Область изобретения
Это изобретение находится в области устройств для медицинского ухода и относится к способам восстановления связки или сухожилия, включающим применение лоскута для восстановления связок или сухожилий.
Предшествующий уровень техники
Связки являются специализированной соединительной мягкой тканью, которая соединяет различные органы и ткани и прикрепляет кость к кости. В последнем случае связки обеспечивают стабильность суставов, будучи достаточно гибкими, чтобы позволить естественное движение костей, а также сильными и нерастяжимыми, чтобы предотвратить сопротивление приложенным силам. Сухожилия присоединяют мышцу к кости и способны выдерживать напряжение. Кроме того, сухожилия пассивно модулируют силы во время передвижения, обеспечивая дополнительную устойчивость без активной работы. Эластические свойства позволяют сухожилиям сохранять и восстанавливать энергию с высокой эффективностью. В сухожилиях и связках пучки коллагеновых волокон заключены в связующий матрикс, состоящий из протеогликановых компонентов. Эти пучки коллагеновых волокон образуют элементы, несущие нагрузку. В сухожилиях коллагеновые волокна расположены в почти параллельном порядке, что позволяет им выдерживать высокие однонаправленные нагрузки. В связках коллагеновые волокна расположены в менее параллельном порядке, что позволяет им выдерживать преобладающие растягивающие нагрузки в одном направлении и меньшие нагрузки в других направлениях.
Каждый год сотни тысяч людей страдают от растяжений, отрывов или разрывов связок, в частности, в колене, плече и голеностопном суставе, или страдают от повреждений сухожилий верхних и нижних конечностей, в частности, в плече, колене, стопе и голеностопном суставе. Одной из таких связок, часто повреждающихся при этом типе травмы, является передняя крестообразная связка (ACL) коленного сустава. ACL выступает в качестве первичного стабилизатора смещения вперед большеберцовой кости и в качестве вторичного стабилизатора вальгусно-варусного искривления колена, и часто подвержена разрыву или отрыву в результате сгибающей-вращающей-выворачивающей наружу силы, связанной со спортивными травмами и дорожно-транспортными происшествиями. Разрывы или отрывы часто приводят к: жестким ограничениям подвижности; боли и дискомфорту; и невозможности участвовать в занятиях спортом и физических упражнениях. Более 200000 человек только в США страдают от отрыва или разрыва ACL каждый год, что приводит к затратам в размере примерно 3 млрд $ на реконструктивную хирургию ACL и обширную реабилитацию.
Широко известно, что ACL имеет плохую способность к восстановлению. Когда возникает значительный отрыв или разрыв ACL в результате нестабильности сустава, требуется тотальная хирургическая замена и реконструкция. Наиболее распространенной практикой является восстановление разорванной ACL путем замены разорванной связки собственной тканью пациента, также известной как аутотрансплантат. Другие варианты замещения связок включают донорские ткани из другого организма, также известные как аллотрансплантаты, а также синтетические трансплантаты. Тем не менее, существуют различные проблемы, связанные с этими способами лечения.
Хирурги рассматривали конструкции связок, включающие коллагеновые волокна, биоразлагаемые полимеры и их составные материалы. Коллагеновые каркасы для реконструкции ACL засевали фибробластами из ACL и кожи, как описано, например, в международной заявке на патент WO 95/2550. Заявка на патент США 20020123805 от Murray, et al. описывает применение трехмерной каркасной композиции, которая включает индуктивную сердцевину, сделанную из коллагена или другого материала, для восстановления разорванной передней крестообразной связки (ACL), и способ прикрепления композиции к разорванной передней крестообразной связке (см. также заявку на патент США №20040059416). WO 2007/087353 раскрывает трехмерные каркасы для восстановления оторванной или разорванной связки. Каркас может быть изготовлен из белка, и может быть предварительно обработан материалом для восстановления, таким как гидрогель или коллаген. Заявка на патент США 20080031923 от Murray, et al. описывает приготовление коллагенового геля и геля коллаген-Матригель™, который наносится на оторванную связку для ее восстановления. Эти коллагеновые матриксы, в основном, являются монокомпонентными приспособлениями.
Было описано большое число многокомпонентных протезов связок (см., например, патенты США №№3797047;. 4187558; 4483023, 4610688 и 4792336). В патенте США №4792336 описано приспособление с рассасывающимся компонентом, содержащим сложноэфирную связь гликолевой или молочной кислоты, где остальная часть приспособления содержит нерассасывающийся компонент. Приспособление содержит множество волокон, содержащих рассасывающийся компонент, который может быть использован в виде плоской ленты при восстановления связки или сухожилия. Требуемый предел прочности получают путем увеличения конечного денье (плотности) ленты. Патент США №5061283 раскрывает двухкомпонентное приспособление, содержащее полиэтилентерефталат и блок-сополимер полиэстера/полиэфира, для применения в восстановлении связки. Патент США №5263984 описывает протез связки, который состоит из биологически рассасывающихся нитей двух плотностей. Тем не менее, в данной области до сих пор требуется способ восстановления связок и сухожилий, который повысит врастание клеток и метапластическое преобразование трансплантированной ткани, чтобы получить функционально сильную новую связку/сухожилие.
Сущность изобретения
Данное изобретение относится к способу восстановления, регенерации или реконструкции связки или сухожилия при повреждении связки/сухожилия, например, при повреждении суставной связки, который включает имплантацию в область поврежденной связки/сухожилия биосовместимого лоскута для восстановления, который поддерживает врастание клеток и образование новой ткани.
Данное изобретение относится к способу восстановления у пациента связки или сухожилия, включающему этап наложения лоскута на указанную связку или сухожилие, где лоскут является гибким и биосовместимым и содержит опорный слой, содержащий коллаген, и матриксный слой, содержащий коллаген и гиалуроновую кислоту.
В различных воплощениях данного способа опорный слой представляет собой слой из коллагенового листа.
В некоторых воплощениях этого способа опорный слой включает свиную, бычью или лошадиную перикардиальную мембрану или расщепленную свиную кожу.
В некоторых воплощениях этого способа опорный слой является проницаемым для клеток.
В различных воплощениях данного способа опорный слой содержит слой высушенной расщепленной свиной кожи (Xenoderm).
В некоторых воплощениях этого способа матриксный слой представляет собой пористый коллагеновый слой.
В некоторых воплощениях этого способа матриксный слой содержит матрикс из коллагеновых волокон.
В некоторых воплощениях этого способа коллаген матриксного слоя содержит коллаген свиного, лошадиного, бычьего или растительного происхождения.
В некоторых воплощениях этого способа гиалуроновая кислота матриксного слоя содержит природную нечеловеческую гиалуроновую кислоту.
В различных воплощениях этого способа природная гиалуроновая кислота матриксного слоя содержит природную нечеловеческую гиалуроновую кислоту, полученную путем бактериальной ферментации.
В некоторых воплощениях этого способа матрикс содержит гиалуроновую кислоту в виде волокон, порошка, геля или кремовой суспензии.
В других воплощениях этого способа матриксный слой представляет собой пористую коллагеновую составную прокладку с распределенными в ней коллагеновыми волокнами и природной гиалуроновой кислотой, диспергированной в свободном пространстве коллагеновых волокон.
В некоторых воплощениях этого способа матриксный слой также содержит одно или более чем одно соединение, выбранное среди анальгетиков, противовоспалительных агентов, антибиотиков и агентов, способствующих регенерации связки или сухожилия.
В некоторых воплощениях способа агенты, способствующие регенерации связки или сухожилия, выбраны из группы, состоящей из: факторов роста, диацереина, реина, хитозана и его производных, богатой тромбоцитами плазмы (PRP) и полимолочной кислоты. Факторы роста могут быть выбраны из группы, состоящей из (но не ограничиваясь ими): фактора роста фибробластов (FGF), трансформирующего фактора роста (TGF-β1), основного фактора роста фибробластов (bFGF), фактора роста гепатоцитов (HGF), крови, костных морфогенетических белков (BMP), остеоиндуктивного фактора (IFO), фибронектина (FN), фактора роста эндотелиальных клеток (ECGF), экстрактов прикрепления цемента (CAE), кетансерина, человеческого гормона роста (HGH), гормонов роста животных, эпидермального фактора роста (EGF), человеческого альфа-тромбина, инсулиноподобного фактора роста (IGF-I), тромбоцитарного фактора роста (PDGF, PDGF-AB), хемотаксического фактора периодонтальной связки (PDLGF) и соматотропина.
В другом воплощении агенты включают живые клетки, например фибробласты и/или стволовые клетки. Когда используются стволовые клетки, в некоторых воплощениях исключены человеческие эмбриональные стволовые клетки.
В дополнительных воплощениях этого способа лоскут также содержит третий слой, который расположен на матриксном слое таким образом, что матриксный слой размещается между опорным слоем и третьим слоем.
В некоторых воплощениях этого способа третий слой представляет собой слой из коллагенового листа.
В некоторых воплощениях этого способа третий слой включает свиную, бычью или лошадиную перикардиальную мембрану или расщепленную свиную кожу.
В некоторых воплощениях этого способа третий слой является проницаемым для клеток.
В различных воплощениях данного способа третий слой содержит слой высушенной расщепленной свиной кожи (Xenoderm).
В некоторых воплощениях этого способа лоскут имеет толщину от 0,5 до 2 мм.
В других воплощениях этого способа связка или сухожилие выбрано из группы связок, соединенных с головой, шеей, позвоночником, грудной клеткой, тазом, связок в верхних и нижних конечностях, например, плече, локте, запястье, кисти, бедре, колене, стопе и голеностопном суставе, и из группы сухожилий в верхних и нижних конечностях, в частности в плече, локте, руке, бедре, колене, стопе и голеностопном суставе.
В некоторых воплощениях этого способа связка выбрана из группы, состоящей из перстнещитовидной связки, периодонтальной связки, поддерживающей связки хрусталика, поддерживающей связки молочной железы, передней подвздошной связки, задней подвздошной связки, крестцово-бугорной связки, крестцово-остистой связки, нижней лобковой связки, верхней лобковой связки, поддерживающей связки полового члена, ладонной лучезапястной связки, дорсальной лучезапястной связки, локтевой коллатеральной связки, радиальной коллатеральной связки, акромиально-ключичной связки, клювовидно-ключичной связки, крестообразной связки, передней крестообразной связки (ACL), боковой коллатеральной связки (LCL), задней крестообразной связки (PCL), медиальной коллатеральной связки (MCL) и связки коленной чашечки.
В различных воплощениях этого способа сухожилие выбрано из группы сухожилий, состоящей из (но не ограничиваясь ими), сухожилий, соединенных с нижними и верхними конечностями, сухожилий в грудной и брюшной области, сухожилий позвоночника, включая голову и шею, сухожилий в области бедра и таза, колена, стопы и голеностопного сустава, и четырехглавого сухожилия, надколенного сухожилия, большеберцового переднего и заднего сухожилий, перонеальных сухожилий, ахиллова сухожилия, сухожилий разгибателей, сгибателей, абдукторов и аддукторов стопы и пальцев ног, сухожилий в плече, локте и кисти, сухожилий вращательной манжеты плеча, подлопаточного сухожилия, сухожилия дельтовидной и большой грудной мышцы, сухожилия двуглавой мышцы плеча, сухожилия трехглавой мышцы плеча, сухожилий разгибателей, сгибателей, абдукторов и аддукторов кисти и пальцев рук. Также включены любые другие связки и сухожилия.
В некоторых воплощениях этого способа пациент страдает от нарушения, затрагивающего связку или сухожилие, включая воспаление, аутоиммунное заболевание, инфекцию, напряжение, деформацию, разрыв, растяжение, выкручивание, перенапряжение или разрыв связки или сухожилия.
