ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к улучшенным гемостатическим композициям, содержащим волокна на основе целлюлозы с добавлением соединений.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В самых разных обстоятельствах животные, включая людей, могут страдать от кровотечения, вызванного ранами или хирургическими вмешательствами. В некоторых случаях кровотечение является сравнительно слабым, и нормального свертывания крови вместе с оказанием простой первой помощи оказывается вполне достаточно. В иных обстоятельствах может возникать существенное кровотечение. В таких случаях обычно требуется специальное оборудование и материалы, а также персонал с навыками оказания необходимой помощи. Кровотечение во время хирургических вмешательств может проявляться во многих формах. Оно может быть дискретным или диффузным из обширной площади поверхности. Оно может происходить из больших или малых сосудов, артериальных (высокое давление) или венозных (низкое давление), в высоком или низком объеме. Оно может быть легко доступным или происходить в местах, доступ к которым затруднен.
Традиционные способы достижения гемостаза включают применение хирургических методик, шовных нитей, лигатур или клипс и основанных на энергии коагуляции и каутеризации. Если эти традиционные меры являются неэффективными или неосуществимыми практически, как правило, используют дополнительные способы и продукты для гемостаза.
Выбор подходящих способов или продуктов для контроля кровотечения зависит от многих факторов, которые включают, без ограничений, тяжесть кровотечения, анатомическое положение источника и близость источника к прилегающим критическим структурам, происходит ли кровотечение из дискретного источника или из более широкой площади поверхности, видимость и точное установление источника и доступ к источнику.
В качестве вспомогательных средств для гемостаза было разработано много продуктов. Эти продукты включают рассасывающиеся гемостатические средства для местного применения (TAH), такие как окисленная регенерированная целлюлоза, желатин в различных формах с раствором тромбина или без него, коллагеновый порошок, биологически активные местные гемостатические продукты (местные растворы тромбина, фибриновые наполнители и т. п.) и большое разнообразие синтетических местных наполнителей.
Рассасывающиеся гемостатические средства для местного применения (TAH) широко используются в хирургической практике. TAH охватывают продукты на основе окисленной целлюлозы (ОЦ), окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ), желатина, коллагена, хитина, хитозана и т. п. Для улучшения гемостатической функции каркасы на основе указанных выше материалов можно сочетать с биологическими факторами свертывания крови, такими как тромбин и фибриноген.
Одним из чаще всего используемых местных гемостатических агентов является рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® Original, которое получают из окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ). ОРЦ была введена в употребление в 1960 г. в качестве безопасного и эффективного гемостатического агента для многих хирургических вмешательств. SURGICEL® Original представляет собой ткань на основе ОРЦ с неплотной вязью, которая быстро прилегает к своему непосредственному окружению, и с которой легче работать, чем с другими рассасывающимися агентами, потому что она не прилипает к хирургическим инструментам, а ее размер можно легко подрезать. Это позволяет хирургу плотно удерживать целлюлозу на месте до остановки кровотечения.
Остановка кровотечения важна и крайне необходима во время хирургических вмешательств для сведения к минимуму кровопотери, уменьшения послеоперационных осложнений и сокращения продолжительности операции в операционной. Благодаря своей способности к биоразложению, бактерицидным и гемостатическим свойствам окисленная целлюлоза, а также окисленная регенерированная целлюлоза уже длительное время используются в качестве гемостатической раневой повязки для местного применения в ряде хирургических вмешательств, включая нейрохирургию, абдоминальную хирургию, сердечно-сосудистую хирургию, торакальную хирургию, хирургию головы и шеи, хирургию органов таза, операции на коже и подкожной ткани. Известен ряд способов для формирования различных типов гемостатических средств на основе материалов окисленной целлюлозы, изготовленных в форме порошка, тканого, нетканого, вязаного материала и в других формах. Используемые в настоящее время гемостатические раневые повязки включают плетеные, тканые или нетканые материалы, содержащие окисленную регенерированную целлюлозу (ОРЦ), которая представляет собой окисленную целлюлозу с повышенной гомогенностью целлюлозного волокна.
Рассасывающиеся гемостатические средства SURGICEL® используют как вспомогательные средства для гемостаза при хирургических вмешательствах для дополнительного контроля капиллярных, венозных и небольших артериальных геморрагий, если лигирование или другие традиционные способы контроля не являются осуществимыми или неэффективны. Семейство рассасывающихся гемостатических средств SURGICEL® состоит из четырех основных групп продуктов, при этом все гемостатические раневые повязки производятся компанией Ethicon, Inc., г. Сомервилл, штат Нью-Джерси, Johnson & Johnson: Гемостатическое средство SURGICEL® Original представляет собой белую ткань с бледно-желтым оттенком и легким запахом карамели. Это прочный материал, который можно сшивать или резать без истирания.
рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® NU-KNIT® аналогично SURGICEL® Original, но имеет более плотную вязь и более высокое сопротивление разрыву, в частности, этот материал рекомендован для применения при травмах и трансплантационных хирургических операциях, так как его можно использовать для обертывания или пришивания для контроля кровотечения;
форма продукта рассасывающегося гемостатического средства SURGICEL® FIBRILLAR™ имеет слоистую структуру и позволяет хирургу отслоить и отщепить зажимом любое количество материала, требуемого для достижения гемостаза в конкретном месте кровотечения, и, таким образом, может быть удобнее плетеной формы, для местных кровотечений, которые труднодоступны или имеют неправильную форму. Он особенно рекомендуется для применения в ортопедической/спинальной хирургии и нейрохирургии;
форма продукта рассасывающегося гемостатического средства SURGICEL® SNoW™ представляет собой структурированную нетканую материю, которая может быть удобнее других форм для эндоскопического применения за счет структурированной нетканой материи и является в значительной мере адаптивной и рекомендована как для открытых, так и минимально инвазивных процедур.
Другим примером имеющегося в продаже рассасывающегося гемостатического средства, содержащего окисленную регенерированную целлюлозу, является рассасывающаяся целлюлозная хирургическая повязка GELITA-CEL® производства компании Gelita Medical BV, г. Амстердам, Нидерланды. Доступные в продаже гемостатические средства на основе окисленной целлюлозы, как указано выше, доступны в форме плетеного нетканого материала или порошка. Кроме того, доступны дополнительные гемостатические продукты, такие как порошки, состоящие из микропористых полисахаридных частиц и на основе частиц растительного крахмала, под названиями PERCLOT® и ARISTATM.
Другие базовые родственные ссылки включают:
US8,815,832; US3,364,200; US2008/0027365; US2004/0005350; WO2007/076415; US6,627,749; US6,309,454; US5,696,191; US6,627,749; US6,225,461; WO2001/024841A1; EP1,323,436; US2006/0233869. US5645849A; US5643596A; WO1996040033A1; US5484913A; US9131929B2; US8722081B2; US7923031B2; US6056970A; US4749689A; US4637815A; US20150017225A1; US20130310873A1;US20120253298A1 US20090062233A1; US20080138387A1; US20020192271A1; EP1641399B1; EP1731175B1; EP2233157A1; EP2203053A1; WO1990013320A1; CA2688196C; AU2013218367B2; CN104013991A; CN1850111A; RU2235539C1; US5403278A; PH32014A; WO2002024239A1.
Howsmon, J. A., & Marchessault, R. H. (1959). The ball-milling of cellulose fibers and recrystallization effects. Journal of Applied Polymer Science J. Appl. Полимер. Sci., 1(3), 313-322. doi:10.1002/app.1959.070010308.
Cullen, B., Watt, P. W., Lundqvist, C., Silcock, D., Schmidt, R. J., Bogan, D., & Light, N. D. (2002). The role of oxidised regenerated cellulose/collagen in chronic wound repair and its potential mechanism of action. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 34(12), 1544-1556. doi:10.1016/s1357-2725(02)00054-7.
Rajkhowa, R., Wang, L., & Wang, X. (2008). Ultra-fine silk powder preparation through rotary and ball milling. Powder Technology, 185(1), 87-95. doi:10.1016/j.powtec.2008.01.005.
Yasnitskii, B. G., Dol'berg, E. B., Oridoroga, V. A., Shuteeva, L. N., Sukhinina, T. V., & Bogun, T. A. (1984). Oxycelodex, a new hemostatic preparation. Pharmaceutical Chemistry Journal, 18(4), 279-281. doi:10.1007/bf00760712.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к улучшенным гемостатическим композициям, содержащим волокна, полученные из целлюлозного исходного материала с добавлением соединений.
В одном аспекте изобретение обеспечивает гемостатическую композицию, содержащую: волокна на основе целлюлозы, имеющие распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм, с концентрацией волокон в диапазоне 83,5-90,0% масс. всей композиции; омега-аминокарбоновую кислоту с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0% масс. всей композиции; соль протамина с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0% масс. всей композиции; двухвалентный катион, причем концентрация катиона составляет 1,3-1,8% масс. всей композиции, при этом композиция пребывает в форме порошка и/или агрегатов.
В некоторых вариантах осуществления композиция изобретения также содержит волокна размером 350 мкм.
Распределение по размерам D50 известно также как медианный диаметр, или среднее значение единиц в распределении по размерам для порошка/агрегатов; это значение диаметра единиц при 50% в кумулятивном распределении. Например, если D50 составляет X мкм, то 50% единиц в образце больше X мкм, и 50% - меньше X мкм. Распределение по размерам - это число единиц, которые попадают в каждый из различных диапазонов по размерам, выраженное в процентном отношении от общего числа по размерам всех единиц в интересующем образце. Соответственно, значение D90 относится к 90% единиц, размер которых меньше значения D90. Все диапазоны, описанные в настоящем документе, включают верхнее и нижнее предельные значения в соответствующих случаях.
В одном варианте осуществления волокна на основе целлюлозы имеют распределение по размерам D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм.
В дополнительном варианте осуществления волокна на основе целлюлозы представляют собой волокна окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ).
В другом дополнительном варианте осуществления омега-аминокарбоновая кислота представляет собой эпсилон-аминокапроновую кислоту (ε-ACA).
В некоторых вариантах осуществления соль протамина представляет собой сульфат протамина.
В некоторых вариантах осуществления соль двухвалентного катиона обеспечивается хлоридом кальция.
В некоторых вариантах осуществления диапазоны концентраций ε-ACA, сульфата протамина и хлорида кальция составляют 2,5-5,0% масс., 2,5-5,0% масс., 5,0-6,5% масс. соответственно, при этом остальная масса приходится на волокна на основе целлюлозы до суммарной массы 100% масс.
В некоторых вариантах осуществления гель, образованный из порошкообразной композиции при контакте с кровью, имеет сопротивление, в 10 или более раз превышающее сопротивление геля, который образуется при контакте сравнительной порошкообразной композиции, состоящей из окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ), с кровью; и/или при этом гель, образованный из композиции в форме агрегатов, имеет гемостатическую способность, в 1,5 или более раз превышающую гемостатическую способность геля, который образуется при контакте сравнительной композиции в форме агрегатов, состоящей из ОРЦ, с кровью.
В некоторых вариантах осуществления композиция пребывает в форме агрегатов размером в диапазоне 75-420 мкм.
В другом аспекте изобретение обеспечивает способ получения гемостатической композиции, включающий в себя этапы, на которых: смешивают целлюлозные волокна, имеющие распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм, причем концентрация волокон находится в диапазоне 83,5-90% масс. всей композиции, со следующими порошкообразными соединениями:
i- омега-аминокарбоновая кислота с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0% масс. всей композиции;
ii- соль протамина с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0% масс. всей композиции; и
iii- двухвалентный катион, причем концентрация катиона составляет 1,3-1,8% масс. всей композиции.
