СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО БИОМАТЕРИАЛА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ОФТАЛЬМОЛОГИИ "СКЛЕРОПЛАНТ М" Российский патент 2007 года по МПК A61F2/14 A61K35/34 A61K38/39 

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к офтальмологии, и может быть использовано для изготовления склероукрепляющих материалов, материалов для пластики соединительной ткани, пломбировочных материалов, дренажных систем, а также устройств для создания депо лекарственных средств.

Известен способ получения биоматериала для использования в офтальмологии (Патент РФ №2054283 от 20 февраля 1996 г.), который заключается в механической очистке биологической соединительной ткани животных с последующей обработкой растворами. Недостатком данного способа является недостаточная биосовместимость, низкие механические свойства, в частности низкая упругость биоматериала, и длительный срок приживления.

Задачей изобретения является повышение биосовместимости, улучшение физико-механических свойств биоматериала, повышение адгезивных поверхностных свойств.

Техническим результатом изобретения является повышение биосовместимости и улучшение физико-механических свойств биоматериала за счет поверхностного модифицирования и объемного структурирования биоматериала коллагеном и/или его производными. а также возможность пролонгированного действия лекарственных средств в зоне операции и их депонирования в окружающие ткани. Повышение биосовместимости приводит к повышению эффективности оперативного вмешательства за счет сокращения сроков приживления.

Технический результат достигается тем, что в способе получения модифицированного биоматериала для использования в офтальмологии, включающем механическую обработку биологической соединительной ткани и последующую обработку растворами, согласно изобретению соединительную ткань животных или человека выдерживают в растворе коллагена, и/или его производных, и/или продуктов переработки коллагена при температуре 25-65°С и облучают с помощью ионизирующего излучения.

В результате предложенного способа происходит объемное структурирование биоматериала коллагеном, и/или модифицированным коллагеном, и/или продуктами переработки коллагена с образованием гелеобразного каркаса, поддерживающего форму биоматериала. При этом материал приобретает способность сохранять заданную форму, что значительно упрощает процесс имплантации и сокращает сроки операции. Кроме того, в процессе предложенного способа получения биоматериала его поверхность модифицируется коллагеновым гидрогелем, что улучшает ее биосовместимость и адгезивные свойства по отношению к склере реципиента. При имплантации коллагеновый поверхностный слой стимулирует фибробластическую реакцию в зоне контакта, что приводит к сокращению сроков приживления и формированию механически стабильного комплекса склера-имплантат.

Температурный интервал 25-65°С выбран в результате проведенных экспериментов. При температуре ниже 25°С растворы коллагена и его производных желируются и не проникают в соединительную ткань. При температуре выше 65°С происходит значительное сокращение и уплотнение соединительной ткани, что также затрудняет диффузию коллагена и его производных в соединительную ткань

Одним из вариантов способа является тот, в котором перед выдерживанием в растворе коллагена соединительную ткань насыщают гликозаминогликанами в количестве 0,01-10,0 мас.%.

Гликозаминогликаны являются сложными полисахаридами и используются для укрепления коллагенового матрикса биоматериала, поскольку они образуют прочные комплексы с коллагеном. К ним относятся гиалуроновая кислота и ее соли, кератан- и хондроитинсульфаты, дерматансульфат, гепарин и гепарансульфат. Для насыщения соединительной ткани используют растворы гликозаминогликанов в концентрации 0,01-10,0 мас.%. При концентрации ниже 0,01% не достигается эффект структурирования соединительной ткани. При концентрации выше 10% не происходит существенного улучшения механических свойств биоматериала.

Перед выдерживанием в растворе коллагена соединительная ткань может быть насыщена лекарственными средствами в терапевтических дозах, а также биологически активными соединениями. В результате получается биоматериал, способный пролонгированно выделять лекарственное средство или биологически активное соединение в зоне оперативного вмешательства, то есть осуществлять депонирование указанных средств. В качестве биологически активного соединения могут быть использованы витамины, антиоксиданты, стероиды, кортикостероиды, гормоны, пептиды и полипептиды (например, карнозин, глутатион и другие), влияющие на нормализацию обменных и репаративных процессов.