Краткое описание графических материалов
Фиг. 1 представляет вид в поперечном сечении стерилизуемого гибкого спрессованного лоскута 10 для восстановления связки или сухожилия, содержащего два слоя, опорный слой 22 и матриксный слой 30, формирующие спрессованный материал 12 для способа данного изобретения, детализируя состав матрикса лоскута, где коллаген и гиалуроновая кислота расположены в виде волокон, а опорный слой является пористым (фиг. 1А) или непористым (фиг. 1В).
На фиг. 2 представлен сбоку вид в поперечном сечении некоторых воплощений стерилизуемого гибкого спрессованного лоскута для восстановления связки или сухожилия, содержащего два или три слоя, для способа данного изобретения, на фиг. 2А подробно представлен состав матрикс лоскута, где коллаген и гиалуроновая кислота расположены в виде волокон, на фиг. 2В подробно представлен состав внутреннего матрикса лоскута, где коллаген расположен в виде волокон, а гиалуроновая кислота расположена в виде кремовой суспензии или в виде вязкоэластичного раствора, на фиг. 2С показаны опорный и третий слои, оба имеющие механический стабилизирующий элемент, на фиг. 2D показано воплощение, в котором опорный слой имеет механический стабилизирующий элемент, а на фиг. 2Е показано воплощение, в котором опорный слой имеет сложные механические стабилизирующие элементы.
На фиг. 3 показан сбоку вид в поперечном сечении воплощения стерилизуемого гибкого спресованного лоскута для восстановления связки или сухожилия, содержащего опорный, матриксный и третий слои, для способа по данному изобретению. Слой 22 представляет собой пористый опорный слой, где слой 16, возможно, является герметичным или пористым. Конфигурация матрикса напоминает выделенную область на фиг. 2Е.
На фиг. 4 показана процедура возможного наложения лоскута данного изобретения (слой А) на трансплантат, где лоскут прикреплен к трансплантату с помощью аутологичного клея с повышенным содержанием фактора роста, вводимого между трансплантатом и лоскутом, и круговых нитей. Если лоскут состоит из опорного и матриксного слоев, то он может быть наложен матриксным или опорным слоем к месту повреждения, при этом в некоторых воплощениях предпочтительно, чтобы к месту повреждения был обращен матриксный слой. В других воплощениях, если лоскут содержит опорный, матриксный и третий слои, то лоскут может быть наложен опорным или третьим слоем к месту повреждения. Иллюстративные лоскуты подробно показаны на фиг. 1А, 1В, 2А-2Е и 3.
На фиг. 5 показано дополнительное схематическое изображение трансплантата связки или сухожилия без присоединения к кости. Лоскут (слой А) по данному изобретению, например, лоскут, подробно описанный на фиг. 1А, 1В, 2А-2Е и 3, отрезают с длиной и шириной, приблизительно соответствующей размерам трансплантата. Лоскут фиксируют на трансплантате с использованием аутологичного клея с повышенным содержанием фактора роста, вводимого между трансплантатом и лоскутом и круговыми нитями.
На фиг. 6 показаны клетки-предшественники (60), которые мигрируют из фибрин-кровяного сгустка (59) в поврежденное сухожилие/связку (61) и в матрикс лоскута для восстановления (12), дифференцируясь в фибробласты (62). Фиг. 6А: вид сбоку на лоскут для восстановления сухожилия/связки; Фиг. 6В: поперечный срез процесса восстановления сухожилия/связки.
Подробное описание изобретения
Одной из проблем, с которой сталкиваются в области восстановления связок и сухожилий, является вопрос, как усилить регенерацию ткани связки или сухожилия в месте повреждения связки или сухожилия.
Термин “повреждение связки или сухожилия”, используемый в данном документе, относится к хроническому или острому состоянию, воздействующему на связку или сухожилие. Примерами повреждений связок или сухожилий являются воспаление, аутоиммунное заболевание, инфекция, напряжение, деформация, разрыв, растяжение, выкручивание, перенапряжение или разрыв связки или сухожилия.
Целью данного изобретения является обеспечение способа восстановления связок или сухожилий, который приведет к восстановлению функциональной анатомической ткани связки или сухожилия.
Термин “восстановление связки или сухожилия”, используемый в данном изобретении, означает, что повреждение связки или сухожилия, хроническое или острое состояние, воздействующее на связки или сухожилия, излечивается или по меньшей мере облегчается таким образом, что функция связки или сухожилия по меньшей мере частично восстанавливается или полностью восстанавливается.
Недостатком известных рассасывающихся протезов исключительно на основе синтетических неколлагеновых полимеров является то, что протезы не могут проявлять благотворные исцеляющие свойства биополимеров, таких как коллаген. Хорошо известно, что клетки повреждения-заживления, такие как фибробласты, имеют особое сродство к коллагену и некоторым другим биополимерам. Это свойство называется хемотаксическим эффектом коллагена.
Изобретение основано на неожиданном открытии изобретателя, что гибкий и биосовместимый лоскут, содержащий опорный слой с коллагеном и матриксный слой с коллагеном и гиалуроновой кислотой, может быть с успехом использован для восстановления связок и сухожилий и может - вместе с субхондральной кровью и ее MSC или добавленной клеточной культурой фибробластов и фибриновым клеем - представить биофабрику, которая сильно улучшает процесс восстановления связки или трансформации структуры имплантированного трансплантата связки в новую связку. То же самое относится к применению лоскута для восстановления сухожилий.
Таким образом, данное изобретение относится к способам восстановления связки или сухожилия у субъекта, такого как человек, включающим наложение такого лоскута на связку или сухожилие упомянутого субъекта.
Соответственно, в некоторых воплощениях данное изобретение относится к способу восстановления связки у субъекта, включающему наложение такого лоскута на связку указанного субъекта.
Кроме того, в различных воплощениях данное изобретение относится к способу восстановления сухожилия у субъекта, включающему наложение такого лоскута на сухожилие указанного субъекта.
Субъектом может быть человек.
Заявляемый способ является предпочтительным, поскольку он способствует более быстрой регенерации поврежденных связок и сухожилий или трансплантатов связок и сухожильных, следовательно, обеспечивает преимущество из-за более быстрого функционального и анатомического восстановления пациентов.
Кроме того, заявленный способ является предпочтительным, поскольку для этого способа восстановления связки или сухожилия не требуется клеточная культура, как это было в ранее известных способах. Тем не менее, в некоторых воплощениях способ может включать применение лоскута для восстановления, который содержит культивируемые клетки для еще более быстрого восстановления связки или сухожилия.
В некоторых воплощениях описанный здесь способ не распространяется на формирование фиброзной ткани в месте повреждения.
Таким образом, данное изобретение относится к способам восстановления у пациента связки или сухожилия, включающим этап наложения лоскута на указанную связку или сухожилие, где лоскут является гибким и биосовместимым и содержит опорный слой с коллагеном и матриксный слой с коллагеном и гиалуроновой кислотой.
Лоскут является биологически приемлемым, совместимым и простым в применении. Он имеет сравнительно быстрое время закрепления и обладает требуемыми адгезионными и когезионными свойствами. Он не является токсичным и ригидным. Кроме того, он не мешает процессу заживления или формирования ткани новой связки или сухожилия и не способствует образованию других мешающих или нежелательных тканей.
Хотя данное изобретение описано для применения у людей, в некоторых воплощениях способ согласно данному изобретению, описанному здесь, может быть применен к животным, в том числе, но не ограничиваясь ими, к млекопитающим и птицам. В различных воплощениях способ восстановления связки или сухожилия применяется для млекопитающих, таких как собаки, кошки, лошади, коровы, овцы, свиньи, обезьяны, человекообразные обезьяны, шимпанзе, человек и другие млекопитающие, у которых может потребоваться восстановление поврежденной связки или сухожилия. Тем не менее, этот список не является исчерпывающим, и этот лоскут для восстановления можно легко использовать для любого животного.
Термин “восстановление”, “заживление” или “лечение” состояния, описанного в данном документе, относится к выполнению протокола, который может включать введение одного или более чем одного лекарственного средства субъекту (человеку или иному субъекту), и/или к выполнению хирургической операции (минимально инвазивной или иной) у пациента с целью смягчения признаков или симптомов состояний, описанных в данном документе, например разрыва или другого типа повреждения связки или сухожилия. Термины также включают профилактику такого состояния, например, путем профилактики рецидива. Рецидив может возникнуть, когда разорванная или поврежденная связка или сухожилие не заживает должным образом, и сустав остается нестабильным и болезненным. Кроме того, профилактика может включать подавление образования рубцовой ткани и/или спаек, которые иногда возникают в связке в процессе заживления при другом типе повреждения. Кроме того, “лечение” не требует полного облегчения признаков или симптомов и не требует ухода.
В некоторых воплощениях лоскут для восстановления изготовлен из слоев, содержащих природные полимеры и/или синтетические полимеры. В различных воплощениях коллаген опорного слоя и/или матриксного слоя содержит коллаген животного или растительного происхождения.
В некоторых воплощениях коллаген опорного слоя и/или матриксного слоя может быть получен от животных, предпочтительно млекопитающих, таких как собаки, кошки, лошади, коровы, овцы, свиньи, обезьяны, человекообразные обезьяны, шимпанзе, или от человека. В некоторых воплощениях используется аутологичный лоскут для восстановления, где коллаген получают от субъекта, которого лечат с помощью лоскута для восстановления связки или сухожилия. Среди этих воплощений от человека может быть получен коллаген для изготовления лоскута, который позже имплантируют этому пациенту для восстановления связки или сухожилия.
Источниками коллагена являются коллагеновые ткани, которые у млекопитающих включают кожу (шкуру), сухожилия, кишечник, широкую фасцию, перикард и твердую мозговую оболочку. Одной из возможностей для получения коллагена является применение подслизистого слоя тонкого кишечника. Коллагеновый слой может быть получен из дентина и кортикальной пластины кости, например, из свиного или бычьего дентина и кортикальной пластины кости.
Например, коллаген может быть типа I, II, III, IV, V, IX или X. Предпочтительно коллаген является коллагеном I типа.
Коллаген I типа является преобладающим компонентом внеклеточного матрикса человеческой передней крестообразной связки и представляет собой пример выбора для изготовления биоинженерного каркаса. Коллаген находится преимущественно в волокнистой форме, что позволяет конструировать материалы с очень различающимися механическими свойствами за счет изменения объемной доли, ориентации волокон и степени сшивки коллагена. Биологические свойства скорости клеточной инфильтрации и деградации матрикса также могут быть изменены за счет изменения размера пор, степени сшивки и использования дополнительных соединений, таких как гликозаминогликаны, факторы роста и цитокины. В некоторых воплощениях слои на основе коллагена, описанные в данном документе, изготовлены из собственной кожи пациента, таким образом сводится к минимуму антигенность имплантата.
Цитокины представляют собой небольшие белковые молекулы клеточного сигналинга, которые секретируются многочисленными клетками. Цитокины могут быть белками, пептидами или гликопротеинами. На основе их предполагаемой функции, секретируемых клеток или мишени действия цитокины были классифицированы на лимфокины, интерлейкины и хемокины. Группа цитокинов включает, но не ограничиваясь ими, IL-2, IL-4, интерферон гамма (IFN-γ), TGF-β, IL-10, IL-13, эритропоэтин (ЕРО), тромбопоэтин (ТРО), IL-17 и IL-18.
В различных воплощениях опорный слой представляет собой слой из коллагенового листа.
В некоторых воплощениях опорный слой предпочтительно является биосовместимым, биоразлагающимся, гидрофильным, нереактивным и/или может иметь или имеет определенную структуру.
В некоторых воплощениях опорный слой из коллагенового листа может быть пористым или непористым.
Пористый в смысле данного изобретения означает, что слой является проницаемым для клеток и, таким образом, имеет отверстия, через которые клетки могут мигрировать. В некоторых воплощениях опорный слой имеет поры с диаметром от 1 мкм до 2 мм.
