Centrum Transferu Wiedzy

Aktualności

28.06.2021

Złoty medal: Hybrydowy, superchłonny, całkowicie biodegradowalny materiał opatrunkowy

Hybrydowy, superchłonny, całkowicie biodegradowalny materiał opatrunkowy do leczenia trudno gojących się ran wysiękujących, to wynalazek nagrodzony złotym medalem podczas  XIV edycji Międzynarodowych Targów Wynalazków i Innowacji INTARG 2021. 

 

Autorami wynalazku są:

dr hab. n. farm. Agata Przekora-Kuśmierz  
dr Władysław Vivcharenko,
dr n. farm. Paulina Kazimierczak
dr Michał Wójcik

 

 

 

Przedmiotem wynalazku jest biodegradowalny materiał opatrunkowy na bazie naturalnych biopolimerów: agarozy oraz kurdlanu. Skład opatrunku jest nowatorski i niespotykany na rynku w skali światowej.

 

Do produkcji opatrunku po raz pierwszy został użyty kurdlan (polisacharyd), który znany jest ze swoich zdolności przyspieszania procesu regeneracji skóry. Opracowany sposób produkcji materiałów opatrunkowych pozwala na inkorporację związków bioaktywnych (np. witaminy C, witaminy E, czynników wzrostu, antybiotyków, hydrokortyzonu, kurkuminy, insuliny) umożliwiając stworzenie spersonalizowanych opatrunków dostosowanych do potrzeb danego pacjenta.  

 

Materiał jest całkowicie biodegradowalny, a więc przyjazny środowisku. Został opracowany z wykorzystaniem naturalnych polisacharydów

 

Ponadto opracowany sposób produkcji pozwala na wytworzenie opatrunku o rozmiarze oraz kształcie dopasowanym do rany pacjenta, czego również nie  spotyka się na rynku. Zarówno unikatowy skład bazowego opatrunku (agaroza, kurdlan), jak i jego spersonalizowane warianty zawierające leki, mają charakter innowacyjny w skali regionu, kraju i świata.

 

 

Materiał ma bardzo duże właściwości chłonne, co  przyczynia się do zwiększenia efektywności terapii leczenia trudno gojących się ran wysiękowych.  Jest  to niezmiernie istotne ponieważ umożliwia to nie tak częstą zmianę opatrunków, powodującą naruszenie struktury rany.

 

System kontrolowanego uwalniania substancji aktywnych, dobranych indywidualnie w zależności od rodzaju rany, pozwala na  utrzymywanie optymalnego lokalnego stężenia substancji leczniczej a także ułatwianie dostarczania tych substancji w kontrolowanym/ krótkim okresie półtrwania in vivo.

 

Opatrunek ma zdolność wspierania procesu gojenia poprzez absorbcję wysięku z rany, utrzymywanie wilgotnego środowiska w obrębie łożyska rany oraz dostarczanie substancji bioaktywnych.

 

Połączenie dwóch polisacharydów skutkuje powstaniem hybrydowego biomateriału o unikatowych cechach, który ma zdolność wspierania procesu gojenia poprzez absorbcję wysięku z rany, zatrzymywanie go w obrębie swojej struktury oraz utrzymywanie wilgotnego środowiska w obrębie łożyska rany.

 

Ponadto porowata struktura materiału ułatwia wymianę gazową między zranioną tkanką a środowiskiem zewnętrznym. Materiał opatrunkowy posiada optymalny dla procesu regeneracji skóry współczynnik przenikliwości pary wodnej (WVTR = ok. 1700 g/m2/24h).

 

Opracowany biomateriał posiada cechy opatrunku hydrokoloidowego, ponieważ po kontakcie z wysiękiem rany przybiera formę żelu, zatrzymującego wysięk w swojej strukturze i utrzymującego wilgoć w obrębie łożyska rany. Biomateriał ma bardzo dużą zdolność pochłaniania wysięku –  1 gram materiału pochłania ok. 15 ml płynu.

 

Hybrydowy opatrunek, powstały z połączenia dwóch biopolimerów, może służyć zarówno jako zewnętrzny opatrunek na rany,  jak i nośnik leków w przypadku wariantów wzbogaconych w związki bioaktywne. Nietoksyczna i przyjazna komórkom matryca polimerowa może również służyć jako nośnik komórek macierzystych, przyspieszając regenerację skóry oraz zapobiegając tworzeniu się nieestetycznych blizn.

 

 

Ważną cechą opatrunku jest możliwość jego wytwarzania w formie wzbogaconej w związki bioaktywne mające właściwości przeciwbakteryjne oraz zdolność przyspieszenia regeneracji skóry, co umożliwia stworzenie opatrunku dedykowanego różnym rodzajom ran.