Раствор коллагена, и/или его производных, и/или продуктов переработки коллагена может быть предварительно насыщен гликозаминогликанами и/или лекарственными средствами в терапевтических дозах и/или биологически активными соединениями. В результате предложенного способа получают биоматериал, модифицированный коллагеном и содержащий перечисленные вещества.

Способ осуществляют следующим образом. Из механически очищенной и обработанной растворами соединительной ткани животных или человека формируют фрагменты необходимой формы и помещают в раствор коллагена и/или его производных (например, химически модифицированного коллагена), и/или в раствор продуктов переработки коллагена (например, частично гидролизованного коллагена или желатины) при температуре 25-65°С. Концентрация раствора может варьироваться от 0,01 до 50 мас.%. Соединительную ткань выдерживают в указанном растворе в течение некоторого времени. Длительность обработки зависит от размера и формы фрагментов соединительной ткани и может составлять от 5 мин до 24 часов. Затем биоматериал извлекают из раствора и облучают с помощью ионизирующего излучения. Биоматериал также может быть облучен непосредственно в указанном растворе коллагена и/или его производных.

При необходимости насыщения соединительной ткани лекарственными средствами или биологически активными соединениями фрагменты соединительной ткани помещают в растворы указанных веществ, а затем выдерживают в растворе коллагена.

Для сравнения изучали реакцию фибробластов на биоматериал из перикарда крупного рогатого скота, выполненный по способу, описанному в прототипе, и на модифицированный биоматериал, обработанный раствором коллагена по предлагаемому способу. Указанные биоматериалы использовали в качестве подложек для выращивания культуры кератиноцитов. Сравнивали количество клеток в культуре к концу эксперимента, исследовали форму и морфологию клеток. В результате проведенного эксперимента оказалось, что в популяции клеточной культуры на модифицированном биоматериале форма и морфология клеток была правильной, ненарушенной, а численность была выше на 30%.

По предложенному способу было изготовлено 15 комплектов имплантатов, которые были использованы для хирургического лечения прогрессирующей миопии, макулодистрофии, пластики склеральной оболочки глаза, в качестве циркляжа. Во всех случаях отмечали ареактивное течение послеоперационного периода, что свидетельствует о высокой биосовместимости полученного по предлагаемому способу биоматериала. Кроме того, полученные имплантаты было удобно имплантировать, так как они не скручивались и сохраняли расправленную форму во время имплантации благодаря своей упругости.

Предложенный способ позволяет получать широкий спектр имплантатов из модифицированного биоматериала для различных областей офтальмохирургии.

Изобретение поясняется примерами.

Пример 1. Из предварительно очищенного и отмытого растворами перикарда крупного рогатого скота формируют имплантаты прямоугольной формы с закругленными углами размерами 2×1 см и выдерживают в 0,01% растворе коллагена в течение 8 часов при температуре 25°С. Затем имплантаты упаковывают и подвергают облучению с помощью ионизирующего излучения дозой 3,0 Мрад. Материал используют для выполнения операций меридиональной склеропластики для лечения прогрессирующей миопии.

Пример 2. Механически очищенный и обработанный растворами перикард крупного рогатого скота нарезают на полоски длиной 8 см и шириной 1 см со скругленными углами и помещают в 0,1% раствор биологически активного соединения карнозина для насыщения на 2 часа. Затем биоматериал помещают в 30% раствор желатины, насыщенный гиалуроновой кислотой в концентрации 0,01%, и выдерживают в течение 5 минут при температуре 45°С. После этого полоски биоматериала расправляют, герметично укупоривают и облучают ионизирующим излучением дозой 1 Мрад. Полученный биоматериал используют для пластики склеры после удаленного силиконового циркляжа.

Пример 3. Амнеотическую мембрану человека очищали механически, обрабатывали растворами и выдерживали в растворе желатина и производного коллагена, в молекулу которого введены двойные связи, в концентрации 5 и 0,1% соответственно при температуре 37°С в течение 30 минут. Затем формировали фрагменты приблизительно (3×3) см² и облучали ионизирующим излучением. Полученный биоматериал используют при пластике роговицы и век.

Пример 4. Перикард крупного рогатого скота очищали механически, обрабатывали растворами и помещали в раствор следующего состава: коллаген - 1%, производное коллагена с двойными связями в молекуле - 1%, гидролизат коллагена - 3%. В данном растворе перикард выдерживали при температуре 55°С в течение 4 часов, затем нарезали на фрагменты (6×25) мм² и облучали ионизирующим излучением. Полученный биоматериал используют в качестве пломбы при локальных разрывах сетчатки.