В некоторых вариантах осуществления волокна имеют распределение по размерам D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм.
В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает гемостатическую композицию, которую можно получить в соответствии со способом настоящего изобретения.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает этапы, на которых: прессуют гемостатическую композицию; и необязательно подвергают прессованную композицию сушке и измельчению с получением таким образом гемостатических агрегатов.
В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает гемостатическую композицию в форме агрегатов, которую можно получить в соответствии со способом настоящего изобретения.
В другом аспекте изобретение обеспечивает способ образования геля, включающий в себя этап, на котором:
приводят гемостатическую композицию в форме порошка и/или агрегатов в соответствии с изобретением в контакт с кровью с образованием таким образом геля.
В одном варианте осуществления при контакте с порошкообразной композицией образованный гель имеет сопротивление, в 10 или более раз превышающее сопротивление геля, который образуется при контакте сравнительной порошкообразной композиции, состоящей из окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ), с кровью;
и/или при этом при осуществлении контакта с композицией в форме агрегатов образованный гель имеет гемостатическую способность, в 1,5 или более раз превышающую гемостатическую способность геля, который образуется при контакте сравнительной композиции в форме агрегатов, состоящей из ОРЦ, с кровью.
В другом аспекте изобретение обеспечивает гель, получаемый способом в соответствии с изобретением.
В другом аспекте изобретение обеспечивает набор, содержащий контейнер, включающий в себя гемостатическую композицию в соответствии с изобретением и необязательно аппликатор, носитель и/или инструкцию по применению.
В другом аспекте изобретение обеспечивает способ обработки кровоточащей раны; бактериальной инфекции в месте раны с минимизацией или предотвращением анастомозной утечки; герметизации утечки в месте и/или предотвращения спайкообразования в месте хирургического вмешательства у требующего этого субъекта, при этом согласно способу наносят эффективное количество гемостатической композиции в соответствии с изобретением на и/или в рану и/или место у субъекта.
Субъектом может быть пациент-человек или животное.
В другом аспекте изобретение обеспечивает применение гемостатической композиции в соответствии с изобретением для обработки кровоточащей раны; бактериальной инфекции в месте раны с минимизацией или предотвращением анастомозной утечки; герметизации утечки в месте и/или предотвращении спайкообразования.
В одном варианте осуществления композиция применяется для минимизации или предотвращения утечки при операции аортокоронарного шунтирования (АКШ).
В одном варианте осуществления нанесение осуществляют без приложения давления к композиции в направлении раны и/или места. Например, ручная компрессия с помощью марли не требуется. В различных продуктах во время нанесения продукта требуется ручная компрессия в течение по меньшей мере минуты. Преимущество применения гемостатической композиции без компрессии заключается в том, что гемостатическую композицию можно наносить в/на труднодоступные области.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг. 1 и 2 представляют собой столбиковые диаграммы, которые показывают силу сопротивления/когезионную прочность, полученные для различных порошкообразных композиций с помощью модифицированного теста по Блуму. Сила сопротивления, полученная для мелких волокон ОРЦ без добавок, использовалась в качестве базисной линии для всего эксперимента.
Фиг. 3 представляет собой столбиковую диаграмму, которая показывает гемостатическую эффективность непрессованной и прессованной порошкообразной композиции (т. е. композиции в форме агрегатов) и эффект ионов кальция в прессованной композиции на модели для наложения швов ex vivo.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к улучшенной гемостатической композиции (композициям) в форме порошка и/или агрегатов, содержащей волокна на основе целлюлозы с добавлением химических соединений.
Настоящее изобретение относится к композиции (композициям) в форме порошка и/или агрегатов, обладающей удивительными физическими свойствами и оказывающей чрезвычайно благоприятный для гемостаза эффект (-ы) на образование геля или сгустков; к их получению и применению. Например, композиция в форме порошка и/или агрегатов индуцирует образование геля или сгустков, обладающих полезными физическими свойствами, такими как повышенная когезионная прочность, и высокой гемостатической способностью.
Гемостатическая композиция содержит волокна, полученные из материала на основе целлюлозы и обогащенные добавками химических соединений; композиция пребывает в форме порошка и/или агрегатов.
Термин «волокна на основе целлюлозы» относится к волокнам, содержащим целлюлозную основную цепь. Целлюлозная основная цепь может быть модифицирована, например, она может включать изменения в уровнях карбоксилирования или окисления. Не имеющие ограничительного характера примеры материалов на основе целлюлозы включают окисленную целлюлозу или окисленную регенерированную целлюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу и метилцеллюлозу.
Не имеющими ограничительного характера примерами волокон на основе целлюлозы являются волокна ОРЦ, хлопковое волокно, искусственное волокно и вискозное волокно.
Волокна на основе целлюлозы могут изготавливаться из материалов на основе целлюлозы. Не имеющими ограничительного характера примерами материалов на основе целлюлозы являются тканые, нетканые, трикотажные и/или другие формы тканей.
Термин «волокна» относится к структурам, имеющим удлиненную нитевидную форму.
Термин «порошок» относится к диспергированным сухим твердым частицам.
В одном варианте осуществления порошкообразная композиция в соответствии с настоящим изобретением содержит волокна и дополнительные соединения в форме твердых частиц.
Термин «агрегаты» относится к прессованному целлюлозному материалу, такому как порошок и/или волокна, имеющему целевой диапазон размеров частиц, например, прессованный материал подвергается измельчению, такому как помол или необязательно просеивание. В одном варианте осуществления агрегаты представляют собой прессованную порошкообразную композицию, подвергнутую измельчению, например, помолу.
Не имеющими ограничительного характера примерами измельчения являются помол, растирание, дробление и/или разрывание.
Термин «гемостатический» относится к способности снижать интенсивность кровотечения или останавливать кровотечение.
Гемостатическую композицию можно получить путем смешивания волокон на основе целлюлозы с омега-аминокарбоновой кислотой, солью протамина и двухвалентным катионом в диапазонах в соответствии с настоящим изобретением.
Омега-аминокарбоновая кислота может представлять собой ω-карбоновую кислоту с переменной длиной цепи, включая, без ограничений, 2-аминоуксусную кислоту (глицин), 3-аминопропионовую кислоту, 4-аминобутановую кислоту, 5-аминопентановую кислоту, 6-аминогексановую кислоту, 7-аминогептановую кислоту, 8-аминооктановую кислоту, 9-аминононановую кислоту, 10-аминодекановую кислоту и ε-аминокапроновую кислоту.
В одном варианте осуществления изобретения соль протамина в композиции представляет собой сульфат протамина. Другие примеры солей протамина включают, без ограничений, амин протамина.
В одном варианте осуществления изобретения двухвалентный катион в композиции обеспечивается хлоридом кальция. Другие примеры солей двухвалентного катиона включают, без ограничений, хлорид магния, ацетат кальция и хлорид железа (II).
В одном варианте осуществления изобретения диапазоны концентраций of ε-ACA, сульфата протамина и хлорида кальция составляют 2,5-5,0% масс., 2,5-5,0% масс., 5,0-6,5% масс. соответственно, причем остальная масса композиции приходится на волокна на основе целлюлозы до суммарной массы 100% масс.
Гемостатическая композиция может дополнительно содержать добавку, выбранную из группы, состоящей из карбоксиметилцеллюлозы, противоинфекционного агента, другого активатора гемостаза, желатина, коллагена или их комбинаций.
В некоторых вариантах осуществления изобретения гемостатические композиции дополнительно включают карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) или другие полисахариды, противоинфекционные агенты, активаторы гемостаза, желатин, коллаген или их комбинации.
Не имеющие ограничительного характера примеры исходного материала волокон или материала на основе целлюлозы, используемых в качестве исходного материала для изготовления волокон для композиции, включают: окисленную регенерированную целлюлозную ткань, окисленную регенерированную целлюлозу (ОРЦ), тканую, трикотажную, нетканую ткань, измельченный окисленный регенерированный целлюлозный материал или их комбинации.
В соответствии с изобретением было установлено, что на когезионную прочность геля, индуцированного волокнами ОРЦ, влияет добавление соединений при измерении с помощью модифицированного теста по Блуму.
Результаты модифицированного теста по Блуму показывают, какое усилие требуется для того, чтобы металлический стержень проходил сквозь гель при углублении на 7 мм при движении со скоростью 5 мм/мин. Это усилие отражает уровень сопротивления геля (чем больше усилие, тем больше сопротивление геля) и, в свою очередь, указывает на уровень когезионной прочности геля. Когезионная прочность представляет собой прочность, с которой молекулы композиции связаны вместе. Чем больше усилие, необходимое для устойчивого движения стержня, тем выше сопротивление геля.
Было также обнаружено, что добавление волокон ОРЦ с 3% или 6% хлорида кальция (CaCl2) повышало силу сопротивления в зависимости от дозы.
Результаты, полученные в соответствии с изобретением, показали, что добавление в волокна ОРЦ с 3% хлорида железа (FeCl3) оказывает значительное положительное влияние на сопротивление образованных сгустков.
При сравнении эффективности добавки 3% CaCl2 с композициями, несущими положительные заряды, в которые дополнительно вносили добавку 3% протамина сульфата (PS); или 3% PS и 3% ε-ACA; или 3% PS и 3% хитозана, полученные результаты указывают на улучшение силы сопротивления дополнительно обогащенных композиций. Однако было обнаружено, что включение в композицию 3% лизина (Lys), который представляет собой еще одно соединение с положительными зарядами, оказывает отрицательное влияние и приводит к уменьшению достигнутой силы сопротивления.
Без привязки к механизму, добавление в волокна ОРЦ определенных положительно заряженных соединений (например, различных катионов, например двухвалентных катионов, предоставляемых CaCl2, соли протамина, например сульфата протамина, или положительно заряженного полисахарида, например хитозана и омега-аминокарбоновой кислоты, например ε-ACA) может повышать когезионную прочность геля, образованного гемостатической порошкообразной композицией.
Было также обнаружено, что добавление в волокна ОРЦ 3% хитозана или 3% PS в дополнение к добавке 6% CaCl2 показало увеличение силы сопротивления сгустков.
Также дополнительная добавка 3% ε-ACA в композицию ОРЦ с 6% CaCl2 приводила к уменьшению сопротивления сгустков.
Кроме того, было обнаружено, что повышенная сила сопротивления, выявленная в сгустках, образованных при добавлении 6% CaCl2, исчезала в сгустках, образованных при добавлении смеси 6% CaCl2 с лизином (Lys). Также добавление в композицию 6% CaCl2-ОРЦ с аргинином (Arg) имело такой же отрицательный эффект.
Было обнаружено, что наилучшие показатели когезионной прочности были получены в случае ОРЦ с добавлением 5,0% CaCl2, 2,5% PS и 2,5% ε-ACA.
Эти неожиданные результаты показывают, что добавление в волокна ОРЦ определенных положительных соединений и их определенных комбинаций и концентраций повышают когезионную прочность геля.
Также было обнаружено, что волокна ОРЦ с добавками (с 5,0% CaCl2, 2,5% PS и 2,5% ε-ACA - комбинация, показавшая наилучшую когезионную прочность) в форме агрегатов обладают наилучшими гемостатическими способностями. Наблюдался положительный вклад хлорида кальция в гемостатическую эффективность агрегатов ОРЦ с добавками.
