СПОСОБ ПРЕДИМПЛАНТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ БИОПРОТЕЗОВ Российский патент 2010 года по МПК A61F2/24 A61L27/36 

Изобретение относится к медицине, а именно к предимплантационной обработке биопротезов для сердечно-сосудистой хирургии. Под биопротезами для сердечно-сосудистой хирургии понимаются искусственные клапаны сердца, изготовленные целиком или частично из биологических тканей в соответствии с ГОСТ 26997-2003 «Клапаны сердца искусственные. Общие технические условия» и международным стандартом ИСО 5840:2005 «Cardiovascular implants - Cardiac valve prostheses», NEQ.

Химическая стабилизация биоткани необходима для профилактики кальцификации биоткани протеза после его имплантации. Известен способ предимплантационной обработки биопротезов (Патент РФ №2120212 от 20.10.1998, МПК⁶ A01N 1/02), при котором химическую стабилизацию биоткани проводят 0,625% раствором глутарового альдегида с последующей обработкой поверхностно-активным веществом с 4-кратной сменой рабочего раствора.

Недостатком способа является недолговечность биопротезов, а именно кальцификация биопротеза к 6-8 году после имплантации. Кроме того, стабилизация биоткани глутаровым альдегидом приводит к образованию значительного количества свободных альдегидных групп в биоткани, что провоцирует цитотоксичность биологического имплантата.

Техническим результатом предлагаемого способа является увеличение долговечности биопротезов за счет снижения кальцификации и придания антимикробных свойств ткани биопротезов, что достигается за счет их модификации N-сульфосукцинатом хитозана (N-CCX). Производное хитозана, растворимое в воде при нейтральных значениях рН, может быть получено с помощью оригинальной методики, предложенной одним из авторов настоящего изобретения (Патент РФ №2048475, 1995, МПК⁶ С08В 37/08). Непосредственно перед имплантацией биопротезы тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной его сменой из расчета 500 мл раствора на 100 г биоткани, затем обрабатывают 0,05-0,5% водным раствором N-сульфосукцината хитозана с молекулярной массой 50-150 кД при интенсивном перемешивании в течение 0,5-2 час при рН в интервале от 5 до 8 и температуре 22±2°С, далее фиксируют в стерильном абсолютном этаноле, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С до имплантации.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Биоткань, а именно: ксеноперикард теленка или свиньи, глиссоновую капсулу печени теленка, свиной аортальный или легочный комплекс, подвергают химической стабилизации 0,625% водным раствором глутарового альдегида, рН 7,4, с последующей обработкой ПАВ - 1% раствором додецил-сульфата натрия с 4-кратной сменой рабочего раствора. Из полученной химически стабилизированной биоткани изготавливают биопротезы.

Непосредственно перед имплантацией проводят модификацию биопротезов, для чего биопротезы тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной его сменой из расчета 500 мл раствора на 100 г биоткани. Отмытые биопротезы обрабатывают 0,05-0,5% раствором N-сульфосукцината хитозана с молекулярной массой 50-150 кД при интенсивном перемешивании в течение 0,5-2 час, при рН в интервале от 5 до 8 и температуре 22±2°С. Количество связанного N-CCX определяют спектрофотометрически по разнице концентрации исходного и текущего растворов N-CCX. Затем биопротезы фиксируют в стерильном абсолютном этаноле, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до их имплантации.

Пример 1.

Ксеноперикард теленка подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из него каркасные биопротезы аортального, трикуспидального или митрального клапанов сердца.

Готовый стерильный каркасный биопротез тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной сменой стерильного физиологического раствора из расчета 500 мл раствора на один протез, затем помещают в 0,25% водный раствор N-CCX с молекулярной массой 100 кД (соотношение 10 г ксеноперикарда/50 мл раствора), рН раствора доводят до 7,50±0,50 путем прибавления 4М NaOH или 6N HCl, затем интенсивно перемешивают на шейкере в течение 1 час при температуре 22±2°С. По окончании обработки биопротез полностью погружают в абсолютный этанол, время экспозиции 10 мин, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до имплантации. Содержание связанного N-CCX, определяемого спектрофотометрическим методом, составляет 80±9 мкг/см² ксеноперикарда.