Пример 5. Перикард крупного рогатого скота очищали механически, обрабатывали растворами и нарезали на фрагменты (2×2) см². Фрагменты помещали в 10% раствор гликозаминогликанов для насыщения, а затем в раствор 2% коллагена и 0,1% раствор производного коллагена с двойными связями в молекуле. В последнем растворе фрагменты ткани выдерживали при температуре 45°С в течение 1 часа, после чего укупоривали и облучали ионизирующим излучением. Полученный биоматериал используют при пластике склеральной оболочки глаза.

Пример 6. Склеральную оболочку глаза свиньи очищали механически, обрабатывали растворами, нарезали на фрагменты в форме диска с диаметром 0,5 см и насыщали гентамицином. Затем фрагменты помещали в раствор биологически активного вещества метилурацил в концентрации 0,2%. После этого фрагменты склеры выдерживали в 3% растворе коллагена при температуре 25°С в течение 15 минут и подвергали ионизирующему облучению. Полученный биометериал используют в качестве эписклерального имплантата при лечении увеитов.

Пример 7. Перикард крупного рогатого скота очищали механически, обрабатывали растворами, нарезали на фрагменты (0,5×1,5) см² и насыщали левомицетином. Затем фрагменты выдерживали в 1% растворе коллагена содержащего в своей молекуле двойные связи в течение 15 минут при температуре 37°С. Обработанные таким образом фрагменты ткани облучали ионизирующим излучением. Полученный биоматериал используют для хирургического лечения увеитов.

Пример 8. Склеральную оболочку глаза крупного рогатого скота очищали механически, обрабатывали растворами, нарезали на фрагменты (2×1) см² со скругленными углами и помещали для насыщения в раствор гликозаминогликанов в концентрации 2%, а затем в раствор гентамицина терапевтической концентрации. После этого фрагменты склеры помещали в раствор, содержащий 0,1% химически модифицированного коллагена, в молекулу которого дополнительно введены положительно заряженные группировки, и 5% желатина. В указанном растворе фрагменты склеры выдерживали в течение 15 минут при температуре 40°С, затем помещали в герметичные контейнеры и облучали ионизирующим излучением. Полученный биоматериал используют при хирургическом лечении увеитов.

Пример 9. Амнеотическую мембрану человека, очищенную механически и обработанную растворами, нарезали на фрагменты (1×1) см², насыщали в растворе, содержащем гликозаминогликаны - 5%, гидрокортизон в терапевтической концентрации, карнозин - 0,1%, а затем помещали в раствор коллагена в концентрации 3%. В указанном растворе фрагменты ткани выдерживали в течение 30 минут при температуре 25°С и облучали ионизирующим излучением. Полученный биоматериал используют для пластики дефектов роговицы.

Пример 10. Из механически очищенного и обработанного растворами хряща трахеи крупного рогатого скота формировали фрагменты длиной 4 см и толщиной приблизительно 3 мм. Указанные фрагменты выдерживали при температуре 65°С в течение 15 минут в растворе следующего состава, мас.%: коллаген - 0,5%, химически модифицированный коллаген, содержащий в молекуле двойные связи - 0,1%, желатин - 5%. Указанный раствор был предварительно насыщен гликозаминогликанами в концентрации 10%, анестетиком местного действия лидокаином в терапевтической концентрации и биологически активным соединением глицином в концентрации 1%. Затем фрагменты хряща герметично укупоривали и облучали ионизирующим излучением. Полученный биоматериал используют для пластики орбиты глазного яблока при травмах.

Пример 11. Перикард крупного рогатого скота, предварительно очищенный и обработанный растворами, нарезали на диски диаметром 12 мм. Раствор, содержащий 2% коллагена и 5% гидролизата коллагена, насыщали гликозаминогликанами в концентрации 1% и цитокинами (биологически активными полипептидами) в концентрации 0,01%. В указанный раствор помещали диски из перикарда и выдерживали при температуре 30°С в течение 4 часов. Затем обработанные диски из перикарда в указанном растворе помещали в плоские контейнеры и облучали с помощью ионизирующего излучения. Полученный биоматериал используют при хирургическом лечениии хориоретинальной дистрофии.