С другой стороны, непористые слои не содержат пор, через которые могли бы мигрировать клетки. В некоторых воплощениях непористые слои имеют поры, через которые могут мигрировать молекулы, но не клетки. Молекулы, которые могут проникать через слой, могут быть только небольшими молекулами, такими как вода или питательные вещества, например глюкоза, или, альтернативно, могут быть также более крупными молекулами, такими как белки. В других воплощениях непористые слои полностью непроницаемы. В некоторых воплощениях опорный слой из коллагенового листа является проницаемым для клеток.
Кроме того, в различных воплощениях опорный слой покрыт или пропитан агентом или агентами для повышения восстановления связки или сухожилия, такими как гиалуроновая кислота, ангиогенные факторы, факторы роста, противовоспалительные соединения, цитокины и/или ингибиторы коллагеназы. Такие агенты могут диффундировать непосредственно в организм прямо к месту восстановления и/или могут высвобождаться в течение долгого времени или постоянно оставаться в опорном слое. Для последнего эффекта агенты могут быть изготовлены в виде составов с контролируемым высвобождением, таких как составы с замедленным высвобождением или с отсроченным высвобождением.
В различных воплощениях опорный слой содержит перикардиальную мембрану или расщепленную кожу.
Перикардиальная мембрана может быть выбрана из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, перикардиальную мембрану собаки, кошки, лошади, коровы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы или человека.
Расщепленная кожа может быть выбрана из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, расщепленную кожу собаки, кошки, лошади, коровы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы или человека.
В различных воплощениях опорный слой содержит свиную перикардиальную мембрану или свиную расщепленную кожу. В некоторых воплощениях опорный слой содержит высушенную свиную расщепленную кожу.
Поры в коллагеновом опорном слое могут быть природного происхождения или могут быть результатом процесса, выполняемого после изготовления коллагенового слоя. Например, поры могут быть введены в опорный слой путем штамповки, перфорации и/или вырезания.
В одном воплощении опорный слой содержит перикардиальную мембрану, которая первоначально является непористой или по существу непористой, и которую подвергают процессу введения в мембрану пор. Этот процесс приводит к получению проницаемого для клеток коллагенового слоя, сделанного из перикардиальной мембраны. Например, поры могут быть введены в перикардиальную мембрану путем штамповки, перфорации и/или вырезания. В некоторых воплощениях опорный слой включает проницаемую для клеток перикардиальную мембрану, которая выбрана из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, проницаемую для клеток перикардиальную мембрану собаки, кошки, лошади, коровы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы или человека. В определенном воплощении опорный слой включает проницаемую для клеток свиную перикардиальную мембрану.
В различных воплощениях опорный слой содержит слой высушенной расщепленной кожи, где расщепленная кожа может быть получена от собаки, кошки, лошади, коровы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы или человека. В одном воплощении опорный слой содержит слой высушенной свиной расщепленной кожи (Xenoderm).
Таким образом, как показано на фиг. 1А и 1В, лоскут для восстановления, используемый в данном изобретении, может быть имплантируемым лоскутом 10 для восстановления связки или сухожилия, содержащим два слоя, который является биологически совместимым и физиологически рассасывающимся, и который функционирует in situ, способствуя регенерации ткани связки или сухожилия в поврежденной связке или сухожилии. Данный лоскут 10 для восстановления связки или сухожилия представляет собой гибкий спрессованный материал 12, который может быть имплантирован в место повреждения и действует, способствуя регенерации ткани связки или сухожилия. Целью лоскута 10 для восстановления связки или сухожилия является стимуляция восстановления ткани связки или сухожилия in situ, например, после артроскопического или открытого хирургического наложения пациенту лоскута 10 для восстановления связки или сухожилия на поврежденную связку и/или сухожилие. Лоскут может состоять из опорного слоя (пористого в 1А, непористого в 1 В) и матриксного слоя 30, содержащего коллагеновые волокна 36, волокна гиалуроновой кислоты 40, диацереин 46а и реин 46b.
В некоторых воплощениях лоскут 10 для восстановления связки или сухожилия является биоразлагающимся за счет взаимодействия его компонентов с коллагеназой и другими протеазами и будет поглощаться и исчезать с течением времени. В этих условиях спрессованный материал 12 лоскута 10 для восстановления связки или сухожилия полностью выполнен из материалов, которые являются биологически совместимыми и физиологически рассасывающимися, так что лоскут для восстановления связки или сухожилия может быть имплантирован пациенту навсегда и исчезнет из места имплантации в течение некоторого времени.
Как правило, матриксный слой может быть выполнен из природного или синтетического материала. Синтетические матриксы изготовлены преимущественно из полимерных материалов. Синтетические матриксы имеют преимущество тщательно определенного химического состава и структурного устройства. Некоторые синтетические матриксы не разлагаются. Хотя неразлагающиеся матриксы могут помочь в восстановлении, они не заменяются при ремоделировании и, следовательно, часто не могут быть использованы для полного восстановления связок или сухожилий. Также нежелательно оставлять навсегда инородные материалы в суставе из-за проблем, связанных с образованием частиц износа, таким образом, разлагаемые материалы являются предпочтительными. Разлагаемые синтетические матриксы могут быть сконструированы для контроля скорости деградации.
В некоторых воплощениях матриксный слой содержит коллаген и гиалуроновую кислоту и изготовлен таким образом, что он предпочтительно является сжимаемым и/или упругим и имеет некоторую устойчивость к деградации, например, синовиальной жидкостью и катаболическими ферментами воспалительного процесса. Синовиальная жидкость, как часть нормальной активности сустава, естественным образом препятствует образованию тромбов.
Матриксный слой может быть твердым материалом, таким, что его форма сохраняется, или полутвердым материалом, способным изменять форму и/или размер. Матриксный слой может быть изготовлен в виде растяжимого материала, способного сжиматься или расширяться по мере необходимости. В некоторых воплощениях матриксный слой способен абсорбировать плазму, кровь, другие жидкости организма, клетки, белки, полимеры, жидкость, гидрогель или другие материалы, которые вступают в контакт с матриксным слоем или добавляются к нему.
В других воплощениях матриксный слой представляет собой пористый коллагеновый слой. В некоторых воплощениях поры коллагенового матриксного слоя являются порами для клеток.
В некоторых воплощениях коллагеновый матриксный слой изготовлен из коллагеновых волокон или коллагена с высокой степенью сшивки.
В некоторых воплощениях матриксный слой содержит матрикс из коллагеновых волокон.
Коллаген матриксного слоя может быть выбран из коллагена животного или растительного происхождения.
В некоторых воплощениях коллаген матрикса выбран из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, коллаген собаки, кошки, лошади, коровы, овцы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы, человека или коллаген растительного происхождения.
В различных воплощениях коллаген матриксного слоя содержит коллаген свиньи, лошади, коровы или коллаген растительного происхождения.
В некоторых воплощениях коллагеновый матриксный слой содержит коллагеновый биологически приемлемый золь-гель, гель, волокнистый матрикс, губку, вспененный коллаген, структуру «пчелиных сот», гидрогель или полимерную сетку.
В различных воплощениях матрикс является простым золь-гелевым раствором, коллоидной суспензией, которая при определенных условиях переходит из жидкой формы (золь) в твердую (гель). Золь представляет собой водную суспензию коллагена, которая перешла при тепловой обработке в гель.
В различных воплощениях матриксный слой содержит коллаген, который может быть получен из коллагена I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX и/или X типа. В некоторых воплощениях матриксный слой изготовлен из коллагена I типа, коллагена II типа, коллагена IV типа, сокращенного под влиянием клеток коллагена, содержащего протеогликаны, гликозаминогликаны или гликопротеиды, и/или желатина. В различных воплощениях матриксный слой также содержит агарозу, полимеры ароматических органических кислот, фибронектин, ламинин, биологически активные факторы роста, противовоспалительные соединения, цитокины, эластин, фибрин, природные и/или синтетические полимерные волокна, изготовленные из поликислот, таких как полимолочная, полигликолевая или полиаминокислоты, поликапролактоны, полиаминокислоты, полипептидный гель, их сополимеры и их комбинации. В некоторых воплощениях матрикс содержит гелевый раствор, который может быть полимерным термообратимым гелеобразующим гидрогелем.
В различных воплощениях матриксный слой покрыт природным или неприродным полимером(ами). Покрытие содержит гель, в частности, гидрогель, выбранный из группы, состоящей из альгината натрия, гиалуроновой кислоты, сшитой гиалуроновой кислоты, сшитого альгината кальция и смеси альгината кальция и сшитой гиалуроновой кислоты.
Гиалуроновая кислота, также называемая гиалуронаном или гиалуронатом, является гликозаминогликаном. Она является природным биополимером, имеющим биологические функции в организмах от бактерий до высших животных, включая человека. У животных она является одним из главных компонентов внеклеточного матрикса. В значительной степени она способствует пролиферации и миграции клеток, а также может быть вовлечена в прогрессию некоторых злокачественных опухолей. Гиалуроновая кислота естественным образом содержится во многих тканях организма, таких как кожа, суставы и стекловидное тело. Поэтому она хорошо подходит для биомедицинских применений, ориентированных на эти ткани. Гиалуроновая кислота, которая может быть использована в данном изобретении, может иметь любую молекулярную массу, например от примерно 100 кДа до нескольких миллионов Да, предпочтительно от 500 кДа и 6000 кДа. В различных воплощениях гиалуроновая кислота матриксного слоя содержит природную гиалуроновую кислоту. В некоторых воплощениях гиалуроновая кислота матрикса выбрана из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, гиалуроновую кислоту собаки, кошки, лошади, коровы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы, человека, гиалуроновую кислоту растительного или микробного происхождения.
В различных воплощениях гиалуроновая кислота матриксного слоя содержит природную нечеловеческую гиалуроновую кислоту.
В некоторых воплощениях природная гиалуроновая кислота матриксного слоя содержит природную нечеловеческую гиалуроновую кислоту, полученную путем бактериальной ферментации.
Бактериальное производство гиалуроновой кислоты (НА) с участием штамма Streptococcus zooepidemicus впервые было описано в 1989 году, что привело к первой коммерциализации ферментированной НА.
Ультрачистый гиалуронат натрия, продаваемый Novozymes под названием HyaCare, производится путем ферментации нового и непатогенного штамма Bacillus subtilis, продукты из которого общепризнаны безопасными (GRAS).
В некоторых воплощениях гиалуроновая кислота может быть получена из Streptococcus zooepidemicus или Bacillus subtilis.
В различных воплощениях матрикс содержит гиалуроновую кислоту в форме волокон, порошка, раствора, геля или кремовой суспензии.
В некоторых воплощениях коллагеновый матрикс погружают в раствор гиалуроновой кислоты или геля. Таким образом, гиалуроновая кислота распределяется по матриксу.
В различных воплощениях матриксный слой содержит коллаген, сополимеризованный с гиалуроновой кислотой.
Лоскут для восстановления, используемый в способе по данному изобретению, может содержать определенное весовое соотношение коллагена и НА, которое является благоприятным для восстановления связки или сухожилия. В некоторых воплощениях весовое отношение коллагена и НА составляет от примерно 0,1:99,9 до примерно 50:50, если НА имеет молекулярную массу в диапазоне от 0,5 до 6000000 Да.
В некоторых воплощениях матриксный слой представляет собой проницаемую для клеток коллагеновую составную прокладку с распределенными в ней коллагеновыми волокнами и природной гиалуроновой кислотой, диспергированной в свободных пространствах коллагеновых волокон.
В некоторых воплощениях матриксный слой содержит коллаген, гиалуроновую кислоту и полимолочную кислоту, например, поли-L-молочную кислоту. Например, матриксный слой может представлять собой проницаемую для клеток коллагеновую составную прокладку с распределенными в ней коллагеновыми волокнами и природной гиалуроновой кислотой и полимолочной кислотой, например, поли-L-молочной кислотой, диспергированной в свободных пространствах коллагеновых волокон.
