СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТКАНЕИНЖЕНЕРНОЙ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ РЕГЕНЕРАЦИИ КОСТИ Российский патент 2023 года по МПК A61F2/28 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано при лечении костных дефектов различной этиологии, требующих дополнительной стимуляции к восстановлению.

Существует множество способов лечения костной ткани. Современным способом с доказанной эффективностью лечения этих повреждений является как хирургическое вмешательство, так и консервативное лечение. Учитывая данные клинического осмотра, результатов исследований по показаниям: рентгенография, магнитно-резонансная-томография, компьютерная томография врачом конструируется наиболее оптимальная методика и порядок лечения.

При выявлении дефекта костной ткани, не требующего оперативного лечения, методом выбора является наблюдательная тактика и консервативное лечение. Таким примером является лечение при выявлении клинически и биомеханически незначимых костных кист.

При выявлении клинически и биомеханически значимого костного дефекта методом выбора является хирургическое лечение. Так же образование дефекта костной ткани, его замещение возможно при планировании массивной операции. Например, в ходе реэндопротезирования суставов, при заборе аутологичной кости из передней ости бедра, при остеосинтезе многооскольчатых переломов костей, при хирургическом лечении ложных суставов.

При лечении объемных дефектов костной ткани производится первичная обработка зоны дефекта. После чего, учитывая необходимый объем костной ткани, выполняется забор аутологичной кости (из передней ости подвздошной кости) или используются образцы аллогенной кости. Золотым стандартом для выполнения костной пластики является аутотрансплантат. Тем не менее, возможность применения аутотрансплантата ограничена его максимальным объемом и индивидуальными особенностями пациента в плане психологической подготовки, выраженностью болевого синдрома в области донорского места, наличием сопутствующей патологии, влияющей на качество костной ткани. Костные аллотрансплантаты используются по причине своей доступности: их применяют в виде малых фрагментов (чипе), целой соломки, сегментарных участков. Однако при объемных дефектах свойств аллогенного трансплантата недостаточно для обеспечения дополнительной регенераторной способности. Кроме того, они представляют потенциальный риск иммунного отторжения и патогенной трансмиссии, а небольшое число доноров и этические проблемы при использовании трупного материала ограничивают клинический спрос на этот вид трансплантатов.

Таким образом, очевидна необходимость разработки эффективных и надежных костных трансплантатов.

Наиболее близким к заявляемому способу является методика создания скаффолда Warren Grayson и соавт.- U.S. PATENT NO. US 20160095958 A1. Суть методики Warren Grayson и соавторов заключается в предварительной подготовке матрицы (скаффолда) на основе биодеградируемых полимеров: поли-е-капролактон (PCL), полимолочной кислоты (PLA), полигликлиевой кислоты (PGA), сополимера молочной и гликолевой кислоты (PLGA). Методика включает в себя так же процесс культивирования клеточного материала стромально-васкулярной фракции.

Недостатком данной методики является использование в качестве матрицы биополимера, свойства которого в полной мере не повторяют свойства костной ткани. Кроме того, клеточный материал необходимо культивировать в течение продолжительного времени, так как полимеры не обладают достаточными свойствами для адгезии клеток. При этом в процессе культивирования происходит изменение свойств нативной культуры клеток и неизбежны их потери.

Задача (технический результат) заявляемого способа заключается в повышении эффективности восстановления костной ткани за счет создания эффективной транеинженерной конструкции, свойства которой приближены к свойствам аутологичной кости.

Поставленная задача решается тем, что способ создания тканеинженерной конструкции для стимуляции регенерации кости включает пропитку матрицы клеточным материалом стромально-васкулярной фракции. Согласно предлагаемому изобретению из губчатого депротеинизированного костного трансплантата изготавливают чипсы, которые используют в качестве матрицы. Выполняют забор жировой ткани и выделение из нее стромально-васкулярной фракции, одновременно осуществляют забор крови пациента и выделение из нее обогащенной тромбоцитами плазмы. Стромально-васкулярную фракцию объединяют с плазмой и пропитывают полученной смесью чипсы из губчатой депротеинизированной кости.

Предлагаемая последовательность операций позволяет увеличить регенераторный потенциал костной ткани пациента в зоне дефекта за счет использования наиболее биологически совместимых материалов, которые приближают полученную тканеиженерную конструкцию к характеристикам костного аутотрансплантата.

