СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНАТОМИЧЕСКИХ МАКРОПРЕПАРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ Российский патент 2023 года по МПК A01N1/00 

Изобретение относится к области медицины, а именно к нормальной и патологической анатомии и предназначено для использования в научных целях в образовательных учреждениях.

Известна технология профессора Гюнтера фон Хагенса «SheetPlastination» (https://vonhagens-plastination.com/pages/medical-teaching-specimens/von-hagens-plastination.php/plastination), суть которой состоит в изготовлении тончайшего анатомического среза и замещении воды изнутри и снаружи на полимер.

Изготовленный по данной технологии макропрепарат хорошо подходит для изучения, может храниться неограниченное количество времени, но эта технология требует больших затрат и требует особых условий. Стоимость одного анатомического препарата по технологии Гюнтера фон Хагена составляет более 20 тысяч рублей.

Известны российские аналогичные технологии пластинации (Сабанчиев А. З., Гадиева Т. М.-Пластинация как современный метод изготовления анатомических препаратов-Саратовский ГМУ им. Разумовского, 2018). Описываемая авторами технология представляет собой вариацию на тему разработки Гюнтера фон Хагенса.

Существует также способ изготовления влажного макропрепарата (О. О. Зайцева, С. П. Ашихмин, О. Б. Жданова, П. Г. Распутин, А. А. Грухин-Новый способ консервации биоматериала/ Кировская государственная медицинская академия, Киров, 2007 год), заключающийся в том, что срез или фрагмент биологического материала погружают в стеклянную ёмкость, заполненную фиксирующим раствором.

Несмотря на широкую распространенность, этот способ опасен, так как при создании макропрепарата по этой методике высок риск травматизации из-за использования стекла и такой макропрепарат требует постоянного ухода. Анатомические макропрепараты, созданные по данному способу, не подходят для постоянного использования.

Известен способ пластинации анатомических препаратов с применением силиконового каучука технического назначения (патент №2454073, А01N1/00, 27.06.2012), заключающийся в том, что проводят обезвоживание в ацетоне, фиксацию изготовленного анатомического препарата в 10% растворе кислого формалина в течение 2 суток, промывке в проточной водопроводной воде в течение 24 часов для удаления остатков формалина из тканей препарата. Затем препарат на 24 часа помещают в морозильную камеру при температуре не ниже -5°С, после чего процедуру промывки повторяют и производят обезвоживание в ацетоне при комнатной температуре +20°С. В первую неделю смена ацетона проводится трижды: через 24 часа, затем двукратно через каждые 72 часа. Процесс дегидратации производят до тех пор, пока содержание воды в препарате не снизится до 2%. При обезвоживании проводят 5-кратную смену ацетона с интервалом в 1 неделю, начиная с 8-го дня. После обезвоживания препарата производят форсированную пропитку, в процессе которой образец помещается в силиконовый композит, состоящий из 2-х частей: силиконового каучука СКТН-А и амидного катализатора 76020. Объем катализатора составляет 1% от объема композита. Далее емкость с препаратом в силиконовом композите помещают на индукционную варочную панель, позволяющую поддерживать постоянную температуру 60°С. Нагревание проводят по 3 часа с интервалами в 24 часа до прекращения кипения ацетона. Далее препарат оставляют в полимерном композите еще на 24 часа при комнатной температуре. После форсированной пропитки осуществляют тщательное удаление остатков полимера с поверхности препарата. Затем производят сушку под тягой при комнатной температуре.

Также известен способ создания анатомического макропрепарата по технологии пластинаци биологических тканей (патент №2282992, A01N1/00, 10.09.2006), при котором объект фиксируют, обезвоживают в 100% ацетоне, производят форсированную пропитку объекта на водяной бане при температуре 80-100°С при размере объекта толщиной до 4 см трижды по 3 часа с интервалом в 24 часа; при толщине от 4 до 15 см - 5 раз, а при толщине от 15 до 30 см – 7-8 раз, используя при этом композицию, состоящую из силиконового полимера SX 101 (3 части), полиизопрена готового раствора (резинового клея) 2 части) и уайт-спирита (1 часть). После чего объект вытирают и высушивают, а во втором случае после обезвоживания сначала производят пропитку биологического объекта при комнатной температуре 10% раствором целлоидина в 100% ацетоне в течение 14 дней с последующим удалением излишков раствора, а затем форсированную пропитку на водяной бане так же, как и в первом варианте, но используя при этом в качестве полимерного материала готовый раствор полиизопрена.

Основными недостатками обоих способов являются более сложный технологический процесс, заключающийся в большом количестве циклов обработки биологического материала и в большом наборе необходимых химических реактивов, будут требоваться более щадящие условия хранения и эксплуатации.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, - создание анатомического макропрепарата, представляющего собой пластинированный (обработанный затвердевшим силиконом) фрагмент биологического материала, погружённый в прозрачную эпоксидную смолу.

Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение срока службы анатомического макропрепарата, безопасность при работе с ним в учебных заведениях, не требуется уход и легко переносит транспортировку, а также снижаются риски для здоровья при его создании и использовании.

Указанный технический результат достигается за счет того, что фрагмент биологического материала обрабатывают фиксирующим раствором, имеющим состав: формалин (40%) 10%, этиловый спирт (96%) 30%, борная кислота (сухая) 5г на 100 мл раствора и вода до 100% методом погружения на 48-72 часа, а в случае, если работу производят с материалом, представляющим собой цельный орган, то предварительно раствор проводят по сосудистой системе при помощи шприца. Обработанный указанным фиксирующим раствором фрагмент биологического материала подвергают обезвоживанию в 96% растворе этанола 3-7 суток и обезжириванию в 100% растворе ацетона 3-7 суток. Затем производят импрегнацию фрагмента биологического материала силиконом и отвердителем в виде паров в герметичной камере под вакуумом - от 48 до 72 часов в каждом случае в зависимости от объёма фрагмента биологического материала. После чего обработанный биологический материал заливают прозрачной эпоксидной смолой и получают анатомический макропрепарат. Причем сначала заливают первый слой, на поверхности которого будет находиться фрагмент биологического материала, спустя 3,5-4 часа происходит частичное затвердевание смолы, тогда производят второй этап заливки. Таким образом, фрагмент биоматериала окружён прозрачной смолой со всех сторон, которая служит крепкой капсулой для него.

Блоки анатомического препарата, полученного по технологии обработки биологического материала фиксирующим раствором и погружения его в прозрачную эпоксидную смолу с образованием герметичной прозрачной капсулы, в настоящее время в России не выпускается. Полимерный блок будет обеспечивать возможность детального изучения биологического макропрепарата без прямого контакта с ним. Герметичная фиксация дезинфицированного биологического препарата внутри полимерного блока позволяет безопасно изучать его, удобно длительно хранить без применения специальных условий.

Конечный продукт не содержит стекла и при его создании биологический материал не контактирует с формалином постоянно, отсутствие необходимости постоянной работы с токсичным формалином значительно повышает безопасность препарата. Также, благодаря особому фиксирующему раствору и заливке в эпоксидную смолу, визуальные свойства объекта остаются неизменными неограниченный срок, что позволяет полностью исключить реставрацию макропрепаратов и уход за ними.

На практике способ осуществляют следующим способом.

На первом этапе препарируют нужный для изучения фрагмент биоматериала, это может быть фрагмент органа и/или ткани. Полученный фрагмент биоматериала обрабатывают специальным фиксирующим раствором, имеющим следующий состав:

Формалин (40%) 10%;

Этиловый спирт (96%) 30%;

Борная кислота (сухая) 5г на 100 мл раствора;

Вода до 100%.

Обработку производят двумя способами: если это плоский срез, то его непосредственно погружают в раствор на 48-72 часа, если работу производят с материалом, представляющим собой цельный орган, то предварительно раствор проводят по сосудистой системе при помощи шприца.

Затем фрагмент биологического материала подвергают обезвоживанию в 96% растворе этанола 3-7 суток и обезжириванию в 100% растворе ацетона 3-7 суток. Очерёдность сред практической значимости не имеет.

Полученный фрагмент биологического материала пропитывают силиконом изнутри и снаружи, применяя метод импрегнации. Для этого материал помещают в первую ёмкость, имеющую герметичную крышку и клапан для подключения вакуумного компрессора. На дне ёмкости находится небольшое количество жидкого литьевого силикона. Далее откачивают воздух - для этого используют пищевой вакуумный компрессор. Это усиливает испарение силикона и его пары пропитывают фрагмент. Во второй ёмкости аналогичного строения материал пропитывают отвердителем. Время экспозиции составляет по 48-72 часа в каждой из жидкостей.

После этого производят заливку биологического материала прозрачной эпоксидной смолой. Наилучшие свойства продемонстрировала прозрачная декоративная эпоксидная смола марки Epoxy River (https://ru-smola.com/Эпоксидная-смола/Смола-для-столешниц-Epoxy-River).

Пропитанный силиконом фрагмент размещают в форме и заливают первый слой эпоксидной смолы. Из-за того, что любой фрагмент всплывает на поверхность, заливку проводят в два этапа. Сначала заливают первый слой, на поверхности которого будет находиться фрагмент биологического материала, спустя 3,5-4 часа происходит частичное затвердевание смолы, тогда производят второй этап заливки.

Все процедуры проводятся при комнатной температуре и были достигнуты следующие результаты: весь срез был пропитан отвердевшим прозрачным силиконом. Силикон, создавая герметичную капсулу вокруг объекта, делает материал готовым к заливке в эпоксидную смолу, что является финальной стадией работы над макропрепаратом. Прозрачная декоративная эпоксидная смола заливается при комнатной температуре в два слоя. Интервал между заливками составляет 3,5-4 часа, в зависимости от размеров объекта и толщины заливаемого слоя. В конечном итоге объект представлял собой прозрачный блок полимерной смолы размерами 15×15×1,5 см, имел массу 250г, содержащий внутри герметично закрытый при помощи силикона срез биологического объекта.