Матриксный слой также может содержать белок, лиофилизированный материал или любой другой подходящий материал. В этом контексте белок может быть синтетическим, биоабсорбируемым или белком природного происхождения. В различных воплощениях матриксный слой включает белки, выбранные из группы белков внеклеточного матрикса. Группа белков внеклеточного матрикса включает, но не ограничиваясь ими, фибрин, эластин, фибронектин и ламинин.
Лиофилизированный материал является материалом, который способен набухать, когда жидкость, гель или другая текучая среда добавляется или вступает с ней в контакт.
В различных воплощениях матриксный слой также содержит гликозаминогликан (GAG), гиалуронановые композиции, а также различные синтетические композиции.
Сополимеры коллагена и гликозаминогликана (CG) были успешно использованы в регенерации дермы и периферических нервов. Пористые природные полимеры, изготовленные в виде губчатых и волокнистых каркасов, были исследованы в качестве имплантатов для облегчения регенерации отдельных тканей опорно-двигательного аппарата, включая связки и сухожилия. Каркас, например губчатый каркас, может быть также изготовлен из сухожилия (ксенотрансплантат, аллотрансплантат, аутотрансплантат) или из связки или кожи или другой соединительной ткани, которая может быть в нативном состоянии или переработанном для облегчения врастания клеток или других биологических функций.
В различных воплощениях матриксный слой содержит сополимеры коллагена и гликозаминогликана (CG).
Гликозаминогликаны (GAG) или мукополисахариды являются полисахаридами, состоящими из остатков гексозаминов, гликозидно связанных и меняющихся более или менее постоянным образом с гексауроновой кислотой или гексозными группировками. GAG имеют животное происхождение и тканеспецифическое распределение (см, например, Dodgson et al., in Carbohydrate Metabolism and its Disorders, Dickens et al., eds., Vol. 1, Academic Press (1968)). Реакция с GAG также дает коллаген с другим ценным качеством, т.е. с невозможностью спровоцировать иммунную реакцию (внешнюю реакцию организма) у животного-хозяина.
В некоторых воплощениях матрикс содержит GAG, которые включают, но не ограничиваясь ими, те, которые содержат сульфатные группы, например гиалуроновую кислоту, гепарин, гепаринсульфат, хондроитин-6-сульфат, хондроитин-4-сульфат, дерматансульфат и кератинсульфат.
Другие GAG также могут быть пригодны для формирования матрикса, описанного в данном документе, и специалисты в данной области знают или смогут определить другие подходящие GAG с помощью не более чем рутинных экспериментов. Более подробное описание мукополисахаридов см. в Aspinall, Polysaccharides, Pergamon Press, Oxford (1970).
В некоторых воплощениях матрикс содержит по меньшей мере один или более чем один коллаген-GАG-сополимер, включая, но не ограничиваясь ими, гиалуроновую кислоту, гепарин, гепаринсульфат, хондроитин-6-сульфат, хондроитин-4-сульфат, дерматансульфат и кератинсульфат.
В некоторых аспектах изобретения матриксный слой содержит губчатую или губкоподобную структуру.
Материал, создающий губчатый каркас, может быть гидрофильными. Губчатый каркас способен к сжатию и расширению по мере необходимости. Например, губчатый каркас может быть сжат до или во время имплантации в место восстановления. Сжатый губчатый каркас позволяет губчатому каркасу расширяться в месте восстановления. Губка может быть лиофилизированной и/или сжатой в момент помещения ее в место восстановления и расширяться на месте. Расширение губчатого каркаса может произойти после контакта с кровью или другой жидкостью в месте восстановления или после внесения в место восстановления. Губчатый каркас может быть пористым. Перед имплантацией в место восстановления губчатый каркас может быть пропитан или покрыт жидким, гелевым или гидрогелевым материалом для восстановления. Покрытие или пропитывание губчатого каркаса может облегчить имплантацию в относительно неопределенную область дефекта, а также может помочь заполнению особенно большой площади дефекта. В предпочтительном воплощении губчатый каркас обрабатывают гидрогелем. Примеры каркасов и материалов для восстановления, используемых в соответствии с изобретением, можно найти в патенте США №6964685 и в заявке на патент США №№2004/0059416 и 2005/0261736, полное содержание которых включено в данное описание посредством ссылки. Все матриксные покрытия, описанные в материалах данной заявки, подробно описаны в качестве пригодных покрытий для губчатых каркасных матриксов.
В различных воплощениях коллаген образует губчатый каркас.
В различных воплощениях матриксный слой также содержит один или более чем один из следующих полимеров: природных или синтетических полимеров, рассасывающихся или нерассасывающихся полимеров.
Примеры рассасывающихся полимеров включают, но не ограничиваясь ими, поли(альфа-гидроксикислоты), сополимер полилактида с гликолидом (PLGA), полилактид (PLA), полигликолид (PG), конъюгаты полиэтиленгликоля (PEG) и поли(альфа-гидроксикислот), сложные полиортоэфиры, полиаспирины, полифосфазены, эластин, шелк, целлюлозу, крахмал, хитозан, желатин, альгинаты, циклодекстрин, полидекстрозу, декстраны, винилпирролидон, поливиниловый спирт (PVA), сополимер PVA-g-PLGA, (полиактивный) сополимер полиэтиленгликольтерефталата и полибутилентерефталата (PEGT-PBT), метакрилаты, поли(N-изопропилакриламид), полиэтиленоксид (также известный как полиоксиэтилен или РЕО), полипропиленоксид (также известный как полиоксипропилен или РРО), поли(аспарагиновую кислоту) (РАА), РЕО-РРО-РЕО (Pluronics(R), BASF), сополимеры PEO-PPO-PAA, PLGA-PEO-PLGA, сложные полифосфоэфиры, полиангидриды, полиэфирные ангидриды, полиаминокислоты, сложные полиуретанэфиры, полифосфазены, поликапролактоны, политриметилентерефталаткарбонаты, полидиоксаноны, сложные полиамидэфиры, поликетали, полиацетали, гликозаминогликаны, хондроитинсульфат, сложные эфиры гиалуроновой кислоты, полиэтиленвинилацетаты, силиконы, полиуретаны, полипропиленфумараты, полидезаминотирозинкарбонаты, полидезаминотирозинарилаты, полидезаминотирозина эфир карбонаты, полидезаминотирозин эфир арилаты, полиортокарбонаты, поликарбонаты или их сополимеры или их физические смеси или комбинации.
Термины “хитозаны” и “хитозан и его производные” относятся к группе соединений, включающей, но не ограничиваясь ими, хитозан, хитозана гидрохлорид, карбоксиметилхитозан, хитозана лактат, хитозана ацетат, хитозана глутамат, хитозана сукцинат, N-(2-гидрокси)пропил-3-триметиламмония хитозана хлорид, N-триметилен хитозана хлорид и их фармацевтически приемлемые соли.
Нерассасывающиеся полимеры могут включать, но не ограничиваясь ими, полиэтилен, делрин, силикон, полиуретан, сополимеры силикона и полиуретана, полиолефины, такие как полиизобутилен и полиизопрен, акриламиды, такие как полиакриловую кислоту и поли(акрилонитрил-акриловую кислоту), неопрен, нитрил, акрилаты, такие как полиакрилаты, поли(2-гидроксиэтилметакрилат), метилметакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат и сополимеры акрилатов с N-винилпирролидоном, N-виниллактамы, акриламид, полиуретаны и полиакрилонитрил, глюкоманнан гель, алкилцеллюлозы, гидроксиалкил метилцеллюлозы, вулканизированную резину и их комбинации. Примеры полиуретанов включают термопластичные полиуретаны, алифатические полиуретаны, сегментированные полиуретаны, гидрофильные полиуретаны, полиэфируретан, поликарбонат-уретан и силикон полиэфир-уретан. Вулканизированная резина, описанная в данном документе, может быть получена, например, в процессе вулканизации с использованием сополимера, полученного, как описано, например, в патенте США №5245098 Summers et al. из 1-гексена и 5-метил-1,4-гексадиена.
Другие подходящие нерассасывающиеся материалы включают, но не ограничиваясь ими, имеющие низкую или высокую степень сшивки биосовместимые гомополимеры и сополимеры гидрофильных мономеров, таких как 2-гидроксиалкилакрилаты и метакрилаты, N-винилмономеры и этиленненасыщенные кислоты и основания; полицианоакрилат, блок-сополимеры полиэтиленоксида и полипропиленгликоля, полигалактуроновую кислоту, поливинилпирролидон, поливинилацетат, полиалкиленгликоли, полиэтиленоксид, сульфированные полимеры, виниловые эфирные мономеры или полимеры, альгинат, поливиниловые амины, поливинилпиридин и поливинилимидазол.
В некоторых воплощениях описанные выше полимеры сшиты с коллагеном и/или гиалуроновой кислотой матриксного слоя.
Специалисту в данной области хорошо известно о том, что в зависимости от степени сшивки в биологически рассасывающихся полимерах время распада полимера может быть уменьшено, что позволяет контролировать скорость деградации матрикса.
В различных воплощениях матриксный слой также содержит одно или более чем одно соединение, выбранное среди анальгетиков, противовоспалительных агентов, антибиотиков и агентов, способствующих регенерации связки или сухожилия.
Эти соединения в смысле данного изобретения выбраны из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, малые молекулы, белки, РНК, ДНК, ПНК.
Таким образом, матрикс может включать терапевтические белки, включая, но не ограничиваясь ими, гормоны, цитокины, факторы роста, противовоспалительные соединения, факторы свертывания крови, антипротеазные белки, например, альфа-1-антитрипсин, ангиогенные белки, например, фактор роста сосудистого эндотелия, факторы роста фибробластов, антиангиогенные белки, например, эндостатин, ангиостатин, и другие белки, которые присутствуют в крови, костные морфогенетические белки (BMP), остеоиндуктивный фактор (IFO), фибронектин (FN), фактор роста эндотелиальных клеток (ECGF), экстракт прикрепления цемента (CAE), кетансерин, человеческий гормон роста (HGH), гормон роста животных, эпидермальный фактор роста (EGF), человеческий альфа-тромбин, трансформирующий фактор роста (TGF-бета), инсулиноподобный фактор роста (IGF-I), тромбоцитарный фактор роста (PDGF), факторы роста фибробластов (FGF, bFGF и т.д.) и хемотаксический фактор периодонтальной связки (PDLGF), соматотропин, в терапевтических целях, а также белки внеклеточного матрикса, в том числе, но не ограничиваясь ими, фибрин, эластин, фибронектин, ламинин.
Противовоспалительные соединения представляют собой химические вещества, которые уменьшают или предотвращают воспалительную реакцию в данном месте. Группа противовоспалительных соединений включает, но не ограничиваясь ими, диацереин и реин.
Диацереин 46а и реин 46b (см. фиг. 1 и 2) ингибируют продукцию и активность воспалительных цитокинов, таких как интерлейкин-1 (IL-I), IL-6, оксид азота (NO), фактор некроза опухоли-альфа (TNF-α), ADAMTS (дизинтегрин и металлопротеиназа с повторами тромбоспондина), свободные радикалы и матриксные металлопротеиназы, все из которых участвуют в воспалении и разрушении связок и сухожилий. Диацереин 46а и реин 46b также стимулируют продукцию факторов роста, таких как TGF-β, которые в свою очередь стимулируют экспрессию компонентов связки и сухожилия, таких как гиалуроновая кислота, протеогликаны, аггреканы и коллагеназа II, которые являются важными компонентами ткани связки и сухожилия. Гормон роста также будет стимулировать рост ткани связки и сухожилия.
В некоторых воплощениях матрикс содержит небольшие молекулы, выбранные из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, аспирин, парацетамол, диклофенак, ибупрофен и воду.