Агрегаты из волокон ОРЦ с добавками химических соединений при различных концентрациях или без таковых были исследованы на предмет их гемостатического эффекта в условиях in vivo. Исследуемые агрегаты с добавками включали комбинации волокон, содержащие 10,0% (масс. от массы конечной смеси) длинных волокон ОРЦ и 77,5-80,0% мелких волокон ОРЦ. В каждом эксперименте мелкие агрегаты ОРЦ (без каких-либо добавок) выполняли функцию сравнительной композиции для изучения гемостатической эффективности добавления химических соединений в волокна ОРЦ. Были измерены показатели успешности полной остановки кровотечения/полного гемостаза. Результаты in vivo вновь подтвердили, что все три соединения (хлорид кальция, сульфат протамина (PS) и ε-ACA) необходимы для повышения гемостатической эффективности волокон ОРЦ, и что для PS и ε-ACA наилучший диапазон концентраций добавки составляет от 2,5% до 5,0%, а для хлорида кальция - от 5,0% до 6,5% (диапазон концентраций катиона - 1,363-1,636% масс.).
Результаты показали, что ОРЦ с добавками может быть по меньшей мере в 1,5 раза более эффективной, чем сравнительная композиция ОРЦ (37,5% полного гемостаза для ОРЦ с добавками против 25% полного гемостаза для ОРЦ без добавок). В одном аспекте изобретения композиция содержит волокна на основе целлюлозы, которые имеют распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм, причем концентрация волокон находится в диапазоне от 83,5-90,0% масс. всей композиции, и в которые добавляются следующие соединения: омега-аминокарбоновая кислота с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0% масс. всей композиции; соль протамина с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0% масс. всей композиции; соль двухвалентного катиона, причем концентрация катиона в соли составляет 1,3-1,8% масс. всей композиции. Композиция может иметь форму порошка и/или агрегатов.
Не имеющие ограничительного характера примеры омега-аминокарбоновой кислоты включают ω-карбоновую кислоту с переменной длиной цепи, включая, без ограничений, 2-аминоуксусную кислоту (глицин), 3-аминопропионовую кислоту, 4-аминобутановую кислоту, 5-аминопентановую кислоту, 6-аминогексановую кислоту, 7-аминогептановую кислоту, 8-аминооктановую кислоту, 9-аминононановую кислоту, 10-аминодекановую кислоту и ε-аминокапроновую кислоту.
В одном варианте осуществления изобретения омега-аминокарбоновая кислота представляет собой эпсилон-аминокапроновую кислоту (ε-ACA).
В одном варианте осуществления изобретения соль протамина представляет собой сульфат протамина.
В одном варианте осуществления изобретения соль двухвалентного катиона обеспечивается хлоридом кальция.
В одном варианте осуществления изобретения диапазоны концентраций of ε-ACA, сульфата протамина и хлорида кальция составляют 2,5-5,0% масс., 2,5-5,0% масс., 5,0-6,5% масс. соответственно, причем остальная масса композиции приходится на волокна на основе целлюлозы до суммарной массы 100% масс.
Гемостатическая композиция может дополнительно содержать добавку, выбранную из группы, состоящей из карбоксиметилцеллюлозы, противоинфекционного агента, другого активатора гемостаза, желатина, коллагена или их комбинаций.
В некоторых аспектах изобретения гемостатические композиции дополнительно включают карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) или другие полисахариды, противоинфекционные агенты, активаторы гемостаза, желатин, коллаген или их комбинации.
В одном варианте осуществления изобретения соединение содержит сульфат протамина, ионы кальция и ε-аминокапроновую кислоту [5% CaCl2, 2,5% PS и 2,5% эпсилон-аминокапроновой кислоты (ε-ACA)].
Не имеющими ограничительного характера примерами волокон на основе целлюлозы являются волокна ОРЦ, хлопковое волокно, искусственное волокно и вискозное волокно.
В одном аспекте изобретение обеспечивает способы получения композиций настоящего изобретения. Эти композиции обладают благотворными гемостатическими свойствами и могут иметь ранозаживляющие и другие терапевтические свойства.
В одном варианте осуществления способ включает в себя этапы, на которых: смешивают волокна на основе целлюлозы, имеющие распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм или распределение по размерам D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм, причем концентрация волокон находится в диапазоне 83,5-90,0% масс. всей композиции, со следующими порошкообразными соединениям:
i- омега-аминокарбоновая кислота с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0% масс. всей композиции;
ii- соль протамина с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0% масс. всей композиции; и
iii- двухвалентный катион, причем концентрация катиона составляет 1,3-1,8% масс. всей композиции.
В одном варианте осуществления волокна в гемостатических композициях в соответствии с настоящим изобретением изготовлены из волоконных материалов на основе окисленной целлюлозы и/или из предварительно измельченных материалов на основе окисленной целлюлозы. В другом варианте осуществления волокна в гемостатических композициях в соответствии с настоящим изобретением изготовлены из волоконных материалов на основе окисленной регенерированной целлюлозы и/или из предварительно измельченных материалов на основе окисленной регенерированной целлюлозы.
Исходный волоконный материал на основе целлюлозы для получения гемостатической композиции может включать рассасывающееся тканое или трикотажное полотно, либо нетканые материалы, содержащие материал на основе целлюлозы, в частности, окисленную целлюлозу и ее нейтрализованные производные. Например, материал на основе целлюлозы может представлять собой карбоксильно-окисленную или альдегидо-окисленную целлюлозу. Могут использоваться окисленные регенерированные полисахариды, включая, без ограничений, окисленную регенерированную целлюлозу (ОРЦ). Окисленная регенерированная целлюлоза полезна из-за более высокой степени однородности в отличие от нерегенерированной целлюлозы. Регенерированная целлюлоза и подробное описание получения окисленной регенерированной целлюлозы представлено в патентах США № 3,364,200, 5,180,398 и 4,626,253, содержание каждого из которых включено в настоящий документ путем ссылки, как если бы оно было представлено в полном объеме.
Примеры материалов на основе целлюлозы, которые можно использовать для получения волокон композиции, включают, без ограничений, рассасывающийся адгезионный барьер INTERCEED®, рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® Original, рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® NU-KNIT®, рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® FIBRILLAR™, рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® SNoW™.
Материал на основе целлюлозы, например, ткань на основе целлюлозы, может быть измельчен путем помола для получения волокон, имеющих распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм. При необходимости этап помола может быть повторен для получения распределения по размерам D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм.
В одном варианте осуществления волокна для изготовления гемостатической композиции получают путем помола исходного целлюлозного материала; этапу помола предшествует образование фрагментов материала путем разрезания и обрезки исходного целлюлозного материала. В этом варианте осуществления этап помола представляет собой двухэтапный процесс, причем второй этап выполняют в пневмоклассификаторе, при этом второй этап можно повторять три раза. После первого прохода (раза) в пневмоклассификаторе полученные «длинные волокна» имеют распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм. После 3-х проходов (3-х раз) в пневмоклассификаторе полученные мелкие волокна ОРЦ имеют распределение по размерам D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм.
В одном варианте осуществления изобретения «мелкие» или «короткие» волокна на основе целлюлозы в композиции имеют распределение по размерам D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм.
Материал на основе целлюлозы можно смешивать с химическими соединениями или дополнять ими до, во время и/или после этапов помола.
В одном варианте осуществления гемостатические порошкообразные композиции в соответствии с изобретением, содержащие волокна и соединения, дополнительно подвергаются этапам прессования с образованием агрегатов, необязательно дополнительно включая этапы сушки, помола/растирания и просеивания.
Настоящее изобретение также относится к гемостатическим композициям в форме агрегатов, например, включая соединения и материал на основе целлюлозы, которые были подвергнуты помолу, необязательно увлажнению, прессованию и сушке.
В одном варианте осуществления изобретение относится к гемостатической композиции в форме агрегатов, состоящих из множества взаимосвязанных отдельных волокон на основе целлюлозы и соединений в соответствии с изобретением, которые находятся в агрегированной форме и, например, имеют диаметр по своей самой длинной оси менее приблизительно 420 мкм и более приблизительно 75 мкм.
В другом аспекте изобретение относится к способу получения множества гемостатических композиций в форме агрегатов, включающему в себя этапы, на которых: прессуют гемостатическую порошкообразную композицию и получают агрегаты.
В одном варианте осуществления изобретения способ дополнительно включает в себя этапы, на которых: прессуют гемостатическую композицию; подвергают прессованную композицию сушке, помолу; и просеивают с получением таким образом гемостатических агрегатов.
Агрегаты могут быть получены путем: необязательного включения этапа увлажнения гемостатической порошкообразной композиции; прессования, например, путем вальцевания и/или агрегирования, порошка с образованием гемостатических агрегатов; осушения; помол; просеивают гемостатические агрегаты; и необязательно дозируют полученные гемостатические агрегаты в контейнеры для хранения или в устройства доставки.
Перед прессованием порошок можно увлажнять до содержания воды в диапазоне от 11,0% до 16,0% масс. Порошок можно прессовать путем вальцевания или агрегирования, затем подвергать предварительному размельчению, осушению и последующему этапу окончательного помола и, возможно, просеивания.
В одном варианте осуществления порошок прессуют при давлении валков по меньшей мере 130 бар. Порошок может прессоваться при усилии валков по меньшей мере 26 кН/см.
Полученные агрегаты отбирают для получения целевой фракции гемостатических агрегатов, например, путем просеивания. Целевые агрегаты могут иметь размеры по своей самой длинной оси 75-500 мкм, например, 75-420 мкм. Гемостатические агрегаты, предназначенные для дозирования, могут иметь содержание влаги, например, менее около 5%, более предпочтительно менее 2% при измерении способом «потери при сушке».
Прессование порошка можно осуществлять с использованием порошка в соответствии с изобретением, ручного гидравлического пресса (модель Atlas GS15011 13 608 килограмм (15 тонн) компании Specac Ltd.) и подходящей пресс-формы для гранул с возможностью извлечения. Для получения капсулы пресс-форма для гранул может иметь диаметр 10 мм (модель GS03100 компании Specac Ltd.). Капсулу можно высвободить из пресс-формы для гранул и раздробить для увеличения площади поверхности для последующей стадии сушки. Раздробленную капсулу можно высушить в вакуумной печи (модели вакуумной печи 05017-05 компании Cole-Parmer) при 37°C в течение приблизительно 16 часов для удаления любой избыточной влаги (и достижения влажности менее 5% масс.). Высушенную раздробленную капсулу можно подвергнуть помолу/растиранию, например, при 20 000 об/мин в течение 30 секунд с помощью мельницы IKA® Tube Mill control 9737790. На следующей стадии измельченные капсулы можно энергично просеять с помощью встряхивателя для сит компании MRC (производитель) (модель LS-200, на уровне интенсивности 2) в течение 1 минуты через набор из 2 сит; например, одно сито с размером пор 420 мкм и другое - с размером пор 75 мкм. Молотые капсулы, оставшиеся между двумя ситами, можно собрать. В собранных гранулах/агрегатах равномерно распределены волокна и соединения.
В одном варианте осуществления в соответствии с изобретением композиции в форме агрегатов изготавливаются непосредственно из тканей на основе целлюлозы без этапа помола перед прессованием или без использования порошков в соответствии с настоящим изобретением в качестве исходного материала. Например, ткани на основе целлюлозы подвергают прессованию, а затем сушке, помолу/растиранию и просеиванию, как описано выше. Добавление химических соединений может осуществляться до, во время и/или после прессования.
В одном варианте осуществления получение гемостатической композиции в форме агрегатов включает этапы, на которых смешивают 83,5%-90,0% масс. волокон на основе целлюлозы; омега-аминокарбоновую кислоту с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0% масс. всей композиции; соль протамина с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0% масс. всей композиции; и двухвалентный катион, причем концентрация катиона составляет 1,3%-1,8% масс.; и подвергают смесь прессованию; и необязательно сушат, мелют и просеивают смесь; с получением таким образом указанных агрегатов.
