【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求27的细菌纳米纤维素成型元件及其如权利要求1所述的制备方法。本专利技术还涉及包含待植入患者体内的细菌纳米纤维素成型元件的医用植入物以及生产这种植入物的方法。本申请还描述了细菌纳米纤维素本身以及用于生产细菌纳米纤维素、干燥的细菌纳米纤维素、稳定的干燥的细菌纳米纤维素和局部可溶胀的细菌纳米纤维素的方法。纳米纤维素。描述了细菌纳米纤维素、干燥的细菌纳米纤维素或稳定的干燥的细菌纳米纤维素在医疗植入物中的用途。
技术介绍
1、纤维素可以由植物、动物或细菌等微生物产生。细菌纳米纤维素(bnc)是由细菌产生的一种特殊类型的纤维素。与由具有微米范围直径的纤维素纤维的植物产生的纤维素相比，细菌纳米纤维素的纤维素纤维具有纳米范围的直径。细菌纳米纤维素具有高纯度。纤维的大小取决于特定的细菌菌株和选定的培养条件。例如，由木棉合成的bnc纤维具有50nm至80nm的直径，比植物纤维素纤维细100倍。细菌纳米纤维素((c6h10o5)n)是由β-d葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接而成的均聚物。天然纤维素的晶体结构被称为纤维素i。纤维素形成细菌产生纤维素i和纤维素ii。当用氢氧化钠溶液处理纤维素i时，主要观察到纤维素ii，导致热力学上更稳定的结构。纤维素i有结晶变体iα和iβ之分。iα是具有三斜晶胞的纤维素i的亚稳相，而纤维素iβ是具有单斜晶胞的稳定相。bnc的纤维素iα浓度最高(约为70％)，使其热力学稳定性低于其他类型的纤维素，如植物纤维素。由直径小于100纳米的纳米纤维组成的bnc可以具有约98％的水含量，因此被称为水凝胶
2、生产bnc的方法分为静态和动态(搅拌或摇动)培养。静态培养是一种广泛使用的方法。所有工艺变体的主要目标都是尽可能获得最高的重现性，并对于各自的应用提供最佳性能。将培养基置于培养皿中，接种细菌，培养5天至20天。在培养开始的细菌适应期之后，大约两天之后可以看到第一层的形成。在接下来的若干日中，纤维素绒毛生长，变得更厚更致密。培养基中碳源的供应限制了细菌的活性，从而也限制了菌膜的生长。一旦用完，最初快速生长的绒毛就会停滞。所得绒毛的形状由培养容器的几何形状和与周围氧气的界面决定。在静态培养的情况下，形成了粘在一起的纤维素绒毛，而在搅拌合成的情况下，形成了单独的、松散的菌膜。相反，在动态培养期间形成规则形状的聚集纤维素菌膜。形状和结构取决于选择的细菌菌株而变化。x射线衍射研究表明，在搅拌培养中，聚合度较低，结晶度也较低。例如，对于bnc的培养，搅拌釜反应器、气升式反应器、气溶胶反应器是已知的。除了选定的培养方法和合成时间，培养过程中的主要条件，如温度和相对湿度，决定了纤维素的产量和性质。此外，所选的细菌菌株、所用营养培养基的组成以及接种期间细菌与营养培养基的比例对bnc的性质有显著影响。
3、对于纤维素的合成，可以使用革兰氏阴性微生物(葡糖醋酸杆菌、固氮菌、根瘤菌、假单胞菌、沙门氏菌、产碱杆菌)和革兰氏阳性微生物(胃八叠球菌)。最常用的细菌是葡糖酸醋杆菌：葡糖酸醋杆菌(木醋杆菌，也称为醋杆菌)和巴斯德葡糖酸醋杆菌(巴斯德杆菌)。
4、革兰氏阴性菌的问题是它们产生内毒素。这些内毒素会导致人体发热。细菌纤维素层可能含有残留细菌，这些细菌可能无法通过使用去污剂的常规方法有效去除，例如ep1 660 670 a中描述的十二烷基硫酸钠。
5、用于医疗植入物的材料在纯度和可靠的物理性能方面要求很高的标准。因此，本专利技术的目的是提供具有改善的物理性质的细菌纳米纤维素和由细菌纳米纤维素制成的成型元件及其制备方法。
6、这个目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。下面描述了本专利技术各个方面的优选示例，并在相应的从属权利要求中陈述。
技术实现思路
1、公开了一种用于生产由细菌纳米纤维素制成的成型元件的方法，包括以下步骤
2、-提供成型制品，
3、-提供用于细菌纳米纤维素的生长培养基和用于所述细菌的营养液，培养基包含驹形杆菌(komagataeibacter)属汉氏葡糖醋杆菌(komagataeibacter hansenii)或汉氏驹形杆菌(k.hansenii)种的醋酸杆菌科细菌，优选地以细菌悬液的形式，
4、-使成型制品的一部分与细菌纳米纤维素的生长培养基接触，和
5、-旋转成型制品以获得由细菌纳米纤维素制成的成型元件。
6、优选地，komagataeibacter属komagataeibacter hansenii种的醋酸菌科细菌是komagataeibacter hansenii，美国典型培养物保藏中心(atcc)代码53582。
7、营养液可以包含至少一种单糖和/或一种二糖、至少一种蛋白胨和酵母提取物，并且其中生长培养基具有酸性ph值。营养液可以包含葡萄糖、蛋白胨、酵母提取物、磷酸氢二钠和柠檬酸或由这些物质组成。蛋白胨可以是大豆蛋白胨。细菌悬液与营养液的比例可以是1:18。
8、该方法可以在含氧环境中进行，优选在空气中进行。
9、生长培养基的培养可以在23℃和30℃之间的温度下进行至少30小时，以获得细菌纳米纤维素。生长培养基的培养可以在26℃和30℃之间的温度下进行48小时至114小时，优选在26℃和28℃之间的温度下进行。培养可以在黑暗中进行。
10、旋转成型制品可以在最大60rpm的转速下进行。旋转成型制品可以在10至60rpm的转速下进行。成型制品可以由聚合物制成。聚合物可以不包含si-o基团。聚合物可以具有交替含有酮基和醚基的聚合物主链。聚合物可以包括聚醚醚酮。例如，成型制品的40％至60％，优选50％的表面可以与生长培养基接触。旋转成型制品可以在23℃和30℃之间的温度下进行至少30小时成型制品的旋转在26℃和30℃之间的温度下进行48小时至114小时，优选在26℃和28℃之间的温度下进行。
11、该方法可以进一步包括干燥所获得的由细菌纳米纤维素制成的成型元件以获得由细菌纳米纤维素制成的干燥成型元件的步骤。干燥步骤可以在空气中进行。干燥步骤可以在成型制品旋转期间在空气中进行。干燥步骤可以在成型制品以小于10rpm的转速旋转期间在空气中进行。
12、在干燥步骤之前，可以进行用至少一种结构稳定剂处理所获得的细菌纳米纤维素的额外步骤，以获得由细菌纳米纤维素制成的稳定成型元件。至少一种结构稳定剂包含或由甘油和/或聚乙二醇组成，优选包含5％重量至50％重量的甘油和/或聚乙二醇。