В некоторых воплощениях агенты, способствующие регенерации связки или сухожилия, выбраны из группы, состоящей из: факторов роста, диацереина, реина, хитозанов, богатой тромбоцитами плазмы (PRP) и полимолочной кислоты. Таким образом, в некоторых воплощениях матриксный слой содержит или состоит из коллагена, гиалуроновой кислоты и хитозана или хитозанов.
В различных воплощениях количество диацереина и/или реина в лоскуте находится в диапазоне примерно от 300 нг до 5 мг. В некоторых воплощениях количество диацереина и/или реина в лоскуте находится в диапазоне примерно от 300 нг до 75 мкг. В некоторых воплощениях количество диацереина и/или реина в матриксном слое находится в диапазоне, выбранном из группы, включающей от 300 нг до 5 мг, от 300 нг до 1 мг, от 300 нг до 750 мкг, от 300 нг до 500 мкг, от 300 нг до 250 мкг, от 300 нг до 100 мкг, от 300 нг до 75 мкг, от 300 нг до 50 мкг, от 300 нг до 25 мкг, от 300 нг до 10 мкг, от 300 нг до 5 мкг, от 300 нг до 2,5 мкг и от 300 нг до 1 мкг.
Диацереин и/или реин могут быть добавлены к матриксу в виде порошка, в виде раствора или в виде НА-геля или крема, содержащего диацереин и/или реин.
Анионные полимеры также могут быть использованы для ингибирования образования фиброза, шрамов или спаек. В некоторых воплощениях матрикс также содержит анионные полимеры. Группа анионных полимеров включает, но не ограничиваясь ими, декстрансульфат, пентозан, хитозаны.
Матриксный слой также может содержать кровь. Термин «кровь» включает цельную кровь, плазму крови, сыворотку крови и компоненты, выделенные из крови, и может быть аутологичного или гетерологичного происхождения. В некоторых воплощениях лоскут для восстановления вначале пропитывают кровью, так что матричный слой содержит кровь, а затем накладывают на поврежденную связку или сухожилие. В альтернативных воплощениях лоскут для восстановления вначале накладывают на поврежденную связку или сухожилие, а затем кровь добавляется на прикрепленный лоскут или выходит из поврежденного участка, так что матриксный слой содержит кровь. В частности, матриксный слой лоскута для восстановления может содержать сыворотку крови, которую наносят на лоскут до или после наложения лоскута на поврежденную связку или сухожилие.
Плазма крови в смысле данного изобретения включает часть крови, которая остается после отделения клеточных компонентов крови. Эта фракция соответствует примерно 55% объема крови. Плазма крови содержит воду, белки, углеводы, электролиты, жиры и липиды. Группа белков плазмы крови включает иммуноглобулины, альбумины, гормоны и факторы свертывания. Группа факторов свертывания включает фибриноген (фактор I), фибрин (фактор Ia), протромбин (фактор II), тромбин (фактор IIа), тромбопластин (также называемый тканевым фактором, TF или фактором III), проакцелерин (фактор V), проконвертин (фактор VII), антигемофильный глобулин А (фактор VIII), антигемофильный глобулин В (также называемый фактором IX или фактором Кристмаса), фактор Стюарта-Прауэра (фактор X), плазменный предшественник тромбопластина (также называемый РТА, фактором XI или фактором Розенталя), фактор Хагемана (фактор XII) и фибрин-стабилизирующий фактор (фактор XIII). Группа факторов свертывания включает неактивные и активированные варианты факторов свертывания. Специалист в данной области обозначает активированные факторы свертывания добавлением “а”, например, Iа, IIа, IIIa, VIIa, VIIIa, IXa, Xa, XIa, XIIa и XIIIa.
Сыворотка крови представляет собой жидкую фракцию крови, которая остается после свертывания крови и отделения клеточных компонентов крови. По существу, состав сыворотки крови соответствует составу плазмы крови без факторов свертывания.
В различных воплощениях лоскут также содержит третий слой, который расположен на матриксном слое таким образом, что матриксный слой размещается между опорным слоем и третьим слоем.
В некоторых воплощениях третий слой включает, но не ограничиваясь ими, поли(альфа-гидроксикислоты), сополимер полилактида с гликолидом (PLGA), полилактид (PLA), полигликолид (PG), конъюгаты полиэтиленгликоля (PEG) и поли(альфа-гидроксикислот), сложные полиортоэфиры, полиаспирины, полифосфазены, коллаген, эластин, шелк, целлюлозу, крахмал, хитозан, желатин, альгинаты, фибронектин, ламинин, эластин, фибрин или их комбинации.
В различных воплощениях третий слой содержит слой из коллагенового листа.
Коллаген в слое из коллагенового листа может быть получен от собаки, кошки, лошади, коровы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы или человека, но не ограничиваясь ими.
В различных воплощениях третий слой содержит перикардиальную мембрану или расщепленную кожу, например, высушенную свиную расщепленную кожу.
Перикардиальная мембрана может быть выбрана из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, перикардиальную мембрану собаки, кошки, лошади, коровы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы или человека.
Расщепленная кожа может быть выбрана из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, расщепленную кожу собаки, кошки, лошади, коровы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы или человека.
В различных воплощениях третий слой содержит свиную, бычью или лошадиную перикардиальную мембрану или свиную расщепленную кожу.
Коллагеновый третий слой может быть проницаемым для клеток или непроницаемым.
В некоторых воплощениях коллагеновый третий слой является проницаемым для клеток.
Если коллагеновый третий слой содержит поры, то эти поры в коллагеновом третьем слое могут быть природного происхождения или могут быть результатом процесса, выполняемого после изготовления коллагенового слоя.
В одном воплощении третий слой содержит перикардиальную мембрану, которая по существу не имеет пор, и которую подвергают процессу введения пор в мембрану. Этот процесс приводит к получению проницаемого для клеток коллагенового слоя, изготовленного из перикардиальной мембраны. Например, поры могут быть введены в перикардиальную мембрану путем штамповки, перфорации и/или вырезания. В некоторых воплощениях третий слой включает проницаемую для клеток перикардиальную мембрану, которая выбрана из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, проницаемую для клеток перикардиальную мембрану собаки, кошки, лошади, коровы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы или человека. В определенном воплощении третий слой включает проницаемую для клеток свиную перикардиальную мембрану.
В различных воплощениях третий слой содержит слой высушенной расщепленной кожи, где расщепленная кожа может быть получена от собаки, кошки, лошади, коровы, свиньи, обезьяны, человекообразной обезьяны, шимпанзе, овцы или человека. В одном воплощении третий слой содержит слой высушенной свиной расщепленной кожи (Xenoderm).
В некоторых воплощениях опорный слой и третий слой идентичны в том смысле, что они изготовлены из одного и того же материала. Это означает, что в различных воплощениях третий слой изготовлен из тех же материалов, которые описаны выше для опорного слоя.
В различных воплощениях лоскут содержит опорный слой и матриксный слой. В различных других воплощениях лоскут содержит опорный слой, матриксный слой и третий слой.
В альтернативных режимах лоскут включает опорный и матриксный слои, где опорный слой изготовлен из перикардиальной мембраны, и мембрана является непористой. В определенном воплощении данного изобретения перикардиальная мембрана является свиной перикардиальной мембраной.
В альтернативных воплощениях лоскут включает опорный и матриксный слои, где опорный слой изготовлен из перикардиальной мембраны, где мембрана является проницаемой для клеток. В определенном воплощении данного изобретения перикардиальная мембрана является свиной перикардиальной мембраной.
В некоторых воплощениях лоскут содержит опорный, матриксный и третий слои, где опорный и третий слои являются непористыми перикардиальными мембранами. В определенном воплощении данного изобретения непористые перикардиальные мембраны являются непористыми свиными перикардиальными мембранами.
В некоторых воплощениях лоскут содержит опорный, матриксный и третий слои, где опорный и третий слои являются проницаемыми для клеток перикардиальными мембранами. В определенном воплощении проницаемые для клеток перикардиальные мембраны являются проницаемыми для клеток свиными перикардиальными мембранами.
В альтернативных режимах лоскут содержит опорный, матриксный и третий слои, где опорный и третий слои являются перикардиальными мембранами, при этом либо опорный, либо третий слой является непроницаемым, а другой слой является проницаемым для клеток. В определенном воплощении данного изобретения перикардиальные мембраны являются свиными перикардиальными мембранами. В некоторых воплощениях лоскут применяют таким образом, что непористый слой обращен к месту повреждения связки или сухожилия, а в других воплощениях лоскут прикладывают к месту повреждения таким образом, что проницаемый для клеток слой обращен к месту повреждения.
При определенных обстоятельствах более выгодным может быть наложение лоскута, содержащего непористый опорный и/или третий слой, на поврежденную связку или сухожилие. Таким образом, факторы роста, секретируемые клетками, находящимися под или рядом с местом повреждения, захватываются и локально концентрируются, что приводит к усиленному росту клеток в поврежденном участке и к более быстрому восстановлению связки или сухожилия. Кроме того, соединения и клетки, неблагоприятные для восстановления связки или сухожилия, не допускаются в место повреждения.
Кроме того, лоскуты, содержащие опорный слой и матриксный слой, где опорный слой не является пористым, а лоскут прикладывается матриксом к поврежденной связке или сухожилию, имеют преимущество, так как факторы роста, доставляемые аутологичными центрифугированными фракциями сыворотки, PRP или субхондральным сгустком крови, будут в сочетании с субхондральными, синовиальными или жировыми MSC, высеянными в коллагеновом опорном или матриксном слое, улучшать процесс восстановления в месте повреждения связки и/или сухожилия или на аутологичных, алло- или ксенотрансплантатных поверхностях. Кроме того, экзогенные соединения, например, факторы роста и противовоспалительные соединения, которые были добавлены к матриксу до наложения лоскута на повреждение, высвобождаются только в поврежденную связку или сухожилие. Таким образом, в поврежденном месте концентрация экзогенных соединений увеличена по сравнению с условиями, в которых соединения могут диффундировать во все стороны. Это увеличивает пользу экзогенных соединений.
Если лоскут содержит опорный и матриксный слои, то слои лоскута могут быть спрессованы (склеены) с помощью нагревания или химических веществ или других подходящих методик прессования. В некоторых воплощениях формируют первый слой, а затем поверх него второй. Например, формируют первый матриксный слой, затем поверх него формируют опорный слой. Альтернативно, формируют первый опорный слой, затем поверх опорного слоя формируют матриксный слой.
Если лоскут содержит опорный, матриксный слой и третий слой, то слои лоскута могут быть спрессованы с помощью нагревания или химических веществ или других подходящих методик прессования. В некоторых воплощениях формируют первый слой, а затем поверх него второй, и третий слои формируют на спрессованных первом и втором слоях. Например, формируют первый матриксный слой, затем поверх матриксного слоя формируют опорный слой. На третьем этапе на матриксном слое формируют третий слой, прослаивая матриксный слой опорным слоем. Альтернативно, формируют первый опорный/третий слой, затем поверх опорного/третьего слоя формируют матриксный слой, а затем третий/опорный слой поверх матриксного слоя с другой стороны опорного/третьего слоя. В других воплощениях три слоя укладывают друг на друга, и лоскут прессуют в одном этапе.
Имплантируемый спрессованный лоскут для восстановления связки или сухожилия представляет собой хирургическое приспособление, которое является биосовместимым. В некоторых воплощениях лоскут является физиологически рассасывающимся. В различных воплощениях лоскут предназначается для восстановления связки или сухожилия in situ.
