CZ303453B6 - Substrát pro kultivaci bunek a zpusob jeho výroby - Google Patents

Substrát pro kultivaci bunek a zpusob jeho výroby Download PDF

Info

Publication number
CZ303453B6
CZ303453B6 CZ20110424A CZ2011424A CZ303453B6 CZ 303453 B6 CZ303453 B6 CZ 303453B6 CZ 20110424 A CZ20110424 A CZ 20110424A CZ 2011424 A CZ2011424 A CZ 2011424A CZ 303453 B6 CZ303453 B6 CZ 303453B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
layer
nanofibres
deposited
substrate according
substrate
Prior art date
Application number
CZ20110424A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2011424A3 (cs
Inventor
Munzarová@Marcela
Juklícková@Martina
Floriš@Tomáš
Kubešová@Barbara
Štrajtová@Lucie
Matejková@Eva
Schurek@Lukáš
Schurek@Jakub
Original Assignee
Elmarco S.R.O.
Primecell A.S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elmarco S.R.O., Primecell A.S. filed Critical Elmarco S.R.O.
Priority to CZ20110424A priority Critical patent/CZ303453B6/cs
Priority to PCT/CZ2012/000066 priority patent/WO2013007224A1/en
Publication of CZ2011424A3 publication Critical patent/CZ2011424A3/cs
Publication of CZ303453B6 publication Critical patent/CZ303453B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/0068General culture methods using substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/20Material Coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/02Membranes; Filters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2533/00Supports or coatings for cell culture, characterised by material
    • C12N2533/30Synthetic polymers
    • C12N2533/40Polyhydroxyacids, e.g. polymers of glycolic or lactic acid (PGA, PLA, PLGA); Bioresorbable polymers

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Substrát pro kultivaci bunek obsahujícího vrstvu (2) nanovláken z biologicky kompatibilního polymeru uloženou na nosné vrstve (1), pricemž nosná vrstva (1) je tvorena mrížkou z biologicky kompatibilního materiálu a vrstva (2) nanovláken vyplnuje prostor jejích ok. Zpusob výroby tohoto substrátu, u kterého se vrstva (2) nanovláken z biologicky kompatibilního polymeru ukládá na nosnou vrstvu (1) tvorenou mrížkou z biologicky kompatibilního materiálu elektrostatickým zvláknováním polymerního systému v elektrickém poli vytvoreném mezi sbernou elektrodou a proti ní uloženou zvláknovací elektrodou protáhlého tvaru, pricemž ukládaná vrstva (2) nanovláken prekrývá také oka mrížky.

Description

Substrát pro kultivaci buněk a způsob jeho výroby
Oblast techniky
Vynález se týká substrátu pro kultivaci buněk obsahujícího vrstvu nanovláken z biologicky kompatibilního polymeru uloženou na nosné vrstvě.
Vynález se dále týká také způsobu výroby tohoto substrátu.
Dosavadní stav techniky
V odborné literatuře, například Anně J. Meinel: Optimization strategies for electrospun silk fibroin tissue engineering scaffolds, Biomaterials 30 (2009) 3058-3067, nebo Schofer M. D., Boudriot U., Wack C., Leifeld L, Grábedunkel C., Dersch R., Rudisíle M., Wendorff J. H., Greiner A., Paletta J. R., Fuchs-Winkelmann S. J.: Influence of nanofibers on the growth and osteogenic differentiation of stem cells: a comparison of biological collagen nanofibers and synthetic PLLA fibers, Mater Sci Mater Med. 2009 Mar:20(3):767-74), i v řadě patentových spisů, například US 2010233807 bylo popsáno několik variant nanovlákenných substrátů pro kultivaci buněk, které jsou dle konkrétního použitého typu buněk určeny například pro krytí povrchových ran, implantaci do těla pacienta, atd. Vzhledem k tomu, že jsou tyto substráty tvořeny pouze samostatnou vrstvou nanovláken, je jejich nevýhodou nedostatečná mechanická pevnost ve všech směrech namáhání, která značně komplikuje nejen nanášení buněk ajejich kultivaci, ale zejména jakoukoliv manipulaci s těmito substráty, a tím ί jejich praktické použití. Další nevýhodou pak je, že samostatná vrstva nanovláken není při použití ve vlhkém prostředí tvarově ani rozměrově stálá a ihned po namočení se samovolně smršťuje a/nebo svinuje.
