvy vlivem bobtnání jednotlivých vláken. Další nespornou výhodou křemičitých vláken je vysoký podíl silanolových Si-OH skupin na jejich povrchu, jež mohou být využity k modifikaci jejich povrchu prostřednictvím kovalentní vazby funkčního alkoxysilanu. Četnost výsledných funkčních skupin vpravených na povrch je potom modifikována podmínkami reakce a může být zvýšena také předúpravou povrchu vláken před samotnou vazbou.Silica submicron fibers are used in this invention as a supporting substrate due to their biocompatibility, unique method of biodegradation and also due to the wide possibilities of their surface modifications. Silicon dioxide-based nanostructures have been proven not only biocompatible with different types of tissue, but also bioactive due to the release of orthosilicic acid during their degradation. This takes place through the gradual erosion of the surface, when the porosity of the layer does not decrease due to the swelling of the individual fibers. Another indisputable advantage of silica fibers is the high proportion of silanol Si-OH groups on their surface, which can be used to modify their surface through the covalent bond of a functional alkoxysilane. The frequency of the resulting functional groups introduced to the surface is then modified by the reaction conditions and can also be increased by pre-treating the surface of the fibers before the binding itself.
Podstata výroby netkané submikrovlákenné struktury spočívá v přípravě zvlákňovacího solu. Ten je připraven metodou sol-gel z tetraalkoxysilanu prostřednictvím kyselé katalýzy v alkoholovém prostředí, ovšem bez přídavku dalšího pomocného polymeru, a v průběhu procesu přípravy je tento sol dopován vybranými bioaktivními ionty ve formě vhodných sloučenin - nejčastěji dusičnanů. Takto připravený sol je následně zpracován do podoby netkané textilie s průměry vláken v submikronovém měřítku. V závislosti na parametrech zvlákňovacího solu a podmínkách zvlákňování je možné dosáhnout i struktur s většinovým podílem nanovláken (tedy vláken s průměrem <100 nm) ve struktuře. Výroba vlákenného útvaru může probíhat jak metodou elektrostatického, tak i odstředivého zvlákňování. Vytvořená netkaná vlákenná struktura je následně tepelně stabilizována a případně upravena vhodným typem plazmatu. Tento krok zvyšuje účinnost povrchové funkcionalizace alkoxysilanem, ovšem není nezbytný. Následně je povrch modifikován zvoleným aminoalkylalkoxysilanem nebo epoxyalkylalkoxysilanem. Tímto je dosaženo biokompatibilní a bioaktivní netkané vlákenné vrstvy s funkčním povrchem dostupným pro vazbu aktivní látky na její povrch prostřednictvím zvolené konjugační chemie.The essence of the production of a non-woven submicrofibrous structure consists in the preparation of a spinning sol. It is prepared by the sol-gel method from tetra-alkoxysilane through acid catalysis in an alcoholic environment, but without the addition of another auxiliary polymer, and during the preparation process this sol is doped with selected bioactive ions in the form of suitable compounds - most often nitrates. The salt prepared in this way is subsequently processed into a non-woven fabric with fiber diameters on a submicron scale. Depending on the parameters of the spinning sol and the spinning conditions, it is also possible to achieve structures with a majority of nanofibers (i.e. fibers with a diameter of <100 nm) in the structure. The production of a fibrous structure can take place both by the method of electrostatic and centrifugal spinning. The created non-woven fiber structure is subsequently thermally stabilized and possibly treated with a suitable type of plasma. This step increases the effectiveness of the surface functionalization with the alkoxysilane, but is not necessary. Subsequently, the surface is modified with the chosen aminoalkyl alkoxy silane or epoxy alkyl alkoxy silane. This achieves a biocompatible and bioactive nonwoven fiber layer with a functional surface available for the binding of the active substance to its surface through the chosen conjugation chemistry.
Při přípravě zvlákňovacího solu dopovaného jednotlivými bioaktivními ionty (Ca2+, Zn2+, Ag+, Cu2+) nebo jejich kombinací, přičemž zvlákňovací sol je vytvořený metodou sol-gel z tetraalkoxysilanu při zapojení kyselé katalýzy, musí být dodrženy následující poměry vstupních surovin.During the preparation of spinning sol doped with individual bioactive ions (Ca 2+ , Zn 2+ , Ag + , Cu 2+ ) or their combination, while the spinning sol is created by the sol-gel method from tetra-alkoxysilane with the involvement of acid catalysis, the following ratios of input raw materials.
