Способ изготовления противоспаечных полимерных мембран с противовоспалительными и антибактериальными свойствами для сердечно-сосудистой и абдоминальной хирургии Российский патент 2024 года по МПК A61L31/08 A61L31/10 A61L31/16 A61P9/00 A61P41/00 

Изобретение относится к области медицины, а именно к сердечнососудистой и абдоминальной хирургии, и может быть использовано для профилактики развития спаечной болезни и бактериальных осложнений после хирургического вмешательства.

Образование послеоперационных спаек является частым осложнением при проведении полостных операций, которое может снижать качество жизни пациентов и приводить к повторным операциям, и как следствие, к значительным осложнениям на органах грудной и брюшной полости. Предотвращение образования послеоперационных спаек является одним из необходимых условий для решения этой проблемы, так как спаечный процесс, удлиняет время операции, увеличивает частоту послеоперационных осложнений, является причиной массивного кровотечения.

Помимо формирования послеоперационных спаек существует также проблема инфицирования зоны оперативного вмешательства. После операций на открытом сердце в 0,5-4% случаев развивается стернальная инфекция, а при развившемся послеоперационном гнойном медиастините летальность достигает 32% (Чернявский A.M., Таркова А.Р., Рузматов Т.М., Морозов СВ., Григорьев И.А. Инфекции в кардиохирургии. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2016;(5):64-68; Диагностика и лечение гнойного медиастенита - особая глава в истории хирургии. М.М. Абакумов. Хирургия. Журнал хирургии им. Н.И. Пирогова. 2019. №3, 105-110). В абдоминальной хирургии актуальной остается проблема перитонита (Kuznetsova M.V., Kuznetsova M.P., Afanasyevskaya E.V., Samartsev V.A. Experimental grounds for using collagen-based anti-adhesion barrier coated with biocides for prevention of abdominal surgical infection. Sovremennye tehnologii v medicine 2018; 10(2): 66-75).

Для профилактики образования спаек применяют различные вещества, различающиеся по механизму действия, способу применения и эффективности. Использование мембран на основе биодеградируемых природных полимеров позволяет эффективно разделять раневые поверхности на время их заживления с последующей деградацией мембраны с образованием нетоксичных продуктов. Известны мембраны на основе карбоксиметилцеллюлозы и гиалуронатата натрия (Seprafilm) - нетоксичны, неимунногенны, биосовместимы, уменьшают частоту образования спаек более чем у 50% пациентов после абдоминальных операций (Beek D.E. The role of Seprafilm bioresorbable membrane in adhesion prevention. Eur J Surg Suppl 1997; 577: 904-910). К недостаткам данных мембран можно отнести низкую эффективность в присутствии крови, которая всегда сопровождает операции на сердце и крупных кровеносных сосудах. Кроме того, в литературе имеются сведения о воспалительной реакции при применении пленок Seprafilm (Klingler P.J., Floch N.R., Seelig M.H. et all. Seprafilm-induced peritoneal inflammation: a previously unknown complication. Report of a case // Dis Colon Rectum - 1999. - V. 42. - N. 12. - P. 1639-1643). Также мембрана не обладает антибактериальными свойствами и будет неэффективной в случае риска инфицирования операционной раны.

Для предотвращения спаечного процесса также применяют биодеградируемые мембраны Repel-CV (Andrew J.L. et al. A Novel bioresorbable film reduces postoperative adhesions after infant cardiac surgery// The Annals Thorac Surg, 2008; V. 86 (2): P. 614-621, патент US №2005/017566 US №2007/0299043 A1). Это полимерная пленка, в состав которой входят полимолочная кислота и полиэтиленгликоль, широко используется в имплантируемых и рассасывающихся медицинских средствах. Однако результаты рандомизированного клинического применения Repel-CV показали, что у 21% пациентов мембрана оказалась несостоятельна в виду образования спаечного процесса, отмечены случаи медиастинита. Кроме того, при гидролизе полимерной цепи полимолочной кислоты in vivo происходит высвобождение молочной кислоты, сопровождающееся существенным закислением тканей (сдвиг рН до 3,2-3,4).

Также были разработаны мембраны на основе природного биополимера - поли-4-гидроксибутирата. Полигидроксибутират (ПГБ) -представитель класса биодеградируемых полимеров - полиоксиалканоатов. Благодаря высокой биосовместимости ПГБ апробирован в качестве сырья для производства рассасывающихся нитей, остеопротезов, хирургических пластин, противоспаечных мембран (Patent US 7 553 923 Williams, et al., 30.06.2009, Patent US 7 943 683, Rizk, et al., 17.05.2011). К недостаткам мембран на основе монополимера ПГБ относится недостаточная эластичность и излишня хрупкость, которая препятствует оптимальному расположению мембраны в операционной ране и может способствовать прорезанию швов при фиксации мембраны. Кроме того, в качестве растворителя предложено использование 1,4 диоксана либо тетрагидрофурана, которые являются высокотоксичными веществами и при смешивании с кислородом образуют взрывоопасную смесь.