Pro odstranění těchto nevýhod bylo navrženo uložení vrstvy nanovláken na nosnou vrstvu tvořenou například dle CN 101050418 membránou z dutých vláken, dle CN 101264349 tkanou textilií, či dle WO 2010136983 mikroporézní vrstvou. Tato řešení sice částečně odstraňují nevýhody substrátu tvořeného samostatnou vrstvou nanovláken, a však současně přináší jiné nevýhody. K nejpodstatnějším z nich patří zejména nemožnost nedestruktivního sledování a kontroly buněk uložených na vrstvě nanovláken během jejich kultivace běžnými invertovanými, tj. optickými mikroskopy, neboť tato nosná vrstva brání průchodu světla. Jedinou možností tak v těchto případech je pouze zastavení kultivace uložených buněk, jejich usmrcení a následné sledování prostřednictvím imunohistochemických metod. Tímto způsobem však lze sledovat pouze malý vzorek substrátů, který není dostatečně reprezentativní
Dalším společným problémem všech dosud známých substrátů obsahujících vrstvu nanovláken je, že díky aktuálnímu stavu techniky v oblasti výroby nanovláken, dle kterého jsou nanovlákna většinou vytvářena zařízeními se zvlákňovací elektrodou tvořenu tryskou nebo kapilárou, mohou být tyto substráty vyráběny v podstatě pouze kusově nebo ve velmi malých sériích, přičemž se jednotlivé kusy od sebe poměrně značně liší rovnoměrností vrstvy nanovláken, její plošnou hmotností a dalšími parametry. Díky tomu, že tyto substráty nelze vyrábět v opakující se kvalitě a provedení, není ani možné je dostatečně testovat, srovnávat, ani je podrobit předepsaným zkouškám například pro jejich využití jako léčiva, čije dále vyvíjet a vylepšovat.
Cílem vynálezu je navrhnout substrát pro kultivaci buněk, který měl vhodné mechanické vlastnosti pro manipulaci a praktické využití, vhodné biologické vlastnosti pro kultivaci buněk, a současně by umožňoval sledování kvality a/nebo množství těchto buněk jejich kultivace. Kromě toho je cílem vynález navrhnout způsob výroby takového substrátu, který by umožnil jeho výrobu v průmyslovém měřítku.
- 1 CZ 303453 B6
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu se dosáhne substrátem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vrstva nanovláken z biologicky kompatibilního polymeru je uložena na nosné vrstvě tvořené mřížkou z biologicky kompatibilního materiálu, přičemž prostor ok této mřížky je překryt a vyplněn vrstvou nanovláken. Mřížka dodává substrátu požadované mechanické vlastnosti, zatímco vrstva nanovláken představuje vhodné prostředí pro uložení a následnou kultivaci buněk v podstatě libovolného typu. Díky této konstrukcí lze sledovat uložené buňky během jejich kultivace nedestruktivně běžnými invertovanými mikroskopy, neboť mřížka nebrání průchodu světla do vrstvy nanovláken.
V případě, že se během ukládání vrstvy nanovláken na nosnou vrstvu nedosáhne jejich dostatečně pevného a odolného spojení prostřednictvím povrchových (mezimolekulámích) sil, mohou být obě vrstvy propojeny vhodným biologicky kompatibilním pojivém.
Ve výhodném provedení substrátu je nosná vrstva tvořena monofilamentní osnovní pleteninou z nebarveného polystyrénového hedvábí, která substrátu poskytuje vhodné mechanické vlastnosti, ale přitom v podstatě nijak nelimituje jeho elasticitu a tvarovou přizpůsobivost.
Pro možnost uložení a kultivace dvou různých a vzájemně oddělených druhů buněk na jednom substrátu, případně pro dosažení dvojnásobného množství buněk jednoho druhu, je v jedné z variant na nosné vrstvě substrátu uložena vrstva nanovláken z biologicky kompatibilního polymeru z každé její strany. Spojení obou vrstev nanovláken v místech ok nosné vrstvy povrchovými silami navíc podstatně zvyšuje pevnost a odolnost jejich uložení na nosné vrstvě.
Vhodným materiálem nanovláken jsou s výhodou biologicky kompatibilní polymery ze skupiny želatina, chitosan, polyvinylalkohol(PVA), polykaprolakton, (PCL), polylaktid (PLA), polyamid (PA), polyuretan (PUR), kyselina poly(Iaktid-co-glykolová), jejich směsi nebo jejich kopolymery, neboť se jedná o polymery, které jsou relativně snadno zvláknitelné.
