Способ получения хирургического шовного материала с антибактериальными свойствами Российский патент 2024 года по МПК A61L17/00 A61B17/06 A61L17/14 B05D1/18 B05D1/38 

Предлагаемое изобретение относится к ветеринарной медицине, а именно к хирургии, также возможно применение в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Одним из немаловажных этапов лечения пациента хирургического профиля является послеоперационный период. Одной из частых причин появления осложнений этого периода является возникновение инфекций в области хирургического вмешательства. Вариантом решения данной проблемы может быть использование шовного материала с нанесенным на него средством, снижающим вероятность возникновения воспаления.

Известен способ получения хирургических нитей, включающий пропитку нитей раствором серебра с последующим восстановлением в растворе формальдегида (RU 2278693 С1, МПК A61L 17/00, A61L 17/04, A61L 31/00, опубликовано: 27.06.2006 Бюл. №18).

Известны хирургические нити, модифицированные серебром, железом, алюминием, медью и др. (RU 2497461 С1, МПК А61В 17/06, A61L 17/04, B82Y 30/00, опубликовано: 10.11.2013 Бюл. №31). В изобретении применяют напыление наночастиц металлов на нить в виде сплошного покрытия толщиной не более 300 нм., причем, наночастицы имеют концентрацию серебра, как минимум, 40%, концентрацию железа, как минимум, 0,001%, концентрацию алюминия, как минимум, 0,001% и концентрацию меди, как минимум, 0,001%. Недостатком данного материала является то, что металлы в данном случае оказывают противовоспалительное действие только в области контакта шовного материала с тканями организма, образуется минимальная площадь требуемого воздействия хирургических нитей.

Вариант хирургического шовного материала, покрытого металлами, известный из описания к патенту RU 2497461 С1, выбран в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Для аналогов зона распространения требуемого эффекта ограничена областью непосредственного контакта шовного материала и тканей организма и составляет в среднем 2 мм² (для синтетических шовных материалов с антибактериальным покрытием триклозаном, в отношении S. aureus), в то время как предлагаемый способ получить материал покрытия, обладающий большей зоной задержки роста от 9,4 до 22,4 мм² (в отношении S. aureus), что обеспечивается благодаря наличию в предлагаемом изобретении сорбирующего компонента - гидроксиапатита кальция, замещенного в кислой среде металлами с антибактериальной активностью или цинком, или серебром, или медью.

От прототипа изобретение отличается способом изготовления: для изготовления прототипа слой металлических наночастиц формируют на лигатурной нити в аргоне с чистотой не менее 99,99%. Загрузочную катушку с лигатурной нитью загружают в вакуумную камеру. В камере создают разряжение не менее 10^-4 Па. Затем при давлении аргона не более 0,1 Па, лигатурную нить проводят, как минимум, под одним работающим магнетроном, одновременно вращают вокруг своей продольной оси и наматывают на приемную катушку.

Недостатком изготовления антибактериального шовного материала, таким образом, является технологически сложный и финансово затратный процесс, с применением дорогостоящего оборудования и инертного газа - аргона.

В предлагаемом изобретении для получения хирургического шовного материала с антибактериальными свойствами не требуется технологически сложное оборудование, сушка проводится в электротермическом сушильном шкафу при комнатной температуре воздуха.

В прототипе в качестве антибактериального металла преимущественно используется серебро концентрацией наночастиц минимум 40%, а также железо, как минимум, 0,001%, алюминий, как минимум, 0,001% и медь, как минимум, 0,001%. Ввиду полученных во время исследований данных в отличие от прототипа в изобретении используются нити обработанные составом для нанесения на основе цинк-замещенного гидроксиапатита кальция - в связи с выраженными антибактериальными свойствами ионов цинка (площадь задержки роста 22,4 мм²).

В отличие от прототипа, где используется как минимум четыре металла, для получения антибактериального материала, в предлагаемом изобретении в качестве активного антибактериального средства выбирается один металл для замещения ионов кальция в гидроксиапатите (цинк/серебро/медь), для возможности дифференцированной оценки действия антибактериального металла в ткани.

