Изобретение относится к области медицины, а именно к местным гемостатическим средствам для контролируемой атравматичной остановки наружных кровотечений, в том числе массивных венозных и артериальных, и может применяться для оказания скорой медицинской помощи в полевых и стационарных условиях при ранениях и травмах, включаться в состав аптечек и укладок различного назначения.
На сегодняшний день представлен широкий спектр местных гемостатических средств (МГС) различного исполнения, которые применяются для остановки кровотечений. В медицинской практике к таким средствам предъявляются следующие основные требования: эффективная остановка наружного кровотечения в течение периода не более трех-пяти минут, предотвращение повторного кровотечения, удобство в использовании, биосовместимость, минимальное количество побочных эффектов. Длительное время наиболее часто применялись МГС в форме порошков, частиц или гранул. Среди наиболее известных изделий можно выделить такие средства как «Гемостоп», Гемоспас», «Гемоспас Био», «Элларга» «Гепоглос», «QuikClot», «Celox». Необходимо отметить, что накопленный практический опыт применения МГС на основе цеолитов выявил их негативные эффекты, выражавшиеся в термическом воздействии на ткани человека, что сильно ограничило область его использованияВ качестве родоначальника подобных средств рассматривается американсоке МГС «QuickClot».
В последнее время наибольшее распространение получили МГС на основе природного биополимера хитозана, который в силу своих структурных особенностей сам по себе может выступать в качестве коагулянта. Кроме того, хитозан является полностью безопасным для человека и обладает умеренной антимикробной активностью. В основе механизма гемостатического действия лежат следующие эффекты:
- сорбция жидкой части плазмы;
- коагуляции эритроцитов;
- адгезии, агрегации и активации тромбоцитов.
Хитозан может поглощать от 50 до 300% жидкости от его начальной массы, при этом скорость сорбции зависит от молекулярной массы и степени деацетилирования хитозана. Эритроциты в присутствии хитозана теряют двуяковогнутую форму, что приводит к уменьшению расстояния между ними, а сорбция плазмы приводит к концентрации эритроцитов и тромбоцитов в поврежденном месте. Коагуляция в присутствии хитозана объясняется «сшиванием» (связыванием) эритроцитов цепями полимера с образованием «решетки», захватывающей элементы крови, что связано с положительным зарядом молекулы хитозана, притягивающей эритроциты, мембраны которых заряжены отрицательно (электростатическим эффектом). Дополнительный гемостатический эффект хитозана связан с адгезией, агрегацией и активацией тромбоцитов, которая может быть связана с поверхностными свойствами молекулы хитозана.
Важной особенностью МГС на основе хитозана является отсутствие экзотермической реакции при растворении или контакте с кровью и сорбции ее компонентов, что позволяет избежать такого сильного побочного эффекта как ожог, характерного для МГС на основе цеолитов.
Фактором, ограничивающим применение МГС в форме порошков или гранул, является неудобство их использования в полевых условиях (при воздействии факторов внешней среды, таких как ветер и осадки), а также при фонтанирующих кровотечениях. Кроме того, применение подобных МГС затрудняет последующую хирургическую обработку из-за необходимости извлечения из раны остатков порошка/гранул. В связи с этим наибольший интерес представляют МГС в форме повязок, бинтов, полотен, губок, пластырей.
Известно гемостатическое медицинское изделие (Патент на изобретение №2681184, опубл. 04.03.2019 г.), выполненное в виде гемостатической губки, которая состоит из поперечно сшитого эпоксидной смолой хитозана, глицерина и антисептического препарата. При этом количественное соотношение компонентов должно быть следующим, мас.%: сшитый хитозан 75-85, глицерин 14,5-24,5, антисептический препарат - до 100. Изобретение обеспечивает усиление поглотительной способности губки за счет определенного соотношения выбранных компонентов в составе.
К недостаткам данного изделия можно отнести использование эпоксидной смолы для проведения процесса сшивки хитозана. Одно из часто наблюдаемых вредных влияний эпоксидных смол — раздражение покровов тела, что способно вызвать появление аллергического контактного дерматита. В качестве отвердителей эпоксидных смол чаще всего используют амины, которые тоже проявляют токсичность и раздражающее действие. Использование данного прекурсора для изготовления МГС может являться фактором риска при его применении у пациентов, заключающегося во возникновении нежелательных побочных эффектов в виде местного раздражения. Кроме того, основное предназначение губок – использование при проведении хирургических операций и остановка кровотечений в условиях стационаров. Их применение в полевых условиях ограничено высокой стоимостью и отсутствием вариантов исполнения, которые могут эффективно применяться при массивных артериальных и венозных кровотечениях.
Известно гемостатическое медицинское изделие (Патент на ПМ №181203, опубл. 05.07.2018 г.), выполненное в виде гемостатического пластыря, состоящего из полимерной подложки, впитывающего слоя, расположенного на подложке по центру, клейкого вещества, нанесенного на подложку со стороны впитывающего слоя по краям, и защитного покрытия, закрывающего поверхность пластыря со стороны впитывающего слоя, причем впитывающий слой содержит композицию, включающую соль хитозана и полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, ковалентно сшитые полифункциональным соединением из ряда глицидиловых эфиров.
Недостатками данного изделия являются относительной узкий спектр его применения в силу низкой сорбционной способности, а также ограничение возможных размеров изделия, что определяет невозможность его использования в случае тяжелых и обширных ранений, сопровождающихся фонтанирующим кровотечением.