Vrstva nanovláken může dle potřeby obsahovat alespoň jednu aktivní látku, která brání průniku nežádoucích mikroorganismů z vnějšího prostředí do substrátu nebo jeho okolí, jako například antibiotikum, antiseptikum, nebo stříbro, případně látku, která podporuje kultivaci a/nebo činnost buněk uložených na vrstvě nanovláken, jako například růstový faktor, vitamín, rostlinný extrakt, hormon, kortikoid, cytokin, apod.
Pro zabránění mechanického poškození substrátu, zejména vrstvy nanovláken je výhodné, pokud je tato vrstva před použitím substrátu překryta ochrannou vrstvou. Tou může být například vrstva polyetylenové (PE) fólie nebo vrstva netkané textilie typu spunbond.
Dle určení substrátu jsou na jeho vrstvě nanovláken uloženy a kultivovány například buňky ze skupiny keratinocyty, fibroblasty, epiteliální buňky, endoteliální buňky, osteocyty, mezenchymální kmenové buňky, případně jejich kombinace.
Cíle vynálezu se dále dosáhne způsobem výroby substrátu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vrstva nanovláken z biologicky kompatibilního polymeru se ukládá na nosnou vrstvu tvořenou mřížkou z biologicky kompatibilního materiálu elektrostatickým zvlákňováním polymemího systému v elektrickém poli vytvořením mezi sběrnou elektrodou a zvlákňovací elektrodou protáhlého tvaru, přičemž vrstva nanovláken překrývá a vyplňuje také oka mřížky. Tento postup přitom zaručuje nejen vysokou rovnoměrnost uložené vrstvy nanovláken, ale současně umožňuje výrobu substrátu podle vynálezu v průmyslovém měřítku.
Pro další zvýšení rovnoměrnosti vrstvy nanovláken, zejména při použití nosné vrstvy s nízkou elektrickou vodivostí, je vhodné zvýšit před uložením nanovláken její elektrickou vodivost nane. 7 _ sením zvodivovacího prostředku na její povrch a/nebo do její struktury. Vhodným zvodivovacím prostředkem je přitom například vodný roztok NaCl, Et»NBr nebo Betainu.
V případě potřeby se na nosnou vrstvu před a/nebo během a/nebo po nanesení vrstvy nanovláken nanese biologicky kompatibilní pojivo, které zajistí jejich pevné a Odolné spojení.
Vhodnou nosnou vrstvou je pak monofilamentní osnovní pletenina z nebarveného polyesterového hedvábí.
Přehled obrázků na výkrese
Na přiloženém výkresu je na obr. 1 fotografie vzájemně oddělených vrstev substrátu pro kultivaci buněk podle vynálezu ve variantě, kdy je nosná vrstva tvořená monofilamentní osnovní pleteninou a vrstva nanovláken je překryta ochrannou vrstvou tvořenou netkanou textilií typu spunbond, a na obr. 2 řez tímto substrátem s na sobě uloženými vrstvami.
Příklady provedení vynálezu
Substrát pro kultivaci buněk podle vynálezu obsahuje vrstvu polymemích nanovláken, která je uložena na nosné vrstvě tvořené mřížkou, přičemž vyplňuje prostory jejich ok. Vrstva polymerních nanovláken je vytvořena z biologicky kompatibilního, zvláknitelného polymeru, například z želatiny, chítosanu, polyvinylalkoholu (PVA), polykaprolaktonu (PCL), polylaktidu (PLA), polyamidu (PA), polyuretanu (PUR), kyseliny poly(laktid-co-glykolové) (PLGA), apod., jejich směsí nebo jejich kopolymeru, a díky své struktuře, která v podstatě napodobuje mezibuněčnou strukturu živých organismů, představuje vhodné prostředí pro kultivaci lidských i zvířecích buněk. Její plošná hmotnost se před uložením buněk s výhodou nachází v intervalu od cca 0,03 do 5 g/m2, kdy již těmto buňkám poskytuje dostatečnou oporu, a je relativně odolná proti otěru či protržení, avšak ještě je prostupná pro světlo, takže umožňuje sledování množství a/nebo kvality uložených buněk během jejich kultivace prostřednictvím běžných invertovaných (optických, světelných) mikroskopů. V případě potřeby může být plošná hmotnost vrstvy polymemích nanovláken i větší, avšak její prostupnost pro světlo se v takovém případě značně snižuje.
