СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕДИЦИНСКОГО ИСКУССТВЕННОГО ИМПЛАНТАТА СТВОЛА НЕРВА, СОДЕРЖАЩЕГО ФИБРОИН ШЕЛКА Российский патент 2024 года по МПК A61L27/18 A61L27/22 A61L27/24 A61L27/58 A61F2/02 

Изобретение относится к области имплантационных нейропротезов для восстановления дефектов нервных стволов, а именно к искусственным нервам на основе трубки из поликапролактона - биоразлагаемого полиэфира, коллагенового геля и фиброина шелка. Изобретение может быть использовано в нейрохирургии, травматологии при травмах и огнестрельных ранениях для регенерации поврежденных нервов на большом протяжении с целью восстановления функции конечностей.

Известен токопроводящий полимерный композит, состоящий из поликапролактонового фумарата и полипиррола (электропроводящего полимера), предназначенный для регенерации нерва. При пропускании сквозь нерв тока в присутствии упомянутого композита наблюдалось восстановление нервного волокна в направлении приложенного тока (US 2013331869 A1, A61F 2/04, 12.12.2013).

Ограничение в использовании описанного композита заключается в том, что по нему не может регенерировать поврежденный нерв, так как нет субстрата, по которому могут прорастать аксоны и его нельзя использовать в качестве отсутствующих участков нерва, принимающих или передающих сигнал органам.

Известен медицинский искусственный трансплантат ствола нерва, включающий оболочку или оболочку со вставленным в нее строительным волокном, при этом оболочка содержит множество микропор, и оболочка и/или строительное волокно содержат фиброин шелка (ЕР 1938774 A1, A61F 2/04, 02.07.2008).

Ограничение в использовании описанного трансплантата заключается в отсутствии биодеградации его составляющих, а также внутри кондуита нет содержимого.

Наиболее близкий по конструкции является искусственный имплантат, трубка которого состоит из нескольких слоев. Это может быть полигликолевая кислота, полимолочная кислота (L или DL), сополимера гликолевой кислоты и молочной кислоты, сополимер молочной кислоты и ε-капролактона, полидиоксанона и сополимера гликолевой кислоты и триметиленкарбоната, который способен сохранять свою форму в организме в течение определенного периода времени. Внутрь трубки вдоль оси трубки вставлены волокна, состоящие из коллагена, покрытые ламинином. Патент: US 6,589,257 В1от 2003 г. (Tong, et al, "Sciatic Nerve Regeneration Navigated by Laminin-Fibronectin Double Coated Biodegradable Collagen Grafts in Rats," Brain Research, vol. 663, No. 1 (1994), pp.155-162.)

Задачей предложенного изобретения является создание безвредного гибкого износостойкого искусственного имплантата, который может являться аналогом нервного ствола.

Техническим результатом предлагаемого решения является:

- реализация возможности регенерации нервной ткани, локализации и направленности роста аксонов за счет волокон фиброина шелка, встроенного внутрь трубки из поликапролактона;

- повышение эффективности регенерации нервной ткани;

- достижение воспроизводимости в процессах и результатах регенерации ткани за счет подробного описания технологий изготовления имплантата.

Изобретение поясняется фиг.1, на которой представлена схема формирования искусственного нерва, где 1 - трубка на основе ПКЛ 50-100 мкм, 2 - коллагеновый гель 2 мг/мл, 3 - нити фиброина шелка; на фиг.2 показано фото внешнего вида искусственного имплантата. а) трубка из поликапролактона с коллагеновым гелем; б) волокна фиброина - щелка.

Для создания искусственного нерва мы использовали хорошо изученные как в экспериментах, так и в практическом применении биодеградирующие компоненты: поликапролактон, коллагеновый гель и фиброин шелка. Главным отличием нашего искусственного нерва от всех других конструкций является использование этих составляющих так, как это происходит при регенерации нерва в организме человека. Поликапролактон является прототипом эпиневральной оболочки нерва человека, коллагеновй гель прототипом внутреннего эпиневрия а фиброин шелка прототипом Бюгнеровских лент по которым и прорастают аксоны регенерирующих нервов (Фиг. 1).

В настоящее время большое внимание уделяется поли(ε-капролактону) (ПК). ПК медленно деградирует в организме путем гидролиза сложноэфирных связей с образованием е-гидроксикапроновой кислоты. Продукты деградации ПК полностью перерабатываются клетками организма

Поликапролактон - биоразлагаемый полиэфир, который входит в состав известного мононитевого шва Monocryl (Etchicon, Inc., Сомервилл, Нью-Джерси) и широко используется в нескольких областях хирургии в течение многих лет. Поликапролактон является прочной структурой и вызывает минимальную реакцию окружающих тканей после имплантации. Кроме того, можно в качестве трубки также использовать полилактид (ПЛА) «Purasorb PL-10» производства фирмы Corbion Purac (Нидерланды), а также для улучшения электропроводности можно добавлять в тубусы полилактида полипиррол.