В некоторых воплощениях лоскут адаптирован так, что он в некоторых воплощениях позволяет клеткам мигрировать из места повреждения в матриксный слой. Матриксный слой является коллагеновым слоем и может быть стоком для диффузии аутологичных стволовых клеток и других компонентов крови в месте повреждения. Матриксный слой может включать химические компоненты, которые способствуют восстановлению связки и/или сухожилия в присутствии аутологичных стволовых клеток субхондрального, синовиального, жирового или гемопоэтического происхождения. Таким образом, в некоторых воплощениях лоскут устанавливается на месте повреждения так, что матриксный слой обращен к поврежденному участку. Кроме того, возможно, матриксный слой может быть закрыт опорным и/или третьим слоем, так что клетки не могут пройти к матриксу, но могут пройти другие малые соединения, такие как вода, газ и малые молекулы. Таким образом, данное изобретение предлагает способ, способствующий заживлению/росту тканей in situ для восстановления пораженной связки или сухожилия.
В некоторых воплощениях спрессованный лоскут для восстановления связки или сухожилия 12 имеет третий слой, который, возможно, является герметичным или пористым, слой 16, и пористый опорный слой 22 (см фиг. 2А-2С и 3). В другом предпочтительном воплощении спрессованный лоскут для восстановления связки или сухожилия 12 включает только два слоя, опорный слой 22 и матриксный слой 30 (см. фиг. 2D и 2Е). В различных воплощениях опорный слой должен быть обращен лицевой поверхностью к связке или сухожилию в месте повреждения. В различных воплощениях третий слой должен быть обращен лицевой поверхностью к связке или сухожилию в месте повреждения. В других воплощениях матриксный слой двухслойного лоскута обращен лицевой поверхностью к связке или сухожилию в месте повреждения (см. также фиг. 4 и 5). Третий слой 16 и/или опорный слой 22 из трехслойного лоскута для восстановления могут быть изготовлены из листового коллагена (см. Angele et al., патент США №. 6737072, содержание которого включено в данный документ посредством ссылки). Примером удовлетворительного коммерчески доступного источника листового коллагена является: XENODERM(tm), mbp GmbH, Германия. В некоторых воплощениях матриксный слой 30 предоставляет коллагеновый субстрат, в котором захватываются мезенхимальные стволовые клетки или стволовые клетки связки или сухожилия, а также опорную среду для роста клеток, на которой они будут расти и дифференцироваться в присутствии других природных компонентов матриксного слоя 30.
В различных воплощениях матриксный слой 30 представляет собой пористую коллагеновую составную прокладку с распределенными в ней коллагеновыми волокнами 36 и природными волокнами гиалуроновой кислоты 40. Природная НА может быть предоставлена в матриксе 30 в виде природных волокон НА 40, как показано на фиг. 2А, или в виде порошка НА 40а в геле или кремовой суспензии 42, диспергированной в свободных пространствах коллагеновых волокон 36, как на фиг. 2В.
В некоторых воплощениях матриксный слой 30 (см. фиг. 2В) также включает один или более чем один тканевой гормон роста и/или противовоспалительные соединения 46. В некоторых воплощениях противовоспалительными соединениями являются диацереин 46а и реин 46b. В воплощении, показанном на фиг. 2В, суспензия 42 также содержит реин 46b и/или диацереин 46а. В различных воплощениях матриксный слой 30 также включает композиции хитозана и/или композиции полимолочной кислоты.
В различных воплощениях способа данного изобретения лоскут для восстановления сконфигурирован таким образом, что аутологичные мезенхимальные стволовые клетки 60, полученные из источника, внешнего по отношению к лоскуту для восстановления 10, диффундируют в лоскут 10 через пористый опорный слой 22 и в матриксный слой 30, где они поддерживаются волокнистыми компонентами (коллагеновыми волокнами 36 и/или НА-волокнами 40а) матрикса 30 (например, фиг. 2А-2Е, 3, 6А и 6В). В различных воплощениях матриксные волокна 40 и 40а могут обеспечить опорную среду для стволовых клеток, чтобы они росли и дифференцировались в клетки связки или сухожилия. Экзогенные факторы 46, такие как диацереин, вызывают понижающую регуляцию воспалительных параметров (например, цитокинов: IL-1, TNF-α и свободные радикалы), которые способствуют воспалению. В некоторых воплощениях в матриксном слое присутствует один или более чем один гормон роста. Этот один или более чем один гормон роста может стимулировать продукцию ткани связки и/или сухожилия.
В различных воплощениях лоскут для восстановления может содержать опорный, матриксный и третий слои, где опорный слой содержит слой перфорированной расщепленной кожи, например, слой свиной расщепленной кожи (Xenoderm), а третий слой содержит слой неперфорированной расщепленной кожи, например, слой свиной расщепленной кожи (Xenoderm). Альтернативно, опорный и третий слои включают слой перфорированной расщепленной кожи, например, слой свиной расщепленной кожи (Xenoderm). В некоторых воплощениях опорный и третий слои состоят из слоя расщепленной кожи. В некоторых воплощениях матриксный слой может содержать коллаген, гиалуроновую кислоту и полимолочную кислоту, например, поли-L-молочную кислоту. Например, матриксный слой может представлять собой проницаемый для клеток коллагеновую составную прокладку с распределенными в ней коллагеновыми волокнами и природной гиалуроновой кислотой и полимолочной кислотой, например, поли-L-молочной кислотой, диспергированными в свободных пространствах коллагеновых волокон. В некоторых воплощениях матриксный слой может содержать дополнительные соединения, описанные в данном документе, например, факторы роста, хитозан, реин и диацереин.
Как правило, лоскут для восстановления по данному изобретению усиливает восстановление сухожилия и связки, укрепляет и способствует интеграции аутологичных трансплантатов связки и сухожилия. В некоторых воплощениях матриксный слой используется в качестве опорной структуры для экзогенного добавления, прикрепления, встраивания, внедрения или посева на место лечения таких клеток как фибробласты, клетки сухожилия, их предшественники, мезенхимальные клетки, клетки связок или сухожилий, стволовые клетки различного происхождения,. Эти клетки добавляют в соответствии с изобретением, чтобы увеличить или обеспечить стимуляцию для усиления процесса восстановления, в область поврежденной связки или сухожилия или в область трансплантата связки и/или сухожилия. Подходящие клетки, которые будут использованы в данном изобретении, представляют собой клетки, которые являются аутологичными или гетерологичными, например аллогенными или ксеногенными клетками, клеточными линиями и/или прокариотическими клетками. Как правило, клетки, добавленные экзогенно к матриксному слою или к коллагеновому каркасу, получают коммерческим путем или выделяют из связок или сухожилий, культивированных in vitro с помощью способов, известных в данной области.
В одном воплощении способ включает добавление in vitro и ex vivo клеток-предшественников, зрелых фибробластов, клеток связок или сухожилий или других клеток в приспособление согласно изобретению, путем прикрепления, встраивания, внедрения или посева клеток в коллагеновый каркас, матриксный слой или опорный/третий слой. Культивируемые клетки добавляют в матриксный слой как таковой или прикрепляют к опорному слою и/или третьему слою до, во время или даже после хирургической операции. Экзогенно добавленные клетки могут вызывать продукцию или продуцировать белки и матриксные компоненты, соответствующие новым связкам или новым сухожилиям, или могут вызвать миграцию нативных клеток из неповрежденной связки или сухожилия в место повреждения.
В различных воплощениях лоскут имеет толщину 0,1-10 мм, 0,5-2 мм, 0,5-1 мм или 0,75-1,25 мм.
Если лоскут включает спрессованные опорный и матриксный слои, то лоскут может быть наложен так, чтобы матриксный слой был обращен лицевой поверхностью к поврежденной связке. В альтернативном варианте лоскут может быть наложен так, чтобы опорный слой был обращен лицевой поверхностью к поврежденной связке. При этом такие же варианты наложения лоскута раскрыты и для наложения на поврежденные сухожилия.
Если лоскут включает спрессованные опорный, матриксный и третий слои, то лоскут может быть наложен так, чтобы третий слой был обращен лицевой поверхностью к поврежденной связке. В альтернативном варианте лоскут может быть наложен так, чтобы опорный слой был обращен лицевой поверхностью к поврежденной связки. При этом такие же варианты наложения лоскута раскрыты и для наложения на поврежденные сухожилия.
В некоторых воплощениях лоскут содержит проницаемый для клеток коллагеновый опорный слой и матриксный слой, и лоскут может быть наложен так, чтобы опорный слой был обращен лицевой поверхностью к поврежденной связке. В альтернативных воплощениях лоскут включает проницаемый для клеток коллагеновый опорный слой и матриксный слой, и лоскут может быть наложен так, чтобы матриксный слой был обращен лицевой поверхностью к поврежденной связке. В других воплощениях лоскут содержит проницаемый для клеток коллагеновый третий слой, проницаемый для клеток коллагеновый опорный слой и матриксный слой, и лоскут может быть наложен так, чтобы третий слой или опорный слой был обращен лицевой поверхностью к поврежденной связке. В других воплощениях лоскут содержит проницаемый для клеток коллагеновый третий слой, непористый коллагеновый опорный слой и матриксный слой, и лоскут может быть наложен так, чтоб третий слой или опорный слой был обращен лицевой поверхностью к поврежденной связке. В других воплощения лоскут содержит непористый коллагеновый третий слой, непористый коллагеновый опорный слой и матриксный слой, и лоскут может быть наложен так, чтобы третий слой или опорный слой был обращен лицевой поверхностью к поврежденной связке. Эти варианты наложения лоскута так же подходят для наложения на поврежденные сухожилия.
В некоторых воплощениях опорный слой покрыт гликозаминогликанами (GAG) или мукополисахаридами, описанными в данном документе. В некоторых воплощениях опорный слой покрыт гиалуроновой кислотой, описанной в данном документе.
В других воплощениях, если лоскут содержит третий слой, то этот третий слой покрыт гликозаминогликанами (GAG) или мукополисахаридами, описанными в данном документе. В различных воплощениях третий слой покрыт гиалуроновой кислотой, описанной в данном документе.
В некоторых воплощениях лоскут разработан таким образом, что он является полностью биорассасывающимся. Следовательно, после имплантации лоскут автоматически разрушается с течением времени. Специалист в данной области способен разработать лоскут так, чтобы он разрушался в ходе заживления связки или сухожилия или после того, как достигается заживление связки или сухожилия.
В различных воплощениях лоскут не является биорассасывающимся, и он должен быть удален после того, как связка или сухожилие восстановится.
Способы в соответствии с данным изобретением подходят для восстановления связки и/или сухожилия.
В различных воплощениях связка выбрана из группы связок, но не ограничиваясь ими, соединенных с нижней и верхней конечностями, головой и шеей, например, плечом, локтем, запястьем, кистью, бедром, коленом, голеностопным суставом и позвоночником.
В некоторых воплощениях связка выбрана из группы, состоящей из, но не ограничиваясь ими, перстнещитовидной связки, периодонтальной связки, поддерживающей связки хрусталика, поддерживающей связки молочной железы, передней подвздошной связки, задней подвздошной связки, крестцово-бугорной связки, крестцово-остистой связки, нижней лобковой связки, верхней лобковой связки, поддерживающей связки полового члена, ладонной лучезапястной связки, дорсальной лучезапястной связки, локтевой коллатеральной связки, радиальной коллатеральной связки, акромиально-ключичной связки, клювовидно-ключичной связки, крестообразной связки, передней крестообразной связки (ACL), боковой коллатеральной связки (LCL), задней крестообразной связки (PCL), медиальной коллатеральной связки (MCL) и связки коленной чашечки.
В различных воплощениях сухожилие выбрано из группы сухожилий, состоящей из, но не ограничиваясь ими, сухожилий, соединенных с нижними и верхними конечностями, таких как сухожилия в локте, кисти, колене, стопе и голеностопном суставе, и сухожилий плеча, бедра и позвоночника, грудных и брюшных сухожилий.