Пример 2.

Ксеноперикард свиньи подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из него каркасные биопротезы аортального, трикуспидального или митрального клапанов сердца.

Готовый стерильный каркасный биопротез тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной сменой стерильного физиологического раствора из расчета 500 мл раствора на один протез, затем помещают в 0,05% водный раствор N-CCX с молекулярной массой 25 кД (соотношение 10 г ксеноперикарда/50 мл раствора), рН раствора доводят до 6,00±0,50 путем прибавления 4М NaOH или 6N HCl, затем интенсивно перемешивают на шейкере в течение 2 час при температуре 22±2°С. По окончании обработки биопротез полностью погружают в абсолютный этанол, время экспозиции 10 мин, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до имплантации. Содержание связанного N-CCX, определяемого спектрофотометрическим методом, составляет 45±14 мкг/см² ксеноперикарда.

Пример 3.

Глиссоновую капсулу печени теленка подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из нее каркасные биопротезы трикуспидального клапана сердца.

Готовый стерильный каркасный биопротез тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной сменой стерильного физиологического раствора из расчета 500 мл раствора на один протез, затем помещают в 0,5% водный раствор N-CCX с молекулярной массой 50 кД (соотношение 10 г глиссоновой капсулы/50 мл раствора), рН раствора доводят до 8,00±0,50 путем прибавления 4М NaOH или 6N HCl, затем интенсивно перемешивают на шейкере в течение 0,5 час при температуре 22±2°С. По окончании обработки биопротез полностью погружают в абсолютный этанол, время экспозиции 10 мин, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до имплантации. Содержание связанного N-CCX, определяемого спектрофотометрическим методом, составляет 100±19 мкг/см² глиссоновой капсулы.

Пример 4.

Ксеноперикард теленка подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из него бескаркасные биопротезы аортального или легочного клапанов сердца.

Готовый стерильный бескаркасный биопротез тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной сменой стерильного физиологического раствора из расчета 500 мл раствора на один протез, затем помещают в 0,25% водный раствор N-CCX с молекулярной массой 100 кД (соотношение 10 г ксеноперикарда/50 мл раствора), рН раствора доводят до 7,00±0,50 путем прибавления 4М NaOH или 6N HCl, затем интенсивно перемешивают на шейкере в течение 1 час при температуре 22±2°С. По окончании обработки биопротез полностью погружают в абсолютный этанол, время экспозиции 10 мин, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до имплантации. Содержание связанного N-CCX, определяемого спектрофотометрическим методом, составляет 90±9 мкг/см² ксеноперикарда.

Пример 5.

Аортальный или легочный ксенокомплексы свиньи подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из него бескаркасные биопротезы аортального или легочного клапанов сердца соответственно.

Готовый стерильный бескаркасный биопротез тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной сменой стерильного физиологического раствора из расчета 500 мл раствора на один протез, затем помещают в 0,25% водный раствор N-CCX с молекулярной массой 90 кД (соотношение 10 г ксенокомплекса/50 мл раствора), рН раствора доводят до 6,50±0,50 путем прибавления 4М NaOH или 6N HCl, затем интенсивно перемешивают на шейкере в течение 1,5 час при температуре 22±2°С. По окончании обработки биопротез полностью погружают в абсолютный этанол, время экспозиции 10 мин, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до имплантации. Содержание связанного N-CCX, определяемого спектрофотометрическим методом, составляет 70±9 мкг/см² ксенокомплекса.

В таблицах даны результаты испытаний биопротезов, прошедших предимплантационную обработку предложенным способом.

Таблица 1. Токсикологические исследования. Цитотоксичность на суспензионной кратковременной культуре подвижных клеток. Допустимое значение количества выживших клеток, % Прототип Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 70-120 50±5% 100±5% 100±5% 100±5% 100±5% 100±5%

Представленные данные свидетельствуют о том, что модификация биопротезов N-сульфосукцинатом хитозана значительно снижает цитотоксичность биопротезов.