Известно гемостатическое медицинское изделие (Патент на ПМ №135921, опубл. 27.12.2013 г.), выполненное в виде односторонней или двухсторонней многослойной повязки и состоящей, по меньшей мере, из подложки и активного слоя из нетканого материала на основе нановолокон хитозана. Активный гемостатический слой размещен с одной стороны на поверхности подложки, представляющей собой нетканый материал с удельным весом не более 15 г/м2, состоящий из, по меньшей мере, нановолокон хитозана, полученных электроформованием. Подложка состоит из одного или нескольких слоев и содержит, по меньшей мере, один технологический и/или контактный слой, причем каждый контактный слой размещен в непосредственной близости к активному слою и представлен нетканым материалом, состоящим из нановолокон алифатического полиамида, полученных электроформованием. Технологический слой выполнен из целлюлозного или синтетического материала. Между контактным и активным слоем может быть размещен гелеобразующий слой, представляющий собой нетканый материал, состоящий из нановолокон карбоксиметилцеллюлозы, полученных электроформованием.
Недостатком данного изделия является трудоемкий процесс получения нановолокон хитозана и алифатического полиамида путем электроформования. Кроме того, рядом специалистов отмечается относительно низкий гемостатический эффект при массивных артериальных кровотечениях.
Особое место в ряду эффективных средств для остановки кровотечений занимают МГС на основе хитозановых аэрогелей. Данные изделия обладают такими свойствами как высокая удельная площадь поверхности (от 200 м2/г и выше), высокая пористость (98-99%) и сорбционная ёмкость, низкая плотность (0,3-0,03 г/см3), а также биологическая совместимость с тканями и органами человека. Хитозановые аэрогели способны интегрировать в себе уникальные физико-химические и структурные характеристики аэрогелей в совокупности с природными свойствами самого хитозана, что позволяет достигать усиления гемостатического эффекта, более выраженного по сравнению с уже существующими изделиями.
Известно ранозаживляющее и гемостатическое средство (Патент на изобретение №2709462, опубл. 18.12.2019 г.), представленное в виде сферических частиц хитозанового аэрогеля с удельной поверхностью от 200 до 600 м2/г, пористостью от 95 до 99% с сочетанием мезопор 1-20 нм до 1-2 см3/г и макропор размером более 50 нм до 20-30 см3/г. Группа изобретений обеспечивает создание высокоэффективного ранозаживляющего и гемостатического средства на основе хитозана, обладающего биосовместимостью с тканями человека, отсутствием цитотоксичности, легкостью удаления с поверхности раны, без нанесения дополнительных повреждений.
Отличительной особенностью данного изобретения является впервые доказанный гемостатический эффект изделий на основе хитозановых аэрогелей. Основным недостатком является непосредственно форма гемостатического средства, а именно сферические частицы малого размера. Как было указано ранее, местные гемостатические средства в форме частиц являются низкоэффективными, неудобными в применении, особенно в военно-полевых и экстремальных условиях. Низкая плотность представленных частиц хитозанового аэрогеля дополнительно создает сложности при его применении (возможность приобретения электростатического заряда, что вызывает «налипание частиц»). При использовании средств, в которых частицы или гранулы хитозана наносятся на какую-либо основу (подложку), отмечается их осыпание. Совокупность указанных недостатков говорит о низком потенциале при использовании в качестве местного гемостатического средства для остановки массивных кровотечений.
Наиболее близким техническим решением является «Гемостатическое средство на основе хитозанового аэрогеля» (Патент на изобретение №2743425, опубл. 18.02.2021 г.), которое представляет собой комплексное медицинское изделие, а именно нетканый материал, модифицированный за счет нанесения хитозанового аэрогеля. Такое средство может быть выполнено в виде бинта, салфетки или повязки. Модификация осуществляется за счет способа пропитки исходного материала гелем хитозана с последующим применением технологии сверхкритической сушки. Указанное изделие отличается тем, что для его получения используют нетканый материал с поверхностной плотностью от 20 г/м2 до 105 г/м2, пропитанный аэрогелем хитозана, и относится к способу получения гемостатического средства на основе хитозана, который заключается в подготовке раствора хитозана с последующим проведением сверхкритической сушки, отличающемуся тем, что готовым раствором хитозана концентрацией от 1 до 4 моль/л заливают носитель из нетканого материала для формирования геля хитозана в течение не менее 6 часов, после чего проводят отмывку средства до нейтрального рН и замену растворителя с пошаговым увеличением концентрации растворителя 10-50-70-90-100-100-100% масс и последующим высушиванием гемостатического средства с применением процесса сверхкритической сушки.
Недостатками существующих технических решений являются:
• Ограничение количества хитозана, которое может включаться в состав одного изделия, что не позволяет добиться оптимальной гемостатической активности. Например, в МГС, изготовленном в соответствии с изобретением-прототипом (патент на изобретение №2743425), количество хитозана не превышает 15-20 %масс., в то время как для коммерчески доступного МГС «Celox», полученного с применением технологии термоскрепления хитозана с нетканым полотном (технология, отличная от технологии получения гемостатического материала, применяемого в настоящем изобретении) количество хитозана составляет в среднем 26 %масс. Указанный недостаток снижает гемостатическую активность МГС, которая определяется содержанием хитозана в изделии;
• Ограничение поверхностной плотности исходного нетканого материала, используемого для изготовления гемостатического средства, не превышающей 105 г/м2, и толщины исходного нетканого материала, которая напрямую связана с поверхностной плотностью и не превышает 1 мм. Указанные ограничения снижают механические свойства готового изделия (прочность и плотность) и уменьшают компрессионное воздействие на источник кровотечения при размещении средства в ране;
• Низкие показатели адсорбции местных гемостатических средств на основе хитозана, что снижает гемостатическую активность за счет недостаточного эффекта гемоконцентрации, связанного с впитыванием жидкой части плазмы;
• Отсутствие в составе гемостатического средства дополнительных компонентов, обладающих собственной кровоостанавливающей активностью, которые могут усилить гемостатический эффект за счет прямого и опосредованного влияния на системы свертывания крови и фибринолиза, а также уменьшить общую кровопотерю при ранении за счет сосудосуживающего эффекта в отношении мелких сосудов раневой полости;
• Использование в процессе гелеобразования раствора хитозана гидроксида натрия, который относится к вредным веществам 2-го класса опасности (ГОСТ 12.1.005-76). Кроме того, использование гидроксида натрия как сшивающего агента не позволяет получать материал с контролируемой внутренней структурой, что впоследствии снижает гемостатический эффект конечного изделия;
• Трудоемкий и низко производительный процесс пропитки исходного нетканого материала, заключающийся в прямой заливке раствора хитозана в специальных емкостях, в результате чего для пропитки каждого изделия необходимо отдельно заливать его раствором исходных веществ в пределах одной емкости на срок не менее 6 ч, после чего в этих же емкостях проводить процесс гелеобразования. Указанный процесс практически не подходит для промышленного производства изделий на основе нетканого материала, пропитанного хитозаном;
• Неравномерное распределение хитозана по поверхности и в толще нетканого материала, что крайне негативно сказывается на качестве конечного изделия и появлению брака (появление областей с недостаточным или, наоборот, излишнем количеством кровоостанавливающего агента; заломы полотна; высокий процент осыпаемости с зон избыточного содержания кровоостанавливающего агента и пр.).