В композиции в соответствии с изобретением можно дополнительно добавить один или более пептидов, несущих положительные заряды. Не имеющими ограничительного характера примерами таких пептидов являются: абецин, апидацины, профенин, индолицидин, мелиттин, магейнины, LL-37, коровий лактоферрицин, человеческий лактоферрицин, цекропин A1, буфорин II, танатин, полифемузин 1, магейнин 2, человеческий β-дефензин-2, дефензин почек кролика. Пенетратин/Antennapedia, TAT, SynB1, SynB3, PTD-4, PTD-5, FHV Coat-(35-49), BMV Gag-(7-25), HTLV-II Rex-(4-16), D-Tat, R9-Tat Transportan, MAP, SBP, FBP, MPG, MPG(ΔNLS), Pep-1, Pep-2.
В композиции в соответствии с изобретением можно дополнительно добавлять один или более полисахаридов, несущих положительные заряды. Не имеющими ограничительного характера примерами полисахаридов, несущих положительные заряды, являются хитозан и катионная гуаровая камедь.
Можно добавлять положительные катионы, например, катионы из FeCl3.
В одном варианте осуществления процесс изготовления начинается с материала ОРЦ, такого как рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® Original, которое нарезают на секции шириной 2,54-5,08 см (1-2 дюйма) перед тем, как материал подают на лезвие, которое нарезает ткань на более мелкие фрагменты. Куски ткани ОРЦ впоследствии размалывают до тонких волокон ОРЦ посредством двух последовательных процессов помола (молотового помола и помола с пневмоклассификацией). В альтернативном варианте осуществления нарезанные куски ткани ОРЦ непосредственно преобразуют в тонкие волокна в шаровой мельнице.
Полученные тонкие волокна ОРЦ впоследствии увлажняют до уровня от около 11% масс. до около 16% масс., что измеряют посредством галогенного анализатора влажности компании Ohaus и впоследствии уплотняют на валках в агрегаты большего размера. Перед прессованием, будь то до или после помола, в волокна добавляют химические соединения настоящего изобретения в форме частиц и в подходящей концентрации.
Термин «частицы» относится к веществу, которое состоит из диспергированных твердых материалов.
Стадию увлажнения можно опустить, если с волокнами ОРЦ смешивается достаточное количество гигроскопического соединения, такого как хлорид кальция. Достаточное количество гигроскопического соединения представляет собой, например, такое количество, которое обеспечивает увлажнение до уровня от около 11% до около 16% по результатам измерения с помощью анализатора влажности компании Ohaus.
Термин «гигроскопический материал» относится к веществу, способному притягивать и удерживать молекулы воды из окружающей среды, обычно при нормальной или комнатной температуре. Не имеющие ограничительного характера примеры включают хлорид цинка, хлорид кальция, гидроксид калия и гидроксид натрия.
Анализатор влажности работает на термогравиметрическом принципе, когда анализатор влажности определяет вес пробы; впоследствии пробу быстро нагревают посредством встроенного модуля галогенной сушилки, и влага испаряется. Во время операции сушки прибор постоянно измеряет вес пробы и отображает результат. По завершении сушки табулированный результат отображается как процент содержания влаги, процентное содержание твердого вещества, вес или процент восстановления, в частности, анализатор измеряет 0,5-1,0 грамм агрегата с нарастанием в течение 4 минут, максимальной температурой 90 °С и следующими настройками: Test ID - LOD; Profile - Standard; Dry Temperature - 90 °C; Switch Off - A60; Result - Moisture%; Custom - Off; Target Weight - None.
Как правило, просеивание производится для отделения целевых агрегатов/гранул размером от 75 мкм и 420 мкм в день при определении путем грохочения.
В одном варианте осуществления избыточная влага, введенная с целью прессования, удаляется путем удаления влаги или сушки. После этапов прессования, помола и просеивания композицию дозируют в аппликаторные устройства. Затем композицию в устройстве подвергают упаковке и стерилизации.
В одном варианте осуществления влажность хранения перед дозированием в аппликаторы составляет менее около 2% по завершении сушки для достижения предпочтительно менее 6% содержания влаги в контролируемых условиях окружающей среды (повышение влажности на 0,3-0,6%/час на 500 грамм пробы в зависимости от относительной влажности, как правило, при 25-55% относительной влажности).
Один способ изготовления гемостатических агрегатов включает, например, этапы, на которых:
(a) обеспечивают материал на основе целлюлозы (источника целлюлозы) и
необязательно разрезают и обрезают материал на основе целлюлозы;
необязательно (b) измельчают (например, путем помола в пневмоклассификаторе) материал, полученный на этапе a), для получения длинных волокон;
(c) измельчают (например, путем помола в пневмоклассификаторе) материал, полученный на этапе a) или b), для получения мелких волокон;
необязательно (d) перемешивают длинные и мелкие волокна для получения смешанных волокон;
(e) добавляют в волокна, полученные на этапе c) или d), химические соединения для получения волокон, обогащенных соединениями;
необязательно (f) увлажняют волокна, обогащенные соединениями, полученные на этапе e), для получения увлажненных волокон, обогащенных соединениями;
(g) прессуют увлажненные волокна, обогащенные соединениями, полученные на этапе f) (например, путем агрегирования или вальцевания), включая осушение/сушку и необязательно измельчение;
(h) просеивают;
необязательно (i) дозируют в контейнеры для хранения или в устройства для доставки, первичную упаковку и вторичную упаковку; и
необязательно (j) стерилизуют.
В одном варианте осуществления этап увлажнения можно опустить, если к волокнам ОРЦ добавляется достаточное количество гигроскопического соединения, такого как хлорид кальция.
Предпочтительно разрезание и обрезку можно выполнять для разрезания и обрезки ткани на куски соответствующего размера, которые будут составлять приблизительно 2,54 см на 7,62 см или 5,08 см на 7,62 см (1 дюйм на 3 дюйма или 2 дюйма на 3 дюйма), хотя также можно использовать куски меньшего размера. Основными операциями, которые выполняют для разрезания и обрезки, являются разматывание рулона ткани, разрезание ткани на полосы, обрезка полос по размеру и доставка обрезанных кусков к первому этапу помола. Известен ряд обрезных и разрезных машин, которые доступны в продаже, таких как AZCO Model FTW-1000, поставляется компанией AZCO.
Добавление компонентов может осуществляться до или после разрезания и обрезки ткани.
В одном варианте осуществления на первом этапе помола обработанные куски целлюлозной ткани преобразуют из крупного волокна, полученного на этапе разрезания и обрезки, в материал, имеющий значение D90 менее 452 мкм и значение D50 менее 218 мкм, при этом обеспечивается минимальное влияние на цветовой индекс и содержание водорастворимых веществ материала. В продаже доступен ряд машин для помола, таких как модели DASO6 и WJ-RS-D6A, производимые компанией Fitzpatrick, которые представляют собой машины для помола типа молотовой мельницы, оснащенные круглым экраном 497 мкм и набором лезвий, которые разрушают ткань до тех пор, пока она не пройдет через сито, с получением крупных целлюлозных волокон. В примере способа обработки скорость мельницы может составлять около 7000 об/мин; температура обработки менее 80 °C; количество лезвий 8 (по 2 лопасти на каждом); тип лезвий 225, лезвия ударного типа; ориентация лезвия задается как «ударная».
На данном этапе размер крупного волокна, полученного в ходе первого этапа помола, дополнительно может снижаться до значения D90 менее 177 мкм и значения D50 менее 95 мкм, при этом обеспечивается минимальное воздействие на цветовой индекс и содержание водорастворимых веществ материала. Доступен ряд машин для второго этапа помола, таких как Air Classifier/F10 Quadro Fine Grind, производимый компанией Quadro.
Крупное волокно, полученное на первом этапе помола, можно подавать с управляемой скоростью во вторую мельницу и пропускать через две камеры помола, разделенные измельчающим экраном. Материал можно протягивать через измельчающий отсек с помощью воздушного нагнетателя. Крупное волокно можно обрабатывать с помощью оборудования для пневмоклассификации три раза для получения тонкого размера волокна. В конце второго этапа помола можно собирать тонкое волокно.
В примере способа обработки на втором этапе помола можно использовать Quadro Air Classifier F10 со скоростью вращения мельницы 8400 об/мин, скоростью вращения вентилятора 1800 об/мин и 3-мя проходами. Вместо двух этапов помола, как описано выше, тонкое волокно ОРЦ можно также получать за один этап с помощью помола в шаровой мельнице. В альтернативном варианте осуществления помола в шаровой мельнице 50 г ткани ОРЦ, предварительно нарезанной на куски размеров приблизительно 5,08 см на 5,08 см, (2 дюйма × 2 дюйма) измельчают с помощью помола в шаровой мельнице с использованием 12 Zirconia высокой плотности (диоксид циркония ZrO2, 20 мм в диаметре; Glen Mills Inc., г. Клифтон, штат Нью-Джерси, США), поместив шарики и пробы в дробильный сосуд объемом 500 мл. Сосуд закрепляли на опорах с зажимами и затем уравновешивали на планетарной шаровой мельнице PM100; производство компании Retsch, Inc., г. Ньютаун, штат Пенсильвания, США). Впоследствии помол выполняют двунаправленно при 450 об/мин в течение 20 минут.
После процесса помола полученные мелкие волокна на основе целлюлозы можно увлажнять до содержания влаги в диапазоне от около 11% до около 18%, или от около 11% до около 16%, или около 12-16% для последующей обработки, включая, например, процесс вальцевания. Камеры влажности, приемлемые для этапа увлажнения, доступны в продаже, например, модель CEO-916-4-B-WF4-QS производства компании Thermal Product Solutions. Увлажнение воздуха в камере достигается посредством впрыска паров воды. Можно использовать типичную устойчивую температуру 25 °C, тогда как уровень влажности можно циклировать в диапазоне от 75% до 85% с предпочтительным целевым значением в 85% влажности воздуха. Время увлажнения или время пребывания материала в камере влажности может находиться в диапазоне от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от количества материала и рециркуляции воздуха. В типичном цикле материал будет иметь время пребывания в течение 12-13 часов для около 3000 грамм целлюлозного базового тонкого волокна, расположенного в нескольких лотках, которое подвергали воздействию относительной влажности 85%, и для целевого содержания влаги порошка после увлажнения на уровне 12%.
Валковый уплотнитель спрессовывает подаваемые увлажненные мелкие волокна ОРЦ, которые затем подвергают предварительному размельчению, осушению, конечному помолу и просеиванию в сортировщике для получения желаемых размеров гемостатических агрегатов.
Как правило, добавление химических соединений в соответствии с изобретением осуществляется до прессования и/или перед получением агрегатов.
Оборудование для уплотнения известно и доступно в продаже. Волокна могут подвергаться прессованию с помощью оборудования для агрегирования или любых других методов уплотнения, известных в данной области. К примерам устройств для уплотнения относятся Chilsonator IRR220-L1A компании Fitzpatrick с ручным просеиванием Retsch AS200 Screener и Chilsonator CCS220/M3B & RV-M5A компании Fitzpatrick с устройством Screener Sweco Vibro-energy, интегрированным в M5A. Процесс уплотнения можно выполнять с использованием двух отдельных подсистем, связанных общей электрической системой. Например, первая подсистема (валковый уплотнитель: основной модуль) может представлять собой валковый уплотнитель Chilsonator CCS220 компании Fitzpatrick и мельницу M3B для предварительного размельчения уплотненного материала, тогда как вторая подсистема (валковый уплотнитель: модуль вторичного помола) представляет собой мельницу M5A для конечного помола с сортировщиком Sweco или Retch заслон для отделения для получения агрегатов желаемого размера.