Наиболее близким решением является способ создания биодеградируемых мембран для предотвращения послеоперационных спаек после кардиохирургических операций (патент на изобретение РФ №2525181, зарегистрирован 11 июня 2014 г. ). Для изготовления противоспаечной мембраны предложена полимерная композиция на основе полигидроксибутирата/оксивалерата и полил актида, растворенная в хлороформе. Для придания противовоспалительных свойств в состав мембраны добавлены биологически активные вещества из группы фибринолитических препаратов или препаратов группы антикоагулянтов. Полученная мембрана обладает достаточной прочностью и эластичностью, атакже гемосовместимыми свойствами. В эксперименте на животных эффективно предупреждает образование спаек в органах брюшной полости.

В тоже время, при наличии инфекции в зоне имплантации такая мембрана будет малоэффективна.

Для усиления противовоспалительной активности более целесообразно применять препарат Дексаметазон, который является синтетическим глюкокортикостероидом и обладает рядом фармацевтических эффектов, которые представляют интерес в плане предупреждения образования спаек -торможение воспалительных процессов и предупреждение или уменьшение выраженности отека, а также при воспалительном процессе дексаметазон тормозит соединительнотканные реакции и снижает возможность образования рубцовой ткани, что крайне важно в профилактики спайкообразования.

Тигацил (Тигециклин) принадлежит к классу глицилциклинов, структурно сходному с тетрациклинами, обладает бактериостатическими свойствами. Кроме того, активность Тигацила не подавляется ни действием бета-лактамаз (включая бета-лактамазы расширенного спектра), ни модификацией чувствительных к антибиотику участков бактериальной оболочки, ни путем активного выведения антибиотика из бактериальной клетки или модификацией мишени воздействия (например, гиразы/топоизомеразы). Таким образом, тигециклин обладает широким спектром антибактериальной активности. Тигацил характеризуется 100% биодоступностью. Показания к применению: осложненные инфекции кожи и мягких тканей, осложненные интраабдоминальные инфекции.

Техническим результатом изобретения является изготовление пленочных мембран на основе полимерной композиции, растворенной в хлороформе и содержащей в своем составе противовоспалительный препарат Дексаметазон и антибактериальный препарат широкого спектра действия Тигацил.

Осуществление способа изготовления противоспаечных полимерных мембран с противовоспалительными и антибактериальными свойствами для сердечно-сосудистой и абдоминальной хирургии.

Навеску порошка сополимера 3-ПГБ/3-ПГВ и поли(D,L-лактида) в соотношении (3:1) растворяют в хлороформе в концентрации 6-9% и тщательно перемешивают в течение 2-х часов на магнитной мешалке с подогревом до 30-35°С.Полученный раствор полимера делят на две части, в одну часть добавляют Дексаметазон в концентрации 0,2 мг/мл раствора (раствор №1), во вторую - антибиотик Тигацил в концентрации 2 мкг/мл (раствор №2). Дополнительно размешивают при комнатной температуре еще 20 минут до полного смешивания раствора полимеров и лекарственного вещества. После чего, раствор №1 помещают в шприцевой дозатор, который устанавливают в установку для электростатического формования. Через 1 час шприцы меняют и помещают в установку раствор №2, получая таким образом мембрану, у которой одна сторона содержит противовоспалительное вещество, а с другой - антибактериальное. Процесс формования волокна происходит при напряжении 18-23 кВ, скорость подачи полимера и биологически активного вещества от 0,4 мл/ч до 1 мл/ч. Размер мембран составляет от 13×13 см до 15×18 см, толщина - от 150 до 300 мкм. Далее мембраны стерилизуют этиленоксидом при комнатной температуре.

Для противоспаечных мембран, как для любого имплантируемого материала, важно также качество как прочность и эластичность, поскольку данное медицинское изделие закрепляют поверх операционной раны. Добавление в полимерный состав лекарственных препаратов увеличивает прочность мембран, при этом их эластичность снижается (Таблица 1). Но необходимо отметить, что эластичность порядка 200% является уже достаточной.

О гемосовместимости полученных мембран судили по величине гемолиза, индуцированного водным экстрактом из полимерных мембран. Полученные результаты свидетельствуют, что мембраны на основе полимеров и содержащие лекарственные вещества не оказывают негативного воздействия на эритроциты, гемолиз не был отмечен ни в одном образце (Таблица 2).

Для оценки антибактериальной активности противоспаечных мембран, содержащих антибиотик Тигацил, использовали стандартизованнуюметодику определения чувствительности микроорганизмов на основе дисков. В качестве микробиологической нагрузки использовали два лабораторных штамма Staphylococcus aureus и Klebsiella pneumoniae, как наиболее чаще встречающиеся при интраабдоминальных инфекциях. В качестве контроля использовали аналогичного размера фрагменты стерильной фильтровальной бумаги, на которую наносили 10 мкл исходного раствора антибиотика.

