способ предимплантационной обработки биопротезов

Формула изобретения

Способ предимплантационной обработки биопротезов, включающий химическую стабилизацию биоткани 0,625%-ным водным раствором глутарового альдегида рН 7,4 с последующей обработкой поверхностно-активным веществом с 4-кратной сменой рабочего раствора, отличающийся тем, что непосредственно перед имплантацией биопротезы тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной его сменой, из расчета 500 мл раствора на 100 г биоткани, затем обрабатывают 0,05-0,5%-ным водным раствором N-сульфосукцината хитозана с молекулярной массой 50-150 кД при интенсивном перемешивании в течение 0,5-2 ч при рН в интервале от 5 до 8 и температуре 22±2°С, далее фиксируют в стерильном абсолютном этаноле, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С до имплантации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к предимплантационной обработке биопротезов для сердечно-сосудистой хирургии. Под биопротезами для сердечно-сосудистой хирургии понимаются искусственные клапаны сердца, изготовленные целиком или частично из биологических тканей в соответствии с ГОСТ 26997-2003 «Клапаны сердца искусственные. Общие технические условия» и международным стандартом ИСО 5840:2005 «Cardiovascular implants - Cardiac valve prostheses», NEQ.

Химическая стабилизация биоткани необходима для профилактики кальцификации биоткани протеза после его имплантации. Известен способ предимплантационной обработки биопротезов (Патент РФ № 2120212 от 20.10.1998, МПК⁶ A01N 1/02), при котором химическую стабилизацию биоткани проводят 0,625% раствором глутарового альдегида с последующей обработкой поверхностно-активным веществом с 4-кратной сменой рабочего раствора.

Недостатком способа является недолговечность биопротезов, а именно кальцификация биопротеза к 6-8 году после имплантации. Кроме того, стабилизация биоткани глутаровым альдегидом приводит к образованию значительного количества свободных альдегидных групп в биоткани, что провоцирует цитотоксичность биологического имплантата.

Техническим результатом предлагаемого способа является увеличение долговечности биопротезов за счет снижения кальцификации и придания антимикробных свойств ткани биопротезов, что достигается за счет их модификации N-сульфосукцинатом хитозана (N-CCX). Производное хитозана, растворимое в воде при нейтральных значениях рН, может быть получено с помощью оригинальной методики, предложенной одним из авторов настоящего изобретения (Патент РФ № 2048475, 1995, МПК⁶ С08В 37/08). Непосредственно перед имплантацией биопротезы тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной его сменой из расчета 500 мл раствора на 100 г биоткани, затем обрабатывают 0,05-0,5% водным раствором N-сульфосукцината хитозана с молекулярной массой 50-150 кД при интенсивном перемешивании в течение 0,5-2 час при рН в интервале от 5 до 8 и температуре 22±2°С, далее фиксируют в стерильном абсолютном этаноле, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С до имплантации.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Биоткань, а именно: ксеноперикард теленка или свиньи, глиссоновую капсулу печени теленка, свиной аортальный или легочный комплекс, подвергают химической стабилизации 0,625% водным раствором глутарового альдегида, рН 7,4, с последующей обработкой ПАВ - 1% раствором додецил-сульфата натрия с 4-кратной сменой рабочего раствора. Из полученной химически стабилизированной биоткани изготавливают биопротезы.

Непосредственно перед имплантацией проводят модификацию биопротезов, для чего биопротезы тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной его сменой из расчета 500 мл раствора на 100 г биоткани. Отмытые биопротезы обрабатывают 0,05-0,5% раствором N-сульфосукцината хитозана с молекулярной массой 50-150 кД при интенсивном перемешивании в течение 0,5-2 час, при рН в интервале от 5 до 8 и температуре 22±2°С. Количество связанного N-CCX определяют спектрофотометрически по разнице концентрации исходного и текущего растворов N-CCX. Затем биопротезы фиксируют в стерильном абсолютном этаноле, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до их имплантации.