Технической проблемой является необходимость создания эффективного МГС на основе нетканого материала, пропитанного хитозаном, модифицированного за счет использования безопасных сшивающих агентов и введения дополнительных компонентов, позволяющего получить МГС с развитой внутренней структурой и большой удельной площадью поверхности, обладающее высокой гемостатической активностью. Дополнительной задачей является увеличение прочности, плотности и адсорбирующей способности готового изделия.
Техническим результатом является значительное повышение эффективности гемостатического средства за счет увеличения количества хитозана в готовом изделии, использования нетканого материала на основе целлюлозы, обладающей собственной гемостатической активностью, модификации структуры гемостатического материала и введения в его состав дополнительных компонентов, обладающих собственной кровоостанавливающей активностью, а также повышение плотности готового изделия по сравнению с исходным нетканым материалом в совокупности с расширением диапазона поверхностной плотности и толщины исходного нетканого материала.
Технический результат достигается тем, что гемостатическое средство на основе хитозана, включающее нетканый материал на основе целлюлозы, пропитанный композицией с нанопористым хитозаном, согласно изобретению, обладает поверхностной плотностью 106-200 г/м2, при этом содержание хитозана в композиции, которой пропитан нетканый материал, составляет не менее 25%, а в состав композиции могут включаться дополнительные компоненты, обладающие собственной кровоостанавливающей активностью.
В предпочтительном варианте реализации изобретения используют хитозан с молекулярной массой от 60 до 600 кДа и степенью деацетилирования от 70 до 99 %. Также в предпочтительном варианте реализации изобретения используют нетканый материал толщиной 0,5-2,0 мм, содержащий не менее 50% волокон целлюлозы. Также в предпочтительном варианте реализации изобретения содержание целлюлозы в готовом изделии составляет не менее 25%. Также в предпочтительном варианте в качестве дополнительного компонента в состав гемостатического средства включается неселективный адреномиметик, например эпинефрин, или селективный альфа-адреномиметик, например индолилметиламиноэтанол или дексмедетомидин, или ингибитор фибринолиза, например аминометилбензойная кислота.
Также технический результат достигается тем, что в ходе осуществления способа получения гемостатического средства готовят раствор с хитозаном для пропитки нетканого материала и раствор гелеобразующего агента в специальных емкостях, после чего последовательно пропускают нетканый материал через указанные емкости. Затем осуществляют отмывку полученного материала от непрореагировавших соединений и замену водного растворителя на изопропиловый спирт, после чего полученный материал подвергают экстракции жидким диоксидом углерода под избыточным давлением. Также в предпочтительном варианте в качестве гелирующего (сшивающего) агента используют трифосфат натрия (полифосфат натрия).
Предложенное изобретение обеспечивает получение высокоэффективного гемостатического средства за счет модификации его состава и структуры, повышения плотности готового изделия по сравнению с исходным нетканым материалом в совокупности с расширением диапазона поверхностной плотности и толщины исходного нетканого материала.
Повышение эффективности гемостаза при использовании предложенного изобретения обусловлено следующими факторами:
(1) увеличением концентрации хитозана, обладающего выраженным гемостатическим эффектом, в готовом изделии;
(2) применением для изготовления гемостатического средства нетканого материала на основе целлюлозы, обладающей дополнительным гемостатическим эффектом;
(3) применением для получения готового изделия нетканого материала с поверхностной плотностью более 105 г/м2 и толщиной более 1 мм, что приводит к улучшению механических свойств готового изделия по сравнению с исходным нетканым материалом (повышение прочности и плотности) и увеличению компрессионного воздействия гемостатического средства на источник кровотечения;
(4) применением в качестве сшивающего агента трифосфата натрия, что позволяет получить более развитую внутреннюю поверхность готового материала и обеспечивает увеличение удельной площади его поверхности. Это способствует увеличению площади контакта гемостатического средства с кровью;
(5) применением исходного нетканого материала большей плотности и толщины, что позволяет достичь увеличения сорбционной емкости готового изделия;
(6) применением в качестве дополнительного компонента, которым пропитывается нетканый материал, неселективного адреномиметика, например эпинефрина, или селективного альфа-адреномиметика, например индолилметиламиноэтанола, обладающего сосудосуживающим действием в отношении мелких кровеносных сосудов раневой полости, связанным с активацией альфа-1-адренорецепторов, или дексмедетомидина, дополнительно способствующего опосредованной агрегации тромбоцитов, связанной с активацией альфа-2-адренорецепторов;
(7) применением в качестве дополнительного компонента, которым пропитывается нетканый материал, ингибитора фибринолиза, например аминометилбензойной кислоты, способствующей активации плазминогена и плазмина, торможению фибринолиза и опосредованно индуцирующей агрегацию и адгезию тромбоцитов и эритроцитов.