Через 24 часа измеряли зону лизиса бактерий. Для штамма Staphylococcus aureus зона лизиса контрольных образцов составила 28 мм, а опытных - 24-22 мм (рис. 2), для штамма Klebsiella pneumoniae эффект был менее выражен - 27-28 мм в контрольных образцов и 18-17 мм для мембран с Тигацилом. Тем не менее, полученные результаты свидетельствуют об эффективности Тигацила в составе мембраны - после процесса электроспиннинга сохраняются антибактериальные свойства Тигацила.

Следующим этапом была оценка сохранности антибактериальных свойств Тигацила после этапа стерилизации. После стерилизации этиленоксидом антибактериальная активность мембран с Тигацилом снижалась на всего 12,3%.

Также изучили сохранность антибактериальных свойств мембран во времени - зону лизиса Staphylococcus aureus и Klebsiella pneumoniae оценивали через 6 и 24 месяца хранения. Зона лизиса не имела различий в течение изучаемого срока хранения от исходных образцов (свежеприготовленных и стерилизованных).

Рисунок 1. - атибактериальный эффект против штамма Klebsiella pneumoniae - зона лизиса. Обозначение: а) контрольный образец (фильтровальная бумага, смоченная раствором Тигацила; б) опытный образец (диск мембраны с Тигацилом). Срок хранения мембраны 1 сутки

Рисунок 2. Антибактериальный эффект против штамма Staphylococcus aureus - зона лизиса. Обозначение: а) контрольный образец (фильтровальная бумага, смоченная раствором Тигацила; б) опытный образец (диск мембраны с Тигацилом). Срок хранения мембраны 1 сутки

Эффективность разработанных мембран оценивали в условиях развития спаечного процесса у лабораторных животных. Так как крысы из всех лабораторных животных обладают максимальной фибринолитической активностью, их выбрали в качестве экспериментального объекта. Спаечную болезнь моделировали в абдоминальной полости крыс-самцов линии Wistar весом 250-300 г путем прошивания висцеральной части брюшной стенки шовным материалом Пролен 5/0. В группе экспериментальных животных прошитую брюшную стенку изолировали от кишечника разработанными мембранами.

В контрольной группе спайки были отмечены у всех животных, начиная с 7 дня после операции. К 14 дню образуются плотные плоскостные васкуляризированные спайки между брюшиной и кишечником. В группе животных, которым имплантировали пленки из полимерной мембраны, содержащая дексаметазон и тигацил в сроки до 28 дней спаек не наблюдали, сами пленки были инертны. Через 60 дней мембраны полностью деградировали.

Таким образом, биодеградируемые мембраны на основе сополимера полигидроксибутирата / гидроксивалерата и поли (D,L-лактида), изготовленные методом электростатического формования, с включенными в структуру микроволокон противовоспалительный препарат дексаметазон и антибактериальный препарат тигацил, обладают удовлетворительными био -гемосовмесместимыми свойствами, антибактериальной активностью и позволяют эффективно предупреждать образование спаек в эксперименте.

Способ изготовления противоспаечных полимерных мембран с противовоспалительными и антибактериальными свойствами для сердечно-сосудистой и абдоминальной хирургии

Настоящее изобретение относится к способу изготовления противоспаечных полимерных мембран с противовоспалительными и антибактериальными свойствами для сердечно-сосудистой и абдоминальной хирургии, включающему формирование мембран методом электростатического формования из композиции биодеградируемых полимеров: сополимера полигидроксибутирата/оксивалерата (3-ПГБ/3-ПГВ) и поли(D,L-лактида), растворенной в хлороформе в концентрации 6-9%, при этом соотношение порошка сополимера 3-ПГБ/3-ПГВ и поли(D,L-лактида) в композиции составляет 3:1, характеризующемуся тем, что для придания мембране противовоспалительных свойств в состав композиции добавлен препарат дексаметазон в концентрации 0,2 мг/мл, а для придания антибактериальных свойств добавлен антибиотик тигециклин в концентрации 2 мкг/мл. Настоящее изобретение обеспечивает изготовление пленочных мембран на основе полимерной композиции, растворенной в хлороформе и содержащей в своем составе противовоспалительный препарат дексаметазон и антибактериальный препарат широкого спектра действия тигацил. 2 табл., 2 ил.

Способ изготовления противоспаечных полимерных мембран с противовоспалительными и антибактериальными свойствами для сердечно-сосудистой и абдоминальной хирургии, включающий формирование мембран методом электростатического формования из композиции биодеградируемых полимеров: сополимера полигидроксибутирата/оксивалерата (3-ПГБ/3-ПГВ) и поли(D,L-лактида), растворенной в хлороформе в концентрации 6-9%, при этом соотношение порошка сополимера 3-ПГБ/3-ПГВ и поли(D,L-лактида) в композиции составляет 3:1, характеризующийся тем, что для придания мембране противовоспалительных свойств в состав композиции добавлен препарат дексаметазон в концентрации 0,2 мг/мл, а для придания антибактериальных свойств добавлен антибиотик тигециклин в концентрации 2 мкг/мл.