В различных воплощениях сухожилие выбрано из группы сухожилий, состоящей из, но не ограничиваясь ими, ахиллова сухожилия, сухожилия двуглавой мышцы плеча, сухожилия трехглавой мышцы плеча, сухожилия длинного разгибателя и перонеального сухожилия, большеберцового переднего и заднего сухожилий, подлопаточного сухожилия, сухожилий вращательной манжеты плеча, четырехглавого сухожилия и надколенного сухожилия. Все сухожилия, имеющиеся в руке и ноге, могут быть включены. Способ по данному изобретению может быть применен к пациенту, который страдает от нарушения, затрагивающего связку и/или сухожилие, включая, но не ограничиваясь ими, воспаление, аутоиммунное заболевание, инфекцию, напряжение, деформацию, разрыв, растяжение, выкручивание, перенапряжение или разрыв связки и/или сухожилия.
В некоторых воплощениях перед наложением на поврежденную связку и/или сухожилие лоскута для восстановления место повреждения сайт готовят для наложения лоскута.
В некоторых воплощениях до или после наложения на поврежденную связку или сухожилие лоскут для восстановления пропитывают кровью, чтобы захватить аутологичные мезенхимальные стволовые клетки (MSC) в лоскут и высвободить факторы роста в месте повреждения. Эти плюрипотентные MSC в присутствии коллагенового лоскута будут дифференцироваться в фибробласты и позже в зрелые клетки связки или сухожилия для восстановления места повреждения связки или сухожилия или трансформации ткани трансплантата связки или сухожилия.
После того, как место повреждения подготовлено, могут быть проведены дальнейшие процедуры.
В некоторых воплощениях для того, чтобы зафиксировать лоскут для восстановления на поврежденной связке или сухожилии, лоскут может быть закреплен на связке или сухожилии с помощью хирургического шва. В некоторых воплощениях лоскут крепится к поврежденной связке или сухожилию путем наложения швов и/или связывания лоскута с поврежденной связкой/сухожилием с помощью шва и/или за счет добавления клея к месту фиксации на поврежденной связке или сухожилии.
Шов может быть сделан с помощью материала, выбранного среди, но не ограничиваясь ими, диметилсилоксана, политетрафторэтилена (PTFE), в частности конденсированного PTFE (cPTFE) или расширенного PTFE (ePTFE), полиэтилена, полимолочной кислоты, полидиоксанона, капролактона, полигликолевой кислоты, полиэфира коллагена и полимеров на основе акрила, например, эфиров акриловой кислоты или метакриловой кислоты. Конкретными подходящими полимерами являются, например, смешанные полимеры полипропилена (РР) и полиглекапрона, полимеры поли-п-диоксанона, полиэфир, поливинилиденфторид (PVDF), полипропилен (РР), в частности конденсированный РР (сРР), политетрафторэтилен (PTFE), полиметилметакрилат (РММА), полиэтилентерефталат, полиэфиркетон (РЕК) и полиэфирэфиркетон (РЕЕК).
Хирургический шовный материал может быть биосовместимым.
В различных воплощениях лоскут для восстановления крепится к поврежденной связке или сухожилию путем сшивания лоскута со связкой или сухожилием. Как правило, биологически рассасывающиеся хирургические швы используются для фиксации лоскута. Хирургический шовный материал может быть изготовлен из полимолочной кислоты, полидиоксанона и капролактона, полигликолевой кислоты и коллагена.
В некоторых воплощениях лоскут для восстановления содержит факторы роста, противовоспалительные соединения и/или антитела, которые могут иметь рекомбинантное происхождение и/или могут быть выделены из крови, например, аутологичной крови. Следовательно, в некоторых воплощениях лоскут содержит, например, TGF-βI и/или один или более чем один фактор роста, описанный в данном документе.
В некоторых воплощениях для того, чтобы зафиксировать лоскут для восстановления на поврежденной связке или сухожилии, лоскут может быть прикреплен к связке или сухожилию с помощью клея и/или лазерного шва и/или привязан с помощью хирургического шва.
Клей и/или хирургический шовный материал может быть биосовместимым.
Клей может быть выбран из группы, включающей, но не ограничиваясь ими, желатин, альгиновую кислоту, агарозу, крахмал, фибрин, коллаген, ламинин, эластин, фибронектин, протеогликаны и/или гликозаминогликаны, например, гепарансульфат, хондроитинсульфат и/или кератансульфат, казеин, декстраны, кармеллозу, пектин, карраген и ксантан.
Например, способ в соответствии с данной системой может включать изготовление и применение фибринового клея/фибриновой клеевой композиции в поврежденном месте. Фибриновый клей/фибриновая клеевая композиция может смешиваться с биологическими жидкостями, формируя собственно жидкое фибриновое клеевое вещество.
В различных воплощениях способ по данному изобретению может также включать этап нанесения клея, например, фибринового клея, на поврежденную связку или сухожилие до и/или после наложения лоскута для восстановления, и/или этап нанесения клея, например фибринового клея, на лоскут. В некоторых воплощениях, если лоскут включает опорный слой и матриксный слой, то клей, например, фибриновый клей, может быть нанесен на опорный и/или матриксный слой до и/или после наложения лоскута на поврежденную связку или сухожилие. В различных воплощениях, если лоскут включает опорный слой, матриксный слой и третий слой, то клей, например, фибриновый клей, может быть нанесен на опорный и/или третий слой до и/или после наложения лоскута на поврежденную связку и/или сухожилие.
В некоторых воплощениях клей представляет собой фибрин или фибриновую композицию. Фибриновая композиция может содержать фибрин и дополнительные компоненты. Дополнительные компоненты могут представлять собой факторы роста, противовоспалительные соединения и/или антитела. В некоторых воплощениях дополнительные компоненты, например, факторы роста, противовоспалительные соединения и/или антитела, являются рекомбинантными и/или выделены из крови. Следовательно, в некоторых воплощениях по меньшей мере один компонент фибриновой клеевой композиции выделен из крови или сыворотки крови, т.е. из сыворотки крови, восстановленной после центрифугирования, включая несколько факторов роста, таких как TGF-βI и/или один или более чем один фактор роста, описанный в данном документе. В различных воплощениях фибриновая клеевая композиция содержит по меньшей мере один аутологичный фактор роста, выделенный из аутологичной крови. Фибриновая клеевая композиция может также стимулировать дифференцировку стволовых клеток на границе лоскута и поврежденной связки и/или сухожилия.
В некоторых воплощениях клей, например фибриновый клей, наносят на месте повреждения с последующим размещением гибкого спрессованного лоскута для восстановления на месте повреждения над клеем в месте повреждения. Клей, например фибриновый клей, также может быть свободно нанесен после размещения лоскута для восстановления на месте повреждения для дальнейшего приклеивания лоскута для восстановления к месту повреждения. Например, клей может быть введен так, чтобы он достигал покрытого места повреждения. Кроме того, лоскут может быть дополнительно зафиксирован с помощью хирургического шва. После того, как этот этап проведен, хирургические этапы завершают, и лоскут для восстановления связки/сухожилия продолжает выполнять свое назначение заживления in situ.
В некоторых воплощениях лоскут накладывают на связку или сухожилие in situ. Следовательно, в некоторых воплощениях лоскут может быть наложен на связку или сухожилие при эндоскопической процедуре, например, при артроскопической операции.
Альтернативно, трансплантат связки/сухожилия берут от пациента, затем лоскут накладывают, как описано выше, и после этого трансплантат вводят в хирургически подготовленное место.
Также объектом изобретения является лоскут для восстановления связки и/или сухожилия, описанный в данном документе.
Также объектом изобретения является лоскут для восстановления связки и/или сухожилия, описанный в данном документе, для применения в лечении поврежденной связки и/или сухожилия.
Все процедуры и приспособления, описанные в данном документе в связи с восстановлением связки, также относятся к процедурам, касающимся восстановления сухожилия, и наоборот.
Примеры
Пример 1: Изготовление лоскута для восстановления
Лист коллагена 22 (Xenoderm - свиной коллаген типа 1 и 3) использовали в качестве опорного слоя 22. Опорный слой имел механические свойства, обеспечивающие устойчивость к напряжению сдвига и растяжения, и рассасывался в течение примерно 6 недель. Листу коллагена 22 придавали форму, а затем загружали суспензией коллагена-НА, к которой добавляли раствор диацереина или порошок диацереина, чтобы получить в количестве 0,3-75 мкг сухой массы в лоскуте после лиофилизации и стерилизации. Результатом была двухслойная коллагеновая прокладка с опорным слоем, которую помещали на поврежденное место связки/сухожилия. После изготовления и перед стерилизацией прокладки помещали под механический пресс, чтобы получить толщину 0,5-2 мм. Концентрация НА в лиофилизированном конечном продукте составляла примерно от 0,1% до 2%. НА была природной НА, т.е. НА ферментативного происхождения, не модифицированной химически.
Пример 2: Получение перикардиальной мембраны
1. Извлечение сырьевого материала бычьего происхождения
Мешок бычьего сердца (перикард), используемый в качестве исходного материала, после обычной проверки мяса официальным ветеринаром на скотобойне сначала отделяли от прикрепленных частей органа и грубо удаляли жир и соединительную ткань. Таким образом получали пластинчатые куски, каждый размером примерно 30 см × 15 см и весом примерно один килограмм. Затем полученный таким образом бычий перикард транспортировали в сумке-холодильнике, загруженной льдом, из скотобойни к месту производства и, в зависимости от количества извлеченного исходного материала, временно сохраняли там при температуре ниже -20°C до дальнейшей обработки.
2. Жидкостная химическая обработка
Необработанные куски перикарда вначале по отдельности промывали очищенной водой, как правило, замачивали в проточной воде, чтобы удалить прилипшую кровь и водорастворимые белковые части. После замачивания удаляли все макроскопически видимые остатки жировой ткани и базальной мембраны. Затем проводили обработку с 2% водным раствором гидроксида натрия при комнатной температуре. Куски перикарда (5000 г) оставляли в щелочной ванне (37,5 литров) всего на 16 часов. После его извлечения проводили процесс промывания в течение примерно 10 минут в деминерализованной воде, и этот процесс повторяли до тех пор, пока рН сточной воды после промывания не снижалась до уровня ниже 8. Это достигалось примерно через 1 час. Если все еще были видны какие-либо базальные мембраны и жировые остатки, то они удалялись на этом этапе процесса. Сильно набухшие куски перикарда переносили в 37,5 л 10% водного солевого раствора для регулировки набухшего состояния (частичное исчезновение набухания), что необходимо для дальнейших этапов процесса. Обработку NaCl проводили при комнатной температуре, затем следовал процесс промывания деминерализованной водой. Затем, чтобы удалить из перикардиального материала любые мешающие ионы тяжелых металлов и любые возможные включения извести, материал обрабатывали 37,5 л раствора EDTA, доведенного до слабощелочного и имеющего концентрацию 0,3 г в 100 мл. Затем материал промывали деминерализованной водой, как и на предыдущих этапах процесса, чтобы удалить избыток комплексообразующего агента и в то же время довести значение рН до 8,5. Затем проводили однократную обработку 37,5 л ацетатного буфера (рН 4,8; состав на 100 мл: 59 частей по объему раствора 0,01 моль ацетата натрия плюс 3 Н2O в 100 мл, и 41 часть по объему 0,01 моль уксусной кислоты в 100 мл) с целью буферизации всех остатков, если таковые имеются, оставшихся в перикардиальной ткани, и чтобы подготовить слабокислую среду для последующей операции отбеливания. Любые избыточные буферные вещества удаляли, как описано выше, путем промывания деминерализованной водой.
3. Окислительное отбеливание
После жидкостной химической обработки куски перикарда подвергали операции окислительного отбеливания, занимающей один час, в 37,5 л 1,5% раствора перекиси водорода. Процесс отбеливания, как и предшествующие этапы процесса, проводили при комнатной температуре. Таким образом, с одной стороны, обеспечивается эффективность операций по очистке, а с другой стороны, можно избежать повреждения коллагеновой ткани.
4. Отмывка
Затем материал промывали деминерализованной водой в соответствии с обычным режимом, чтобы удалить любой избыток реагента.