Экспериментально установлено оптимальное соотношение объемов костного транспланатата (1 см³) и стромально-васкулярной фракции совместно с обогащенной тромбоцитами плазмой (1,7 мл). При таком соотношении депротеинизированная кость пропитывается наиболее эффективно, а свойства полученной тканеинженерной конструкции наиболее приближены к характеристикам костного аутотрансплантата.

В случае недостаточного объема стромально-васкулярной фракции совместно с обогащенной тромбоцитами плазмой на идентичный объем депротеинизированной кости свойства полученной конструкции менее приближены к характеристикам аутотрансплантата, в результате чего восстановление костной ткани проходит менее эффективно.

В случае избыточного объема стромально-васкулярной фракции совместно с обогащенной тромбоцитами плазмой на идентичный объем депротеинизированной кости свойства полученной контрукции приближены к характеристикам аутотрансплантата, однако в этом случае избыточно забранный материал жировой ткани и крови оказывается нецелесообразным и утилизируется, а донорское место забора жировой ткани оказывается больше вызывая более выраженный болевой синдром.

Таким образом, выявлено оптимальное соотношение объемов костного трансплантата и стромально-васкулярной фракции совместно с обогащенной тромбоцитами плазмой для создания эффективной тканеинженерной конструкции.

Кроме того, совместно с выделеннием стромально-васкулярной фракции и обогащенной тромбоцитами плазмой пациента, собственно тканеинженерная конструкция может быть создана и использована in situ - т.е. в операционной, в ходе основного оперативного вмешательства. В этом случае сохраняется жизнеспособность выделенных элементов стромально-васкулярной фракции пациента, что также улучшает свойства полученной конструкции для восполнения костного дефекта.

Предлагаемое изобретение поясняется фиг.1 и 2, на которой представлены возможные места для забора жировой ткани в соответствии с закладкой жировой ткани у человека. На фиг.3 показана возможная область забора жировой ткани у кроликов. На фиг.4 и 5 показано замещение дефекта костной ткани при помощи губчатой кости совместно со стромально-васкулярной фракцией жировой ткани в эксперименте in vivo на модели кролика.

Промышленная применимость предлагаемого способа подтверждается примером конкретного выполнения с использованием известных методик и инструментария.

Предлагаемый способ выполняется в асептических условиях операционной под анестезией. Для выполнения методики требуется хирургический набор инструментария для забора жировой ткани и проведения SVF-терапии, колба для проведения PRP-терапии (YCELLBIO KIT - http://www.ycellbio.com/bbs/content.php?co_id=patent_en). Во время оперативного вмешательства, при котором потребовалось выделение факторов для дополнительной стимуляции остеорепаративных процессов, один их оперирующих хирургов после обработки зоны для забора жировой ткани выполняет проколы до подкожно-жировой клетчатки. В случае укладки пациента на спине проколы выполняются параумбиликально (фиг.1). В случае укладки в положении на животе или на боку проколы целесообразно выполнять в области скопления жировой клетчатки в верхнегрудном отделе между лопаток (фиг.2). После выполнения проколов ткань подкожно-жировой клетчатки обрабатывается и обезболивается при помощи стандартного липосакционного раствора Кляйна.

Из жировой ткани выделяют стромально-васкулярную фракцию. Эталонным методом выделения стромально-васкулярной фракции на данный момент являются варианты с использованием коллагеназы (SVF (stromal vascular fraction) preparation method - CN 105132500 A httpsHYPERLINK "https://patents. google.com/patent/CN 105132500 A/en"://HYPERLINK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"patentsHYPERLINK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en".HYPEPvLiNK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"googleHYPERLINK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en".HYPERLrNK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"comHYPERLTNK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"/HYPERLrNK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"patentHYPERLINK

"https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"/HYPERLINK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"CNHYPERLPNK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"105132500HYPERLINK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"AHYPERLINK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"/HYPERLINK "https://patents.google.com/patent/CN105132500A/en"en; Component separator - EP3144019B1 https://patents.google.com/patHYPERLINK