 

 

Według zastrzeżenia patentowego,  substancjami inkorporowanymi do macierzy opatrunku mogą być:

 

-hydrokortyzon, który stosowany jest w leczeniu przewlekłych ran i ciężkich oparzeń, kiedy to powstaje nadmierna tkanka ziarninowa

 

- insulina, która działa przeciwzapalnie oraz przyspiesza regenerację, a jej miejscowe podanie na ranę jest rekomendowane w leczeniu zespołu stopy cukrzycowej oraz odleżyn

 

-antybiotyki (np. gentamycyna), co pozwala na miejscowe dostarczenie leku bezpośrednio do zainfekowanej rany, zwalczając infekcję w bardzo krótkim czasie

 

-witamina C, A oraz E, które działają antyoksydacyjnie, przeciwzapalnie oraz przyspieszają gojenie się ran

 

- kurkumina, która działa przeciwzapalnie, przeciwbakteryjnie oraz przyspiesza regenerację skóry.

 

Opatrunki wzbogacone w witaminy oraz kurkuminę mogą znaleźć zastosowanie zarówno w leczeniu ran przewlekłych, jak i powstałych po inwazyjnych zabiegach z zakresu  medycyny estetycznej. 

 

Stan techniki

Przeprowadzone badania przedkliniczne (m.in. wg normy ISO 10993-5 dla wyrobów medycznych) w warunkach hodowli komórek in vitro udowodniły, że opracowany biomateriał jest nietoksyczny a jego warianty zawierające witaminę C lub hydrokortyzon mają zdolność stymulowania proliferacji fibroblastów skóry, syntezy kolagenu oraz hamują aktywność metaloproteinaz macierzy, które w wysokim stężeniu występują w ranach przewlekłych.

 

 Ważną cechą opatrunku jest jego powierzchnia uniemożliwiająca adhezję fibroblastów skóry, dzięki czemu opatrunek może być usunięty bez naruszenia łożyska rany, zapobiegając tworzeniu się nieestetycznych blizn.

Natomiast wariant wzbogacony w gentamycynę wykazuje silne właściwości bakteriobójcze, przy zachowaniu braku toksyczności w stosunku do komórek skóry. 

 

Skuteczność opatrunku z gentamycyną w zwalczaniu infekcji została wykazana zarówno w warunkach in vitro, jak i podczas eksperymentalnego leczenia zwierząt domowych. Opracowany materiał opatrunkowy dedykowany jest na rany ze średnim do obfitego wysięku, a jego zastosowanie jest szczególnie pożądane w fazie oczyszczania i silnego wydzielania z rany.

 

 

 

Jest to zaawansowany wyrób medyczny o wielu funkcjach, zróżnicowanym składzie chemicznym, umożliwiający dozowanie leków, z regulowanym czasem biodegradacji. Jest to wyrób przyjazny środowisku, całkowicie biodegradowalny oraz wytworzony z wykorzystaniem naturalnych polimerów i wody.

 

Wynalazek wpisuje się w obecne trendy poszukiwania rozwiązań  ekologicznych, neutralnych dla klimatu, nie stanowiących obciążenia dla środowiska.Ten rodzaj  hybrydowego połączenia  naturalnych polimerów w  materiale opatrunkowym wykazuje ogromny potencjał do zastosowania w przemyśle medycznym.

 

 

Firmy zainteresowane  komercjalizacją wynalazku zapraszamy do kontaktu:

agnieszka.borzecka@umlub.pl

81 448 51 64

 

 

Hybrid, Superabsorbent, Fully Biodegradable Biomaterial as an Dressing for Difficult to Heal,  Exuding Wound Management.

 

The subject of the invention is a biodegradable dressing material based on natural biopolymers: agarose and curdlan. The composition of the dressing is innovative and unique on the dressings market worldwide.

The dressing supports the healing process by absorbing wound exudate, maintaining a moist environment within the wound bed, and delivering bioactive substances.

The composition of the dressing is innovative and unique on the world market of dressings. For the first time for the production of the dressing was used  curdlan (polysaccharide) biodegradable material, which not only has the ability to retain exudate, but also stimulates skin regeneration processes.

 

Moreover the developed method of production of dressings allows the incorporation of bioactive compounds (e.g. vitamin C, vitamin E, growth factors, antibiotics, hydrocortisone, curcumin, insulin), enabling the creation of personalized dressings tailored to the needs of a given patient. Both the unique composition of the base dressing (agarose, curdlan) and its personalized variants containing drugs are innovative in the region, country and world scale.

 

 

The material has very high absorbent properties, which contributes to increasing the effectiveness of therapy in the treatment of difficult to heal exudative wounds. It is extremely important because it allows not so frequent change of dressings, which disturbs the structure of the wound.

 

The system of controlled release of active substances, individually selected depending on the type of wound, allows to maintain the optimal local concentration of the drug substance and to facilitate the delivery of these substances in a controlled / short half-life in vivo.