Применение предложенного изобретения обеспечит более эффективную остановку массивных венозных и артериальных кровотечений, в том числе за счет активации собственных процессов свертываний крови и усиления компрессионного воздействия изделия, размещенного в полости раны, на источник кровотечения. Это обеспечит более быстрое наступление гемостаза без риска возникновения повторных кровотечений, а также более предпочтительное состояние раны после применения гемостатического средства, что облегчит выполнение хирургической обработки и ускорит выздоровление. Заявленное гемостатическое средство удобно в применении за счет равномерного пропитывания, что исключает его осыпание.
Заявляемое гемостатическое средство представляет собой модифицированное комплексное медицинское изделие, а именно нетканый материал на основе целлюлозы, с нанесенной композицией, состоящей из нанопористого хитозана и дополнительных добавок, с развитой внутренней поверхностью. Такое средство может быть выполнено в различном исполнении: бинт, повязка, салфетка, губка.
Модификация достигается за счет применения трифосфата натрия (полифосфата натрия) в качестве сшивающего агента, а также за счет изменения технологии пропитки нетканого материала и введения дополнительных добавок на стадии замены растворителя, с последующей экстракцией жидким диоксидом углерода под избыточным давлением.
Благодаря модификации гемостатического средства обеспечивается более эффективная остановка кровотечения при его попадании на раневую поверхность или в полость раны, в совокупности с дальнейшим благоприятным течением процесса заживления раны.
Способ получения гемостатического средства на основе нанопористого хитозана
Получение модифицированного гемостатического средства, представляющего собой нетканый материал, пропитанный нанопористым хитозаном, осуществляется в несколько стадий.
(1) растворение сухой субстанции хитозана. В рамках данной стадии сухой порошок хитозана растворяют в водном растворе кислоты. Для приготовления указанного водного раствора кислоты могут быть использованы слабые органические кислоты, например, уксусная, молочная, щавелевая и др. Водный раствор кислоты готовят так, чтобы обеспечить pH раствора в пределах от 2 до 5 единиц, именно в указанных пределах возможно растворение хитозана. Важно отметить, что pH водного раствора кислоты выбирают в зависимости от молекулярной массы хитозана. Чем выше молекулярная масса, тем ниже необходимый pH водного раствора кислоты. Таким образом, в водный раствор кислоты заданного состава вносят заданное количество порошка хитозана, который растворяется при интенсивном перемешивании на протяжении не менее 6-ти часов. После этого, при наличии в растворе твердого осадка, его отфильтровывают.
(2) приготовление гелирующего (сшивающего) агента.
(3) приготовление раствора для отмывки от непрореагировавших соединений.
(4) пропитка нетканого материала раствором хитозана. На данной стадии реализован непрерывный процесс пропитки, который проводится на специальной установке. Установка включает в себя ванну, систему подачи нетканого материала, устройство для отделения лишнего раствора. Ванна заполнена раствором хитозана. Нетканый материал подается непосредственно в ванну с помощью системы вальцов и пропитывается в ней раствором хитозана. Далее пропитанный материал проходит через устройство для отделения лишнего раствора, чтобы сформировать необходимую толщину материала.
(5) гелеобразование. Нетканый материал, пропитанный раствором хитозана, после отделения лишнего раствора поступает на установку для гелеобразования. Она состоит из ванны и узла намотки. Ванна заполнена раствором гелирующего агента (трифосфат натрия), узел намотки также погружен в соответствующий раствор. Пропитанный материал проходит через ванну с гелирующим агентом, где материал по всей своей толщине превращается в твердый гель. Далее он скручивается в рулон с помощью узла намотки.
(6) отмывка пропитанного материала и замена растворителя. Полученный материал далее проходит стадию отмывки от непрореагировавших соединений и замену водного растворителя на изопропиловый спирт.
Для успешного проведения замены растворителя концентрацию спирта увеличивают пошагово: 10-50-70-90-100-100-100 %масс. Такая пошаговая замена позволяет получить удовлетворительную усадку геля в ходе замены, то есть сохранить заданные структурные характеристики материала и увеличить эффективность конечного продукта;
(7) введение дополнительных добавок. При необходимости введения в состав изделия дополнительных добавок они растворяются в специальной ванне, через которую пропускается пропитанный материал после замены растворителя. При пропитывании эпинефрином, индолилметиламиноэтанолом, аминометилбензойной кислотой и дексмедетомидином готовили спиртовые растворы указанных веществ, концентрацию которых подбирали для достижения следующих количеств в готовом изделии:
- для эпинефрина: 50-100 мкг;
- для индолилметиламиноэтанола и аминометилбензойной кислоты – 100-200 мг;
- для дексмедетомидина: 30-70 мкг.
Содержание веществ подбирали таким образом, чтобы в одном изделии содержалось количество вещества, не превышающее высшую терапевтическую дозу при введении человеку.
Данная стадия может отсутствовать, если готовое изделие не предполагает модификацию за счет введения дополнительных компонентов.
(8) экстракция жидким диоксидом углерода под избыточным давлением. Полученный в ходе выполнения предыдущих стадий материал, пропитанный модифицированным гелем хитозана, далее подвергают экстракции жидким диоксидом углерода под избыточным давлением в проточном режиме. Расход диоксида углерода выбирают в зависимости от объема аппарата так, чтобы обеспечить продолжительность экстракции не более 6 часов.
Готовое гемостатическое средство хранится в стерильной упаковке.
Для получения гемостатического средства используется хитозан с молекулярной массой от 60 до 600 кДа и степенью деацетилирования от 70 до 99 %. Носителем хитозана в рамках изобретения является нетканый материал на основе целлюлозы, с концентрацией целлюлозы не менее 50 %, поверхностная плотность которого должна находиться в пределах от 20 до 300 г/м2 (предпочтительно от 60 до 175 г/м2 и толщиной от 0,5 до 2,0 мм).