Dle požadavků může dále vrstva polymemích nanovláken obsahovat alespoň jednu aktivní látku, která stimuluje kultivaci a/nebo aktivitu na ní uložených buněk, jako například růstový faktor, vitamín, rostlinný extrakt, hormon, kortikoid, cytokin, či jinou látku se stejným nebo podobným účinkem, a/nebo látku která brání zanesení nežádoucích mikroorganismů do substrátu nebo jeho okolí, jako například antibiotika, antiseptika, nanočástice stříbra, apod. Tato látka je přitom ve vrstvě polymemích nanovláken, uložena jako integrální součást nanovláken a/nebo jeho nanočástice a/nebo mikročástice, které jsou v nanovláknech zafixovány a vystupují na jejich povrch, a/nebo jako nanočástice a/nebo nanovlákna a/nebo mikročástice a/nebo mikrovlákna uložená volně na a/nebo mezi jejími nanovlákny a/nebo k nim připojená prostřednictvím fyzikální a/nebo chemické vazby, a/nebo jako její impregnace, a/nebo vrstva a/nebo film na jejím povrchu. Pro zakomponování přímo do polymemích nanovláken se přitom tato látka a/nebo její prekurzor například dle postupu popsaného v EP 1869232 přidá, případně úplně nebo částečně rozpustí, do kapalného roztoku nebo taveniny polymeru, ze kterého se následně elektrostatickým zvlákňováním vytvářejí polymemí nanovlákna.
Nosná vrstva substrátu je tvořena mřížkou z biologicky kompatibilního materiálu. Konkrétní materiál a parametry mřížky se přitom volí dle předpokládaného použití substrátu, a pro různé aplikace tak může být mřížka vytvořena například z kovu, plastu, či textilie, resp. z textilních vláken, a to jako pravidelná nebo nepravidelná. Tato nosná vrstva pak substrátu poskytuje požadované mechanické vlastnosti, podporuje a vyztužuje vrstvu polymemích nanovláken, čímž například brání jejímu samovolnému svinutí či smrštění při zvlhčení, a přitom současně umož-3CZ 303453 B6 ňuje prostřednictvím svých ok průnik světla do této vrstvy a sledování na ní uložených buněk. Ve variantách, kdy je nosná vrstva tvořena mřížkou z textilních vláken, navíc v podstatě nijak neomezuje elasticitu a tvarovou přizpůsobitelnost substrátu, a tedy ani možnosti jeho použití. Průměr ok mřížky se s výhodou pohybuje v rozmezí od 0,5 mm do 25 mm, kdy mřížka nijak neomezuje průchod světla, a vrstva polymemích nanovláken je přitom ještě dostatečně zpevněná i v prostoru jejich ok. Pro některé aplikace pak může být průměr ok mřížky i větší, avšak v takových případech je vrstva polymemích nanovláken díky své relativně velké ploše a minimálním mechanickým vlastnostem zejména v prostoru ok mřížky značně náchylná k přetržení, resp. protržení.
Při požadavku na kultivaci dvou různých a vzájemně oddělených druhů buněk na jednom substrátu, případně pro kultivaci dvojnásobného množství buněk jednoho druhu, je na nosné vrstvě substrátu uložena vrstva polymemích nanovláken z biologicky kompatibilního polymeru z každé její strany. Tím se současně podstatně zvýší pevnost a odolnost uložení obou vrstev polymemích nanovláken na nosné vrstvě, neboť tyto vrstvy k sobě v prostoru jejích ok přilnou a díky svému velkému povrchu se spojí relativně velkými povrchovými (mezimolekulámími) silami.
Pro ochranu vrstvy polymemích nanovláken před mechanickým poškozením je výhodné, pokud je substrát alespoň z jedné své strany doplněn ochrannou vrstvou, tvořenou například průhlednou polyesterovou (PE) fólií, vrstvou netkané textilie spunbond, apod. Tato ochranná vrstva plní svoji funkci zejména při skladování substrátu a manipulaci s ním, a před uložením buněk na vrstvu polymemích nanovláken nebo před aplikací substrátu se z něj odstraní.
Na přiloženém výkrese je na obr. 1 a 2 vyfotografován substrát pro kultivaci buněk podle vynálezu v provedení, kdy je jeho nosná vrstva i tvořená monofilamentní osnovní pleteninou. Konkrétně se přitom jedná o osnovní pleteninu CHS 100 vytvořenou z nebarveného polyesterové hedvábí, která byla v ČR schválena Institutem pro testování a certifikaci, a.s., Zlín, ČR pro použití jako síťka pro chirurgické účely. Jejím výrobcem je Výzkumný ústav pletařský, a.s., Brno, ČR. Tato osnovní pletenina má velikost ok 1 mm, její tloušťka má střední hodnotu 0,34 mm, a její pevnost při přetrhu ve směru osnovy je 230 N na 5 cm šířky. Struktura a materiál pleteniny přitom umožňují vratnou deformaci při relativním prodloužení do 5 %. Vrstva 2 polymemích nanovláken je v tomto provedení tvořena nanovlákny zpolykaprolaktonu (PLC) o molekulové hmotnosti 100 000, jehož dodavatelem je pod katalogovým číslem 1031 firma Scientific Polymer Products, lne., Ontario, USA. Její plošná hmotnost dosahuje hodnoty 0,3 g/m2. Takto vytvořený substrát je dále ze strany nosné vrstvy I překryt ochrannou vrstvou 3 netkané textilie typu spunbond.