Увлажненное тонкое волокно на основе целлюлозы можно подавать в лоток модуля валкового уплотнителя, сначала пропуская через основной модуль помола и затем проходя через модуль вторичного помола. Можно предусмотреть контейнер, который захватывает предварительно измельченный материал на основе целлюлозы, получаемый от основного модуля помола. Впоследствии предварительно измельченные куски материала на основе целлюлозы можно подавать в модуль вторичного помола, который выполняет конечный помол и сортировку с использованием сортировочной сетки. Полученный измельченный материал на основе целлюлозы предпочтительно разделяют на мелкие (< 75 мкм), целевые (75-420 мкм) и превышающие (> 420 мкм) частицы с помощью сортировочной сетки, например, описанных выше сортировщиков Sweco или Retch.
Из гемостатических агрегатов, полученных после уплотнения и просеивания, извлекают влагу на этапе обезвоживания или сушки. Предпочтительно этап обезвоживания или сушки значительно не влияет на любые другие показатели качества продукта, такие как цвет, объемная плотность и размер. Как правило, в одной партии можно высушивать волокна с использованием стандартной установки с псевдоожиженным воздушным слоем. Полученные высушенные агрегаты можно упаковывать и хранить в герметичных пакетах из фольги. Оборудование для обезвоживания известно и доступно в продаже. Пример настольной установки с псевдоожиженным воздушным слоем - установка производства компании Retsch (TG-200) вместимостью 6 л. Альтернативно можно также использовать установки с псевдоожиженным воздушным слоем модели № 0002 производства компании Fluid Air (Aurora, IL).
В других аспектах настоящего изобретения гемостатические композиции в форме порошка и/или агрегатов можно комбинировать с различными добавками для дополнительного улучшения гемостатических свойств, ранозаживляющих свойств и эксплуатационных характеристик, включая: гемостатические добавки, такие как желатин, коллаген, целлюлоза, хитозан, полисахариды, крахмал, КМЦ; гемостатические агенты на основе биологических веществ, такие как тромбин, фибриноген и фибрин; дополнительные биологические гемостатические агенты включают, без ограничений, ферменты-прокоагулянты, белки и пептиды; каждый такой агент может быть натуральным, рекомбинантным или синтетическим и может быть дополнительно выбран из группы, состоящей из фибронектина, гепариназы, фактора X/Xa, фактора VII/VIIa, фактора IX/IXa, фактора XI/XIa, фактора XII/XIIa, тканевого фактора, батроксобина, анкрода, экарина, фактора фон Виллебранда, альбумина, поверхностных гликопротеинов тромбоцитов, вазопрессина и аналогов вазопрессина, эпинефрина, селектина, яда со свойствами прокоагулянта, ингибитора активатора плазминогена, активаторов тромбоцитов, синтетических пептидов, имеющих гемостатическую активность. противоинфекционные агенты, такие как хлоргексидин глюконат (CHG), триклозан, серебро и аналогичные антибактериальные/антимикробные агенты, известные в данной области; добавки, которые усиливают клейкость гемостатического средства; разбавители, физиологические растворы, аналогичные добавки, известные в данной области. производные вышеуказанных добавок и любые их комбинации.
В одном варианте осуществления гемостатические композиции в форме порошка и/или агрегатов в соответствии с настоящим изобретением изготавливаются из волоконных материалов на основе окисленной целлюлозы, таких как ОРЦ, или из предварительно измельченных материалов на основе окисленной целлюлозы.
В одном варианте осуществления изобретения порошкообразная композиция обладает свойством образования геля при контакте с кровью. Образованный гель имеет сопротивление, в 10 или более раз превышающее сопротивление геля, который образуется при контакте сравнительной композиции с кровью.
В одном варианте осуществления сравнительная порошкообразная композиция состоит только из окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ).
Термин «гель» относится к вязкому и/или твердообразному материалу, который может обладать свойствами от мягкого и пластичного до твердого и жесткого. Гель может представлять собой гидрогель.
Как правило, гидрогель представляет собой сеть полимерных цепей, которые являются гидрофильными. Гидрогели могут содержать более 90% воды и включать полимерные сети.
Гель может быть сгустком, представляющим собой густую массу коагулированной жидкости, особенно крови.
Термин «приведение в контакт/контакт» используется в самом широком смысле и относится, например, к объединяющему действию любого типа, в результате которого происходит сближение гемостатической композиции с кровью, достаточное для образования сгустка или геля.
Термин «кровь» включает фракции крови, такие как плазма.
В одном варианте осуществления сравнительная порошкообразная композиция состоит из волокон ОРЦ, имеющих значение D90 менее 350 мкм и значение D50 менее 167 мкм.
В одном варианте осуществления изобретения композиция в форме агрегатов и/или порошка в соответствии с изобретением обладает свойством образовывать гель при контакте с кровью. Образованный гель имеет гемостатическую способность, в 1,5 или более раз превышающую гемостатическую способность геля, который образуется при контакте сравнительной композиции в форме агрегатов с кровью.
В одном варианте осуществления сравнительная композиция в форме агрегатов состоит, например, из волокон ОРЦ, имеющих значение D90 менее 350 мкм и значение D50 менее 167 мкм.
В одном варианте осуществления сравнительные агрегаты состоят, например, из волокон ОРЦ, имеющих значение D90 менее 177 мкм и значение D50 менее 95 мкм.
Термин «сопротивление геля» относится к результатам модифицированного теста по Блуму (как показано на примере ниже), которые показывают, какое усилие требуется для того, чтобы металлический стержень проходил сквозь гель при углублении на 7 мм при движении со скоростью 5 мм/мин. Это усилие отражает уровень сопротивления геля (чем больше усилие, тем больше сопротивление геля) и, в свою очередь, указывает на уровень когезионной прочности геля. Чем больше усилие, необходимое для устойчивого продвижения стержня, тем выше сопротивление геля.
В еще одном аспекте изобретение обеспечивает способ образования геля, включающий этап, на котором: приводят гемостатическую композицию в соответствии с изобретением в контакт с кровью с образованием таким образом геля.
В одном варианте осуществления предлагается способ образования геля, имеющего сопротивление, в 10 или более раз, или более чем в 12 раз, превышающее сопротивление геля, который образуется при контакте сравнительной композиции с кровью, и/или образования геля, который имеет гемостатическую способность, в 1,5 или более раз превышающую гемостатическую способность геля, который образуется при контакте сравнительной композиции с кровью.
В одном варианте осуществления сравнительная композиция содержит волокна на основе целлюлозы и не содержит омега-аминокарбоновой кислоты с концентрацией в диапазоне 2,5%-5,0% масс. всей композиции; не содержит соли протамина с концентрацией в диапазоне 2,5%-5,0% масс. всей композиции; и не содержит двухвалентного катиона, причем концентрация катиона составляет 1,36-1,77% масс. всей композиции.
В еще одном аспекте изобретение обеспечивает набор, содержащий контейнер, включающий в себя гемостатическую композицию изобретения и необязательно аппликатор, носитель и/или инструкцию по применению. Термин «носитель» относится к физической матрице, содержащей и/или вмещающей гемостатическую композицию. Примеры носителей включают, без ограничений, прокладки для внутреннего и/или наружного применения, такие как прокладки на основе целлюлозы, прокладки на основе коллагена; имплантаты, такие как ортодонтический и ортопедический имплантаты; текучие герметики и/или гемостатические средства, такие как SURGIFOAM®, EVICEL®.
В некоторых вариантах осуществления емкость представляет собой аппликатор.
В одном варианте осуществления композиция в форме агрегатов или порошка с 5,0% CaCl2, 2,5% PS и 2,5% ε-ACA эквивалентна: 40 мг/см2 CaCl2, 20 мг/см2 PS, 20 мг/см2 ε-ACA.
Например, если на круглый прокол диаметром 0,4 см наносится общее количество 100 мг конечной композиции. 100 мг композиции наносили на площадь поверхности прокола, которая равна π * (0,2 см)2=0,126 см2. То есть использовали 793,65 мг/см2 (в результате вычисления: 100 мг/0,126 см2) конечной композиции.
Если CaCl2 используется в концентрации 5% конечной композиции, то 793,65 * 0,05 равно около 40 мг/см2.
Если PS используется в концентрации 2,5% конечной композиции, то 793,65 * 0,025 равно около 20 мг/см2.
Если ε-ACA используется в концентрации 2,5% конечной композиции, то 793,65 * 0,025 равно около 20 мг/см2.
Гемостатическая композиция может иметь одно или более из следующих преимуществ по сравнению с несколькими известными продуктами:
1- способна остановить кровотечение, например, по линии сосудистого шва на крупных кровеносных сосудах, и поэтому способна значительно уменьшить и остановить кровотечение из линий сосудистых швов в отличие от нескольких известных продуктов, обладающих ограниченной эффективностью в достижении гемостаза на кровеносных сосудах;
2- способна обеспечить достижение гемостаза без необходимости приложения давления. В случае нескольких известных продуктов для достижения гемостаза требуется приложение давления (например, путем ручной компрессии с марлей);
3- активируется в крови. При активировании влагой гемостатические волокна и/или агрегаты обретают структуру (например, в форме сгустка/геля) и могут обеспечить достижение гемостаза. Несколько известных продуктов обладают предварительно сформированной структурной целостностью;
4- может оседать в крови, не уносится легко и может обеспечить достижение гемостаза. Несколько известных продуктов имеют ограниченную эффективность во влажной среде;
5- может прилипать к месту кровотечения, но все же обратимым образом, т. е. прилипает к месту кровотечения и выдерживает промывание, однако ее можно соскабливать для удаления и получения доступа в случае необходимости хирургической коррекции. Несколько известных продуктов имеют либо ограниченную способность прилипать во влажной среде, либо их трудно удалить после нанесения.
Гемостатические композиции могут применяться для местного нанесения в различных хирургических и ранозаживляющих процедурах, таких как противоспаечные барьеры, гемостатические средства, тканевые герметики и т. д. Гемостатические композиции настоящего изобретения могут действовать в качестве гемостатического средства, в виде сухой композиции или в виде композиции в пастообразной форме с превосходными гемостатическими свойствами и хорошей тканевой совместимостью.
Композиция с гемостатическими волокнами и/или агрегатами может применяться для местного нанесения в различных хирургических и ранозаживляющих процедурах, таких как антибактериальная обработка, гемостаз, противоспаечные барьеры, герметизация и/или минимизация или предотвращение утечек, например анастомозных утечек, таких как утечки, возникающие при операции аортокоронарного шунтирования (АКШ).
Композиция может применяться для остановки кровотечения в труднодоступных областях, например, во время лапароскопических операций, на участках анастомоза, таких как анастомоз АКШ и/или артериовенозный анастомоз, при выполнении процедур, в которых приложение давления неуместно, например, в спинальной хирургии или нейрохирургии.
У пациентов, подвергающихся операции аортокоронарного шунтирования (АКШ), могут возникнуть анастомозные утечки во время процедуры. Многие из этих утечек устраняются во время операции с помощью дополнительных швов или различных гемостатических средств. Остановка этих утечек во время операции и профилактика их развития в послеоперационный период позволят хирургам быть более уверенными в том, что у их пациентов не будут возникать послеоперационные анастомозные утечки. Кровотечение после процедур АКШ, требующее переливания крови или повторной операции, связано со значительным увеличением заболеваемости и смертности. В 20% случаев конкретное место кровотечения можно определить во время повторной операции. Типичные источники хирургического кровотечения включают участки канюляции, проксимальный и дистальный участки анастомоза и ветви внутренних грудных артерий и венозные трансплантаты. Согласно литературным данным, для 2-3% пациентов с АКШ требуется рестернотомия по поводу кровотечения, и у до 20% возникает чрезмерное послеоперационное кровотечение, требующее переливания крови.