V případě molárního poměru tetraalkoxysilanu vůči vodě je tento držen v rozmezí 0,3 až 0,65 a zároveň molární poměr kyseliny vůči tetraalkoxysilanu je udržován v rozmezí 0,005 až 1. Při dopování bioaktivními ionty je potom nezbytné udržení molárního poměru soli vůči tetraalkoxysilanu v rozmezí 0,001 až 0,25. Po ukončení polykondenzační reakce je upravena koncentrace zvlákňovacího solu na rozmezí 25 až 45 %. Tímto postupem je připraven zvlákňovací sol, při jehož zpracování je možné dosáhnout netkané vlákenné struktury s průměrem vláken v submikronovém měřítku. Struktura připravené vrstvy je určena zvolenou metodou zvlákňování, kdy použití elektrostatického zvlákňování vede k přípravě převážně 2D struktur, zatímco použití odstředivého zvlákňování umožňuje tvorbu 3D struktur s vyšším podílem a rozměrem mezivlákenných pórů. Průměr vláken ve vrstvě a tloušťka zvlákněné vrstvy je určena podmínkami zvlákňování. Nejčastěji se plošná hmotnost pohybuje v rozmezí 10 až 50 g/m2, ovšem tyto hranice nejsou omezující. Připravené struktury jsou dále tepelně upraveny pro dosažení vyšší mechanické stability. Tepelná stabilizace probíhá nejčastěji při teplotách do 350 °C, ovšem další úpravy je možné realizovat i bez tepelné úpravy. Stejně tak může být vrstva před vazbou funkčních skupin hydrofilizována fyzikální úpravou nízkotlakým plazmatem nebo plazmatem prováděným při atmosférickém tlaku. Tato úprava vede ke zvýšení počtu Si-OH skupin na povrchu, čímž je následně dosaženo vyšší funkčnosti povrchu. Úprava plazmatem může být také využita u vláken stabilizovaných při teplotách nad 350 °C k opětovné indukci Si-OH ztracených vlivem tepelné úpravy provedené za účelem dosažení vyšší mechanické odolnosti vrstvy. Vyšší teplotou nedochází u křemičitých nanovláken ke ztrátě biokompatibility. Ta byla potvrzena u vláken upravovaných až do teploty 750 °C.In the case of the molar ratio of tetraalkoxysilane to water, this is kept in the range of 0.3 to 0.65, and at the same time, the molar ratio of acid to tetraalkoxysilane is maintained in the range of 0.005 to 1. When doping with bioactive ions, it is then necessary to maintain the molar ratio of salt to tetraalkoxysilane in the range of 0.001 up to 0.25. After the completion of the polycondensation reaction, the concentration of the spinning sol is adjusted to the range of 25 to 45%. By this procedure, a spinning sol is prepared, during the processing of which it is possible to achieve a non-woven fiber structure with a fiber diameter in the submicron scale. The structure of the prepared layer is determined by the selected spinning method, where the use of electrostatic spinning leads to the preparation of mainly 2D structures, while the use of centrifugal spinning enables the creation of 3D structures with a higher proportion and size of inter-fiber pores. The diameter of the fibers in the layer and the thickness of the spun layer is determined by the spinning conditions. Most often, the basis weight ranges from 10 to 50 g/m 2 , but these limits are not restrictive. The prepared structures are further heat-treated to achieve higher mechanical stability. Thermal stabilization takes place most often at temperatures up to 350 °C, but further modifications can be carried out without heat treatment. In the same way, the layer can be hydrophilized before the binding of the functional groups by physical treatment with low-pressure plasma or plasma performed at atmospheric pressure. This modification leads to an increase in the number of Si-OH groups on the surface, which subsequently results in a higher functionality of the surface. Plasma treatment can also be used for fibers stabilized at temperatures above 350 °C to re-induce Si-OH lost due to heat treatment carried out in order to achieve higher mechanical resistance of the layer. Silicon nanofibers do not lose their biocompatibility at a higher temperature. This was confirmed for fibers treated up to a temperature of 750 °C.
Následně je povrch dopovaných křemičitých vláken funkcionalizován kovalentní vazbou funkčního alkoxysilanu v podobě aminoalkylalkoxysilanu nebo epoxyalkylalkoxysilanuSubsequently, the surface of the doped silicon fibers is functionalized by the covalent bond of a functional alkoxysilane in the form of an aminoalkylalkyloxysilane or an epoxyalkylalkyloxysilane
- 4 CZ 309644 B6 v koncentraci nejčastěji 0,1 až 5 % v roztoku, může však být i 0,1 až 75 %, výhodněji 0,1 až 60 %, ještě výhodněji 0,1 až 25 % a nejvýhodněji výše uvedených 0,1 až 5 %. Tato povrchová funkcionalizace nevede ke snížení biokompatibility povrchu, upravuje jeho náboj a smáčivost. Tato úprava vede ke zlepšení dostupnosti aktivních iontů inkorporovaných do hmoty vláken a současně může být využita pro adsorpci, elektrostatickou anebo kovalentní vazbu dalších molekul na povrch vláken v závislosti na konkrétní zvolené biotechnologické či medicínské aplikaci tak, aby bylo, pokud možno dosaženo synergického efektu s inkorporovanými ionty. Tyto dva typy funkčních skupin na povrchu umožňují vazbu většiny aktivních molekul s využitím spontánní vazby či prostřednictvím pomocné konjugační chemie. Příkladem takové chemie může být využití různých typů konjugačních linkerů, tzv. nulové délky na bázi ethyl(dimethylaminopropyl)karbodiimidu.- 4 CZ 309644 B6 in a concentration most often of 0.1 to 5% in solution, but it can also be 0.1 to 75%, more preferably 0.1 to 60%, even more preferably 0.1 to 25% and most preferably the above-mentioned 0, 1 to 5%. This surface functionalization does not reduce the biocompatibility of the surface, it modifies its charge and wettability. This modification leads to an improvement in the availability of active ions incorporated into the fiber mass and at the same time can be used for adsorption, electrostatic or covalent binding of other molecules to the surface of the fibers, depending on the specific chosen biotechnological or medical application, so that, if possible, a synergistic effect with the incorporated ions. These two types of functional groups on the surface enable the binding of most active molecules using spontaneous binding or via auxiliary conjugation chemistry. An example of such chemistry can be the use of various types of conjugation linkers, the so-called zero length based on ethyl(dimethylaminopropyl)carbodiimide.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Vynález je schematicky znázorněn na výkresech, kde ukazuje:The invention is schematically illustrated in the drawings, which show:
obr. 1 SEM mikroskopickou morfologii submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem bioaktivních iontů zinku podle příkladu 1, obr. 1a zastoupení jednotlivých tříd průměrů vláken ve vrstvě podle příkladu 1;Fig. 1 SEM microscopic morphology of submicron silicon-based fibers containing bioactive zinc ions according to Example 1, Fig. 1a representation of individual classes of fiber diameters in the layer according to Example 1;
obr. 2 důkaz biokompatibility submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem bioaktivních iontů zinku podle příkladu 1 před povrchovou funkcionalizací a po ní, hodnoceno na buňkách Hacat;Fig. 2 evidence of biocompatibility of submicron silicon-based fibers containing bioactive zinc ions according to Example 1 before and after surface functionalization, evaluated on Hacat cells;
obr. 3 SEM mikroskopickou morfologii submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem bioaktivních iontů mědi podle příkladu 2;Fig. 3 SEM microscopic morphology of submicron silicon-based fibers containing bioactive copper ions according to example 2;
obr. 3 a zastoupení jednotlivých tříd průměrů vláken ve vrstvě podle příkladu 3;Fig. 3 and representation of individual classes of fiber diameters in the layer according to example 3;