Задача, на решение которой направлена предлагаемая разработка, заключается в получении шовного материала с расширенной площадью противовоспалительного действия и наличием регенераторной активности.

Техническим результатом данной разработки является придание антибактериальных свойств и усиление регенераторной активности применяемого хирургического шовного материала, а также увеличение площади антибактериального действия в области хирургического вмешательства, вследствие приобретенных характеристик.

Техническая задача решается, а технический результат достигается в способе получения хирургического шовного материала с антибактериальными свойствами в виде нити, в которой пропиточный состав наносят на плетеную синтетическую хирургическую нить двухфазно, причем в первой фазе состав для нанесения готовят на основе арговита, смешанного с гидроксиапатитом кальция, замещенного металлами или цинком, или серебром, или медью в кислой среде, и погружают нить в состав для нанесения на 2-3 мин, после чего производят сушку в электротермическом сушильном шкафу при температуре 17-20°С в течение 60-75 мин, во второй фазе высушенную нить погружают в арговит объемом 2 мл и выдерживают в течение 1-1,5 мин, после чего сушат в электротермическом сушильном шкафу при температуре 17-20°С в течение 45-50 мин, затем проводят стерилизацию гамма-излучением при дозе 25 кГр и упаковывают.

Заявленное изобретение иллюстрируется следующими фигурами и таблицами.

На фиг. 1 представлено распределение частиц гидроксиапатита кальция на антибактериальном хирургическом шовном материале, где «а» - шовный материал, модифицированный цинк-замещенным гидроксиапатитом кальция, «б» - шовный материал, модифицированный медь-замещенным гидроксиапатитом кальция.

На фиг. 2 представлено антибактериальное действие образцов антибактериального хирургического шовного материала, где «а» - гидроксиапатит кальция, в отн. S. aureus; «б» - гидроксиапатит кальция - цинк, в отн. S. aureus; «в» - гидроксиапатит кальция - серебро, в отн. S. aureus; «г» - немодифицированный шовный материал, в отн. S. aureus; «д» - гидроксиапатит кальция, в отн. E.coli.

На фиг. 3 представлена имплантация цинк-замещенного антибактериального шовного материала.

На табл. 1 представлено изменение удлинения при техническом испытании: разрыве антибактериального шовного материала.

Способ получения антибактериального хирургического шовного материала с антибактериальными свойствами осуществляется следующим образом:

Хирургический шовный материал в виде нити, пропитанной модификационным составом для нанесения, отличается от прототипа тем, что ионы металлов наносятся на хирургическую нить в виде композиционного пропиточного состава для нанесения на основе гидроксиапатита кальция (биогенного или синтетического), замещенного в кислой среде металлами: или цинком, или серебром, или медью с нанесением арговита. Одним из свойств широко применяемого во многих областях медицины гидроксиапатита кальция является сорбирующая способность. Использование гидроксиапатита кальция в качестве компонента для получения антибактериального хирургического шовного материала обусловливает широкую сорбцию патогенных микроорганизмов в раневой поверхности и увеличивает область противовоспалительного действия, усиливая терапевтическую эффективность материала. Также гидроксиапатит кальция усиливает регенераторную активность клеток, тем самым ускоряя процесс заживления.

В качестве основы используется синтетическая плетеная хирургическая шовная нить. Гидроксиапатит кальция (любого варианта синтеза) замещается ионами металлов на 16-18%. Получение металл-замещенного гидроксиапатита кальция проводили путем растворения и осаждения гидроксиапатита при рН 3-5 в среде уксусной кислоты, по формуле:

Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂+2хМе+ → Са₁₀-хМе2х(РО₄)₆(ОН)₂↓, где 0,1≤х≤0,2

Предлагаемое изобретение включает двухфазную технологию нанесения полученного антибактериального пропиточного состава для нанесения на хирургическую шовную нить - первичная обработка пропиточным составом, вторичная - арговитом, для укрепления первого слоя и обеспечения пролонгированного высвобождения антибактериального пропиточного состава для нанесения, что обеспечивает более широкое (средняя зона задержки роста для нитей, модифицированных цинк-замещенным гидроксиапатитом кальция 22,42 мм²).