Содержание всех цитируемых публикаций полностью включено в настоящий документ путем ссылки.
ПРИМЕРЫ
МАТЕРИАЛЫ И СПОСОБЫ
Таблица 1A. Волокна окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ)
Распределение: D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм*
Распределение: D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм*
* См. ниже подробное описание приготовления.
Таблица 1B. Соединения, используемые для добавления в волокна ОРЦ
Таблица 2. % масс. эквивалента концентрации катиона в CaCl2 и FeCl3
% масс.
% масс.
% масс.
Приготовление волокон окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ)
Процесс изготовления волокон ОРЦ начинали с материала ОРЦ - рассасывающегося гемостатического средства SURGICEL® Original. Материал ОРЦ разрезали на секции шириной 2,54-5,08 см (1-2 дюйма) перед подачей материала на лезвие, которое нарезает ткань на более мелкие фрагменты. Куски ткани ОРЦ впоследствии размалывали до промежуточных тонких волокон ОРЦ посредством двух последовательных процессов помола (молотового помола и помола с пневмоклассификацией). Волокна с различных этапов помола отбирали для будущего применения с целью включения волокон различных размеров в конечные агрегаты.
Более конкретно, процесс изготовления волокон содержал следующие стадии: разрезание и обрезку ткани SURGICEL® Original; измельчение полученного материала путем полома на молотковой мельнице; этап (-ы) помола в пневмоклассификаторе для получения длинных и мелких волокон; и необязательно смешивание волокон различных размеров. Волокна различного размера представляют собой волокна, имеющие различное распределение по размерам.
Нарезание и разрезание осуществляли для разрезания и обрезки ткани на фрагменты подходящих размеров, которые составляют приблизительно 2,54 см на 7,62 см (1 дюйм на 3 дюйма). Основными операциями, которые выполняли для разрезания и обрезки, являлись разматывание рулона ткани, разрезание ткани на полосы, обрезка полос по размеру и доставка обрезанных кусков к первому этапу помола.
На первом этапе помола обработанные куски ткани на основе целлюлозы преобразовали из промежуточного крупного волокна, полученного на этапе разрезания и обрезки, в материал, имеющий значение D90 менее 452 мкм и значение D50 менее 218 мкм, при этом обеспечивалось минимальное влияние на цветовой индекс и содержание водорастворимых веществ материала. Для помола на данном этапе использовали мельницу молоткового типа модели WJ-RS-D6A производства компании Fitzpatrick. Молотковая мельница была оснащена круглым решетом с отверстиями 497 мкм и набором лезвий, которые разрушают ткань до тех пор, пока она не пройдет через решето, с получением крупных волокон на основе целлюлозы. Параметры помола были следующими: скорость мельницы приблизительно 7000 об/мин; температура обработки менее 80 °C; количество лезвий 8 (по 2 лопасти на каждом); тип лезвий 225, лезвия ударного типа; ориентация лезвия задается как «ударная».
Промежуточные крупные волокна с первого этапа помола подавали на вторую мельницу с контролируемой скоростью. Промежуточное крупное волокно можно было обрабатывать с помощью оборудования для пневмоклассификации три раза для получения желаемого размера. Кроме того, в некоторых экспериментах волокна, взятые из первого прогона через пневмоклассификатор, были извлечены с целью включения волокон различных размеров в конечные агрегаты.
На этом этапе (этапах) применяли пневмоклассификатор Quadro Air Classifier F10 со скоростью помола 8400 об/мин, скоростью вращения вентилятора 1800 об/мин и 3-мя проходами. После одного прохода полученные длинные волокна ОРЦ имели значение D90 менее 350 мкм и значение D50 менее 167 мкм. После 3-х проходов полученные мелкие волокна ОРЦ имели значение D90 менее 177 мкм и значение D50 менее 95 мкм.
Приготовление порошкообразной композиции
Все порошки взвешивали с помощью аналитических весов в условиях контролируемой влажности. Относительная влажность не превышала 20% на протяжении всего процесса приготовления порошка. Все порошки состояли из волокон ОРЦ, имеющих значение D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм, полученных в соответствии с описанием выше с добавлением различных положительно заряженных соединений. Положительно заряженное соединение представляет собой материал, содержащий в себе положительно заряженную группу/элемент. В примерах 1-3 волокна ОРЦ композиции в форме порошка или агрегатов включали мелкие волокна ОРЦ; Например, если соединение представляло собой 3% FeCl3 (масс. всей композиции), мелкие волокна ОРЦ составляли 97% масс. (см. распределение по размерам в таблице 1A); в примере 4 волокна ОРЦ в агрегатах с добавками представляли собой комбинацию 10,0% (масс. от массы конечной композиции) длинных волокон ОРЦ (см. распределение по размерам в таблице 1A) и 77,5-80,0% (масс. от массы конечной композиции) мелких волокон ОРЦ. Добавление соединения (-ий) в волокна ОРЦ производилось в количестве до 10,0% (масс.) в испытаниях in vitro и до 12,5% (масс.) в испытаниях in vivo.
Все соединения, описанные в таблице 1B, были обеспечены в форме порошка.
Каждую комбинацию смеси «волокна-соединение (-я)» переносили в ступку с пестиком и тщательно перемешивали до получения равномерного/однородного распределения частиц порошка в композиции. Для сведения к минимуму поглощения влаги порошкообразные композиции хранили во флаконах и герметизировали пластичной парафиновой пленкой (PARAFILM®).
Композиции, представленные в примерах 1-2, были в форме порошка. В примере 3 непрессованная композиция была в форме порошка, тогда как прессованные композиции были в форме агрегатов. В примере 4 все композиции были в форме агрегатов (см. подробное описание приготовления ниже).
Приготовление агрегатов
Получение агрегатов/гранул, содержащих более высокое отношение массы к объему, проводили в два этапа:
I- объемное прессование (капсулирование); и
II- сушка капсул, помол/растирание и просеивание.
См. подробное описание этапов I и II ниже.
Прессование порошка
Прессование проводили с помощью ручного гидравлического пресса (модель Atlas GS15011 13 608 килограмм (15 тонн) компании Specac Ltd.) и подходящей пресс-формы для гранул с возможностью извлечения, диаметр пресс-формы для гранул 10 мм (Specac GS03100). Около 300 мг порошкообразной композиции (полученной в соответствии с описанием выше) загружали в пресс-форму для гранул до высоты приблизительно 1,5-2,0 см. На следующей стадии над порошком устанавливали металлический стержень (который представляет собой деталь оборудования ручного гидравлического пресса) и использовали для достижения давления 3629 килограмм (около 1179 килограмм на см2) (4 тонны (около 1,3 тонны на см2)) с помощью ручного гидравлического пресса. В результате этого этапа образовывалась капсула (прессованный порошок) диаметром 10 мм и высотой приблизительно 0,3-0,5 см. Капсулу высвобождали из пресс-формы для гранул и дробили на более мелкие фрагменты с помощью ступки и пестика для увеличения площади поверхности для последующего этапа сушки.
Сушка капсул, помол/растирание и просеивание
Половины капсул сушили в вакуумной печи (вакуумная печь модели 05017-05 компании Cole-Parmer) при 37°C в течение приблизительно 16 часов для удаления любой избыточной влаги (и достижения влажности менее 5% масс.). Высушенные части капсулы растирали/мололи при 20 000 об/мин в течение 30 секунд с помощью мельницы Tube Mill control 9737790 компании IKA® Works, Inc. На следующей стадии агрегаты энергично просеивали с помощью встряхивателя для сит компании MRC (производитель сит) (модель LS-200, на уровне интенсивности 2) в течение 1 минуты через набор из 2 сит; одно сито с размером пор 420 мкм и другое - с размером пор 75 мкм. Агрегаты, оставшиеся между двумя ситами, собирали и хранили при комнатной температуре (20-27 °C) в плотно закрытом флаконе, запечатанном пластичной парафиновой пленкой до использования. В конце этой стадии все компоненты, содержащиеся в каждой конечной композиции в форме гранул/агрегатов, однородно распределены.
Подготовка крови
Кровь, используемая в примерах 1-2, собиралась из умерщвленных свиней подрядной исследовательской организацией (КИО) Lahav и доставлялась в охлажденных контейнерах (4 °C). После сбора крови в расчете на литр крови добавляли 5000 МЕ гепарина [гепарин-натрий Fresenius раствор для инъекций 5000 МЕ/1 мл; производитель: BODENE (PTY) LTD, коммерческое обозначение Intramed; номер в каталоге 9207910LAB].
Для предотвращения свертывания по прибытии добавляли дополнительное количество гепарина (5000 МЕ на 1 литр крови). Гепаринизированную кровь осторожно перемешивали путем переворачивания флакона несколько раз. На следующей стадии для удаления остаточных сгустков гепаринизированную кровь фильтровали через полипропиленовый шприцевой фильтр 20 мкм (SVL25D20HQSA25 компании Entegris) и собирали в полипропиленовый контейнер (для предотвращения свертывания крови под воздействием стекла). Отфильтрованную гепаринизированную кровь хранили при температуре 4°C до использования.
Тест по Блуму
Тест по Блуму представляет собой тест, используемый для измерения когезионной прочности геля или желатина. Когезионная прочность представляет собой сцепление между молекулами исследуемого материала/композиции. В общем тест по Блуму относится к определению усилия (в граммах), которое необходимо приложить к свободной поверхности 6,67% желатинового геля (полученного путем растворения 7,5 г желатина в 105 г воды) посредством цилиндрического поршня (диаметром 12,7 мм), чтобы сделать углубление 4 мм. Гель для теста обычно образуют в стеклянной посуде следующих размеров: емкость 150 мл, внутренний диаметр 59 мм, высота 85 мм. Задается скорость опускания поршня 30 мм/мин (см. тест по Блуму, описанный в US1540979).
В приведенных ниже примерах тест по Блуму проводили для испытания когезионной прочности сгустков, образованных при смешивании с кровью различных исследуемых порошкообразных композиций. Этот параметр оценивали как признак потенциальной гемостатической эффективности каждой исследуемой композиции. Как правило, более высокая сила сопротивления (высокое значение в тесте по Блуму) коррелирует с более высокой когезионной прочностью и дает основания предполагать, что композиция обладает высокой гемостатической эффективностью; Низкая сила сопротивления коррелирует с низкой когезионной прочностью и дает основания предполагать, что композиция имеет низкую гемостатическую эффективность. Когезионную прочность, обусловленную каждой исследуемой порошкообразной композицией, оценивали путем сравнения с волокнами ОРЦ без добавок. Результаты представлены как кратное увеличение силы сопротивления относительно волокон ОРЦ, не обогащенных добавками.
Модифицированный тест по Блуму проводили следующим образом.
1) 300 мг каждой исследуемой порошкообразной композиции взвешивали в пробирке на 7 мл (внутренний диаметр: 15 мм и высотой: 50 мм).
2) В каждую порошкообразную композицию добавляли 2,5 мл крови (подготовленной в соответствии с описанием выше в разделе «Подготовка крови»).
3) Пробирку энергично встряхивали при 3200 об/мин до тех пор, пока сухой порошок не становился визуально неразличимым, и смесь крови и порошкообразной композиции выдерживали в течение 3 минут для образования сгустков.