obr. 4 důkaz povrchové funkčnosti a biokompatibility submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem bioaktivních iontů mědi podle příkladu 2 před povrchovou funkcionalizací a po ní, důkaz přítomnosti aminoskupin na povrchu neupravených a upravených vláken prostřednictvím barvení methyloranží, biokompatibilita před povrchovou úpravou a po ní hodnocena na buňkách Hacat;Fig. 4 evidence of surface functionality and biocompatibility of submicron silicon-based fibers containing bioactive copper ions according to example 2 before and after surface functionalization, evidence of the presence of amino groups on the surface of untreated and treated fibers through methyl orange staining, biocompatibility before and after surface treatment evaluated on Hacat cells;
obr. 5 SEM mikroskopickou morfologii submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem bioaktivních iontů vápníku podle příkladu 3;Fig. 5 SEM microscopic morphology of submicron silicon-based fibers containing bioactive calcium ions according to example 3;
obr. 5a zastoupení jednotlivých tříd průměrů vláken ve vrstvě podle příkladu 3;Fig. 5a represents individual classes of fiber diameters in the layer according to example 3;
obr. 6 SEM mikroskopickou morfologii submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem směsi bioaktivních iontů stříbra, mědi a zinku podle příkladu 4;Fig. 6 SEM microscopic morphology of submicron silicon-based fibers containing a mixture of bioactive silver, copper and zinc ions according to example 4;
obr. 6a zastoupení jednotlivých tříd průměrů vláken ve vrstvě podle příkladu 4;Fig. 6a representation of individual classes of fiber diameters in the layer according to example 4;
obr. 7 důkaz biokompatibility submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem směsi bioaktivních iontů stříbra, mědi a zinku podle příkladu 4 před povrchovou funkcionalizací a po ní, hodnoceno na buňkách Hacat; a obr. 8 důkaz antibakteriální aktivity submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem směsi bioaktivních iontů vůči bakteriím S. gallinarum (vlevo) a E. coli (vpravo).Fig. 7 evidence of biocompatibility of submicron silicon-based fibers containing a mixture of bioactive silver, copper and zinc ions according to Example 4 before and after surface functionalization, evaluated on Hacat cells; and Fig. 8 evidence of antibacterial activity of submicron silicon-based fibers containing a mixture of bioactive ions against S. gallinarum (left) and E. coli (right) bacteria.
- 5 CZ 309644 B6- 5 CZ 309644 B6
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention
Vynález bude popsán na příkladech vytvoření netkané vlákenné struktury založené na oxidu křemičitém dopovaném biogenními ionty a s modifikovaným povrchem, který dále umožňuje vazbu aktivních a léčivých látek a dalších molekul volených dle konkrétní aplikace. Vynález je dokumentován vybranými konkrétními příklady provedení, jimiž však nejsou popsány všechny možnosti uskutečnění vynálezu. Tyto zde blíže nepopsané možnosti jsou průměrnému odborníkovi při znalosti tohoto vynálezu z tohoto textu zřejmé bez nutnosti další vynálezecké činnosti.The invention will be described using examples of the creation of a non-woven fiber structure based on silicon dioxide doped with biogenic ions and with a modified surface, which further enables the binding of active and medicinal substances and other molecules selected according to the specific application. The invention is documented by selected specific examples of implementation, which, however, do not describe all the possibilities of implementing the invention. These options, not described in more detail here, are obvious to the average person familiar with the invention from this text without the need for further inventive activity.
Příklad 1Example 1
Modifikovanou metodou sol-gel byl připraven zvlákňovací sol - a to smísením 164 ml izopropylalkoholu a 200 ml tetraethoxysilanu, vody a kyseliny tak, aby molární poměry odpovídaly hodnotám 0.45 molárního poměru tetraethoxysilanu ku vodě a zároveň 0.1 molárního poměru kyseliny ku tetraethoxysilanu. Současně byl přidán dusičnan zinečnatý jako zdroj bioaktivních iontů v poměru 0.01 molů ku tetraethoxysilanu. Takto připravený sol prošel procesem hydrolýzy, polykondenzace a zrání, kdy je v závěru zahuštěn na 33 % obsahu sušiny z celkové hmotnosti zvlákňovacího solu. Tento krok je zajištěn odparem rozpouštědla.Spinning salt was prepared using a modified sol-gel method - by mixing 164 ml of isopropyl alcohol and 200 ml of tetraethoxysilane, water and acid so that the molar ratios correspond to the values of 0.45 molar ratio of tetraethoxysilane to water and at the same time 0.1 molar ratio of acid to tetraethoxysilane. At the same time, zinc nitrate was added as a source of bioactive ions in a ratio of 0.01 moles to tetraethoxysilane. The salt prepared in this way went through the process of hydrolysis, polycondensation and maturation, when it is finally thickened to 33% of the dry matter content of the total weight of the spinning salt. This step is ensured by evaporation of the solvent.
Takto připravený zvlákňovací sol byl následně zpracován metodou elektrostatického zvlákňování stejnosměrným proudem (tzv. DC elektrospinning) z drátové elektrody při zachování zvlákňovacích podmínek na 160 mm zvlákňovací vzdálenosti a rozdílu napětí elektrod 60 kV. Tímto způsobem byla připravena netkaná vlákenná vrstva se střední hodnotou průměru vláken 174 nm, její plošná hmotnost byla určena rychlostí pohybu podkladového materiálu na 12 g/m2. Pro dosažení vyšší soudržnosti vrstvy byla provedena teplotní stabilizace expozicí teplotě 180 °C po dobu 2 hodin. Tato tepelná úprava nevedla k významné změně ve struktuře (homogenitě) vrstvy ani průměrů submikronových vláken. Pro dosažení povrchové funkčnosti byla následně vrstva smáčena v 3% roztoku 3-aminopropyltryethoxysilanu rozpuštěného v 96% ethanolu po dobu 2 hodin při laboratorní teplotě. Stabilita funkčních skupin roubovaných na povrch po oplachu přebytečného funkcionalizačního činidla, provedeného opakovaným oplachem v roztoku ethanolu, byla podpořena tepelnou úpravou při 110 °C po dobu 30 minut. Tímto způsobem byla získána křemičitá nanovlákna s obsahem bioaktivního zinku a současně s funkčním povrchem obsahujícím -NH skupiny volné k další vazbě zvoleným způsobem.The spinning sol prepared in this way was subsequently processed by the method of electrostatic spinning with direct current (so-called DC electrospinning) from a wire electrode while maintaining the spinning conditions at a spinning distance of 160 mm and a voltage difference between the electrodes of 60 kV. In this way, a non-woven fiber layer was prepared with a mean fiber diameter of 174 nm, its surface weight was determined by the speed of movement of the underlying material at 12 g/m 2 . To achieve higher cohesion of the layer, temperature stabilization was performed by exposure to a temperature of 180 °C for 2 hours. This heat treatment did not lead to a significant change in the structure (homogeneity) of the layer or the diameters of the submicron fibers. To achieve surface functionality, the layer was subsequently soaked in a 3% solution of 3-aminopropyltriethoxysilane dissolved in 96% ethanol for 2 hours at room temperature. The stability of functional groups grafted onto the surface after rinsing the excess functionalization agent, carried out by repeated rinsing in ethanol solution, was supported by heat treatment at 110 °C for 30 minutes. In this way, silicon nanofibers with bioactive zinc content and simultaneously with a functional surface containing -NH groups free for further binding in the selected manner were obtained.