Aby bylo rozložení a kultivace buněk uložených na substrátu podle vynálezu rovnoměrné v celé jeho ploše, musí být dostatečně rovnoměrná i vrstva 2 polymemích nanovláken. V současnosti se přitom nejvyšší rovnoměrnosti dosáhne vytvořením vrstvy polymemích nanovláken 2 elektrostatickým zvlákňováním polymemího systému - kapalného roztoku nebo taveniny polymeru s případným přídavkem alespoň jedné aktivní látky, která má být zakomponována do polymeru nanovtáken a/neb o jejího prekurzoru, v elektrickém poli vytvořeném mezi sběrnou elektrodou a zvlákňovací elektrodou protáhlého tvaru - například válcem (viz např. EP 1673493) nebo strunou (viz např. EP 2059630 nebo EP 2173930), apod. V případě, že se polymemí nanovlákna během elektrostatického zvlákňování ukládají na elektricky nevodivý podklad, nebo na podklad s nízkou elektrickou vodivostí, je pro dosažení vyšší rovnoměrnosti jejich vrstvy dále výhodné, pokud se elektrická vodivost takového podkladu před uložením polymemích nanovláken zvýší (viz napr. WO 2007054039). Díky tomu je možné z podkladu odvádět elektrický náboj nanášený na něj nabitými polymemími nanovlákny, takže nedochází kjeho koncentraci a tím k odpuzování následujících polymemích nanovláken. Jako podklad přitom může být použita buď přímo nosná vrstva I substrátu, nebo jiný materiál, ze kterého se uložená vrstva 2 polymemích nanovláken sejme a přenese na nosnou vrstvu L
Při výrobě substrátu vyfotografovaného na obr. 1 a obr. 2 slouží nosná vrstva 1 tvořená monofilamentní osnovní pleteninou jako podklad pro uložení vrstvy 2 polymemích nanovláken, přičemž je uložena nebo vedena v elektrickém poli mezi sběrnou elektrodou a zvlákňovací elektro-4CZ 303453 B6 dou. Vzhledem k její zanedbatelné elektrické vodivosti se její elektrická vodivost před uložením vrstvy 2 polymemích nanovláken z výší, s výhodou na hodnotu 5,3 χ ΙΟ10 Ω, nanesením vhodného zvodivovacího činidla, například vodného roztoku NaCl, EttNBr nebo Betainu, na její povrch a/nebo do její vnitřní struktury. Během elektrostatického zvlákňování se pak polymerní nanovlákna ukládají přednostně na vláknech osnovní pleteniny, která představují fyzickou překážku v jejich pohybu ke sběrné elektrodě, avšak postupně zaplňují a překrývají také prostory jejich ok. Přitom se s osnovní pleteninou díky svému velkému povrchu a tím i velkým povrchovým (mezimolekulámím) silám, a případně i díky dopadu na ni v ne zcela ztuhlém stavu, relativně pevně spojují. Pokud však není takto vytvořené spojení dostatečné pro uvažované použití substrátu, je možné nanášet na nosnou vrstvu 1 před a/nebo během a/nebo po nanesení vrstvy 2 polymemích nanovláken vhodné biologicky kompatibilní pojivo, případně obě vrstvy propojit jiným vhodným postupem, například dle CZ PV 2010-373.
Substrát podle vynálezu se přitom buď vyrábí přímo v požadované velikosti nebo tvaru, nebo se připraví textilní kompozit obsahující nosnou vrstvu 1 a vrstvu 2 polymemích nanovláken například v podobě pásu, ze kterého se jednotlivé substráty v požadované velikosti a tvaru vyseknou, vyříznou, či jinak oddělí.