5. Обезжиривание
Промытые куски бычьего перикарда помещали в такое количество ацетона, чтобы ткань бычьего перикарда была полностью покрыта ацетоном. Растворитель меняли три раза в течение 8 часов. Затем куски бычьего перикарда, обезвоженные таким образом, переносили в аппарат Сокслета и экстрагировали ацетоном в течение примерно 8 часов. После экстракции куски перикарда сушили на воздухе и затем регидратировали деминерализованной водой в сосуде для транспортировки.
6. Лиофилизация
Сушку осуществляли в автоматизированном аппарате для лиофилизации. Если подробно, то лиофилизацию проводили следующим образом:
Снижение температуры до +1°C, снижение температуры до -40°C, включение вакуума, нагревание лотков до +40°C и высушивание в полном вакууме.
7. Стерилизация
Стерилизацию осуществляли путем радиационной стерилизации с 2,5 Мрад.
Пример 3: Культивирование фибробластов на гибком и биосовместимом лоскуте для восстановления
Для того чтобы определить жизнеспособность клеток при культивировании фибробластов на лоскуте для восстановления по данному изобретению, использовали клеточную линию человеческих дермальных фибробластов WS 1. Эту линию клеток выращивали в стандартных условиях (37°C, 5% СO2) в среде Игла в модификации Дульбекко (DMEM) с 10% фетальной телячьей сывороткой (FCS).
Фибробласты переносили на лоскут для восстановления по данному изобретению и на контрольный материал и культивировали в течение периода времени до 5 недель в стандартных условиях (37°C, 5% СO2) в среде DMEM. Для определения скорости пролиферации клеток использовали анализ WST 1. Этот анализ представляет собой колориметрический анализ для измерения активности клеточных ферментов, которые восстанавливают краситель тетразолий, WST 1, до его нерастворимого формазана, давая фиолетовый цвет. Кроме того, образцы среды анализировали с помощью ELISA, чтобы определить в них концентрацию проколлагена I типа. Жизнеспособность клеток анализировали один раз в неделю под флуоресцентным микроскопом путем окрашивания живых/мертвых клеток.
Для тестирования in vitro лоскута для восстановления по данному изобретению фибробласты высевали на его поверхности. Клетки инкубировали в стандартных условиях культивирования в течение 14 дней в бессывороточной среде. Через 3, 7 и 14 дней определяли жизнеспособности клеток и скорость синтеза de novo коллагена I типа. Второй коллагеновый лоскут, а также монослойная культура в планшете для культивирования клеток служили контролями.
Результаты показали, что лоскут для восстановления по данному изобретению является подходящим для заселения клеток. Во время инкубации фибробласты могли выживать на лоскутах и синтезировать проколлаген I типа. Окрашивание живых/мертвых фибробластов привело к значительной доле живых клеток на лоскутах. Кроме того, зарастание поверхности может быть определено специфически для лоскута для восстановления по данному изобретению. По сравнению с контрольным монослоем фибробласты, растущие на лоскуте для восстановления по данному изобретению, продемонстрировали увеличение метаболической активности, а также повышенные уровни концентрации проколлагена I типа через 14 дней инкубации.
Хотя приведенное выше описание содержит много особенностей, их не следует истолковывать как ограничивающие объем данного изобретения, а скорее как примеры одного или другого предпочтительного воплощения. Возможны многие другие вариации, которые будут очевидны специалисту в данной области. Соответственно, объем изобретения должен определяться объемом прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентами, а не только воплощениями. Все документы, процитированные в данном документе, включены в него во всей их полноте посредством ссылки. Изобретения, иллюстративно описанные в данном документе, могут соответствующим образом быть осуществлены на практике в отсутствие какого-либо элемента или элементов, ограничения или ограничений, конкретно не раскрытых в данном документе. Так, например, термины “содержащий”, “включающий” и т.д. должны читаться широко и без ограничений. Кроме того, термины и выражения, используемые в данном описании, были использованы в качестве терминов описания, а не ограничения, и в использовании таких терминов и выражений нет намерения исключить какие-либо эквиваленты показанных и описанных характеристик или их частей, но нужно понимать, что в объеме заявленного изобретения возможны различные модификации. Таким образом, хотя данное изобретение было конкретно раскрыто в предпочтительных воплощениях, следует понимать, что специалисты в данной области могут прибегать к выборочным характеристикам, модификациям и вариациям воплощенных изобретений, раскрытым в данном описании, и что такие модификации и вариации считаются входящими в объем данного изобретения. Изобретение было описано в данном документе в широком и общем смысле. Каждый из более узких видов и подродовых группировок, входящих в общее раскрытие, также составляет часть данного изобретения. Это включает общее описание изобретения с оговоркой или отрицательным ограничением, удаляющим любой предмет из рода, независимо от того, является ли удаленный материал специфически приведенным в данном документе. Кроме того, если признаки или аспекты изобретения описаны в терминах групп Маркуша, то специалистам в данной области будет понятно, что изобретение тем самым также описано в терминах любого отдельного члена или подгруппы членов группы Маркуша. Другие воплощения данного изобретения станут очевидны из прилагаемой формулы изобретения.
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, и может быть использовано для восстановления у пациента связки или сухожилия. Для этого на связку или сухожилие накладывают лоскут, который является гибким и биосовместимым и содержит опорный слой, состоящий из листового коллагена и являющийся проницаемым для клеток, а также расположенный на опорном слое матриксный слой, проницаемый для клеток и представляющий собой коллагеновую прокладку с распределенными в ней коллагеновыми волокнами и природной гиалуроновой кислотой, диспергированной в свободных пространствах коллагеновых волокон. Способ обеспечивает восстановление функциональной активности ткани связки или сухожилия за счет поддержания врастания клеток и образования новой ткани. 17 з.п. ф-лы, 12 ил.
1. Способ восстановления поврежденной связки или сухожилия в месте повреждения у субъекта, включающий наложение лоскута на указанную связку или сухожилие таким образом, что лоскут окружает связку или сухожилие в месте повреждения и прикрепляется к связке или сухожилию, где
лоскут является гибким и биологически совместимым и включает:
- опорный слой, являющийся проницаемым для клеток и состоящий из листового коллагена, и
- матриксный слой, расположенный на опорном слое, где указанный матриксный слой представляет собой проницаемую для клеток коллагеновую составную прокладку с распределенными в ней коллагеновыми волокнами и природной гиалуроновой кислотой, диспергированной в свободных пространствах коллагеновых волокон,
где указанный лоскут позволяет клеткам мигрировать из места повреждения в матриксный слой.
2. Способ по п. 1, где опорный слой содержит свиную расщепленную кожу.
3. Способ по п. 1, где опорный слой содержит слой высушенной свиной расщепленной кожи.
4. Способ по п. 1, где коллаген матриксного слоя содержит коллаген свиного, лошадиного, бычьего или растительного происхождения.
5. Способ по п. 1, где гиалуроновая кислота матриксного слоя содержит природную нечеловеческую гиалуроновую кислоту.
6. Способ по п. 5, где природная гиалуроновая кислота матриксного слоя содержит природную нечеловеческую гиалуроновую кислоту, полученную путем бактериальной ферментации.
7. Способ по п. 1, где матрикс содержит гиалуроновую кислоту в виде волокон, порошка, геля или кремовой суспензии.
8. Способ по п. 1, где матриксный слой также содержит одно или более чем одно соединение, выбранное среди анальгетиков, противовоспалительных агентов, антибиотиков и агентов, способствующих регенерации связки и/или сухожилия.
9. Способ по п. 8, где агенты, способствующие регенерации связки и/или сухожилия, выбраны из группы, состоящей из: факторов роста, диацереина, реина, хитозана и его производных, богатой тромбоцитами плазмы (PRP) и полимолочной кислоты.
10. Способ по п. 1, где лоскут также содержит третий слой, который расположен на матриксном слое таким образом, что матриксный слой размещается между опорным слоем и третьим слоем.
11. Способ по п. 10, где третий слой представляет собой слой из коллагенового листа.
12. Способ по п. 10 или 11, где третий слой содержит свиную, бычью или лошадиную перикардиальную мембрану или свиную расщепленную кожу.
13. Способ по п. 10, где третий слой является проницаемым для клеток.
14. Способ по п. 10, где третий слой содержит слой свиной расщепленной кожи.
15. Способ по п. 1 или 10, где лоскут имеет толщину 0,5-2 мм.
16. Способ по п. 1, где связка или сухожилие выбрано из группы связок, соединенных с головой, шеей, позвоночником, грудной клеткой, тазом, связок в верхних и нижних конечностях, например плече, локте, запястье, кисти, бедре, колене, стопе и голеностопном суставе, и из группы сухожилий в верхних и нижних конечностях, в плече, локте, кисти, бедре, колене, стопе и голеностопном суставе.
17. Способ по п. 16, где
а) связка выбрана из группы, состоящей из перстнещитовидной связки, периодонтальной связки, поддерживающей связки хрусталика, поддерживающей связки молочной железы, передней подвздошной связки, задней подвздошной связки, крестцово-бугорной связки, крестцово-остистой связки, нижней лобковой связки, верхней лобковой связки, поддерживающей связки полового члена, ладонной лучезапястной связки, дорсальной лучезапястной связки, локтевой коллатеральной связки, радиальной коллатеральной связки, акромиально-ключичной связки, клювовидно-ключичной связки, крестообразной связки, передней крестообразной связки (ACL), боковой коллатеральной связки (LCL), задней крестообразной связки (PCL), медиальной коллатеральной связки (MCL) и связки коленной чашечки; или
б) сухожилие выбрано из группы, состоящей из сухожилий, соединенных с нижними и верхними конечностями, сухожилий в грудной и брюшной области, сухожилий позвоночника, включая голову и шею, сухожилий в области бедра и таза, колена, стопы и голеностопного сустава, сухожилия четырехглавой мышцы и сухожилия надколенника, большеберцового переднего и заднего сухожилий, перонеальных сухожилий, ахиллова сухожилия, сухожилий разгибателей, сгибателей, абдукторов и аддукторов стопы и пальцев ног, сухожилий в плече, локте и кисти, сухожилий вращательной манжеты плеча, подлопаточного сухожилия, сухожилия дельтовидной и большой грудной мышцы, сухожилия двуглавой мышцы плеча, сухожилия трехглавой мышцы плеча, сухожилий разгибателей, сгибателей, абдукторов и аддукторов кисти и пальцев рук.
18. Способ по п. 1, где пациент страдает от нарушения, затрагивающего связку или сухожилие, включая воспаление, аутоиммунное заболевание, инфекцию, напряжение, деформацию, разрыв, растяжение, выкручивание, перенапряжение или разрыв связки или сухожилия.
| US 7252832 B1, 07.08.2007 | |||
| EP 1319415 A1, 18.06.2003 | |||
| US 20100040685 A1, 18.02.2010 | |||
| БИОТРАНСПЛАНТАТ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ДЕГЕНЕРАТИВНЫХ И ТРАВМАТИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ХРЯЩЕВОЙ ТКАНИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2005 |
|
RU2301677C1 |
| МАКАРОВ С.А | |||
| и др | |||
| Растяжения связок, сухожилий и мышц// РМЖ | |||
| Перекатываемый затвор для водоемов | 1922 |
|
SU2001A1 |
| СПОСОБ ВПАИВАНИЯ СТЕКЛЯННОЙ ТРУБКИ ДЛЯ ОТВОДА ВОЗДУХА ИЛИ ИНОГО ГАЗА, ОТКАЧИВАЕМОГО ИЗ КОЛБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ И КАТОДНЫХ | 1924 |
|
SU1046A1 |
| LI Z | |||
| et al | |||
| Anatomical double bundle reconstruction of medial patellofemoral ligament with allograft tendon in patellar dislocations// Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi | |||
| Приспособление для суммирования отрезков прямых линий | 1923 |
|
SU2010A1 |