Заявляемое гемостатическое средство используют следующим образом
При обнаружении кровотечения накладывают кровоостанавливающий жгут или турникет выше кровоточащей раны или, при невозможности этого, останавливают кровотечение пальцевым прижатием. Затем очищают рану от кровяных сгустков и инородных тел стерильным бинтом. Далее вскрывают упаковку с заявляемым гемостатическим средством и накладывают его, вводя в глубину раны как можно ближе к источнику кровотечения. Поверх раны накладывают пакет перевязочный медицинский (по ГОСТ 1179-93) и обеспечивают ручную или иной вид компрессии раны в течение 1-3 мин. Затем поверх раны накладывают давящую повязку марлевым или другим бинтом. На этапе оказания специализированной медицинской помощи заявляемое гемостатическое средство полностью удаляют из раны. В большинстве случаев это происходит атравматично без болевых ощущений и травматизации подлежащих тканей. При этом после извлечения гемостатического средства рана остается чистой, поскольку частицы действующего состава не осыпаются в рану, а сгустки крови адсорбируются на поверхности гемостатического средства; цвет подлежащих тканей после извлечения гемостатического средства не изменен. Рецидива кровотечения после извлечения гемостатического средства, связанного с несостоятельностью или отрывом тромба в месте повреждения сосуда, не наблюдается. При удалении прилипшего к ране средства рекомендуется ее увлажнение для меньшей травматизации тканей раны и устранения болевых эффектов у пациентов.
Средство в виде бинта удобно использовать для остановки массивных кровотечений. Средство в варианте салфетки или повязки удобно использовать при наложении на рану с легким или средним кровотечением. При этом после снятия салфетки рана остается чистой, поскольку частицы действующего состава остаются на поверхности салфетки и не попадают в рану. При использовании салфетки необходимо прикладывать ее к ране и держать до полной остановки кровотечения.
Заявляемое изобретение поясняется примерами.
Пример 1
Получение различных вариантов гемостатического средства на основе хитозана, включающего нетканый материал, пропитанный композицией с нанопористым хитозаном.
Варьировали плотность, толщину и содержание целлюлозы в исходном нетканом материале, а также молекулярную массу и степень деацетилирования хитозана, используемого для пропитки нетканого материала.
В начале способа подготовили раствор с хитозаном для пропитки нетканого материала, после чего последовательно осуществляли пропитку нетканого материала и гелеобразование, затем осуществили отмывку полученного материала от непрореагировавших соединению и замену водного растворителя на изопропиловый спирт. Завершающей стадией получения гемостатического материала была экстракция изопропилового спирта жидким диоксидом углерода. В результате получали гемостатический материал, в котором варьировали показатели плотности, содержание хитозана и целлюлозы, со следующими параметрами (табл. 1).
Таблица 1. Параметры приготавливаемых гемостатических средств
У полученных образцов проводили изучение основных параметров, характеризующих гемостатическую активность в условиях in vitro. Оценивали сорбционную емкость по воде (1), сорбционную емкость по крови (2) и время коагуляции крови при добавлении к образцу гемостатического материала / средства стандартного размера (3). В качестве образцов сравнения использовали коммерчески доступные местные гемостатические средства на основе хитозана: «Повязку Celox Z-сложенную гемостатическую» - образец сравнения 1 (нетканый материал, на поверхность которого нанесен хитозан методом термоскрепления) и «Средство перевязочное гемостатическое «Гемотекс» - образец сравнения 2 (нетканый материал, пропитанный аэрогелем хитозана, изготовленный на основании патента RU 2743425, который в данном изобретении использован в качестве прототипа).
Для оценки эффективности образцов в условиях in vitro применяли следующие методики:
1) Проверка сорбционной емкости по воде.
Из средства гемостатического вырезают образец размером 5*5 см (площадь 25 см2) и взвешивают (масса сухого образца - W1), после чего помещают его в сухую чашку Петри. Для работы используют пинцет медицинский. К образцу добавляют 20 мл дистиллированной воды, предварительно нагретой до температуры 37 °С, и оставляют на 30 мин в термостате при 37 °С. Через 30 мин образец извлекают и взвешивают (масса образца с жидкостью - W2). Сорбционная емкость образца рассчитывается по формуле:
Сорбционная емкость по воде = (W2 - W1)*4,
и выражается в массе жидкости в граммах, поглощенной образцом с S=100 см2.
Анализ проводили для пяти образцов идентичного состава, для каждого рассчитывали медиану, 1-й и 3-й квартили. Удовлетворительным считали значение показателя не менее 12 г/100 см2. Полученные значения для образцов, разработанных в соответствии с предлагаемым изобретением, сравнивали с образцом сравнения 1 («Celox») и образцом сравнения 2 («Гемотекс») по методу Вилкоксона. Значимыми считали различия при р<0,05.
2) Проверка сорбционной емкости по крови.
Впитывающую способность определяли согласно методике [Terrill P., Sussman G., Bailey M. Absorption of blood by most wound healing dressings // Primary Intension. 2003. 11(1): 7–10, 12–17].
Из средства гемостатического вырезают образец размером 5*5 см (площадь 25 см2) и взвешивают (масса сухого образца - W1), после чего помещают его в сухую чашку Петри. Для работы используют пинцет медицинский. К образцу добавляют 20 мл цельной донорской крови, содержащей антикоагулянт натрия цитрат в соотношении 1:9, и оставляют на 30 мин в термостате при 37 °С. Через 30 мин образец извлекают и взвешивают (масса образца с жидкостью - W2). Сорбционная емкость образца рассчитывается по формуле:
Сорбционная емкость по крови = (W2 - W1)*4,
Впитывающая способность выражается в массе жидкости в граммах, поглощенной образцом с S=100 см2.
Анализ проводили для пяти образцов идентичного состава, для каждого рассчитывали медиану, 1-й и 3-й квартили. Удовлетворительным считали значение показателя не менее 12 г/100 см2. Полученные значения для образцов, разработанных в соответствии с предлагаемым изобретением, сравнивали с образцом сравнения 1 («Celox») и образцом сравнения 2 («Гемотекс») по методу Вилкоксона. Значимыми считали различия при р<0,05.
3) Определение времени коагуляции.