Díky dlouhodobě stabilnímu a rovnoměrnému procesu elektrostatického zvlákňování pří použití technologie Nanospider™ společnosti Elmarco je možné oběma těmito způsoby, na rozdíl od řešení známých ze stavu techniky, připravovat substráty pro kultivaci buněk opakovatelně ve stejné kvalitě, provedení a se stejnou plošnou hmotností vrstvy 2 polymemích nanovláken. Díky tomu je možné tyto substráty nejen vyrábět v průmyslovém měřítku či je podrobit potřebným testům pro použití jako léčivo, ale také vzájemně srovnávat jejich různé varianty a dále je vyvíjet.
Substrát podle vynálezu je možné použít pro krytí povrchových ran, přičemž je výhodné, pokud jsou na jeho vrstvě nanovláken uloženy keratinocyty (tzv. hlavní pokožkové buňky), ťibroblasty (buňky vazivové tkáně), mezenchymální kmenové buňky, apod., případně kombinace těchto buněk. Kromě toho je možné použít tento substrát také jako implantát pro implantaci do těla příjemce, přičemž v tomto případě je výhodném pokud jsou na jeho vrstvě nanovláken uloženy osteocyty ( základní buňky kostí), endoteliální buňky, mezenchymální kmenové buňky, apod., případně jejich kombinace, přičemž tyto buňky mohou být jak autologní, kdy je jejich dárcem příjemce implantátu, tak alogenní, kdy je jejich dárcem jiná osoba. Kromě toho může být substrát využit také bez předem uložených buněk, kdy představuje prostor pro osídlení buňkami pacienta. Před jeho aplikací a případně před uložením buněk je přitom nezbytné, aby se substrát vhodným způsobem, který nevyvolá degradaci materiálu nosné vrstvy i a/nebo vrstvy nanovláken 2 a/nebo v ní uložené aktivní látky, sterilizoval, a to například UV zářením, gama zářením, případně jiným způsobem.
V provedení substrátu podle vynálezu s nanesenými buňkami probíhá nanášení buněk na vrstvu 2 polymemích nanovláken například ve formě jejich suspenze v živném roztoku vhodného typu, která se pipetou rovnoměrně nakape na povrch vrstvy 2 polymemích nanovláken. Po uložení přilnou tyto buňky k polymemím nanovláknům a kopírují formují do jedné nebo více vrstev. Typ uložených buněk ani koncentrace, ve které jsou nanášeny, přitom nejsou limitovány žádnými parametry substrátu, ale pouze předpokládaným účelem jeho použití. Použité materiály přitom zajišťují, že během kultivace a při použití substrátu se zněj neuvolňují žádné látky, které by ovlivňovali kultivaci uložených buněk, s výjimkou látek cíleně zakomponovaných do vrstvy 2 polymemích nanovláken, nebo zatěžovali organismus pacienta. Před aplikací substrátu je výhodné, pokud se buňky uložené na vrstvě 2 polymemích nanovláken kultivují v požadovaném kultivačním médiu s definovanými podmínkami, čímž se podpoří a/nebo ověří jejich životaschopnost po aplikaci substrátu. Délka kultivace je přitom volí podle toho, zdaje předpokládaným využitím substrátu požadováno, aby se buňky na vrstvě 2 polymemích nanovláken dále množily, či nikoliv. Kultivační médium s výhodou odpovídá typu použitých buněk, přičemž lze postupně použít několik různých médií. Před použitím substrátu podle vynálezu je pak výhodné, pokud se z něj přebytečné kultivační médium/média nechá odkapat.

Claims (14)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Substrát pro kultivaci buněk obsahující vrstvu (2) nanovláken z biologicky kompatibilního polymeru uloženou na nosné vrstvě (1), vyznačující se tím, že nosná vrstva (1) je tvořena mřížkou z biologicky kompatibilního materiálu a vrstva (2) nanovláken překrývá a vyplňuje prostor jejích ok.
  2. 2. Substrát podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosná vrstva (1) je s vrstvou (2) nanovláken propojena biologicky kompatibilním pojivém.
  3. 3. Substrát podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nosná vrstva (1) je vytvořena monofilamentní osnovní pleteninou z nebarveného polyesterového hedvábí.
  4. 4. Substrát podle libovolného z nároků laž3, vyznačující se tím, že na nosné vrstvě (1) je z každé její strany uložena vrstva (2) nanovláken z biologicky kompatibilního polymeru.
  5. 5. Substrát podle libovolného z nároků laž4, vyznačující se tím, že vrstva (2) nanovláken je vytvořena z polymeru ze skupiny želatina, chitosan, polyvinylalkohol (PVA), polykaprolakton (PCL), polylaktid (PLA), polyamid (PA), polyuretan (PUR), kyselina poly(laktid-co-glykolová), jejich směsi nebo jejich kopolymery.