13、该方法还可以包括在干燥步骤之前或之后用氢氧化物溶液处理所获得的细菌纳米纤维素的步骤。
14、成型制品是杆本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于生产由细菌纳米纤维素制成的成型元件的方法，包括以下步骤
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述Komagataeibacter属Komagataeibacterhansenii种的醋酸菌科细菌为Komagataeibacter hansenii，美国典型培养物保藏中心(ATCC)代码53582。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中旋转所述成型制品以最大60rpm的转速进行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中旋转所述成型制品以10至60rpm的转速进行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述营养液包含至少一种单糖和/或一种二糖、至少一种蛋白胨和酵母提取物，并且其中所述生长培养基具有酸性pH值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述营养液包含葡萄糖、蛋白胨、酵母提取物、磷酸氢二钠和柠檬酸或由这些物质组成。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述蛋白胨是大豆蛋白胨。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述细菌悬液与所述营养液的比例为1:18。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述成型制品由聚合物制成。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述聚合物不包含Si-O基团。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述聚合物具有交替含有酮基和醚基的聚合物主链。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中所述聚合物包括聚醚醚酮。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述成型制品的40％至60％，优选50％的表面与所述生长培养基接触。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法在含氧环境中进行，优选地在空气中进行。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中旋转所述成型制品在23℃至30℃的温度下进行至少30小时。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中旋转所述成型制品在26℃至30℃的温度下进行48小时至114小时，优选地在26℃至28℃的温度下进行。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括干燥所获得的由细菌纳米纤维素制成的成型元件以获得由细菌纳米纤维素制成的干燥成型元件的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其中干燥步骤在空气中进行。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中干燥步骤在所述成型制品的旋转期间在空气中进行。
20.根据权利要求19所述的方法，其中干燥步骤在成型制品以小于10rpm、优选地小于5rpm的转速旋转期间在空气中进行。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中在干燥步骤之前，进行用至少一种结构稳定剂处理所获得的细菌纳米纤维素的额外步骤，以获得由细菌纳米纤维素制成的稳定成型元件。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述至少一种结构稳定剂包含或由甘油和/或聚乙二醇组成，优选地包含5％重量至50％重量的甘油和/或聚乙二醇。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的方法，其中所述方法还包括在干燥步骤之前或之后用氢氧化物溶液处理所获得的细菌纳米纤维素的步骤。
24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述成型制品为杆、旋转对称体或者为医用植入物。
25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述成型制品被支架、人工心脏瓣膜、聚合物框架、金属框架或金属合金框架覆盖。
26.根据权利要求25所述的方法，其中在获得细菌纳米纤维素后，将所述成型制品从所述支架、心脏瓣膜假体、聚合物框架、金属框架或金属合金框架中移除。
27.成型元件，由细菌纳米纤维素制成，优选地通过权利要求1至21中任一项所述的方法生产，由直径为30nm至60nm且密度为1.0g/cm3至1.5g/cm3、优选地1.29g/cm3至1.31g/cm3的细菌纳米纤维素纤维组成。
28.成型元件，由稳定且干燥的细菌纳米纤维素制成，优选地通过权利要求27所述的方法生产，具有1.30至1.40的折射率和/或1.29g/cm3至1.31g/cm3的密度。
29.根据权利要求28所述的成型元件，具有40N至63N范围内的断裂强度和/或大于30MPa的拉伸强度和/或30％至45％范围内的断裂伸长率和/或130N至200N范围内的F模量。
30.成型元件，所述成型元件通过权利要求1至26中任一项所述的方法获得。
31.通过根据权利要求1至23中任一项所述...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于生产由细菌纳米纤维素制成的成型元件的方法，包括以下步骤
