способ структурной стабилизации биотканей
Классы МПК: | A01N1/00 Консервирование тел людей или животных, консервирование их частей A01N1/02 консервирование живых тканей или органов |
Автор(ы): | Гавриленков В.И. (RU), Маслевцов Д.В. (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение Санкт- Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П.Павлова (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-12-31 публикация патента:
20.08.2004 |
Изобретение относится к медицине, а именно к способам структурной стабилизации биотканей, используемых для протезирования и пластики при коррекции клапанных пороков сердца. Сущность способа: обработку биотканей осуществляют раствором, содержащим диглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% и дополнительно моноглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% при рН 8,6-9,0. Обработка биотканей в потоке раствора дополнительно повышает их биомеханические и гидродинамические свойства. Способ позволяет достигнуть необходимой протеолитической устойчивости биотканей в более короткие сроки и улучшить их функциональные характеристики. 2 табл., 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Способ структурной стабилизации биотканей, используемых для протезирования и пластики при коррекции клапанных пороков сердца, включающий обработку диглицидиловым эфиром этиленгликоля, отличающийся тем, что обработку осуществляют раствором, содержащим диглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% и дополнительно моноглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% при рН 8,6-9,0.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку ведут в потоке раствора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к медицине, а именно к способам структурной стабилизации биотканей для протезирования и пластики, преимущественно при изготовлении ксеногенных биологических протезов клапанов сердца, используемых в клинической практике для коррекции клапанных пороков сердца.Структурная стабилизация биопротезов производится с целью получения биологической инертности их ткани (устранения иммуногенности и обеспечения устойчивости к ферментативному лизису). Это достигается путем химической обработки биоткани веществами, способными образовывать прочные поперечные связи с молекулами коллагена.Известен способ структурной стабилизации биотканей, включающий обработку глутаральдегидом (CarpentierA., Lemaigre G., Robert L. et al. Biological factors affecting long-term results of valvular heterografts // J. Thorac. Cardiovasc. Surg. -1969. - Vol. 58, N 4. - P. 467-483). Данный химический агент обеспечивает стерильность, существенно повышает механическую прочность ткани биопротеза и устойчивость к действию протеолитических ферментов. Однако глутаральдегид изменяет физико-химические и механические свойства биотканей. Потеря гидрофильных свойств и девитализация клеток ксеноткани провоцируют образование центров дистрофической кальцификации. Изменение вязкоупругих свойств ткани ксенографта под воздействием глутаральдегида приводит к ухудшению в целом макробиомеханики биопротеза и образованию стресс-деформаций преимущественно в области комиссур (особенно при наличии стента), что также провоцирует развитие локусов тканевой дегенерации и кальцификации. Свободные остатки глутаральдегида, обладающие цитотоксическим воздействием на окружающие ткани больного, усугубляют дистрофическую кальцификацию.Известен способ консервирования биоткани для протезирования клапанов сердца и сосудов 2-5% раствором диглицидилового эфира этиленгликоля в течение 21 суток (патент РФ №2008767) с целью подавления процессов кальцификации и дополнительной фиксации гепарина с целью повышения резистентности к тромбообразованию. Биоткани, стабилизированные эпоксидами, обладают лучшими вязкоупругими свойствами по сравнению с тканями, обработанными глутаральдегидом. Данный способ принят авторами за прототип.К недостаткам прототипа следует отнести невысокие биомеханические и гидродинамические характеристики биопротезов, а также большое время (21 сутки) обработки биоткани.Задачей изобретения является улучшение биомеханических и гидродинамических характеристик биопротезов при сохранении необходимой протеолитической устойчивости биологической ткани и сокращение времени обработки.Поставленная задача решается тем, что в известном способе структурной стабилизации биотканей, включающем обработку диглицидиловым эфиром этиленгликоля, согласно изобретению обработку осуществляют раствором, содержащим диглицидиловый эфир этиленгликоля (ДЭ) в концентрации 1-1,8% и дополнительно моноглицидиловый эфир этиленгликоля (МЭ) в концентрации 1-1,8% при рН 8,6-9,0.