Для получения материала в первой фазе пропиточный состав для нанесения металл-замещенного гидроксиапатита кальция (16-18%) с оптимальным размером частиц 2-20 мкм, с арговитом в соотношении компонентов 0,2/0,8 вес. % объемом 2 мл помещалась плетенная хирургическая нить и выдерживалась 2-3 мин, доставалась пинцетом и вывешивалась для сушки в течение 60-75 мин в электротермическом сушильном шкафу при температуре 17-20°С. Во второй фазе получения высушенную нить погружали в арговит объемом 2 мл и выдерживали в течение 1-1,5 мин, после чего сушили в электротермическом сушильном шкафу при температуре 17-20°С в течение 45-50 мин.

Предложенный способ получения антибактериального хирургического шовного материала позволяет обеспечить выраженное антибактериальное действие и ускорение процессов регенерации за счет формирования грануляционной ткани с большим количеством новообразованных сосудов и пролиферацией фибробластов. При получении заявленным способом антибактериального хирургического шовного материала сохраняются технические характеристики нитей (таб. 1). Они соответствуют требованиям, предъявляемым к хирургическому шовному материалу, полностью обеспечивая технический результат изобретения.

Технические характеристики - распределение частиц исходного гидроксиапатита по размерам - проведено в водной дисперсии на лазерном анализаторе размера частиц Analysette 22 Micro Tec plus фирмы Fritsch (Германия) в диапазоне 0,01 - 2000 мкм после предварительного диспергирования с использованием ультразвука мощностью 50 Вт в трех пробах с пересчетом по теории Фраунгофера. Вычисление размеров частиц проводили на анализаторе изображения микроструктур АГПМ-6М ФУЛК 401163.001-01 (фиг. 1). После модификации нити отмечалось присутствие видимых частиц размером 8-15 мкм. Механическую прочность нитей определяли на испытательной универсальной машине ИР 5082-100. Разрывная нагрузка в простом узле составила 17,9-18,3 Н, что соответствует нормативам ГОСТ 31620-2012. Величина относительного удлинения нити при максимальном напряжении 650 МПа не превышает 40%. Анализ показал, что после модификации нитей их технические характеристики не изменяются (табл. 1) и соответствуют требованиям для хирургического шовного материала.

Исследование антимикробных свойств нитей проводили в соответствии с EUCAST 2021- European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing, в отношении референтных штаммов факультативных анаэробов Staphylococcus aureus, Escherichia coli. Использовалась среда агар Гурьева-Васильева. При изучении антибактериальных свойств разрабатываемого материала проводили исследование зоны задержки роста на штаммах факультативных анаэробов S. aureus и Е. coli. Средняя зона задержки роста шовного материала с цинк-замещенным гидроксиапатитом кальция составила 22,42 мм², с серебро-замещенным гидроксиапатитом кальция составила 20,29 мм, с медь-замещенным гидроксиапатитом кальция составила 19,37 мм².

Бактерицидный эффект имеется у всех экспериментальных образцов, при этом, эффективность образца нити цинк-замещенного гидроксиапатита выше остальных представленных в исследовании образцов в отношении S. aureus, при этом эффективность действия исследуемых образцов к референтным штаммам S. aureus выше, чем к Е. coli (фиг. 2).

Для исследования течения послеоперационного периода при применении модифицированных нитей проводили имплантацию (фиг. 3) шовного материала с цинк-замещенным гидроксиапатитом кальция лабораторным животным (крысам, n=10), к 10-м суткам экспериментального исследования произошло очищение раны от воспалительного экссудата, послеоперационный период протекал без осложнений, отек ткани наблюдали в 1% случаев. Проводили имплантацию с серебро-замещенным гидроксиапатитом кальция лабораторным животным (крысам, n=10), к 10-м суткам экспериментального исследования произошло очищение раны от воспалительного экссудата, послеоперационный период протекал без осложнений, отек ткани и гипертермию наблюдали в 2% случаев. Проводили имплантацию с медь-замещенным гидроксиапатитом кальция лабораторным животным (крысам, n=10), к 10-м суткам экспериментального исследования произошло очищение раны от воспалительного экссудата, послеоперационный период протекал с осложнениями и отеком ткани в 5% случаев.