Пример 1.

Ксеноперикард теленка подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из него каркасные биопротезы аортального, трикуспидального или митрального клапанов сердца.

Готовый стерильный каркасный биопротез тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной сменой стерильного физиологического раствора из расчета 500 мл раствора на один протез, затем помещают в 0,25% водный раствор N-CCX с молекулярной массой 100 кД (соотношение 10 г ксеноперикарда/50 мл раствора), рН раствора доводят до 7,50±0,50 путем прибавления 4М NaOH или 6N HCl, затем интенсивно перемешивают на шейкере в течение 1 час при температуре 22±2°С. По окончании обработки биопротез полностью погружают в абсолютный этанол, время экспозиции 10 мин, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до имплантации. Содержание связанного N-CCX, определяемого спектрофотометрическим методом, составляет 80±9 мкг/см² ксеноперикарда.

Пример 2.

Ксеноперикард свиньи подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из него каркасные биопротезы аортального, трикуспидального или митрального клапанов сердца.

Готовый стерильный каркасный биопротез тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной сменой стерильного физиологического раствора из расчета 500 мл раствора на один протез, затем помещают в 0,05% водный раствор N-CCX с молекулярной массой 25 кД (соотношение 10 г ксеноперикарда/50 мл раствора), рН раствора доводят до 6,00±0,50 путем прибавления 4М NaOH или 6N HCl, затем интенсивно перемешивают на шейкере в течение 2 час при температуре 22±2°С. По окончании обработки биопротез полностью погружают в абсолютный этанол, время экспозиции 10 мин, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до имплантации. Содержание связанного N-CCX, определяемого спектрофотометрическим методом, составляет 45±14 мкг/см² ксеноперикарда.

Пример 3.

Глиссоновую капсулу печени теленка подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из нее каркасные биопротезы трикуспидального клапана сердца.

Готовый стерильный каркасный биопротез тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной сменой стерильного физиологического раствора из расчета 500 мл раствора на один протез, затем помещают в 0,5% водный раствор N-CCX с молекулярной массой 50 кД (соотношение 10 г глиссоновой капсулы/50 мл раствора), рН раствора доводят до 8,00±0,50 путем прибавления 4М NaOH или 6N HCl, затем интенсивно перемешивают на шейкере в течение 0,5 час при температуре 22±2°С. По окончании обработки биопротез полностью погружают в абсолютный этанол, время экспозиции 10 мин, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до имплантации. Содержание связанного N-CCX, определяемого спектрофотометрическим методом, составляет 100±19 мкг/см² глиссоновой капсулы.

Пример 4.

Ксеноперикард теленка подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из него бескаркасные биопротезы аортального или легочного клапанов сердца.

Готовый стерильный бескаркасный биопротез тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной сменой стерильного физиологического раствора из расчета 500 мл раствора на один протез, затем помещают в 0,25% водный раствор N-CCX с молекулярной массой 100 кД (соотношение 10 г ксеноперикарда/50 мл раствора), рН раствора доводят до 7,00±0,50 путем прибавления 4М NaOH или 6N HCl, затем интенсивно перемешивают на шейкере в течение 1 час при температуре 22±2°С. По окончании обработки биопротез полностью погружают в абсолютный этанол, время экспозиции 10 мин, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до имплантации. Содержание связанного N-CCX, определяемого спектрофотометрическим методом, составляет 90±9 мкг/см² ксеноперикарда.

Пример 5.

Аортальный или легочный ксенокомплексы свиньи подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из него бескаркасные биопротезы аортального или легочного клапанов сердца соответственно.