Morfologie takto připravených submikronových vláken je zobrazena na obr. 1 pořízeném prostřednictvím elektronové mikroskopie, zastoupení jednotlivých tříd průměrů vláken ve vrstvě podle příkladu 1 je zobrazeno na obr. 1a. U takto připraveného materiálu byla prokázána biokompatibilita vůči buňkám kožního krytu. Test provedený in vitro na lidských keratinocytech Hacat byl proveden v souladu s normou ČSN EN ISO 10993-5:2009 tak, že eluát testovaného vzorku v různých koncentracích byl připraven elucí po dobu 24 hodin. Ten byl následně exponován předkultivovaným buňkám po následujících 24 hodin. Výsledná cytokompatibilita byla vyhodnocena prostřednictvím metabolické aktivity živých buněk tetrazoliovou solí WST-8 (2-(2-methoxy-4-nitrofenyl)-3-(4-nitrofenyl)-5-(2,4-disulfofenyl)-2H-tetrazolium, sodná sůl) a následnou kvantifikací při 450 nm vlnové délky. Dosažené výsledky v podobě důkazu biokompatibility submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem bioaktivních iontů zinku podle příkladu 1 před povrchovou funkcionalizací a po ní, hodnoceno na buňkách Hacat, jsou zobrazeny na obr. 2.The morphology of the thus prepared submicron fibers is shown in Fig. 1 taken by means of electron microscopy, the representation of individual classes of fiber diameters in the layer according to example 1 is shown in Fig. 1a. Biocompatibility with the cells of the skin cover was demonstrated for the material prepared in this way. The test performed in vitro on Hacat human keratinocytes was performed in accordance with the standard ČSN EN ISO 10993-5:2009 so that the eluate of the test sample in different concentrations was prepared by elution for 24 hours. The latter was subsequently exposed to pre-cultured cells for the following 24 hours. The resulting cytocompatibility was evaluated through the metabolic activity of living cells with the tetrazolium salt WST-8 (2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, sodium salt) and subsequent quantification at 450 nm wavelength. The results obtained in the form of proof of biocompatibility of the submicron silicon-based fibers with the content of bioactive zinc ions according to Example 1 before and after surface functionalization, evaluated on Hacat cells, are shown in Fig. 2.
Tato vrstva může být aplikována v tomto stavu bez další modifikace, nebo může sloužit k další vazbě biotechnologicky nebo medicínsky významných látek. V tomto případě například jako nosič biotechnologicky využitelného enzymu lakázy pro úpravu vod.This layer can be applied in this state without further modification, or it can serve to further bind biotechnologically or medically important substances. In this case, for example, as a carrier of the biotechnologically usable laccase enzyme for water treatment.
- 6 CZ 309644 B6- 6 CZ 309644 B6
Příklad 2Example 2
Modifikovanou metodou sol-gel byl připraven zvlákňovací sol - a to smísením 164 ml izopropylalkoholu a 200 ml tetraethylortosilikátu (tetraethoxysilanu), vody a kyseliny tak, aby molární poměry odpovídaly hodnotám 0.4 molárního poměru tetraethoxysilanu ku vodě a zároveň 0.11 molárního poměru kyseliny ku tetraethoxysilanu. Současně byl do směsi přidán dusičnan měďnatý jako zdroj bioaktivních iontů v poměru 0.034 molů ku tetraethoxysilanu. Takto připravený sol prošel procesem hydrolýzy, polykondenzace a zrání, kdy byl v závěru zahuštěn na 35 % obsahu sušiny z celkové hmotnosti zvlákňovacího solu. Tento krok byl zajištěn odparem rozpouštědla.Spinning sol was prepared using a modified sol-gel method - by mixing 164 ml of isopropyl alcohol and 200 ml of tetraethylorthosilicate (tetraethoxysilane), water and acid so that the molar ratios correspond to the values of 0.4 molar ratio of tetraethoxysilane to water and at the same time 0.11 molar ratio of acid to tetraethoxysilane. At the same time, copper nitrate was added to the mixture as a source of bioactive ions in a ratio of 0.034 moles to tetraethoxysilane. The sol prepared in this way went through the process of hydrolysis, polycondensation and maturation, when it was finally thickened to 35% of the dry matter content of the total weight of the spinning sol. This step was ensured by evaporation of the solvent.