Пример 1.

Хирургическую шовную нить ВИКРИЛ метрического размера М2 диаметром 0,200-0,249 мм погружают в пропиточный состав цинк-замещенного гидроксиапатита кальция с арговитом в соотношении компонентов 0,2/0,8 вес. % объемом 2 мл выдерживают 2-3 мин, достают пинцетом и сушат в электротермическом сушильном шкафу при температуре 15-17°С в течение 60-75 мин. Во второй фазе высушенную нить погружают в арговит объемом 2 мл и выдерживают в течение 1-1,5 мин, после чего сушат в электротермическом сушильном шкафу при температуре 15-17°С в течение 45-50 мин, затем проводят стерилизацию гамма-облучением при дозе 25 кГр и упаковывают.

Пример 2.

Хирургическую шовную нить ВИКРИЛ метрического размера М2 диаметром 0,200-0,249 мм погружают в пропиточный состав серебро-замещенного гидроксиапатита кальция с арговитом в соотношении компонентов 0,2/0,8 вес. % объемом 2 мл выдерживают 2-3 мин, достают пинцетом и сушат в электротермическом сушильном шкафу при температуре 15-17°С в течение 60-75 мин. Во второй фазе высушенную нить погружают арговит объемом 2 мл и выдерживают в течение 1-1,5 мин, после чего сушат в электротермическом сушильном шкафу при температуре 15-17°С в течение 45-50 мин, затем проводят стерилизацию гамма-облучением при дозе 25 кГр и упаковывают.

Пример 3.

Хирургическую шовную нить ВИКРИЛ метрического размера М2 диаметром 0,200-0,249 мм погружают в пропиточный состав медь-замещенного гидроксиапатита кальция с арговитом в соотношении компонентов 0,2/0,8 вес. % объемом 2 мл выдерживают 2-3 мин, достают пинцетом и сушат в электротермическом сушильном шкафу при температуре 15-17°С в течение 60-75 мин. Во второй фазе высушенную нить погружают арговит объемом 2 мл и выдерживают в течение 1-1,5 мин, после чего сушат в электротермическом сушильном шкафу при температуре 15-17°С в течение 45-50 мин, затем проводят стерилизацию гамма-облучением при дозе 25 кГр и упаковывают.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способу получения хирургического шовного материала с антибактериальными свойствами в виде нити. В способе пропиточный состав наносят на плетеную синтетическую хирургическую нить двухфазно. В первой фазе состав для нанесения готовят на основе арговита, смешанного с гидроксиапатитом кальция, замещенного металлами, или цинком, или серебром, или медью в кислой среде, и погружают нить в состав для нанесения на 2-3 мин, после чего производят сушку в электротермическом сушильном шкафу при температуре 17-20°С в течение 60-75 мин. Во второй фазе высушенную нить погружают в арговит объемом 2 мл и выдерживают в течение 1-1,5 мин, после чего сушат в электротермическом сушильном шкафу при температуре 17-20°С в течение 45-50 мин, затем проводят стерилизацию гамма-излучением при дозе 25 кГр и упаковывают. Техническим результатом изобретения является придание антибактериальных свойств и усиление регенераторной активности применяемого хирургического шовного материала, а также увеличение площади антибактериального действия в области хирургического вмешательства вследствие приобретенных характеристик. 3 ил.

Способ получения хирургического шовного материала с антибактериальными свойствами в виде нити, характеризующийся тем, что пропиточный состав наносят на плетеную синтетическую хирургическую нить двухфазно, причем в первой фазе состав для нанесения готовят на основе арговита, смешанного с гидроксиапатитом кальция, замещенного металлами, или цинком, или серебром, или медью в кислой среде, и погружают нить в состав для нанесения на 2-3 мин, после чего производят сушку в электротермическом сушильном шкафу при температуре 17-20°С в течение 60-75 мин, во второй фазе высушенную нить погружают в арговит объемом 2 мл и выдерживают в течение 1-1,5 мин, после чего сушат в электротермическом сушильном шкафу при температуре 17-20°С в течение 45-50 мин, затем проводят стерилизацию гамма-излучением при дозе 25 кГр и упаковывают.