Изобретение относится к медицине, а именно к способам структурной стабилизации биотканей для протезирования и пластики, преимущественно при изготовлении ксеногенных биологических протезов клапанов сердца, используемых в клинической практике для коррекции клапанных пороков сердца.
Структурная стабилизация биопротезов производится с целью получения биологической инертности их ткани (устранения иммуногенности и обеспечения устойчивости к ферментативному лизису). Это достигается путем химической обработки биоткани веществами, способными образовывать прочные поперечные связи с молекулами коллагена.
Известен способ структурной стабилизации биотканей, включающий обработку глутаральдегидом (CarpentierA., Lemaigre G., Robert L. et al. Biological factors affecting long-term results of valvular heterografts // J. Thorac. Cardiovasc. Surg. -1969. - Vol. 58, N 4. - P. 467-483). Данный химический агент обеспечивает стерильность, существенно повышает механическую прочность ткани биопротеза и устойчивость к действию протеолитических ферментов. Однако глутаральдегид изменяет физико-химические и механические свойства биотканей. Потеря гидрофильных свойств и девитализация клеток ксеноткани провоцируют образование центров дистрофической кальцификации. Изменение вязкоупругих свойств ткани ксенографта под воздействием глутаральдегида приводит к ухудшению в целом макробиомеханики биопротеза и образованию стресс-деформаций преимущественно в области комиссур (особенно при наличии стента), что также провоцирует развитие локусов тканевой дегенерации и кальцификации. Свободные остатки глутаральдегида, обладающие цитотоксическим воздействием на окружающие ткани больного, усугубляют дистрофическую кальцификацию.
Известен способ консервирования биоткани для протезирования клапанов сердца и сосудов 2-5% раствором диглицидилового эфира этиленгликоля в течение 21 суток (патент РФ №2008767) с целью подавления процессов кальцификации и дополнительной фиксации гепарина с целью повышения резистентности к тромбообразованию. Биоткани, стабилизированные эпоксидами, обладают лучшими вязкоупругими свойствами по сравнению с тканями, обработанными глутаральдегидом. Данный способ принят авторами за прототип.
К недостаткам прототипа следует отнести невысокие биомеханические и гидродинамические характеристики биопротезов, а также большое время (21 сутки) обработки биоткани.
Задачей изобретения является улучшение биомеханических и гидродинамических характеристик биопротезов при сохранении необходимой протеолитической устойчивости биологической ткани и сокращение времени обработки.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе структурной стабилизации биотканей, включающем обработку диглицидиловым эфиром этиленгликоля, согласно изобретению обработку осуществляют раствором, содержащим диглицидиловый эфир этиленгликоля (ДЭ) в концентрации 1-1,8% и дополнительно моноглицидиловый эфир этиленгликоля (МЭ) в концентрации 1-1,8% при рН 8,6-9,0.
Структурная стабилизация биотканей в потоке раствора дополнительно повышает их биомеханические и гидродинамические свойства.
На фиг.1 изображена диаграмма показателей фиксации и стабилизации биотканей при различных режимах обработки; на фиг.2 - графики изменения показателя фиксации биоткани при различных рН раствора; на фиг.3 - графики изменения показателя стабилизации биоткани при различных рН раствора.
Способ осуществляют, например, следующим образом.
Очищенный и отмытый ксеногенный клапанно-аортальный комплекс погружают в раствор, содержащий диглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% и моноглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% при рН 8,6-9,0 (трис-HCl буфер, 0.05 М). Соотношение массы биоткани к массе раствора должно составлять 1:15-30. Время обработки - 48 часов.
Для придания более высоких биомеханических и гидродинамических свойств обработку ведут в динамическом режиме - раствор подают потоком постоянного характера с малоамплитудной переменной составляющей.
Аналогичным образом могут быть подготовлены для протезирования биоткани сосудов, ксеноперикарда, сухожилий и прочие.
По предложенному способу была проведена обработка 65 образцов: 15 корней аорты и 50 створок (5 групп). В качестве контроля были взяты 25 образцов: 5 корней аорты и 20 створок (2 группы), обработка которых была проведена по прототипу.
Для определения степени фиксации биоткани использовали нингидриновую реакцию надосадочной жидкости после гидролиза обработанных и нативных образцов. Оптическую плотность раствора определяли спектрофотометрически при длине волны 750 нм. По разнице экстинкции нативных (Enativ) и фиксированных (Efix) образцов одного корня аорты рассчитывали индекс фиксации (FI) ксеноаортальной ткани по формуле: FI=(Enativ-Efix)/Enativx 100% (Sung HW, Hsu CS, Lee YS. et al. Crosslinking characteristics of an epoxy-fixed porcine tendon: Effects of pH, temperature, and fixative concentration // J. Biomed. Mater. Res. -1996. - Vol. 31, N 4. - P. 511-518). Рассчитанный таким образом индекс FI отражает количество защищенных боковых цепей лизина и гидроксилизина коллагена фиксированной ткани.