Takto připravený zvlákňovací sol byl následně zpracován metodou elektrostatického zvlákňování stejnosměrným proudem (tzv. DC elektrospinning) z tyčkové elektrody při zachování zvlákňovacích podmínek na 150 mm zvlákňovací vzdálenosti a rozdílu napětí elektrod 45kV. Tímto způsobem byla připravena netkaná vlákenná vrstva se střední hodnotou průměru vláken 289 nm. Pro dosažení vyšší soudržnosti vrstvy byla provedena teplotní stabilizace expozicí teplotě 180 °C po dobu 2 hodin. Pro zvýšení účinnosti povrchové funkcionalizace byla následně vlákenná vrstva upravena koronovým výbojem ve vzduchové atmosféře při pokojové teplotě, tlaku ~101 kPa, výkonu 800 W a při rychlosti posuvu materiálu 1 m/min. Aktivovaná vrstva byla následně přenesena do funkcionalizační lázně sestávající ze 3% roztoku 3-aminopropyltriethoxysilanu rozpuštěného v 96 % ethanolu, kde byla máčena po dobu 1 hodiny při laboratorní teplotě. Stabilita funkčních skupin roubovaných na povrch byla po oplachu přebytečného funkcionalizačního činidla, provedeného opakovaně v roztoku ethanolu, podpořena tepelnou úpravou při 110 °C po dobu 30 minut. Tímto způsobem byla získána křemičitá nanovlákna s obsahem bioaktivních iontů mědi a současně s funkčním povrchem obsahujícím NH2 skupiny volné k další vazbě zvoleným způsobem.The spinning salt prepared in this way was subsequently processed by the method of electrostatic spinning with direct current (so-called DC electrospinning) from a rod electrode while maintaining the spinning conditions at a spinning distance of 150 mm and a voltage difference of 45 kV between the electrodes. In this way, a non-woven fibrous layer was prepared with an average fiber diameter of 289 nm. To achieve higher cohesion of the layer, temperature stabilization was performed by exposure to a temperature of 180 °C for 2 hours. In order to increase the efficiency of the surface functionalization, the fiber layer was subsequently treated with a corona discharge in an air atmosphere at room temperature, a pressure of ~101 kPa, a power of 800 W and a material feed speed of 1 m/min. The activated layer was then transferred to a functionalization bath consisting of a 3% solution of 3-aminopropyltriethoxysilane dissolved in 96% ethanol, where it was soaked for 1 hour at room temperature. The stability of the functional groups grafted onto the surface was supported by heat treatment at 110 °C for 30 minutes after rinsing the excess functionalization agent, carried out repeatedly in an ethanol solution. In this way, silica nanofibers containing bioactive copper ions and simultaneously with a functional surface containing NH2 groups free for further binding in the selected manner were obtained.
Morfologie takto připravených submikronových vláken je zobrazena na obr. 3 pořízeném prostřednictvím elektronové mikroskopie, zastoupení jednotlivých tříd průměrů vláken ve vrstvě podle příkladu 3 je znázorněno na obr. 3a. U takto připraveného materiálu byla prokázána biokompatibilita vůči buňkám kožního krytu. Test provedený in vitro na lidských keratinocytech Hacat byl proveden v souladu s normou ČSN EN ISO 10993-5:2009 tak, že eluát testovaného vzorku v různých koncentracích byl připraven elucí po dobu 24 hodin. Ten byl následně exponován předkultivovaným buňkám po následujících 24 hodin. Výsledná cytokompatibilita byla vyhodnocena prostřednictvím metabolické aktivity živých buněk tetrazoliovou solí WST-8 (2-(2-methoxy-4-nitrofenyl)-3-(4-nitrofenyl)-5-(2,4-disulfofenyl)-2H-tetrazolium, sodná sůl) a následnou kvantifikací při 450 nm vlnové délky. Viabilita exponovaných buněk přesahovala u všech koncentrací 95 % viability buněčné kontroly. Zároveň došlo povrchovou úpravou k mírnému zvýšení viability buněk ve srovnání s neupravenou dopovanou vrstvou. Dosažené výsledky, v podobě důkazu povrchové funkčnosti a biokompatibility submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem bioaktivních iontů mědi podle příkladu 2 před povrchovou funkcionalizací a po ní, důkazu přítomnosti aminoskupin na povrchu neupravených a upravených prostřednictvím barvení methyloranží, biokompatibilita před povrchovou úpravou a po ní hodnocena na buňkách Hacat, jsou zobrazeny na obr. 4.The morphology of the thus prepared submicron fibers is shown in Fig. 3 taken by means of electron microscopy, the representation of individual classes of fiber diameters in the layer according to Example 3 is shown in Fig. 3a. Biocompatibility with the cells of the skin cover was demonstrated for the material prepared in this way. The test performed in vitro on Hacat human keratinocytes was performed in accordance with the standard ČSN EN ISO 10993-5:2009 so that the eluate of the test sample in different concentrations was prepared by elution for 24 hours. The latter was subsequently exposed to pre-cultured cells for the following 24 hours. The resulting cytocompatibility was evaluated through the metabolic activity of living cells with the tetrazolium salt WST-8 (2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, sodium salt) and subsequent quantification at 450 nm wavelength. The viability of the exposed cells exceeded 95% of the cell control viability at all concentrations. At the same time, surface treatment resulted in a slight increase in cell viability compared to the untreated doped layer. Achieved results, in the form of evidence of surface functionality and biocompatibility of submicron silicon-based fibers containing bioactive copper ions according to example 2 before and after surface functionalization, evidence of the presence of amino groups on the surface of untreated and treated surfaces through methyl orange staining, biocompatibility evaluated before and after surface treatment on Hacat cells, are shown in Fig. 4.
Tato vrstva může být aplikována v tomto stavu bez další modifikace, nebo může sloužit k další vazbě biotechnologicky nebo medicínsky významných látek. V tomto případě je vhodná například kombinace aktivní křemičité vrstvy a přírodních antiseptik, růstových faktorů či dalších látek podporujících angiogenezi a hojení ran. To může být vázáno prostou adsorpcí či elektrostatickou vazbou či vazbou kovalentní při zachování vysoké porozity křemičité vrstvy. V případě proteinových látek může být jejich přítomnost na povrchu prokázána (ne)specifickým barvením proteinů a jejich kvantifikací.This layer can be applied in this state without further modification, or it can serve to further bind biotechnologically or medically important substances. In this case, for example, a combination of an active silicon layer and natural antiseptics, growth factors or other substances supporting angiogenesis and wound healing is suitable. This can be bound by simple adsorption or electrostatic bonding or covalent bonding while maintaining the high porosity of the silicon layer. In the case of protein substances, their presence on the surface can be demonstrated by (non)specific protein staining and their quantification.
- 7 CZ 309644 B6- 7 CZ 309644 B6
Příklad 3Example 3
Modifikovanou metodou sol-gel je připraven zvlákňovací sol - a to smísením 164 ml isopropylalkoholu a 200 ml tetraethylortosilikátu (tetraethoxysilanu), vody a kyseliny tak, aby molární poměry odpovídaly hodnotám 0,43 molárního poměru tetraethoxysilanu ku vodě a zároveň 0,1 molárního poměru kyseliny ku tetraethoxysilanu. Současně byl do směsi přidán dusičnan vápenatý jako zdroj bioaktivních iontů v poměru 0,0072 molů ku tetraethoxysilanu. Takto připravený sol prošel procesem hydrolýzy, polykondenzace a zrání, kdy byl v závěru zahuštěn na 29 % obsahu sušiny z celkové hmotnosti zvlákňovacího solu. Tento krok byl zajištěn odparem rozpouštědla.Spinning sol is prepared using a modified sol-gel method - by mixing 164 ml of isopropyl alcohol and 200 ml of tetraethylorthosilicate (tetraethoxysilane), water and acid so that the molar ratios correspond to the values of 0.43 molar ratio of tetraethoxysilane to water and at the same time 0.1 molar ratio of acid to tetraethoxysilane. At the same time, calcium nitrate was added to the mixture as a source of bioactive ions in a ratio of 0.0072 moles to tetraethoxysilane. The sol prepared in this way went through the process of hydrolysis, polycondensation and maturation, when it was finally thickened to 29% of the dry matter content of the total weight of the spinning sol. This step was ensured by evaporation of the solvent.