Для определения времени коагуляции использовали модифицированную методику [Wu Sh., Huang Zh., Yue J. et al. The efficient hemostatic effect of Antarctic krill chitosan is related to its hydration property // Carbohydrate Polymers 132 (2015). P. 295-303].
Образец МГС размерами 1 см * 1 см укладывают на дно пробирки / флакона. Далее к исследуемому образцу при 37°С добавляют 1 мл цельной донорской крови (без ингибиторов свертывания) и 100 мкл 0,2М раствора кальция хлорида, перемешивают и включают секундомер. Пробирки наклоняют каждые 30 с, фиксируют время образования сгустка.
Анализ проводили для пяти образцов идентичного состава, для каждого рассчитывали медиану, 1-й и 3-й квартили. Удовлетворительным считали значение показателя не более 15 мин. Полученные значения для образцов, разработанных в соответствии с предлагаемым изобретением, сравнивали с образцом сравнения 1 («Celox») и образцом сравнения 2 («Гемотекс») по методу Вилкоксона. Значимыми считали различия при р<0,05.
Дополнительно для всех образцов оценивали прирост температуры при увлажнении, который во всех случаях не превышал 5 °С, и потерю массы при высушивании, которая не превышала 10 %.
К числу предпочтительных относили образцы с наименьшим временем коагуляции, далее выявляли образцы с наибольшими значениями сорбционной емкости по воде и крови (табл. 2).
Таблица 2. Результаты испытаний полученных гемостатических средств
(«Celox»)
* - различия с группой «образец сравнения 1» достоверны при р<0,05 (ухудшение показателя относительно образца сравнения 1);
** - различия с группой «образец сравнения 1» достоверны при р<0,05 (улучшение показателя относительно образца сравнения 1);
# - различия с группой «образец сравнения 2» достоверны при р<0,05 (ухудшение показателя относительно образца сравнения 2);
## - различия с группой «образец сравнения 2» достоверны при р<0,05 (улучшение показателя относительно образца сравнения 2)
Полученные результаты позволили сделать следующие выводы:
- наилучшие показатели эффективности in vitro были получены для образцов 1-6, 1-11, 1-15, 1-16. Для указанных образцов значение времени коагуляции были статистически достоверно меньше, для образцов сравнения 1 и 2, сорбционная емкость по крови была сопоставима с образцами сравнения, а сорбционная емкость по воде была выше, чем для образца сравнения 2;
- для образцов 1-5, 1-7 – 1-10, 1-12, 1-14, 1-17, 1-20 значение времени коагуляции было статистически достоверно меньше, чем для образца сравнения 1, и не отличалось от образца сравнения 2. Для указанных образцов сорбционная емкость по крови была сопоставима с соответствующими значениями для образцов сравнения 1 и 2, а сорбционная емкость по воде была не хуже, чем для образца сравнения 2;
- для образцов 1-13, 1-18, 1-19, 1-21 значения времени коагуляции и сорбционной емкости по крови были сравнимы с образцами сравнения 1 и 2, а сорбционная емкость по воде была не хуже, чем для образца сравнения 2;
- для образцов 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 значение времени коагуляции было статистически достоверно больше, а сорбционная емкость по крови – ниже, чем для образцов сравнения 1 и 2.
Таким образом, наилучшие результаты, превосходящие образцы сравнения по показателям эффективности in vitro, были получены для образцов 1-6, 1 11, 1-15, 1-16. Результаты оценки эффективности для образцов 1-5, 1-7 - 1-10, 1-12 – 1-14, 1-17 – 1-21 были удовлетворительными, что подтверждает возможность их применения для производства МГС. Результаты оценки эффективности для образцов 1-1 – 1-4 были неудовлетворительными, что не позволяет рекомендовать их для производства местных гемостатических средств
На основании полученных результатов можно заключить, что оптимальная эффективность гемостатического средства достигается с следующих случаях: (1) нетканый материал, применяемый для изготовления гемостатического средства, должен иметь толщину от 0,5 до 2,0 мм, (2) содержание целлюлозы в исходном нетканом материале должно быть не менее 50%, (3) содержание целлюлозы в готовом изделии должно быть не менее 25%, (4) для изготовления гемостатического средства должен применяться хитозан с молекулярной массой от 60 кДа до 600 кДа и степенью деацетилирования от 70 % до 99 %.
Пример 2
Получение различных вариантов гемостатического средства на основе хитозана, включающего нетканый материал, пропитанный композицией с нанопористым хитозаном, и дополнительные компоненты, обладающие собственной гемостатической активностью.
Варьировали дополнительный компонент, который включался в состав гемостатического средства, для чего использовали эпинефрин (неселективный адреномиметик), индолилметиламиноэтанол (селективный альфа-1-адреномиметик), дексмедетомидин (селективный альфа-2-адреномиметик) и аминометилбензойную кислоту (ингибитор фибринолиза).
В начале способа подготовили раствор с хитозаном для пропитки нетканого материала, после чего провели непрерывный процесс пропитки с последующим гелеобразованием, при котором нетканый материал последовательно проходил через ванну с раствором хитозана и затем через ванну с гелеобразующим агентом, после чего осуществили отмывку полученного материала от непрореагировавших соединений и замену водного растворителя на изопропиловый спирт. После этого материал пропускали через ванну, в которой предварительно готовили спиртовой раствор одного из дополнительных компонентов, концентрацию которых подбирали для достижения следующих количеств веществ в готовом изделии:
- для эпинефрина: 50-100 мкг;
- для индолилметиламиноэтанола и аминометилбензойной кислоты – 100-200 мг;
- для дексмедетомидина: 30-70 мкг.
Завершающей стадией получения гемостатического материала была экстракция изопропилового спирта жидким диоксидом углерода.
Для изготовления гемостатического средства применяли нетканый материал, в котором соотношение целлюлозы и штапельного волокна составило 50:50; для пропитки использовали хитозан с молекулярной массой 300 кДа и степенью деацетилирования 80 %, плотность готового изделия составила 125 г/м2.