Таблица 2. Исследование кальциноза in vivo на крысах Способ химической стабилизации биотканей Количество образцов Содержание Са, мг/г сухой ткани Прототип 53 8,22±0,42 Предлагаемый способ Пример 1 41 0,9±0,06 Пример 2 38 1,2±0,11 Пример 3 44 0,7±0,15 Пример 4 40 1,3±0,19 Пример 5 42 0,8±0,10

Представленные данные свидетельствуют о том, что модификация биопротезов N-сульфосукцинатом хитозана позволяет уменьшить кальцификацию биопротезов.

Таблица 3. Микробиологические исследования. Формирование биопленки S. epidermidis Способ химической стабилизации биотканей Результаты испытаний Прототип 100% Предлагаемый способ Пример 1 ≤1% Пример 2 ≤1% Пример 3 ≤1% Пример 4 ≤1% Пример 5 ≤1%

Представленные данные свидетельствуют о том, что модификация биопротезов N-сульфосукцинатом хитозана придает биопротезам антимикробные свойства.

Таблица 4. Упругопрочностные свойства химически стабилизированных биотканей Способ химической стабилизации биотканей Предел прочности (по двум направлениям), σ_пч, МПа Модуль упругости (по двум направлениям), Е, МПа Максимальная деформация до нарушения сплошности (по двум направлениям), ε_max, % Прототип 15,08±0,71 71,40±1,34 41,43±1,62 7,32±0,43 37,21±1,10 41,30±1,43 Предлагаемый способ Пример 1 13,60±0,58 71,51±1,45 37,18±1,49 7,02±0,39 36,78±1,39 38,89±1,31 Пример 2 14,21±0,38 70,28±1,23 40,18±1,56 6,96±0,37 37,34±1,15 39,89±1,19 Пример 3 11,33±0,41 15,51±1,37 36,18±1,36 12,87±0,56 14,78±1,21 35,89±1,22 Пример 4 13,60±0,58 71,51±1,45 37,18±1,49 7,02±0,39 36,78±1,39 38,89±1,31 Пример 5 22,64±1,83 7,68±0,82 - 9,98±1,74 11,61±0,21

Представленные данные свидетельствуют о том, что модификация биопротезов N-сульфосукцинатом хитозана не снижает механической прочности биоткани протезов.

Таким образом, изобретение в представленной совокупности признаков очевидным образом обеспечивает достижение технического результата, а именно, снижает степень кальцификации и цитотоксичность биологических протезов, одновременно придавая им антимикробные свойства, тем самым увеличивая их долговечность и снижая риск повторных дорогостоящих кардиохирургических вмешательств.

Разрабатываемые новые биологические протезы, отличающиеся высокой биологической совместимостью и устойчивостью к формированию микробной биопленки, смогут найти самое широкое применение в кардиохирургических клиниках Российской Федерации и за рубежом.

Изобретение относится к медицине, а именно к предимплантационной обработке биопротезов для сердечно-сосудистой хирургии. Способ включает химическую стабилизацию биоткани 0,625% водным раствором глутарового альдегида, рН 7,4, с последующей обработкой поверхностно-активным веществом с 4-кратной сменой рабочего раствора, при этом непосредственно перед имплантацией биопротезы тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной его сменой, из расчета 500 мл раствора на 100 г биоткани, затем обрабатывают 0,05-0,5% водным раствором N-сульфосукцината хитозана с молекулярной массой 50-150 кД при интенсивном перемешивании в течение 0,5-2 ч при рН в интервале от 5 до 8 и температуре 22±2°С, далее фиксируют в стерильном абсолютном этаноле, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С до имплантации. Изобретение обеспечивает увеличение долговечности биопротезов. 4 табл.

Способ предимплантационной обработки биопротезов, включающий химическую стабилизацию биоткани 0,625%-ным водным раствором глутарового альдегида рН 7,4 с последующей обработкой поверхностно-активным веществом с 4-кратной сменой рабочего раствора, отличающийся тем, что непосредственно перед имплантацией биопротезы тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной его сменой, из расчета 500 мл раствора на 100 г биоткани, затем обрабатывают 0,05-0,5%-ным водным раствором N-сульфосукцината хитозана с молекулярной массой 50-150 кД при интенсивном перемешивании в течение 0,5-2 ч при рН в интервале от 5 до 8 и температуре 22±2°С, далее фиксируют в стерильном абсолютном этаноле, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С до имплантации.