  6. 6. Substrát podle libovolného z nároků laž5, vyznačující se tím, že vrstva (2) nanovláken obsahuje alespoň jednu aktivní látku ze skupiny antibiotika, antiseptika, stříbrorůstové faktory, vitamíny, rostlinné extrakty, hormony, kortikoidy, cytokiny.
  7. 7. Substrát podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vrstva (2) nanovláken je z vnější strany překryta ochrannou vrstvou (3).
  8. 8. Substrát podle nároku 7, vyznačující se tím, že ochranná vrstva (3) je tvořena polyetylenovou fólií nebo netkanou textilií typu spunbond.
  9. 9. Substrát podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že na vrstvě (2) nanovláken jsou uloženy buňky ze skupiny keratinocyty, fibroblasty, epiteliální buňky, endoteliální buňky, ostecyty, mezenchymálnt kmenové buňky, nebo jejich kombinace.
  10. 10. Způsob výroby substrátu pro kultivaci buněk podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vrstva (2) nanovláken z biologicky kompatibilního polymeru se ukládá na nosnou vrstvu (1) tvořenou mřížkou z biologicky kompatibilního materiálu elektrostatickým zvlákňováním polymemího systému v elektrickém poli vytvořeném mezi sběrnou elektrodou a proti ní uloženou zvlákňovací elektrodou protáhlého tvaru, přičemž ukládaná vrstva (2) nanovláken překrývá také oka mřížky.
  11. 11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že elektrická vodivost nosné vrstvy (1) se před nanesením nanovláken zvýší nanesením zvodivovacího prostředku na její povrch a/nebo do její struktury.
  12. 12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že zvodivovacím prostředkem je vodný roztok NaCl, Et4NBr nebo Betainu.
  13. 13. Způsob podle libovolného z nároků 9 až 12, vyznačující se tím, že před uložením vrstvy (2) nanovláken a/nebo během něj a/nebo po něm se na nosnou vrstvu (1) nanese biologicky kompatibilní pojivo.
    -6CZ 303453 B6
  14. 14. Způsob podle libovolného z nároků 9 až 13, vyznačující se tím, že nosná vrstva (1) je tvořena monofilamanetní osnovní pleteninou z nebarveného polyesterového hedvábí.
CZ20110424A 2011-07-14 2011-07-14 Substrát pro kultivaci bunek a zpusob jeho výroby CZ303453B6 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110424A CZ303453B6 (cs) 2011-07-14 2011-07-14 Substrát pro kultivaci bunek a zpusob jeho výroby
PCT/CZ2012/000066 WO2013007224A1 (en) 2011-07-14 2012-07-13 Cell culture substrate and a method for producing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110424A CZ303453B6 (cs) 2011-07-14 2011-07-14 Substrát pro kultivaci bunek a zpusob jeho výroby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2011424A3 CZ2011424A3 (cs) 2012-09-19
CZ303453B6 true CZ303453B6 (cs) 2012-09-19

Family

ID=46651291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20110424A CZ303453B6 (cs) 2011-07-14 2011-07-14 Substrát pro kultivaci bunek a zpusob jeho výroby

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ303453B6 (cs)
WO (1) WO2013007224A1 (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3320081A1 (en) 2015-07-08 2018-05-16 Paris Sciences et Lettres - Quartier Latin Cell culture device
CN109985279B (zh) * 2019-04-01 2021-11-19 上海师范大学 一种复合有载药mof的微图案化纳米纤维材料及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ2005225A3 (cs) * 2005-04-11 2006-11-15 Elmarco, S. R. O. Textilie obsahující alespon jednu vrstvu polymerních nanovláken a zpusob výroby vrstvy polymerních nanovláken z roztoku polymeru elektrostatickým zvláknováním.