4) Для измерения когезионной прочности флакон помещали в прибор Lloyd LF plus, и вводили во флакон металлический стержень [1,27 см (0,5 дюйма)] с постоянной заданной скоростью опускания: 5 мм/мин. Сила сопротивления сгустка перемещению металлического стержня в точке углубления в сгусток на 7 мм измеряли в мегапаскалях (МПа). Тест проводили при комнатной температуре.
Доклиническая модель для наложения швов
Для моделирования физиологических состояний использовали модель экстракорпорального кровообращения (CPB) с пульсирующим кровотоком. Модель описана в работе:
Sergeant, P., Kocharian, R., Patel, B., Pfefferkorn, M., & Matonick, J. (2016). Needle-to-suture ratio, as well as suture material, impacts needle-hole bleeding in vascular anastomoses. Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery, 22(6), 813-816. doi:10.1093/icvts/ivw042.
Вкратце, в модели экстракорпорального кровообращения с пульсирующим кровотоком использовался ряд насосов и камер для создания, контроля и поддержания кровяного давления во всей системе. Модель состоит из резервуара для фильтрации крови, поступающей в свиную сонную артерию и возвращающейся из нее, компьютерной системы сбора данных, оксигенатора и теплообменника. Имеются приспособления для регулирования сопротивления потоку и разбиения объема корректировки по настоящему изобретению являются точной регулировки объемного расхода крови и контроля давления.
Кровопотери из шва, наложенного на свиную сонную артерию, собирали и взвешивали для определения скорости утечки. Скорость утечки рассчитывали и регистрировали как объем крови, собранной в течение определенного периода времени.
Для моделирования физиологических состояний использовали следующие параметры.
Давление 120/80 мм рт. ст.
Частота пульса 72/мин
Температура крови 33-35 °C
10 000 МЕ гепарина добавляли к 1 л донорской свиной крови и титровали сульфатом протамина 10 мг/мл для настройки активированного времени свертывания (ACT) на приблизительно 369 секунд. ACT измеряли с помощью портативного ручного устройства VetScan i-STAT (компания Abbott Point of Care) и целитового картриджа ACT (Abbott Poing of Care, № компонента: 600-9006-10).
Свиную сонную артерию изолировали от окружающей ткани и устанавливали на систему. Для крепления ткани к фитингам использовали зажимы для трубок. Ограничивали поток крови с обеих сторон сонной артерии, и накладывали швы на сонную артерию по простой непрерывной схеме с помощью шовного материала 6-0 PROLENE Suture (8806H) и иглы BV-1. Массу кровопотери в течение 2 минут измеряли в качестве базисной линии.
На участки швов наносили порошок/агрегаты и выдерживали 4 минуты по завершении нанесения. Снимали ограничение и измеряли массу кровопотери в течение 2 минут.
Модель биопсии печени in vivo
Взрослую свиноматку массой около 60 кг не кормили в течение 24 часов перед хирургическим вмешательством. Животное помещали под наркоз с помощью 1150-1400 мг кетамина, 115-140 мг ксилазина, 7,5 мг мидазолама. Наркоз поддерживали с помощью изофлурана и вскрывали брюшную полость для доступа к печени. На протяжении всей процедуры хирургического вмешательства осуществляли непрерывный мониторинг среднего артериального кровяного давления, температуры тела и частоты сердечных сокращений. Эксперимент прекратили, когда среднее артериальное кровяное давление упало ниже 60 мм рт. ст.
На доле печени производили биопсию диаметром 4 мм x глубиной 2 мм, и с помощью хирургических ножниц вырезали образец. Кровотечение на участке биопсии оставляли на 30 секунд и визуально оценивали интенсивность кровотечения по шкале от 0 до 5; при этом отсутствие кровотечения соответствовало значению 0, а интенсивное кровотечение соответствовало значению 5. Затем участок биопсии протирали чистой марлей для удаления излишка крови, и в полость биопсии засыпали 100 мг исследуемой композиции в форме агрегатов (например, композиция в форме агрегатов с 5,0% CaCl2, 2,5% PS и 2,5% ε-ACA эквивалентна: 40 мг/см2 CaCl2, 20 мг/см2 PS, 20 мг/см2 ε-ACA).
Общее количество 100 мг конечной композиции наносится на круговой участок биопсии диаметром 0,4 см. Следовательно, 100 мг композиции наносили на площадь поверхности биопсии, которая равна π * (0,2 см)2 - около 0,126 см2. То есть использовали 793,65 мг/см2 конечной композиции (в результате расчета: 100 мг/0,126 см2).
CaCl2 используется в концентрации 5% конечной композиции, поэтому 793,65 * 0,05 равно около 40 мг/см2.
PS используется в концентрации 2,5% конечной композиции, поэтому 793,65 * 0,025 равно около 20 мг/см2.
ε-ACA используется в концентрации 2,5% конечной композиции, поэтому 793,65 * 0,025 равно около 20 мг/см2.
На композицию вручную прикладывали небольшое давление с помощью чистой марли в течение 1 минуты. Кровотечение отслеживали в течение 4 минут, после чего интенсивность кровотечения вновь оценивали по шкале 0-5. Результаты представлены в процентах от коэффициента полного гемостаза, полученного из всех параллельных опытов.
Пример 1. Влияние различных соединений на когезионную прочность сгустка, образованного с использованием мелких волокон ОРЦ
Целью данного примера было изучение когезионной прочности, обусловленной волокнами ОРЦ с добавлением различных соединений. С этой целью проводили тест по Блуму в соответствии с приведенным выше описанием.
Исследуемые порошкообразные композиции состояли из мелких волокон ОРЦ с добавками различных соединений, как показано на Фиг. 1. Порошки готовили в соответствии с описанием в разделе «Материалы и способы» («Приготовление порошка»). В таблице 2 приведено процентное содержание (масс. в расчете на общую массу композиции) катионов в CaCl2 и FeCl3, использованных во всех описанных ниже экспериментах. На Фиг. 1 представлена столбиковая диаграмма, показывающая кратное увеличение силы сопротивления/когезионной прочности, полученное для исследуемых порошкообразных композиций по сравнению с мелкими волокнами ОРЦ без добавок.
Результаты модифицированного теста по Блуму показывают, какое усилие требуется для того, чтобы металлический стержень проходил сквозь гель, образующийся при контакте исследуемой композиции с кровью, при углублении на 7 мм при движении со скоростью 5 мм/мин. Это усилие отражает уровень сопротивления геля (чем больше усилие, тем больше сопротивление геля) и, в свою очередь, указывает на уровень когезионной прочности геля. Когезионная прочность представляет собой прочность, с которой молекулы композиции связаны вместе. Чем больше усилие, необходимое для устойчивого движения стержня, тем выше сопротивление геля.
Результаты показывают, что добавление в мелкие волокна ОРЦ 3% хлорида железа (III) (FeCl3) оказывают значительное положительное влияние на сопротивление образованных сгустков.
Было также показано, что добавление что добавление в мелкие волокна ОРЦ 3% или 6% хлорида кальция (CaCl2) увеличивает силу сопротивления в зависимости от дозы.
При сравнении эффективности добавки 3% CaCl2 с композициями, в которые дополнительно вносили добавку 3% PS; или 3% PS и 3% ε-ACA; или 3% PS и 3% хитозана, полученные результаты указывают на улучшение силы сопротивления дополнительно обогащенных композиций. Включение в композицию 3% лизина (Lys) оказывало отрицательное влияние и приводило к уменьшению достигнутой силы сопротивления (ср. мелкие волокна ОРЦ с добавлением 3% CaCl2 и 3% PS и мелкие волокна ОРЦ с добавлением 3% CaCl2, 3% PS и 3% Lys на Фиг. 1).
Можно сделать вывод о том, что добавление в волокна ОРЦ определенного положительно заряженного соединения (соединений), такого как хлорид кальция, сульфат протамина (PS) и/или хитозан, повышает когезионную прочность, обусловленную волокнами, что позволяет предположить, что эта обогащенная добавками композиция может иметь благоприятный гемостатический эффект in vivo.
Без привязки к механизму, добавление в волокна ОРЦ определенных положительно заряженных соединений (например, различных катионов, например двухвалентных катионов, предоставляемых CaCl2, соли протамина, например сульфата протамина, или положительно заряженного полисахарида, например хитозана, и омега-аминокарбоновой кислоты, например ε-ACA) повышает когезионную прочность геля, образованного гемостатической порошкообразной композицией.
Пример 2. Влияние комбинаций добавок на когезионную прочность, обусловленную порошкообразной композицией
В предыдущем примере было показано, что добавление 6% CaCl2 в мелкие волокна ОРЦ приводит к увеличению силы сопротивления/когезионной прочности по сравнению с 3% CaCl2. В предыдущем примере было показано, что дальнейшее добавление в смесь «3% CaCl2 - мелкие волокна ОРЦ» дополнительных положительно заряженных соединений приводит к увеличению когезионной прочности композиции. Таким образом, в данном примере испытывали вклад в когезионную прочность дальнейшего добавления в композицию мелких волокон ОРЦ с высокими концентрациями CaCl2 (5% или 6%) дополнительных положительно заряженных соединений. Результаты представлены на Фиг. 2.
Аналогично результатам, показанным в предыдущем примере, внесение добавок в смесь «6% CaCl2-ОРЦ» привело к увеличению силы сопротивления/когезионной прочности по сравнению с только ОРЦ. Было обнаружено, что повышенная сила сопротивления, выявленная в сгустках, образованных при добавлении 6% CaCl2, исчезала в сгустках, образованных при добавлении смеси 6% CaCl2 с лизином (Lys). Дополнительное добавление в смесь «6% CaCl2-ОРЦ» аргинина (Arg) имело такой же отрицательный эффект.
Добавление в волокна ОРЦ 3% хитозана или 3% сульфата протамина (PS) в дополнение к 6% CaCl2 показало увеличение силы сопротивления сгустков.
Кроме того, дополнительное добавление только 3% ε-ACA в композицию «6% CaCl2-ОРЦ» уменьшало сопротивление сгустков (ср. мелкие волокна ОРЦ с добавлением 6% CaCl2 с мелкими волокнами ОРЦ с добавлением 6% CaCl2 и 3% ε-АСА на Фиг. 2).
Превосходные результаты были получены в случае ОРЦ с добавлением 5,0% CaCl2, 2,5% PS и 2,5% ε-аминокапроновой кислоты (ε-ACA).
Эти результаты указывают на то, что только определенные соединения и их определенные комбинации и концентрации приводят к улучшению свойств когезионной прочности, обусловленных волокнами ОРЦ.
Пример 3. Гемостатический эффект различных композиций в модели ex vivo
В данном примере показательную композицию с высокой когезионной прочностью в соответствии с тестами in vitro изучали на предмет ее гемостатической способности на модели ex vivo (доклинической) для наложения швов (в соответствии с описанием в разделе «Материалы и способы»). Эффективность композиции исследовали в форме порошка или агрегатов. Также оценивали влияние отсутствия кальция в композиции на гемостатическую эффективность.
Прессование порошка проводили в соответствии с описанием «Прессование порошка» (раздел «Материалы и способы»); затем прессованный порошок подвергали этапу сушки и этапу помола/растирания в соответствии с описанием «Сушка капсул и помол/растирание» с получением таким образом гранул/агрегатов порошка.
Объемы кровопотери до и после нанесения композиции на участок наложения шва сравнивали способом, описанным выше («Доклиническая модель для наложения швов ex vivo»).
С этой целью исследовали порошкообразную композицию из мелких волокон ОРЦ с добавлением 5,0% CaCl2, 2,5% PS и 2,5% ε-ACA как в прессованной, так и непрессованной форме; также оценивали прессованную композицию из мелких волокон ОРЦ с добавлением 5,0% PS и 5,0% ε-ACA (без кальция).