Пример 12. Перикард крупного рогатого скота, предварительно очищенный и обработанный растворами, нарезали на фрагменты (1×1) см². Раствор, содержащий 0,1% химически модифицированного коллагена, в молекулу которого введены группировки с двойными связями, и 1% продукта переработки коллагена - гидролизата коллагена, предварительно насыщали гидрокортизоном в терапевтической концентрации. Фрагменты перикарда помещали в полученный раствор и выдерживали при температуре 25°С в течение 24 часов. Затем фрагменты помещали в герметичные контейнеры и облучали с помощью ионизирующего излучения. Полученный биоматериал используют для эписклеральной имплантации с целью лечения увеитов.

Пример 13. Твердую мозговую оболочку человека, очищенную механически и обработанную растворами, нарезали на диски диаметром 1 см и помещали в растер 3% коллагена, насыщенного гликозаминогликанами в концентрации 1%, гидрокортизоном в терапевтической концентрации и глутатионом в концентрации 0,5%. Фрагменты выдерживали в указанном растворе при температуре 30°С в течение 2 часов, а затем облучали ионизирующим излучением. Полученный биоматериал используют для эписклерального пломбирования при увеитах.

Пример 14. Склеральную оболочку глаза очищали механически, обрабатывали растворами и формировали фрагменты (2×10) мм². Предварительно 1% раствор производного коллагена - содержащего ковалентно связанный цитостатик митомицин С, насыщали карнозином в концентрации 1%. В указанный раствор помещали фрагменты склеры и выдерживали при температуре 45°С в течение 30 минут. Затем фрагменты облучали ионизирующим излучением. Полученный биоматериал используют при хирургическом лечении глаукомы.

Пример 15. Костную ткань крупного рогатого скота очищали механически, обрабатывали растворами, формировали пластины (2×1) см² толщиной приблизительно 2-3 мм и выдерживали в 20% растворе желатина, предварительно насыщенном линкомицином в терапевтической концентрации, при температуре 65°С в течение 1 часа. Затем пластины помещали в герметичную упаковку и облучали ионизирующим излучением. Полученный биоматериал используют при костной пластике.

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к офтальмологии, и может быть использовано для изготовления склероукрепляющих материалов, материалов для пластики соединительной ткани, пломбировочных материалов, дренажных систем, а также устройств для создания депо лекарственных средств. Способ получения модифицированного биоматериала включает механическую обработку биологической соединительной ткани и последующую обработку растворами, при этом соединительную ткань животных или человека выдерживают в растворе коллагена, и/или его производных, и/или продуктов переработки коллагена при температуре 25-65°С и облучают с помощью ионизирующего излучения. Изобретение обеспечивает повышение биосовместимости и улучшение физико-механических свойств биоматериала за счет поверхностного модифицирования и объемного структурирования биоматериала коллагеном и/или его производными, а также возможность пролонгированного действия лекарственных средств в зоне операции и их депонирования в окружающие ткани. 5 з.п. ф-лы.

1. Способ получения модифицированного биоматериала для использования в офтальмологии, включающий механическую обработку биологической соединительной ткани, последующую обработку растворами и облучение, отличающийся тем, что используют соединительную ткань животных или человека, которую после механической обработки и обработки растворами выдерживают в растворе коллагена, и/или его производных, и/или продуктов переработки коллагена при температуре 25-65°С и облучают с помощью ионизирующего излучения.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед выдерживанием в раствор коллагена соединительную ткань животных или человека насыщают гликозаминогликанами в количестве 0,01-10,0 мас.%.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед выдерживанием в раствор коллагена соединительную ткань животных или человека насыщают лекарственными средствами в терапевтических дозах.4. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед выдерживанием в раствор коллагена соединительную ткань животных или человека насыщают лекарственными средствами в терапевтических дозах.5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что перед выдерживанием в раствор коллагена соединительную ткань животных или человека насыщают биологически активными соединениями.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор коллагена, и/или его производные, и/или продукты переработки коллагена предварительно насыщают гликозаминогликанами в количестве 0,01-10,0% и/или лекарственными средствами в терапевтических дозах и/или биологически активными соединениями.