"https://patents.google.com/patent/EP3144019B1/en"eHYPERLINK "https://patents.google.com/patent/EP3144019B1l/en"nt/EP3144019B1/en; Dividing device for blood elements or cell fractions - https.HYPERLINK "https://doi.org/10.8080/1020120022304?urlappend=en"/HYPERLINK "https://doi.org/10.8080/1020120022304?urlappend=en"/doi.org/10.8080/102012002 2304?urlappend=en). Во время проведения обработки жировой ткани у пациента забирается кровь с выделением обогащенной тромбоцитами плазмы методом описанным для PRP-TepanHn(YCELLBIO KIT - http://www.ycellbio.com/bbs/content.php?co_id=patent_en). Полученные субстраты объединяются и проводится пропитывание губчатого депротеинизированного аллогенного костного трансплантата. Таким образом, получаем тканеинженерную конструкцию in situ.

Возможность создания тканеинженерной конструкции на базе губчатого депротеинизированного костного трансплантата была проверена нами в эксперименте. На базе ФГБУ НИИТО им. Я.Л. Цивьяна на модели кролика в эксперименте in vivo был выверен способ хирургического лечения дефектов костной ткани с созданием тканеинженерной конструкции in situ (в операционной) для стимуляции регенерации кости, заполнения зоны костного дефекта (фиг.3, 4 и 5). Результаты эксперимента были оценены на макро- и микропрепаратах. В ходе эксперимента in vivo выведено оптимальное соотношение объемов костного транспланатата и стромально-васкулярной фракции совместно с обогащенной тромбоцитами плазмой, позволяющее наиболее эффективно пропитать депротеинизированную донорскую кость. Отношение объемов составило 1 см³ : 1,7 мл соответственно. Учитывая, что в эксперименте проверялась именно депротеинизированная губчатая кость человека, а так же учитывая сопоставимость целевых показателей крови животного результаты эксперимента применимы для человека. Актуальным данное соотношение так же является для бионического восстановления кости в перспективе.

Полученная тканеинженерная конструкция с помощью импактора или иного хирургического инструментария устанавливается в глубину дефекта. Поверхность дефекта закрывается фрагментами костной ткани, остатками костного трансплантата, костным воском или иной конструкцией закрывающей поверхность дефекта.

Послеоперационные рекомендации - в соответствии с основным оперативным вмешательством, параллельно которому выполняется описываемая методика. Учитывая специфику восстановления костной ткани обязательным в процессе восстановительного лечения являются комплексы ЛФК на проприорецепцию зоны дистальнее поражения. Через 4-6 месяцев результат лечения рекомендовано оценивать по данным физикального обследования, рентгенографии или МСКТ, МРТ.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано при лечении костных дефектов различной этиологии, требующих дополнительной стимуляции к восстановлению. Способ создания тканеинженерной конструкции для стимуляции регенерации кости, включающий пропитку матрицы клеточным материалом стромально-васкулярной фракции, отличающийся тем, что в качестве матрицы используют губчатый депротеинизированный костный трансплантат, выполняют забор жировой ткани самого пациента и выделение из нее стромально-васкулярной фракции, одновременно осуществляют забор крови самого пациента и выделение из нее обогащенной тромбоцитами плазмы, стромально-васкулярную фракцию объединяют с плазмой и пропитывают полученной смесью матрицу из депротеинизированной губчатой кости в соотношении 1 см³ матрицы / 1,7 мл смеси стромально-васкулярной фракции с плазмой. Изобретение обеспечивает увеличение регенераторного потенциала костной ткани пациента в зоне дефекта за счет использования наиболее биологически совместимых материалов, которые приближают полученную тканеиженерную конструкцию к характеристикам костного аутотрансплантата. 5 ил.

Способ создания тканеинженерной конструкции для стимуляции регенерации кости, включающий пропитку матрицы клеточным материалом стромально-васкулярной фракции, отличающийся тем, что в качестве матрицы используют губчатый депротеинизированный костный трансплантат, выполняют забор жировой ткани самого пациента и выделение из нее стромально-васкулярной фракции, одновременно осуществляют забор крови самого пациента и выделение из нее обогащенной тромбоцитами плазмы, стромально-васкулярную фракцию объединяют с плазмой и пропитывают полученной смесью матрицу из депротеинизированной губчатой кости в соотношении 1 см³ матрицы / 1,7 мл смеси стромально-васкулярной фракции с плазмой.