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述komagataeibacter属komagataeibacterhansenii种的醋酸菌科细菌为komagataeibacter hansenii，美国典型培养物保藏中心(atcc)代码53582。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中旋转所述成型制品以最大60rpm的转速进行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中旋转所述成型制品以10至60rpm的转速进行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述营养液包含至少一种单糖和/或一种二糖、至少一种蛋白胨和酵母提取物，并且其中所述生长培养基具有酸性ph值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述营养液包含葡萄糖、蛋白胨、酵母提取物、磷酸氢二钠和柠檬酸或由这些物质组成。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述蛋白胨是大豆蛋白胨。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述细菌悬液与所述营养液的比例为1:18。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述成型制品由聚合物制成。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述聚合物不包含si-o基团。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述聚合物具有交替含有酮基和醚基的聚合物主链。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中所述聚合物包括聚醚醚酮。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述成型制品的40％至60％，优选50％的表面与所述生长培养基接触。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法在含氧环境中进行，优选地在空气中进行。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中旋转所述成型制品在23℃至30℃的温度下进行至少30小时。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中旋转所述成型制品在26℃至30℃的温度下进行48小时至114小时，优选地在26℃至28℃的温度下进行。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括干燥所获得的由细菌纳米纤维素制成的成型元件以获得由细菌纳米纤维素制成的干燥成型元件的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其中干燥步骤在空气中进行。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中干燥步骤在所述成型制品的旋转期间在空气中进行。
20.根据权利要求19所述的方法，其中干燥步骤在成型制品以小于10rpm、优选地小于5rpm的转速旋转期间在空气中进行。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中在干燥步骤之前，进行用至少一种结构稳定剂处理所获得的细菌纳米纤维素的额外步骤，以获得由细菌纳米纤维素制成的稳定成型元件。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述至少一种结构稳定剂包含或由甘油和/或聚乙二醇组成，优选地包含5％重量至50％重量的甘油和/或聚乙二醇。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的方法，其中所述方法还包括在干燥步骤之前或之后用氢氧化物溶液处理所获得的细菌纳米纤维素的步骤。
24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述成型制品为杆、旋转对称体或者为医用植入物。
25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述成型制品被支架、人工心脏瓣膜、聚合物框架、金属框架或金属合金框架覆盖。
26.根据权利要求25所述的方法，其中在获得细菌纳米纤维素后，将所述成型制品从所述支架、心脏瓣膜假体、聚合物框架、金属框架或金属合金框架中移除。
27.成型元件，由细菌纳米纤维素制成，优选地通过权利要求1至21中任一项所述的方法生产，由直径为30nm至60nm且密度为1.0g/cm3至1.5g/cm3、优选地1.29g/cm3至1.31g/cm3的细菌纳米纤维素纤维组成。
28.成型元件，由稳定且干燥的细菌纳米纤维素制成，优选地通过权利要求27所述的方法生产，具有1.30至1.40的折射率和/或1.29g/cm3至1.31g/cm3的密度。
29.根据权利要求28所述的成型元件，具有40n至63n范围内的断裂强度和/或大于30mpa的拉伸强度和/或30％至45％范围内的断裂伸长率和/或130n至200n范围内的f模量。
30.成型元件，所述成型元件通过权利要求1至26中任一项所述的方法获得。
31.通过根据权利要求1至23中任一项所述的方法生产的细菌纳米纤维素的成型元件在生物医学应用中的用途，优选地用于血管移植物、抗菌膜、医用植入物、医用支架、心脏起搏器或无引线起搏器的覆盖物、人工瓣膜、人工心脏瓣膜、人工静脉瓣膜、经导管心脏瓣膜假体、支架、支架移植物、组织补片、药物涂层或生物传感器。
32.用于生产细菌纳米纤维素的装置，包括
33.根据权利要求32所述的装置，其中所述齿轮单元包括至少一根轴、至少一条齿带和至少一个齿轮。
34.根据权利要求32或33所述的装置，其中装置包括至少一个检测单元，用于检测至少一个旋转型材和/或至少一...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·拉扎尼，V·尼奥派克，B·亨塞尔，
申请(专利权)人：百多力股份公司，
类型：发明
国别省市：
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