Структурная стабилизация биотканей в потоке раствора дополнительно повышает их биомеханические и гидродинамические свойства.На фиг.1 изображена диаграмма показателей фиксации и стабилизации биотканей при различных режимах обработки; на фиг.2 - графики изменения показателя фиксации биоткани при различных рН раствора; на фиг.3 - графики изменения показателя стабилизации биоткани при различных рН раствора.Способ осуществляют, например, следующим образом.Очищенный и отмытый ксеногенный клапанно-аортальный комплекс погружают в раствор, содержащий диглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% и моноглицидиловый эфир этиленгликоля в концентрации 1-1,8% при рН 8,6-9,0 (трис-HCl буфер, 0.05 М). Соотношение массы биоткани к массе раствора должно составлять 1:15-30. Время обработки - 48 часов.Для придания более высоких биомеханических и гидродинамических свойств обработку ведут в динамическом режиме - раствор подают потоком постоянного характера с малоамплитудной переменной составляющей.Аналогичным образом могут быть подготовлены для протезирования биоткани сосудов, ксеноперикарда, сухожилий и прочие.По предложенному способу была проведена обработка 65 образцов: 15 корней аорты и 50 створок (5 групп). В качестве контроля были взяты 25 образцов: 5 корней аорты и 20 створок (2 группы), обработка которых была проведена по прототипу.Для определения степени фиксации биоткани использовали нингидриновую реакцию надосадочной жидкости после гидролиза обработанных и нативных образцов. Оптическую плотность раствора определяли спектрофотометрически при длине волны 750 нм. По разнице экстинкции нативных (Enativ) и фиксированных (Efix) образцов одного корня аорты рассчитывали индекс фиксации (FI) ксеноаортальной ткани по формуле: FI=(Enativ-Efix)/Enativx 100% (Sung HW, Hsu CS, Lee YS. et al. Crosslinking characteristics of an epoxy-fixed porcine tendon: Effects of pH, temperature, and fixative concentration // J. Biomed. Mater. Res. -1996. - Vol. 31, N 4. - P. 511-518). Рассчитанный таким образом индекс FI отражает количество защищенных боковых цепей лизина и гидроксилизина коллагена фиксированной ткани.Процесс структурной стабилизации коллагена полиэпоксидами заключается преимущественно в образовании поперечных связей, препятствующих ферментативному гидролизу. Для определения степени структурной стабилизации ксеноаортальной ткани использовали весовой анализ. Для этого образцы ткани отмывали, лиофилизировали и взвешивали дважды, до и после обработки коллагеназой. По разнице потерь массы нативных ( mnativ) и стабилизированных ( mstab) образцов рассчитывали индекс стабилизации (81) по формуле: SI=( mnativ- mstab)/ mnativ 100%. Таким образом, SI отражает плотность поперечных сшивок.Результаты исследований представлены в таблице 1 и на диаграмме (фиг.1). Из полученных данных следует, что использование предложенных режимов обработки образцов (3-7 группы) позволило достичь за 48 часов высокой степени структурной стабилизации (SI=91-96%) и фиксации (FI=96-99%) биоткани, сравнимой с результатами, полученными по прототипу (1 и 2 группы).При анализе влияния рН раствора на скорость структурирования ткани (фиг.2 и 3) было выявлено, что в нейтральном растворе (рН 7,4) фиксация и стабилизация материала происходит с одинаковой скоростью и достигает максимальных значений на 4-5 сутки. В щелочном растворе (рН 8,6-9,0) максимальная фиксация и стабилизация наступает раньше - в 1-2 сутки. Обработка биоткани в растворе с рН 10,2 приводила к максимальной стабилизации коллагена в среднем через 12 часов, однако в дальнейшем было отмечено снижение степени стабилизации ткани, объясняемое частичной денатурацией белка под воздействием высокощелочной среды.Оценку функциональных характеристик ксеноаортальных клапанов, стабилизированных по патентуемому способу, и клапанов, стабилизированных по прототипу, производили по данным стендовых исследований. Характеристики основных макробиомеханических и безразмерных гидродинамических показателей двух сравниваемых групп клапанов представлены в таблице 2. Представленные результаты свидетельствуют, что предлагаемый способ обработки ксеногенных клапанов позволяет получить биоклапаны с высокими функциональными характеристиками, близкими к характеристикам нативных ксеноклапанов.Использование предложенного способа позволяет достигнуть необходимой протеолитической устойчивости биологической ткани биоклапанов и улучшить их функциональные характеристики.Класс A01N1/00 Консервирование тел людей или животных, консервирование их частей
Класс A01N1/02 консервирование живых тканей или органов