В результате получали гемостатический материал, в который были введены дополнительные компоненты: эпинефрин (образец 2-1), индолилметиламиноэтанол (образец 2-2), дексмедетомидин (образец 2-3), аминометилбензойная кислота (образец 2-4).
Проводили испытания эффективности полученных образцов гемостатических средств в условиях in vitro в соответствии с методиками, представленными в примере 1. В качестве образцов сравнения использовали МГС «Celox» - образец сравнения 1, МГС «Гемотекс» - образец сравнения 2, а также образец 1-6 из примера 1, показавший наилучшую эффективность по результатам ранее проведенных испытаний, в состав которого не включались дополнительные компоненты - образец сравнения 3 (табл. 3).
Таблица 3. Результаты испытаний полученных гемостатических средств
* - различия с группой «образец сравнения 1» достоверны при р<0,05 (ухудшение показателя относительно образца сравнения 1);
** - различия с группой «образец сравнения 1» достоверны при р<0,05 (улучшение показателя относительно образца сравнения 1);
# - различия с группой «образец сравнения 2» достоверны при р<0,05 (улучшение показателя относительно образца сравнения 2)
Δ - различия с группой «образец сравнения 3» достоверны при р<0,05 (улучшение показателя относительно образца сравнения 3)
Полученные результаты позволили сделать следующие выводы:
- введение в состав гемостатического средства дополнительных компонентов несколько ухудшает сорбционные свойства материала в отношении воды и крови, хотя достоверных отличий с образцом сравнения 3 (тот же материал, в состав которого дополнительные компоненты не включались) не было ни для одного из испытанных вариантов;
- для всех испытанных образцов отмечено улучшение показателя «время коагуляции» по сравнению с образцами сравнения 1 и 2, а для образца 2-4 отмечено статистически значимое улучшение указанного показателя от образца сравнения 3.
На основании полученных результатов можно заключить, что включение в состав гемостатического средства эпинефрина, индолилметиламиноэтанола, дексмедетомидина, аминометилбензойной кислоты позволяет повысить эффективность МГС, при этом наилучшие результаты были получены при включении в состав МГС аминометилбензойной кислоты.
Пример 3
Изучение эффективности местных МГС, полученных в соответствии с изобретением, в экспериментах in vivo проводили на адаптированной модели повреждения бедренной артерии, описанной B. Kheirabadi и соавт. [Kheirabadi B.S., Scherer M.R., Estep J.S. [et al.]. Safety evaluation of new hemostatic dressing in a model of extremity arterial hemorrhage in swine // J. trauma injury, infection and critical care. 2009. Vol. 67, N 3. P. 450–459], в модификации Самохвалова И.М. и соавт. [Самохвалов И.М., Рева В.А., Денисов А.В. и др. Усовершенствование экспериментальной модели для изучения эффективности местных гемостатических средств // Военно-медицинский журнал. – 2015. - № 3. – С. 19-25], на взрослых половозрелых баранах-самцах. Применение образцов МГС было выполнено после свободного артериального кровотечения продолжительностью 30 с. После размещения образца МГС в ране осуществляли компрессию на область раны двумя руками с использованием трех режимов: на протяжении 1-й минуты, на протяжении 2-х минут и на протяжении 3-х минут. После окончания компрессии осуществляли тугую тампонаду раны. Через 5 мин проводили оценку первичного гемостаза, после чего на область раны накладывали давящую повязку. Через 180 мин после оценки первичного гемостаза снимали тампоны, закрывающие рану, и проводили оценку вторичного гемостаза. После этого бинт извлекали из раны и выполняли «маршевую пробу» (5 сгибательно-разгибательных движений задней конечности). После окончания «маршевой пробы» проводили окончательную оценку гемостаза.
Оценку эффективности МГС проводили по скорости остановки кровотечения и наличию рецидива кровотечения. В ходе проведения экспериментов регистрировали:
- наличие первичного гемостаза;
- наличие вторичного гемостаза;
- наличие окончательного гемостаза (отсутствие кровотечения после выполнения «маршевой пробы»);
- примерный объем кровопотери (путем взвешивания перевязочного материала до и после эксперимента).
Для проведения испытаний in vivo использовали два образца гемостатического материала, которые показали наилучшую эффективность в условиях in vitro. Образцы гемостатического материала нарезали в виде бинтов размерами 8,0*150 см и складывали Z-образно. Для сравнения использовали коммерчески доступное МГС «Celox». (табл. 4).
Таблица 4. Параметры образцов гемостатического материала, использованных для оценки эффективности in vivo
* - параметр неизвестен (не может быть определен на готовом изделии)
# - расчетный показатель, полученный для 4-х МГС «Celox»
Эффективность бинтов, изготовленных в соответствии с заявленным изобретением, была изучена при трех режимах компрессии. Для МГС «Celox» инструкцией по применению предусмотрена компрессия продолжительностью не менее 3-х минут, в связи с чем для образца сравнения был выбран один режим компрессии – 3 минуты (табл. 5).
Таблица 5. Оценка эффективности МГС в экспериментах in vivo
мл
мл
мл
(n=13)
(n=13)
(n=13)
(n=6)
(n=3)
(n=9)
(n=6)
(n=3)
(n=6)
(n=6)
(n=6)
На основании проведенных экспериментов было установлено:
- бинты серии 2 были эффективны на модели in vivo при всех изученных режимах компрессии в 100% случаев, и для данных бинтов время компрессии при применении для остановки кровотечения может быть определено на уровне 1-й мин;
- бинты серии 1 были менее эффективны и обеспечивали вторичный гемостаз в 100% только при времени компрессии в 3 мин. При времени компрессии не менее 2-х мин они обеспечивали первичный гемостаз, вторичный и окончательный гемостаз – в 83% случаев, что позволяет определить достаточное время компрессии для данных бинтов на уровне 2-х мин;
- по показателям эффективности бинты серии 2 превосходят МГС «Celox» при любом времени компрессии, хотя выявленные различия статистически не значимы, а бинты серии 1 сопоставимы с образцом сравнения.