 

The material is completely biodegradable and therefore environmentally friendly. It was developed using natural polysaccharides and water as a solvent. The invention is in line with the current trends of searching for ecological, climate-neutral solutions that do not burden the environment.

 

This type of hybrid combination of natural polymers in the dressing material has great potential for use in the medical industry. There is no manufacturer of hydrocolloid or foam wound exudate wound dressings in the world that would offer dressing materials with any bioactive substance depending on the needs of  patient.

 

Contrary to existing dressings on the market, innovative dressings based on curdlan are characterized by a very low production cost.

 In addition, the developed method of production allows for the production of a dressing with a size and shape adapted to the patient's wound, which is also not available on the market.

 

 

The combination of two polysaccharides in a hybrid biomaterial, results with unique properties that has the ability to support the healing process by absorbing wound exudate, retaining it within its structure, and maintaining a moist environment within the wound bed.

 

Moreover, the porous structure of the material facilitates gas exchange between the injured tissue and the external environment. The dressing material has an optimal water vapor permeability coefficient for the skin regeneration process (WVTR = approx. 1700 g / m2 / 24h).

 

The developed biomaterial has the characteristics of a hydrocolloid dressing.  During contact with the wound exudate, it takes the form of a gel, which retains the exudate in its structure and maintains moisture within the wound bed. The biomaterial has a very high ability to absorb exudate - 1 gram of material absorbs approx. 15 ml of fluid.

 

A hybrid dressing, made of a combination of two biopolymers, can be used both as an external wound dressing and as a drug carrier in the case of variants enriched with bioactive compounds.

 

The non-toxic and cell-friendly polymer matrix can also serve as a carrier for stem cells, accelerating skin regeneration and preventing the formation of unsightly scars.

 

An important feature of the dressing is the possibility of producing it in a form enriched with bioactive compounds (e.g. antibiotics, vitamin C, vitamin E, hydrocortisone, curcumin, etc.), having antibacterial properties and the ability to accelerate skin regeneration, which allows the creation of a dressing dedicated to various types of wounds.

 

According to the patent claim, the substances incorporated into the matrix of the dressing may be:

 

-hydrocortisone, which is used to treat chronic wounds and severe burns where excessive granulation tissue is formed

 

- insulin, which has anti-inflammatory properties and accelerates regeneration, and its local application to the wound is recommended in the treatment of diabetic foot syndrome and bedsores

 

-antibiotics (e.g. gentamicin), which allows for local delivery of the drug directly to the infected wound, combating the infection in a very short time

 

-vitamins C, A and E, which have antioxidant and anti-inflammatory properties and accelerate wound healing

 

- curcumin, which has anti-inflammatory and antibacterial properties and accelerates skin regeneration.

 

Dressings enriched with vitamins and curcumin can be used both in the treatment of chronic wounds and those resulting from invasive procedures in the field of aesthetic medicine.

 

The pre-clinical tests carried out (e.g. according to the ISO 10993-5 standard for medical devices) in the conditions of in vitro cell culture proved that the developed biomaterial is non-toxic and its variants containing vitamin C or hydrocortisone have the ability to stimulate the proliferation of skin fibroblasts, collagen synthesis and inhibit activity of matrix metalloproteinases, which are present in high concentrations in chronic wounds.

 

An important feature of the dressing is its surface that prevents the adhesion of skin fibroblasts, thanks to which the dressing can be removed without damaging the wound bed, preventing the formation of unsightly scars.

 

On the other hand, the variant enriched in gentamicin shows strong bactericidal properties, while maintaining no toxicity to skin cells.

The efficacy of the gentamicin dressing against infection has been demonstrated both in vitro and during experimental treatment of domestic animals. The developed dressing material is dedicated to wounds with moderate to heavy exudate, and its use is particularly desirable in the cleansing phase and strong discharge from the wound.

 

It is an advanced medical device with many functions, diversified chemical composition, enabling drug dosing, with adjustable biodegradation time. It is an environmentally friendly product, completely biodegradable and made with the use of natural polymers and water as a solvent.

 

 

 

 

Centrum Transferu Wiedzy

Uniwersytetu Medycznego w Lublinie

 

ul. Dolna 3 Maja 3

20-079 Lublin

(parter)

 

Telefon: +48 81 448 5163

e-mail: transfer.wiedzy@umlub.pl

 

Dyrektor Centrum Transferu Wiedzy Uniwersytetu Medycznego

Marta Jankowska - tel. +48 81 448 5160, e-mail: marta.jankowska@umlub.pl

Prorektor ds. Współpracy z Otoczeniem Społeczno-Gospodarczym

Uniwersytetu Medycznego w Lublinie
ul. Dolna 3 Maja 3

20-079 Lublin

(parter)

Kontakt: Agnieszka Sędłak
Telefon: +48 81 448 5160
e-mail: prorektor.wspolpraca@umlub.pl

Centrum Transferu Wiedzy Uniwersytetu Medycznego w Lublinie