Готовый стерильный бескаркасный биопротез тщательно отмывают стерильным физиологическим раствором с 6-кратной сменой стерильного физиологического раствора из расчета 500 мл раствора на один протез, затем помещают в 0,25% водный раствор N-CCX с молекулярной массой 90 кД (соотношение 10 г ксенокомплекса/50 мл раствора), рН раствора доводят до 6,50±0,50 путем прибавления 4М NaOH или 6N HCl, затем интенсивно перемешивают на шейкере в течение 1,5 час при температуре 22±2°С. По окончании обработки биопротез полностью погружают в абсолютный этанол, время экспозиции 10 мин, после чего помещают в стерильный физиологический раствор и хранят при температуре 6-8°С вплоть до имплантации. Содержание связанного N-CCX, определяемого спектрофотометрическим методом, составляет 70±9 мкг/см² ксенокомплекса.

В таблицах даны результаты испытаний биопротезов, прошедших предимплантационную обработку предложенным способом.

Таблица 1.
Токсикологические исследования. Цитотоксичность на суспензионной кратковременной культуре подвижных клеток.
Допустимое значение количества выживших клеток, %	Прототип	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5
70-120	50±5%	100±5%	100±5%	100±5%	100±5%	100±5%

Представленные данные свидетельствуют о том, что модификация биопротезов N-сульфосукцинатом хитозана значительно снижает цитотоксичность биопротезов.

Таблица 2.
Исследование кальциноза in vivo на крысах
Способ химической стабилизации биотканей	Количество образцов	Содержание Са, мг/г сухой ткани
Прототип	53	8,22±0,42
Предлагаемый способ	Пример 1	41	0,9±0,06
Пример 2	38	1,2±0,11
Пример 3	44	0,7±0,15
Пример 4	40	1,3±0,19
Пример 5	42	0,8±0,10

Представленные данные свидетельствуют о том, что модификация биопротезов N-сульфосукцинатом хитозана позволяет уменьшить кальцификацию биопротезов.

Таблица 3.
Микробиологические исследования. Формирование биопленки S. epidermidis
Способ химической стабилизации биотканей	Результаты испытаний
Прототип	100%
Предлагаемый способ	Пример 1	1%
Пример 2	1%
Пример 3	1%
Пример 4	1%
Пример 5	1%

Представленные данные свидетельствуют о том, что модификация биопротезов N-сульфосукцинатом хитозана придает биопротезам антимикробные свойства.

Таблица 4.
Упругопрочностные свойства химически стабилизированных биотканей
Способ химической стабилизации биотканей	Предел прочности (по двум направлениям), пч, МПа	Модуль упругости (по двум направлениям), Е, МПа	Максимальная деформация до нарушения сплошности (по двум направлениям), max, %
Прототип	15,08±0,71	71,40±1,34	41,43±1,62
7,32±0,43	37,21±1,10	41,30±1,43
Предлагаемый способ	Пример 1	13,60±0,58	71,51±1,45	37,18±1,49
7,02±0,39	36,78±1,39	38,89±1,31
Пример 2	14,21±0,38	70,28±1,23	40,18±1,56
6,96±0,37	37,34±1,15	39,89±1,19
Пример 3	11,33±0,41	15,51±1,37	36,18±1,36
12,87±0,56	14,78±1,21	35,89±1,22
Пример 4	13,60±0,58	71,51±1,45	37,18±1,49
7,02±0,39	36,78±1,39	38,89±1,31
Пример 5	22,64±1,83	7,68±0,82	-
9,98±1,74	11,61±0,21

Представленные данные свидетельствуют о том, что модификация биопротезов N-сульфосукцинатом хитозана не снижает механической прочности биоткани протезов.

Таким образом, изобретение в представленной совокупности признаков очевидным образом обеспечивает достижение технического результата, а именно, снижает степень кальцификации и цитотоксичность биологических протезов, одновременно придавая им антимикробные свойства, тем самым увеличивая их долговечность и снижая риск повторных дорогостоящих кардиохирургических вмешательств.

Разрабатываемые новые биологические протезы, отличающиеся высокой биологической совместимостью и устойчивостью к формированию микробной биопленки, смогут найти самое широкое применение в кардиохирургических клиниках Российской Федерации и за рубежом.