Параллельно с оценкой эффективности гемостаза, регистрировали субъективное состояние раны после применения бинтов серий 1 и 2, а также МГС «Celox». Под субъективно хорошим состоянием раны («сухая» рана) понимали отсутствие отделяемого, сгустков, застойной крови; отсутствие мелких кровоизлияний в мышцах, окружающих сосудистый пучок; неизмененный цвет прилежащих тканей.
При применении бинтов серии 2 субъективно хорошее состояние раны отмечалось в 100 % случаев (n=9), при применении бинтов серии 1 - в 76,9 % случаев (n=13), при применении МГС «Celox» - в 83,3 % случаев. При отсутствии «сухой» раны в раневых карманах выявлялись тромбы и сгустки крови, а также жидкое отделяемое.
Кроме эффективности и изучения состояния раны, оценивали удобство применения МГС. Применение бинтов серий 1 и 2 было более удобным по сравнению с МГС «Celox» по следующим причинам:
- бинты были более мягкими – по сравнению с МГС «Celox», и не имели жесткого «царапающего» (раздражающего) покрытия, а при сгибании не образовывали острых и жестких граней;
- бинты легко принимали форму раны, что позволяло лучше «выполнить» все раневые полости и карманы;
- бинты легче проходили через раневое отверстие, что субъективно обеспечивало их более быстрое применение;
- при применении бинтов практически не отмечали осыпания состава, которым был пропитан бинт.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕМОСТАТИЧЕСКОГО СРЕДСТВА НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА | 2023 |
|
RU2806364C1 |
ГЕМОСТАТИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНОВОГО АЭРОГЕЛЯ | 2020 |
|
RU2743425C1 |
Многослойное комбинированное гемостатическое средство местного действия | 2023 |
|
RU2826069C1 |
Гемостатичекий гель однократного местного применения | 2023 |
|
RU2796161C1 |
Гемостатический материал, гемостатическое средство и перевязочный материал на его основе | 2016 |
|
RU2635465C1 |
Способ изготовления гемостатического геля однократного местного применения | 2022 |
|
RU2789581C1 |
Местное гемостатическое средство | 2023 |
|
RU2807892C1 |
Местное гемостатическое антибактериальное средство | 2021 |
|
RU2776015C1 |
ГЕМОСТАТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ | 2012 |
|
RU2824974C2 |
Гемостатическое средство | 2023 |
|
RU2826361C1 |
Изобретение относится к области медицины, а именно к гемостатическому средству на основе хитозана. Гемостатическое средство на основе хитозана, включающее нетканый материал на основе целлюлозы, пропитанный композицией с нанопористым хитозаном, обладающее поверхностной плотностью 106-200 г/м2, при этом содержание нанопористого хитозана в композиции, которой пропитан нетканый материал, составляет не менее 25%. Вышеописанное средство обладает значительно повышенной гемостатической эффективностью за счет увеличения количества хитозана в готовом изделии, использования нетканого материала на основе целлюлозы, обладающей собственной гемостатической активностью, модификации структуры гемостатического материала и введения в его состав дополнительных компонентов, обладающих собственной кровоостанавливающей активностью. 9 з.п. ф-лы, 5 табл., 3 пр.
1. Гемостатическое средство на основе хитозана, включающее нетканый материал на основе целлюлозы, пропитанный композицией с нанопористым хитозаном, отличающееся тем, что оно обладает поверхностной плотностью 106-200 г/м2, при этом содержание нанопористого хитозана в композиции, которой пропитан нетканый материал, составляет не менее 25%.
2. Гемостатическое средство по п. 1, отличающееся тем, что используют хитозан с молекулярной массой от 60 до 600 кДа и степенью деацетилирования от 70 до 99%.
3. Гемостатическое средство по п. 1, отличающееся тем, что используют нетканый материал на основе целлюлозы, содержание которой в составе нетканого материала составляет не менее 50%.
4. Гемостатическое средство по п. 1, отличающееся тем, что используют нетканый материал толщиной 0,5-2,0 мм.
5. Гемостатическое средство по п. 1, отличающееся тем, что содержание целлюлозы в готовом изделии составляет не менее 25%.
6. Гемостатическое средство по п. 1, отличающееся тем, что композиция, которой пропитан нетканый материал, дополнительно содержит неселективный адреномиметик.
7. Гемостатическое средство по п. 6, отличающееся тем, что в качестве неселективного адреномиметика содержит эпинефрин.
8. Гемостатическое средство по п. 1, отличающееся тем, что композиция, которой пропитан нетканый материал, дополнительно содержит один или два селективных альфа-адреномиметика, выбранных из группы, содержащей индолилметиламиноэтанол и дексмедетомидин.
9. Гемостатическое средство по п. 1, отличающееся тем, что композиция, которой пропитан нетканый материал, дополнительно содержит ингибитор фибринолиза.
10. Гемостатическое средство по п. 9, отличающееся тем, что в качестве ингибитора фибринолиза содержит аминометилбензойную кислоту.
ГЕМОСТАТИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНОВОГО АЭРОГЕЛЯ | 2020 |
|
RU2743425C1 |
CN 101897989 A, 01.12.2010 | |||
ЗАБИВАЛОВА Н | |||
М., ЮДИН А | |||
Б., Основные механизмы гемостатического действия хитозана (обзор литературы) // Прикладные вопросы военной медицины, Материалы Всероссийской межведомственной научно-практической конференции | |||
Санкт-Петербург, 2021, стр | |||
Переносное устройство для вырезания круглых отверстий в листах и т.п. работ | 1919 |
|
SU226A1 |
Ранозаживляющее и гемостатическое средство на основе хитозана и способ его получения | 2019 |
|
RU2709462C1 |
Авторы
Даты
2023-11-21—Публикация
2023-04-21—Подача