CN101264349A (zh) * 2008-04-23 2008-09-17 东华大学 静电纺与编织技术相结合制备复合人工血管支架的方法
US20100233807A1 (en) * 2004-12-03 2010-09-16 New Jersey Institute Of Technology Substrate Recognition By Differentiable Human Mesenchymal Stem Cells
WO2010136983A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Consiglio Nazionale Delle Ricerche A method for producing a device applicable to biological tissues, particularly a patch for treating damaged tissues, and a device obtained by said method
CZ2010373A3 (cs) * 2010-05-13 2011-11-23 Elmarco S.R.O. Zpusob zvýšení pevnosti a oteruvzdornosti vrstvy nanovláken, kompozit obsahující vrstvu nanovláken a vrstva nanovláken

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2449978A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-27 Johns Hopkins Singapore Pte Ltd Biofunctional fibers
US8999167B2 (en) * 2003-08-07 2015-04-07 Asahi Kasei Medical Co., Ltd. Composite porous membrane and process for producing the same
CZ20032421A3 (cs) * 2003-09-08 2004-11-10 Technická univerzita v Liberci Způsob výroby nanovláken z polymerního roztoku elektrostatickým zvlákňováním a zařízení k provádění způsobu
CZ305244B6 (cs) 2005-11-10 2015-07-01 Elmarco S.R.O. Způsob a zařízení k výrobě nanovláken elektrostatickým zvlákňováním roztoků nebo tavenin polymerů
CZ299549B6 (cs) 2006-09-04 2008-08-27 Elmarco, S. R. O. Rotacní zvláknovací elektroda
CN101050418A (zh) 2007-03-20 2007-10-10 东南大学 人工肝生物反应器
CZ2007485A3 (cs) 2007-07-17 2009-04-22 Elmarco, S. R. O. Zpusob zvláknování kapalné matrice, zarízení pro výrobu nanovláken elektrostatickým zvláknováním kapalné matrice a zvláknovací elektroda pro takové zarízení

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100233807A1 (en) * 2004-12-03 2010-09-16 New Jersey Institute Of Technology Substrate Recognition By Differentiable Human Mesenchymal Stem Cells
CZ2005225A3 (cs) * 2005-04-11 2006-11-15 Elmarco, S. R. O. Textilie obsahující alespon jednu vrstvu polymerních nanovláken a zpusob výroby vrstvy polymerních nanovláken z roztoku polymeru elektrostatickým zvláknováním.
CN101264349A (zh) * 2008-04-23 2008-09-17 东华大学 静电纺与编织技术相结合制备复合人工血管支架的方法
WO2010136983A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Consiglio Nazionale Delle Ricerche A method for producing a device applicable to biological tissues, particularly a patch for treating damaged tissues, and a device obtained by said method
CZ2010373A3 (cs) * 2010-05-13 2011-11-23 Elmarco S.R.O. Zpusob zvýšení pevnosti a oteruvzdornosti vrstvy nanovláken, kompozit obsahující vrstvu nanovláken a vrstva nanovláken

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013007224A1 (en) 2013-01-17
CZ2011424A3 (cs) 2012-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dias et al. Advances in electrospun skin substitutes
US11471260B2 (en) Biomedical patches with aligned fibers
Chen et al. Electrospinning: An enabling nanotechnology platform for drug delivery and regenerative medicine
US11517646B2 (en) Scaffold
Kai et al. Biodegradable polymers for electrospinning: Towards biomedical applications
CA2328296C (en) Encapsulation devices with strand, yarn or mesh core
CN106574412B (zh) 用于支化电纺丝纤维的受控取向和沉积的方法及装置
Chen et al. A three-dimensional dual-layer nano/microfibrous structure of electrospun chitosan/poly (d, l-lactide) membrane for the improvement of cytocompatibility
CN102552976A (zh) 物理包埋活性物质的组织工程支架材料及其制备方法
US20220071920A1 (en) Membrane
CZ303453B6 (cs) Substrát pro kultivaci bunek a zpusob jeho výroby
Yang et al. Electrospun functional nanofibrous scaffolds for tissue engineering
KR102233499B1 (ko) 3차원 섬유형 스캐폴드
Sakaguchi et al. Engineering electrospun scaffolds to encourage cell infiltration
Manea et al. Technological progress in manufacturing electrospun nanofibers for medical applications
CZ309219B6 (cs) Způsob výroby plošného útvaru z biodegradabilních a biokompatabilních nanovláken, především pro kryt kožních ran, a zařízení k provádění tohoto způsobu
CZ2018274A3 (cs) Způsob pro výrobu vlákenného nosiče obsahujícího biokompatibilní hydrogel a vlákenný nosič obsahující biokompatibilní hydrogel připravený tímto způsobem
Hu et al. Cell electrospinning and its application in wound healing: principles, techniques and prospects
Dias Hierarchical electrospun nanostructures for skin regeneration
Kobayashi et al. Nanofiber-based scaffolds for tissue engineering
Seif Electrospinning as a novel fabrication technique for drug delivery and tissue engineering
김민성 Development of multiscale 2D/3D fabrication methods for tissue engineering
PL232396B1 (pl) Wielowarstwowy materiał medyczny przeznaczony na implant do wypełnień kości

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20190714