СПОСОБ СТРУКТУРНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ БИОТКАНЕЙ Российский патент 2004 года по МПК A01N1/00 A01N1/02 

Описание патента на изобретение RU2234217C1

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.

Похожие патенты RU2234217C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИОПРОТЕЗА КЛАПАНА СЕРДЦА НА ГИБКОМ ОПОРНОМ КАРКАСЕ С НИЗКИМ ПРОФИЛЕМ 2017
  • Байкова Дарья Александровна
  • Зайцев Иван Леонидович
  • Поздняков Сергей Евгеньевич
  • Сёмин Роман Борисович
RU2698983C2
СПОСОБ КОНСЕРВИРОВАНИЯ БИОТКАНИ ДЛЯ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ КЛАПАНОВ СЕРДЦА И СОСУДОВ 1992
  • Барбараш Л.С.
  • Новикова С.П.
  • Журавлева И.Ю.
  • Шапошников А.Н.
  • Алферьев И.С.
  • Эльгудин Я.Л.
RU2008767C1
Способ предимплантационной обработки биологических протезов для сердечно-сосудистой хирургии 2023
  • Кудрявцева Юлия Александровна
  • Овчаренко Евгений Андреевич
  • Резвова Мария Александровна
  • Барбараш Леонид Семенович
RU2827028C1
СПОСОБ ПРЕДИМПЛАНТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОТЕЗОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ 2014
  • Кудрявцева Юлия Александровна
  • Барбараш Леонид Семенович
RU2558089C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТКАНИ ДЛЯ ИМПЛАНТИРУЕМОГО БИОПРОТЕЗА 2019
  • Требушат Дмитрий Владимирович
  • Дубровин Андрей Владимирович
RU2741224C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БИОМАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ 2001
  • Барбараш Л.С.
  • Журавлева И.Ю.
  • Борисов В.В.
  • Климов И.А.
RU2196424C1
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РИСКА КАЛЬЦИФИКАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОТЕЗОВ КЛАПАНОВ СЕРДЦА 2015
  • Рутковская Наталья Витальевна
  • Каган Елена Сергеевна
  • Груздева Ольга Викторовна
  • Хрячкова Оксана Николаевна
  • Барбараш Ольга Леонидовна
  • Барбараш Леонид Семенович
RU2597564C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОТЕЗА ВЕНОЗНОГО КЛАПАНА 2010
  • Барбараш Леонид Семенович
  • Журавлева Ирина Юрьевна
  • Кудрявцева Юлия Александровна
  • Насонова Марина Владимировна
  • Тогулева Анна Геннадьевна
RU2429023C1
СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ БИОТКАНИ ДЛЯ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ 2012
  • Фуки Валентина Константиновна
  • Живаева Любовь Владимировна
  • Венедиктов Алексей Александрович
  • Евдокимов Сергей Васильевич
RU2523879C2
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОТЕЗОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ 1996
  • Журавлева И.Ю.
  • Барбараш Л.С.
  • Новикова С.П.
  • Иголинский В.А.
  • Гантимурова И.Л.
RU2122321C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 234 217 C1

Реферат патента 2004 года СПОСОБ СТРУКТУРНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ БИОТКАНЕЙ

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.

Формула изобретения RU 2 234 217 C1

1. Способ структурной стабилизации биотканей, используемых для протезирования и пластики при коррекции клапанных пороков сердца, включающий обработку диглицидиловым эфиром этиленгликоля, отличающийся тем, что обработку осуществляют раствором, содержащим диглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% и дополнительно моноглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% при рН 8,6-9,0.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку ведут в потоке раствора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2234217C1

СПОСОБ КОНСЕРВИРОВАНИЯ БИОТКАНИ ДЛЯ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ КЛАПАНОВ СЕРДЦА И СОСУДОВ 1992
  • Барбараш Л.С.
  • Новикова С.П.
  • Журавлева И.Ю.
  • Шапошников А.Н.
  • Алферьев И.С.
  • Эльгудин Я.Л.
RU2008767C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БИОМАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ 2001
  • Барбараш Л.С.
  • Журавлева И.Ю.
  • Борисов В.В.
  • Климов И.А.
RU2196424C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОТЕЗОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ 1996
  • Журавлева И.Ю.
  • Барбараш Л.С.
  • Новикова С.П.
  • Иголинский В.А.
  • Гантимурова И.Л.
RU2122321C1
СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН СКВАЖИН В ИНТЕРВАЛАХ МНОГОКОЛОННОЙ КРЕПИ 2006
  • Князев Александр Рафаилович
RU2312376C1
Устройство для регулирования температуры 1982
  • Орыщенко Алексей Сергеевич
  • Пашинский Валерий Андреевич
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
  • Купцов Г.А.
SU1996A1

RU 2 234 217 C1

Авторы

Гавриленков В.И.

Маслевцов Д.В.

Даты

2004-08-20Публикация

2003-12-31Подача