Процесс структурной стабилизации коллагена полиэпоксидами заключается преимущественно в образовании поперечных связей, препятствующих ферментативному гидролизу. Для определения степени структурной стабилизации ксеноаортальной ткани использовали весовой анализ. Для этого образцы ткани отмывали, лиофилизировали и взвешивали дважды, до и после обработки коллагеназой. По разнице потерь массы нативных (Δ mnativ) и стабилизированных (Δ mstab) образцов рассчитывали индекс стабилизации (81) по формуле: SI=(Δ mnativ-Δ mstab)/Δ mnativ×100%. Таким образом, SI отражает плотность поперечных сшивок.
Результаты исследований представлены в таблице 1 и на диаграмме (фиг.1).
Из полученных данных следует, что использование предложенных режимов обработки образцов (3-7 группы) позволило достичь за 48 часов высокой степени структурной стабилизации (SI=91-96%) и фиксации (FI=96-99%) биоткани, сравнимой с результатами, полученными по прототипу (1 и 2 группы).
При анализе влияния рН раствора на скорость структурирования ткани (фиг.2 и 3) было выявлено, что в нейтральном растворе (рН 7,4) фиксация и стабилизация материала происходит с одинаковой скоростью и достигает максимальных значений на 4-5 сутки. В щелочном растворе (рН 8,6-9,0) максимальная фиксация и стабилизация наступает раньше - в 1-2 сутки. Обработка биоткани в растворе с рН 10,2 приводила к максимальной стабилизации коллагена в среднем через 12 часов, однако в дальнейшем было отмечено снижение степени стабилизации ткани, объясняемое частичной денатурацией белка под воздействием высокощелочной среды.
Оценку функциональных характеристик ксеноаортальных клапанов, стабилизированных по патентуемому способу, и клапанов, стабилизированных по прототипу, производили по данным стендовых исследований. Характеристики основных макробиомеханических и безразмерных гидродинамических показателей двух сравниваемых групп клапанов представлены в таблице 2.
Представленные результаты свидетельствуют, что предлагаемый способ обработки ксеногенных клапанов позволяет получить биоклапаны с высокими функциональными характеристиками, близкими к характеристикам нативных ксеноклапанов.
Использование предложенного способа позволяет достигнуть необходимой протеолитической устойчивости биологической ткани биоклапанов и улучшить их функциональные характеристики.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИОПРОТЕЗА КЛАПАНА СЕРДЦА НА ГИБКОМ ОПОРНОМ КАРКАСЕ С НИЗКИМ ПРОФИЛЕМ | 2017 |
|
RU2698983C2 |
СПОСОБ КОНСЕРВИРОВАНИЯ БИОТКАНИ ДЛЯ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ КЛАПАНОВ СЕРДЦА И СОСУДОВ | 1992 |
|
RU2008767C1 |
Способ предимплантационной обработки биологических протезов для сердечно-сосудистой хирургии | 2023 |
|
RU2827028C1 |
СПОСОБ ПРЕДИМПЛАНТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОТЕЗОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ | 2014 |
|
RU2558089C1 |
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТКАНИ ДЛЯ ИМПЛАНТИРУЕМОГО БИОПРОТЕЗА | 2019 |
|
RU2741224C1 |
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БИОМАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ | 2001 |
|
RU2196424C1 |
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РИСКА КАЛЬЦИФИКАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОТЕЗОВ КЛАПАНОВ СЕРДЦА | 2015 |
|
RU2597564C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОТЕЗА ВЕНОЗНОГО КЛАПАНА | 2010 |
|
RU2429023C1 |
СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ БИОТКАНИ ДЛЯ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ | 2012 |
|
RU2523879C2 |
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОТЕЗОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ | 1996 |
|
RU2122321C1 |
Изобретение относится к медицине, а именно к способам структурной стабилизации биотканей, используемых для протезирования и пластики при коррекции клапанных пороков сердца. Сущность способа: обработку биотканей осуществляют раствором, содержащим диглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% и дополнительно моноглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% при рН 8,6-9,0. Обработка биотканей в потоке раствора дополнительно повышает их биомеханические и гидродинамические свойства. Способ позволяет достигнуть необходимой протеолитической устойчивости биотканей в более короткие сроки и улучшить их функциональные характеристики. 2 табл., 3 ил.
СПОСОБ КОНСЕРВИРОВАНИЯ БИОТКАНИ ДЛЯ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ КЛАПАНОВ СЕРДЦА И СОСУДОВ | 1992 |
|
RU2008767C1 |
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БИОМАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ | 2001 |
|
RU2196424C1 |
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОТЕЗОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ | 1996 |
|
RU2122321C1 |
СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН СКВАЖИН В ИНТЕРВАЛАХ МНОГОКОЛОННОЙ КРЕПИ | 2006 |
|
RU2312376C1 |
Устройство для регулирования температуры | 1982 |
|
SU1084768A1 |
SUNG H.W | |||
et al | |||
Crosslinking characteristics of porcine tendons: effect of fixation with glutaraldehyde or epoxy | |||
J | |||
Biomed | |||
Mater | |||
Res | |||
Предохранительное устройство для паровых котлов, работающих на нефти | 1922 |
|
SU1996A1 |
Авторы
Даты
2004-08-20—Публикация
2003-12-31—Подача