Применение фиксирующего раствора позволяет сохранить окраску биологического материала и избежать обесцвечивание ткани, которое так часто вызывается формалином.

Описываемая технология позволяет не только создавать объекты, применяемые в научных целях в образовательных учреждениях, но и объекты, которые могут быть в свободной продаже в качестве сувенирной продукции. Конечный объект обладает высокой устойчивостью к прямому солнечному свету и большой ударопрочностью.

Пример реализации способа

Биологический объект - бычья почка размерами 17×5×3 см и массой 300 г была подвергнута обработке по предлагаемому способу: была проведена фиксация раствором, имеющим следующий состав:

Формалин (40%) 10%;

Этиловый спирт (96%) 30%;

Борная кислота (сухая) 5г на 100 мл раствора;

Вода до 100%,

проведённым по артериальной сети, с последующим погружением в раствор на 48-72 часа. Затем бычью почку подвергают обезвоживанию в 96% растворе этанола 3-7 суток и обезжириванию в 100% растворе ацетона также 3-7 суток. Очерёдность сред практической значимости не имеет. Затем бычью почку пропитывают силиконом изнутри и снаружи, применяя метод импрегнации. Для этого материал поместили в первую ёмкость, имеющую герметичную крышку и клапан для подключения вакуумного компрессора. На дне ёмкости находится небольшое количество жидкого литьевого силикона. Далее откачивают воздух - для этого использовали пищевой вакуумный компрессор. Это усилило испарение силикона и его пары пропитали материал. Время экспозиции составляет 48-72 часа. Во второй ёмкости аналогичного строения бычью почку пропитали отвердителем. Время экспозиции составляет также 48-72 часа. Пропитанный силиконом материал разместили в форме и залили первый слой прозрачной эпоксидной смолой, спустя 3,5-4 часа после того как эпоксидная смола частично затвердела, произвели второй этап заливки прозрачной эпоксидной смолой.

Получили анатомический макропрепарат, при этом цвет объекта стал более насыщенным, что положительно скажется на применении в научных и учебных целях. Полимерный блок из эпоксидной смолы надёжно защищает биологический материал от внешних воздействий благодаря своей высокой ударопрочности. Уход за описываемым изделием не требуется ввиду того, что среды, в которых содержится объект (этанол, ацетон), обладают дезинфицирующими свойствами и их пары герметично запаяны в силикон и прозрачную эпоксидную смолу.

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу изготовления анатомических макропрепаратов с использованием эпоксидной смолы. Способ заключается в том, что фрагмент биологического материала обрабатывают фиксирующим раствором, имеющим состав: формалин (40%) 10%, этиловый спирт (96%) 30%, борная кислота сухая 5 г на 100 мл раствора и вода до 100%, методом погружения на 48-72 ч, а в случае, если в качестве такого материала используют цельный орган, то раствор предварительно проводят по сосудистой системе при помощи шприца; затем обработанный таким образом фрагмент биологического материала подвергают обезвоживанию в 96% растворе этанола 3-7 суток и обезжириванию в 100% растворе ацетона 3-7 суток; далее производят импрегнацию фрагмента биологического материала силиконом и отвердителем в виде паров в герметичной камере под вакуумом в течение 48-72 ч в каждом случае в зависимости от объёма указанного материала; после чего этот материал заливают прозрачной эпоксидной смолой. Изобретение обеспечивает повышение срока службы анатомического макропрепарата и безопасности при работе с ним в учебных заведениях. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ изготовления анатомических макропрепаратов с использованием эпоксидной смолы, заключающийся в том, что фрагмент биологического материала обрабатывают фиксирующим раствором, имеющим состав: формалин (40%) 10%, этиловый спирт (96%) 30%, борная кислота сухая 5 г на 100 мл раствора и вода до 100% методом погружения на 48-72 часа, а в случае, если работу производят с материалом, представляющим собой цельный орган, то предварительно раствор проводят по сосудистой системе при помощи шприца; обработанный указанным фиксирующим раствором фрагмент биологического материала подвергают обезвоживанию в 96% растворе этанола 3-7 суток и обезжириванию в 100% растворе ацетона 3-7 суток; затем производят импрегнацию фрагмента биологического материала силиконом и отвердителем в виде паров в герметичной камере под вакуумом - от 48 до 72 часов в каждом случае в зависимости от объёма фрагмента биологического материала; после чего обработанный биологический материал заливают прозрачной эпоксидной смолой и получают анатомический макропрепарат.

2. Способ изготовления анатомических макропрепаратов с использованием эпоксидной смолы по п. 1, заключающийся в том, что сначала заливают первый слой прозрачной эпоксидной смолы, на её поверхность укладывают фрагмент биологического материала, спустя 3,5 - 4 часа происходит частичное затвердевание смолы, тогда производят второй этап заливки прозрачной эпоксидной смолы.