Takto připravený zvlákňovací sol byl následně zpracován metodou odstředivého zvlákňování při zachování zvlákňovacích podmínek 200 mm a 9000 RPM. Tímto způsobem byla připravena trojrozměrná netkaná vlákenná vrstva se střední hodnotou průměru vláken 463 nm. Morfologie takto připravených submikronových vláken je zobrazena na obr. 5, zastoupení jednotlivých tříd průměrů vláken ve vrstvě podle příkladu 3 je zobrazeno na obr. 5 a. Pro dosažení vyšší soudržnosti vrstvy byla provedena teplotní stabilizace expozicí teplotě 180 °C po dobu 2 hodin. Následně byla vrstva povrchově funkcionalizována smáčením po dobu 30 minut ve 2% směsi 3-glycidyloxypropyltriethoxysilanu a ethanolu s podílem 15 % vody. Po opakovaném oplachu v roztoku ethanolu byla vrstva sušena při pokojové teplotě po dobu 48 hodin. Tímto způsobem byla získána křemičitá nanovlákna s obsahem bioaktivních iontů vápníku a současně s funkčním povrchem obsahujícím epoxy skupiny volné k další vazbě zvoleným způsobem.The spinning salt thus prepared was subsequently processed by the centrifugal spinning method while maintaining the spinning conditions of 200 mm and 9000 RPM. In this way, a three-dimensional non-woven fiber layer with a mean value of fiber diameter of 463 nm was prepared. The morphology of the submicron fibers prepared in this way is shown in Fig. 5, the representation of individual classes of fiber diameters in the layer according to example 3 is shown in Fig. 5 a. To achieve higher cohesion of the layer, temperature stabilization was performed by exposure to a temperature of 180 °C for 2 hours. Subsequently, the layer was surface functionalized by soaking for 30 minutes in a 2% mixture of 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane and ethanol with a proportion of 15% water. After repeated rinsing in ethanol solution, the layer was dried at room temperature for 48 hours. In this way, silicon nanofibers containing bioactive calcium ions and simultaneously with a functional surface containing epoxy groups free for further binding in the selected manner were obtained.
Tato vrstva může být aplikována v tomto stavu bez další modifikace a sloužit k in situ konjugaci (např. jako sensor). Nebo může být konjugována s biotechnologicky nebo medicínsky významnými látkami pro zajištění jejich zvýšené stability při následné aplikaci. Tato povrchová funkcionalizace zajišťuje reaktivitu s celým spektrem látek obsahujících aminoskupiny, sulfanylové skupiny a další. V tomto případě je vhodná například kombinace aktivní křemičité vrstvy a konjugovaného enzymu trypsin využívaného pro debridement ran.This layer can be applied in this state without further modification and serve for in situ conjugation (e.g. as a sensor). Or it can be conjugated with biotechnologically or medically important substances to ensure their increased stability during subsequent application. This surface functionalization ensures reactivity with the entire spectrum of substances containing amino groups, sulfanyl groups and others. In this case, for example, a combination of an active silica layer and a conjugated trypsin enzyme used for wound debridement is suitable.
Příklad 4Example 4
Modifikovanou metodou sol-gel je připraven zvlákňovací sol - a to smísením 164 ml isopropylalkoholu a 200 ml tetraethylortosilikátu (tetraethoxysilanu), vody a kyseliny tak, aby molární poměry odpovídaly hodnotám 0,37 molárního poměru tetraethoxysilanu ku vodě a zároveň 0,11 molárního poměru kyseliny ku tetraethoxysilanu. Současně byly do směsi přidány dusičnan stříbrný, dusičnan měďnatý a dusičnan zinečnatý jako zdroje bioaktivních iontů v poměru 0,007/0,004/0,003 molů ku tetraethoxysilanu. Takto připravený sol prošel procesem hydrolýzy, polykondenzace a zrání, a následně byl zahuštěn na 36 % obsahu sušiny z celkové hmotnosti zvlákňovacího solu. Tento krok je zajištěn odparem rozpouštědla.Spinning sol is prepared using a modified sol-gel method - by mixing 164 ml of isopropyl alcohol and 200 ml of tetraethylorthosilicate (tetraethoxysilane), water and acid so that the molar ratios correspond to the values of 0.37 molar ratio of tetraethoxysilane to water and at the same time 0.11 molar ratio of acid to tetraethoxysilane. At the same time, silver nitrate, copper nitrate and zinc nitrate were added to the mixture as sources of bioactive ions in a ratio of 0.007/0.004/0.003 moles to tetraethoxysilane. The sol prepared in this way went through the process of hydrolysis, polycondensation and maturation, and was subsequently thickened to 36% of the dry matter content of the total weight of the spinning sol. This step is ensured by evaporation of the solvent.