Как показано на Фиг. 3, существует общая тенденция к повышению гемостатической эффективности в случае прессования, помола и просеивания порошка в форме агрегатов (наблюдалось увеличение % снижения кровопотери). Результаты также показывают положительный вклад хлорида кальция в эффективность порошка ОРЦ.
Пример 4. Влияние диапазона концентраций соединения в композиции в форме агрегатов на гемостатическую эффективность, определенную в тестах in vivo
В следующем примере рассматривается гемостатический эффект in vivo вследствие изменения концентраций каждого из соединений, выбранных в соответствии с вышеприведенными примерами. Результаты получали из различных доклинических экспериментов, проведенных на свиноматке с использованием модели биопсии печени in vivo в соответствии с описанием выше. Результаты каждого эксперимента представлены в разных таблицах - таблицы 3, 4 и 5. В данном эксперименте испытывали различные композиции в форме агрегатов. Исследуемые композиции в форме агрегатов представляли собой волокна ОРЦ с добавлением или без добавления соединений, концентрации которых указаны в таблицах ниже. Агрегаты с добавлением соединений включали комбинации волокон ОРЦ, содержащие 10,0% (% масс. от массы конечной смеси) длинных волокон ОРЦ (см. распределение по размерам в таблице 1A) и 77,5-85,0% мелких волокон ОРЦ.
В таблице приведены показатели успешности полной остановки кровотечения/полного гемостаза. В каждом эксперименте агрегаты мелких волокон ОРЦ (без каких-либо добавок) выполняли функцию базового контрольного образца для изучения гемостатической эффективности добавления соединений в волокна ОРЦ.
Таблицы 3, 4 и 5. Коэффициент полного гемостаза, полученный после нанесения композиций в форме агрегатов в модели биопсии печени in vivo (число параллельных опытов для каждой исследуемой композиции ≥ 3)
2,5: 95 ε-ACA: ОРЦ
5: 87,5 PS: ОРЦ 2,5: 87,5 ε-ACA: ОРЦ
2,5: 91,5 PS: ОРЦ 1: 91,5 ε-ACA: ОРЦ
Результаты, представленные в таблицах 3-5, вновь подтверждают, что для повышения гемостатической эффективности волокон ОРЦ необходимо каждое соединение, поскольку композиция, содержащая все три соединения (хлорид кальция, PS и ε-ACA), была заметно лучше по сравнению с другими композициями в форме агрегатов. Результаты показали, что как для PS, так и для ε-ACA наилучший диапазон содержания добавки составляет от 2,5% до 5,0%. Диапазон, в котором хлорид кальция выступает в качестве благоприятного соединения, составляет от 5,0% до 6,5% (диапазон концентраций катиона 1,363-1,636% масс.).
Результаты показывают, что ОРЦ с добавками является по меньшей мере в 1,5 раза более эффективной, чем просто ОРЦ без добавок (коэффициент полного гемостаза 37,5% для ОРЦ с добавками по сравнению с коэффициентом полного гемостаза 25% для ОРЦ без добавок).
После ознакомления с иллюстрацией и описанием различных версий в настоящем описании специалист в данной области может выполнить дополнительные адаптации способов и систем, описанных в настоящем документе, путем подходящих модификаций без отступления от объема настоящего изобретения. В настоящем документе упомянуты некоторые из таких потенциальных модификаций, а другие будут очевидны специалистам в данной области. Например, описанные выше примеры, версии, геометрия, материалы, размеры, коэффициенты, этапы и т. п. являются иллюстративными и не являются необходимыми. Соответственно, объем настоящего изобретения следует рассматривать в свете представленной ниже формулы изобретения, и следует понимать, что он не ограничен подробной информацией о конструкции и эксплуатации, показанной и описанной в описании и на рисунках.
Группа изобретений относится к области медицины, а именно к гемостатической композиции, содержащей волокна окисленной целлюлозы, имеющие распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм, с концентрацией волокон в диапазоне 83,5-90,0 мас.% всей композиции, эпсилон-аминокапроновую кислоту (ε-ACA) с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0 мас.% всей композиции, соль протамина с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0 мас.% всей композиции, соль двухвалентного катиона, причем концентрация катиона указанной соли двухвалентного катиона составляет 1,3-1,8 мас.% всей композиции, при этом указанная соль двухвалентного катиона представляет собой хлорид кальция, при этом композиция пребывает в форме порошка и/или агрегатов, также относится к способу получения гемостатической композиции, также относится к способу образования геля, также относится к гемостатическому гелю и гемостатическому набору, относится к способу обработки кровоточащей раны, бактериальной инфекции в месте раны с минимизацией или предотвращением анастомозной утечки, герметизации утечки в месте и/или предотвращения спайкообразования в месте хирургического вмешательства у требующего этого субъекта и относится к применению гемостатической композиции для обработки кровоточащей раны, бактериальной инфекции в месте раны с минимизацией или предотвращением анастомозной утечки, герметизации утечки в месте и/или предотвращении спайкообразования. Группа изобретений обеспечивает получение композиции, которая способна индуцировать образование геля или сгустков, обладающих полезными физическими свойствами, таким как повышенная когезионная прочность и высокая гемостатическая способность. 9 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 пр., 6 табл., 3 ил.
1. Гемостатическая композиция, содержащая волокна окисленной целлюлозы, имеющие распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм, с концентрацией волокон в диапазоне 83,5-90,0 мас.% всей композиции, эпсилон-аминокапроновую кислоту (ε-ACA) с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0 мас.% всей композиции, соль протамина с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0 мас.% всей композиции, соль двухвалентного катиона, причем концентрация катиона указанной соли двухвалентного катиона составляет 1,3-1,8 мас.% всей композиции, при этом указанная соль двухвалентного катиона представляет собой хлорид кальция, при этом композиция пребывает в форме порошка и/или агрегатов.
2. Гемостатическая композиция по п. 1, в которой волокна окисленной целлюлозы имеют распределение по размерам D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм.
3. Композиция по п. 1 или 2, в которой волокна окисленной целлюлозы представляют собой волокна окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ).
4. Композиция по любому из пп. 1-3, в которой соль протамина представляет собой сульфат протамина.
5. Композиция по любому из пп. 1-4, в которой диапазоны концентраций ε-ACA, сульфата протамина и хлорида кальция составляют 2,5-5,0 мас.%, 2,5-5,0 мас.%, 5,0-6,5 мас.% соответственно, и при этом остальная масса приходится на волокна окисленной целлюлозы до суммарной массы 100 мас.%.
6. Композиция по любому из пп. 1-5, которая пребывает в форме агрегатов, размер которых находится в диапазоне 75-420 мкм.
7. Способ получения гемостатической композиции, включающий в себя этапы, на которых смешивают волокна окисленной целлюлозы, имеющие распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм, причем концентрация волокон находится в диапазоне 83,5-90 мас.% всей композиции, со следующими порошкообразными соединениями:
i) эпсилон-аминокапроновая кислота (ε-ACA) с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0 мас.% всей композиции;
ii) соль протамина с концентрацией в диапазоне 2,5-5,0 мас.% всей композиции; и
iii) соль двухвалентного катиона, причем концентрация катиона указанной соли двухвалентного катиона составляет 1,3-1,8 мас.% всей композиции, при этом указанная соль двухвалентного катиона представляет собой хлорид кальция.
8. Способ по п. 7, в котором волокна имеют распределение по размерам D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм.
9. Способ по п. 7 или 8, дополнительно включающий в себя этапы, на которых прессуют гемостатическую композицию, необязательно подвергают прессованную композицию сушке и измельчению с получением таким образом гемостатических агрегатов.
10. Гемостатическая композиция, содержащая смесь, состоящую из волокон окисленной целлюлозы, имеющих распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм, и следующих порошкообразных соединений:
i) эпсилон-аминокапроновая кислота (ε-ACA);
ii) соль протамина; и
iii) соль двухвалентного катиона, при этом указанная соль двухвалентного катиона представляет собой хлорид кальция,
причем концентрация волокон окисленной целлюлозы находится в диапазоне 83,5-90 мас.% всей композиции, концентрация эпсилон-аминокапроновой кислоты (ε-ACA) находится в диапазоне 2,5-5,0 мас.% всей композиции, концентрация соли протамина находится в диапазоне 2,5-5,0 мас.% всей композиции, а концентрация катиона указанной соли двухвалентного катиона составляет 1,3-1,8 мас.% всей композиции.
11. Гемостатическая композиция по п. 10, в которой волокна окисленной целлюлозы имеют распределение по размерам D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм.
12. Гемостатическая композиция в форме агрегатов, содержащая смесь, состоящую из волокон окисленной целлюлозы, имеющих распределение по размерам D90 менее 350 мкм и D50 менее 167 мкм, и следующих порошкообразных соединений:
i) эпсилон-аминокапроновая кислота (ε-ACA);
ii) соль протамина; и
iii) соль двухвалентного катиона, при этом указанная соль двухвалентного катиона представляет собой хлорид кальция,
причем концентрация волокон окисленной целлюлозы находится в диапазоне 83,5-90 мас.% всей композиции, концентрация эпсилон-аминокапроновой кислоты (ε-ACA) находится в диапазоне 2,5-5,0 мас.% всей композиции, концентрация соли протамина находится в диапазоне 2,5-5,0 мас.% всей композиции, а концентрация катиона указанной соли двухвалентного катиона составляет 1,3-1,8 мас.% всей композиции.
13. Гемостатическая композиция по п.12, в которой волокна окисленной целлюлозы имеют распределение по размерам D90 менее 177 мкм и D50 менее 95 мкм.
14. Способ образования геля, включающий этап, на котором приводят гемостатическую композицию в форме порошка и/или агрегатов по любому из пп. 1-6, 10-13 в контакт с кровью с образованием таким образом геля.
15. Гемостатический гель, который можно получить способом по п. 14.
16. Гель по п. 15, отличающийся тем, что если он образован из порошкообразной композиции при контакте с кровью, он имеет сопротивление, в 10 или более раз превышающее сопротивление геля, который образуется при контакте сравнительной порошкообразной композиции, состоящей из окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ), с кровью, и/или тем, что если он образован из композиции в форме агрегатов, он имеет гемостатическую способность, в 1,5 или более раз превышающую гемостатическую способность геля, который образуется при контакте сравнительной композиции в форме агрегатов, состоящей из ОРЦ, с кровью.
17. Гемостатический набор, содержащий контейнер, включающий в себя гемостатическую композицию по любому из пп. 1-6, 10-13.
18. Набор по п.17, содержащий аппликатор, носитель и/или инструкцию по применению.
19. Способ обработки кровоточащей раны, бактериальной инфекции в месте раны с минимизацией или предотвращением анастомозной утечки, герметизации утечки в месте и/или предотвращения спайкообразования в месте хирургического вмешательства у требующего этого субъекта, при этом согласно способу наносят эффективное количество гемостатической композиции по любому из пп. 1-6, 10-13 на и/или в рану и/или место у субъекта.
20. Способ по п. 19, в котором нанесение осуществляют без приложения давления к композиции в направлении раны и/или места.
21. Применение гемостатической композиции по любому из пп. 1-6, 10-13 для обработки кровоточащей раны, бактериальной инфекции в месте раны с минимизацией или предотвращением анастомозной утечки, герметизации утечки в месте и/или предотвращении спайкообразования.
22. Применение по п. 21 для минимизации или предотвращения утечки при проведении операции аортокоронарного шунтирования (АКШ).
| US 20130316974 A1, 28.11.2013 | |||
| RU 2009119264 A, 21.05.2009 | |||
| US 5643596 A, 01.07.1997. |