Коллагеновый гель - коллаген выделяли из сухожилий хвостов лабораторных крыс, который представляет собой биодеградирующую среду в виде аналога внеклеточного матрикса и является основным компонентом внеклеточного матрикса. Коллагеновый гель давно и широко используется в косметологии и при лечении дегенеративно дистрофических заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Фиброин щелка - нерастворимый белок, который присутствует в шелке, вырабатываемом многочисленными насекомыми различными видами моли, шелкопрядами и пауками. Натуральный фиброин шелка - это основная составляющая фиброидного волокна. Фиброин составляет от 70 до 80% массы шелка. Это важный материал, используемый человеком, содержит 18 аминокислот. Наши экспериментальные исследования показали, что он родственно близок биологическим тканям, нетоксичен, не является загрязнителем и биологически разлагаем. Изготавливаемый из него искусственный трансплантат ствола нерва достаточно эффективен. Материал предлагаемого продукта представляет собой высокочистый фиброин шелка. Это натуральный разлагаемый материал с хорошей биологической совместимостью с человеческим телом. Технология изготовления продукта такова, что он не содержит экзогенных веществ с токсическими или другими побочными действиями

Предложенная конструкция представляет собой полимерную трубку, заполненную коллагеновым гелем и нитями фиброина шелка. Полимерную трубку готовили по ранее запатентованной методике (Нащекина Ю.А., Юдинцева Н.М., Никонов П.О., Блинова М.И., Нащекин А.В., Москалюк О.О., Юдин В.Е., Михайлова Н.А. патент на изобретение «Способ получения биорезорбируемого сосудистого протеза малого диаметра» RU 2709621 С1 от 19.12.2019). Полимерную трубку готовили из поли (ε-капролактона) со средней молекулярной массой 80 кДа (Sigma, США). Диаметр полимерной трубки, возможно, варьировать в зависимости от потребностей. Толщина трубки составила 50-100 мкм. Длину полимерной трубки так же можно изготавливать в зависимости от размера дефекта нерва. В полимерную трубку вводятся нативные нити фиброина шелка тутового шелкопряда. Диаметр нитей фиброина шелка составляет порядка 10 мкм (Нащекина Ю.А., Никонов П.О., Юдинцева Н.М., Нащекин А.В., Лихачев А.И., Москалюк О.А., Юдин В.Е., Блинова М.И. «Взаимодействие мезенхимных клеток костного мозга с нативными волокнами фиброина шелка», Цитология, 2016, Том 58, №11, стр. 843-849.). Трубки с нитями заполняли раствором коллагена с концентрацией 2 мг/мл. Раствор полимеризовался в гель внутри трубки. Все процедуры проводили в стерильных условиях с предварительно простерилизованными полимерными трубками и нитями фиброина шелка. Готовую конструкцию можно использовать как сразу после приготовления, так и спустя 1-3 месяц после приготовления. При длительном хранении коллагеновый гель высыхает, но при выдерживании в физиологическом растворе повторно частично набухает, что позволяет создавать аксонам благоприятную среду для миграции (Фиг. 2).

Изобретение относится к области имплантационных нейропротезов для восстановления дефектов нервных стволов после их повреждения или огнестрельного ранения, и касается способа изготовления медицинского искусственного имплантата ствола нерва. Согласно предлагаемому способу, полимерную трубку заполняют коллагеновым гелем и нитями фиброина шелка, при этом полимерную трубку изготавливают из ε-капролактона со средней молекулярной массой 80 кДа, толщину полимерной трубки выбирают 50-100 мкм, а длину полимерной трубки выбирают в зависимости от размера дефекта нерва; в полимерную трубку вводят нативные нити фиброина шелка тутового шелкопряда, диаметр которых составляет порядка 10 мкм, трубки с нитями заполняют раствором коллагена с концентрацией 2 мг/мл, затем раствор полимеризуют в гель внутри трубки. Все процедуры проводят в стерильных условиях с предварительно простерилизованными полимерными трубками и нитями фиброина шелка. Технический результат: обеспечение возможности регенерации нервной ткани, локализации и направленности роста аксонов за счет волокон фиброина шелка, встроенных внутрь трубки из поликапролактона; повышение эффективности регенерации нервной ткани; достижение воспроизводимости в процессах и результатах регенерации ткани за счет подробного описания технологий изготовления имплантата. 2 ил.

Способ изготовления медицинского искусственного имплантата ствола нерва, содержащего фиброин шелка, отличающийся тем, что полимерную трубку заполняют коллагеновым гелем и нитями фиброина шелка, при этом полимерную трубку изготавливают из ε-капролактона со средней молекулярной массой 80 кДа, толщину полимерной трубки выбирают 50-100 мкм, а длину полимерной трубки выбирают в зависимости от размера дефекта нерва; в полимерную трубку вводят нативные нити фиброина шелка тутового шелкопряда, диаметр которых составляет порядка 10 мкм, трубки с нитями заполняют раствором коллагена с концентрацией 2 мг/мл, затем раствор полимеризуют в гель внутри трубки; все процедуры проводят в стерильных условиях с предварительно простерилизованными полимерными трубками и нитями фиброина шелка.