Takto připravený zvlákňovací sol byl následně zpracován metodou elektrostatického zvlákňování stejnosměrným proudem (tzv. DC elektrospinning) z drátové elektrody při zachování zvlákňovacích podmínek na 165 mm zvlákňovací vzdálenosti a rozdílu napětí elektrod 65 kV. Tímto způsobem byla připravena netkaná vlákenná vrstva se střední hodnotou průměru vláken 193 nm. Pro dosažení vyšší soudržnosti vrstvy byla provedena teplotní stabilizace expozicí teplotě 200 °C po dobu 120 minut. Pro dosažení povrchové funkčnosti byla následně vrstva smáčena v 5% roztoku 3-aminopropyltryethoxysilanu rozpuštěném v 96 % ethanolu po dobu 30 minut při laboratorní teplotě. Stabilita funkčních skupin roubovaných na povrch byla po oplachu přebytečného funkcionalizačního činidla, provedeného opakovaně v roztoku ethanolu, podpořena tepelnou úpravou při 110 °C po dobu 30 minut. Tímto způsobem byla získána křemičitá nanovlákna se směsí bioaktivních iontů stříbra, mědi a zinku a současně s funkčním povrchem obsahujícím -NH2 skupiny volné k další vazbě.The spinning salt prepared in this way was subsequently processed by the method of electrostatic spinning with direct current (so-called DC electrospinning) from a wire electrode while maintaining the spinning conditions at a spinning distance of 165 mm and a voltage difference between the electrodes of 65 kV. In this way, a non-woven fiber layer was prepared with a mean fiber diameter of 193 nm. To achieve higher cohesion of the layer, temperature stabilization was performed by exposure to a temperature of 200 °C for 120 minutes. To achieve surface functionality, the layer was then soaked in a 5% solution of 3-aminopropyltriethoxysilane dissolved in 96% ethanol for 30 minutes at room temperature. The stability of the functional groups grafted onto the surface was supported by heat treatment at 110 °C for 30 minutes after rinsing the excess functionalization agent, carried out repeatedly in an ethanol solution. In this way, silicon nanofibers were obtained with a mixture of bioactive silver, copper and zinc ions and at the same time with a functional surface containing -NH2 groups free for further binding.
- 8 CZ 309644 B6- 8 CZ 309644 B6
Morfologie takto připravených submikronových vláken je zobrazena na obr. 6 pořízeném prostřednictvím elektronové mikroskopie, zastoupení jednotlivých tříd průměrů vláken ve vrstvě podle příkladu 4 je znázorněno na obr. 6a. U takto připraveného materiálu byla prokázána biokompatibilita vůči buňkám kožního krytu dle metodiky popsané v příkladu 1. Dosažené výsledky jsou zobrazeny na obr. 7 v podobě důkazu biokompatibility submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem směsi bioaktivních iontů stříbra, mědi a zinku podle příkladu 4 před povrchovou funkcionalizací a po ní, hodnoceno na buňkách Hacat. Dále byla difuzní metodou potvrzena antibakteriální aktivita vrstvy proti dvěma modelovým bakteriálním kmenům Staphylococcus gallinarum a Escherichia coli. V průběhu testu byla na misku s kultivačním agarem vyočkována bakteriální suspenze o koncentraci 104 bakterií/ml. Následně byl přiložen triplikát testovaných vzorků. Po inkubaci při standardních podmínkách (37 °C) po dobu 24 hodin byl vyhodnocen rozměr difuzní zóny v okolí vzorků. Průměrný rozměr 14 mm potvrdil antibakteriální účinnost vzorků na oba bakteriální kmeny, jak je znázorněno na obr. 8 v podobě důkazu antibakteriální aktivity submikronových vláken na bázi křemíku s obsahem směsi bioaktivních iontů vůči bakteriím S. gallinarum (vlevo) a E. coli (vpravo).The morphology of the thus prepared submicron fibers is shown in Fig. 6 taken through electron microscopy, the representation of individual classes of fiber diameters in the layer according to example 4 is shown in Fig. 6a. The material prepared in this way was proven to be biocompatible with skin cells according to the methodology described in example 1. The results achieved are shown in Fig. 7 in the form of proof of biocompatibility of silicon-based submicron fibers containing a mixture of bioactive silver, copper and zinc ions according to example 4 before the surface functionalization and after it, evaluated on Hacat cells. Furthermore, the antibacterial activity of the layer against two model bacterial strains, Staphylococcus gallinarum and Escherichia coli, was confirmed by the diffusion method. During the test, a bacterial suspension with a concentration of 10 4 bacteria/ml was inoculated onto a dish with culture agar. Subsequently, a triplicate of the tested samples was attached. After incubation under standard conditions (37 °C) for 24 hours, the size of the diffusion zone around the samples was evaluated. An average dimension of 14 mm confirmed the antibacterial activity of the samples against both bacterial strains, as shown in Fig. 8 in the form of evidence of the antibacterial activity of the submicron silicon-based fibers containing a mixture of bioactive ions against S. gallinarum (left) and E. coli (right) bacteria. .
Tato vrstva může být aplikována v tomto stavu bez další modifikace a podpořit například čištění a hojení kontaminovaných a těžko se hojících ran, nebo může sloužit k další vazbě biotechnologicky nebo medicínsky významných látek. V tomto případě je vhodná kombinace s antiseptikem či antibiotikem významným pro dermatovenerologii. To může být vázáno prostou adsorpcí či elektrostatickou vazbou při zachování vysoké porozity křemičité vrstvy. Tímto způsobem může být dosažena aktivní vrstva se synergickým účinkem kombinujícím antibakteriálně účinnou povrchově vázanou látku uvolňující se v řádu hodin až dnů a bioaktivní ionty zajišťující ochranu před druhotnou infekcí po uvolnění léčiva z povrchu či infekcí způsobenou mikroorganismy mimo oblast účinku povrchově vázané aktivní látky.This layer can be applied in this state without further modification and support, for example, the cleaning and healing of contaminated and difficult-to-heal wounds, or it can serve to further bind biotechnologically or medically important substances. In this case, a combination with an antiseptic or antibiotic important for dermatovenerology is suitable. This can be bound by simple adsorption or electrostatic binding while maintaining the high porosity of the silicon layer. In this way, an active layer can be achieved with a synergistic effect combining an antibacterially effective surface-bound substance released within hours to days and bioactive ions ensuring protection against secondary infection after the release of the drug from the surface or infection caused by microorganisms outside the area of effect of the surface-bound active substance.
Claims (7)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021-479A CZ309644B6 (en) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | Biocompatible and biodegradable non-woven fibre structure containing submicron fibres based on silicon dioxide, biogenic ions and a functional surface for binding active substances and producing it |
| SK50028-2024A SK500282024A3 (en) | 2021-10-14 | 2021-11-16 | Biocompatible and biodegradable fibrous structure containing silica-based submicron fibers, biogenic ions and with functional surface for binding active substances and method of its production |
| PCT/CZ2021/050133 WO2023061520A1 (en) | 2021-10-14 | 2021-11-16 | Biocompatible and biodegradable fibrous structure containing silica-based submicron fibers, biogenic ions and with a functional surface for binding active substances and a method of its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021-479A CZ309644B6 (en) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | Biocompatible and biodegradable non-woven fibre structure containing submicron fibres based on silicon dioxide, biogenic ions and a functional surface for binding active substances and producing it |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2021479A3 CZ2021479A3 (en) | 2023-04-26 |
| CZ309644B6 true CZ309644B6 (en) | 2023-06-07 |
Family
ID=79269992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2021-479A CZ309644B6 (en) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | Biocompatible and biodegradable non-woven fibre structure containing submicron fibres based on silicon dioxide, biogenic ions and a functional surface for binding active substances and producing it |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309644B6 (en) |
| SK (1) | SK500282024A3 (en) |
| WO (1) | WO2023061520A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ300797B6 (en) * | 2005-04-11 | 2009-08-12 | Elmarco, S. R. O. | Fabrics containing at least one layer of polymeric nanofibres and a method of producing a layer of polymeric nanofibres from a polymer solution by electrostatic spinning |
| CZ303587B6 (en) * | 2011-03-15 | 2012-12-27 | Student Science, s. r. o. | Threads and nets with functionalized nanofibers for biomedicinal application |
| CZ303911B6 (en) * | 2012-08-14 | 2013-06-19 | Technická univerzita v Liberci | Nanofibrous structure with immobilized organic agent and process for preparing thereof |
| CZ34116U1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-06-23 | Technická univerzita v Liberci | Nanofibre structure with increased surface functionality and immobilized organic agents |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2248769A1 (en) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Bioactive material substrate for enhanced cellular attachment and function |
| US20150283300A1 (en) * | 2014-04-03 | 2015-10-08 | Gregory J. Pomrink | Bioactive glasses with surface immobilized peptides and uses thereof |
-
2021
- 2021-10-14 CZ CZ2021-479A patent/CZ309644B6/en unknown
- 2021-11-16 SK SK50028-2024A patent/SK500282024A3/en unknown
- 2021-11-16 WO PCT/CZ2021/050133 patent/WO2023061520A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ300797B6 (en) * | 2005-04-11 | 2009-08-12 | Elmarco, S. R. O. | Fabrics containing at least one layer of polymeric nanofibres and a method of producing a layer of polymeric nanofibres from a polymer solution by electrostatic spinning |
| CZ303587B6 (en) * | 2011-03-15 | 2012-12-27 | Student Science, s. r. o. | Threads and nets with functionalized nanofibers for biomedicinal application |
| CZ303911B6 (en) * | 2012-08-14 | 2013-06-19 | Technická univerzita v Liberci | Nanofibrous structure with immobilized organic agent and process for preparing thereof |
| CZ34116U1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-06-23 | Technická univerzita v Liberci | Nanofibre structure with increased surface functionality and immobilized organic agents |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK500282024A3 (en) | 2024-08-28 |
| WO2023061520A1 (en) | 2023-04-20 |
| CZ2021479A3 (en) | 2023-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hu et al. | An injectable, adhesive, and self-healable composite hydrogel wound dressing with excellent antibacterial activity | |
| Wu et al. | Accelerating dermal wound healing and mitigating excessive scar formation using LBL modified nanofibrous mats | |
| Sharifi et al. | Cell loaded hydrogel containing Ag‐doped bioactive glass–ceramic nanoparticles as skin substitute: antibacterial properties, immune response, and scarless cutaneous wound regeneration | |
| Liu et al. | Chitosan-based carbon nitride-polydopamine‑silver composite dressing with antibacterial properties for wound healing | |
| Lee et al. | Preparation of antibacterial chitosan membranes containing silver nanoparticles for dental barrier membrane applications | |
| Arango-Ospina et al. | Silicon oxycarbide based materials for biomedical applications | |
| Han et al. | Mussel-inspired graphene oxide nanosheet-enwrapped Ti scaffolds with drug-encapsulated gelatin microspheres for bone regeneration | |
| US20090220560A1 (en) | Nanosilver Coated Bacterial Cellulose | |
| Ma et al. | Homogeneous silver nanoparticle loaded polydopamine/polyethyleneimine-coated bacterial cellulose nanofibers for wound dressing | |
| Jahed et al. | Biomedical applications of silica-based aerogels: A comprehensive review | |
| Almodóvar et al. | Chitosan‐heparin polyelectrolyte multilayers on cortical bone: Periosteum‐mimetic, cytophilic, antibacterial coatings | |
| Cai et al. | Synthesis and antimicrobial activity of mesoporous hydroxylapatite/zinc oxide nanofibers | |
| Luz et al. | Strontium delivery systems based on bacterial cellulose and hydroxyapatite for guided bone regeneration | |
| Liu et al. | A simultaneous grafting/vinyl polymerization process generates a polycationic surface for enhanced antibacterial activity of bacterial cellulose | |
| CN107693836A (en) | A kind of antibacterial alginates bearing hydrocolloid dressing and preparation method thereof | |
| Ma et al. | Fabrication of bioactive glass-introduced nanofibrous membranes with multifunctions for potential wound dressing | |
| CZ303911B6 (en) | Nanofibrous structure with immobilized organic agent and process for preparing thereof | |
| CN1726782A (en) | Activated carbon fiber-nanometer silver composite medical antibacterial material and preparation method thereof | |
| Ruan et al. | Development of ZnO/selenium nanoparticles embedded chitosan‐based anti‐bacterial wound dressing for potential healing ability and nursing care after paediatric fracture surgery | |
| Turon et al. | Grafting of hydroxyapatite for biomedical applications | |
| Wu et al. | Sodium alginate coupled with organosilane quaternary ammonium salt for the antibacterial application | |
| AU2021105727A4 (en) | A method of preparation of Silk Fibroins coated with Hybrid chitosan-ZnO nanoparticles for wound dressing. | |
| Sheikh et al. | Electrospun titanium dioxide nanofibers containing hydroxyapatite and silver nanoparticles as future implant materials | |
| Feng et al. | Endowing calcium phosphate ceramics with long-acting antibacterial capacity by constructing multilevel antibiotic release structure for regenerative repair of infected bone defect | |
| Valarmathi et al. | Copper–strontium hydroxyapatite/chitosan/polyvinyl alcohol/gelatin electrospun composite and its biological studies for orthopedic applications |