БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕЗОРБИРУЕМАЯ МЕМБРАНА, АРМИРОВАННАЯ ТИТАНОВЫМ КАРКАСОМ, ДЛЯ КОСТНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ
BIOLOGICAL RESORBABLE TITANIUM-REINFORCED MEMBRANE, FOR BONE REGENERATION

Настоящее изобретение относится к медицинским изделиям, предназначенным для направленной тканевой регенерации, применяемым в дентальной имплантологии, пародонтологии, челюстно-лицевой хирургии.
Метод направленной костной регенерации основан на формировании пространства между мягкими тканями и поверхностью кости в области дефекта или имплантата (Nyman S., 1982) путем их отделения друг от друга мембранным материалом. Для направленной костной регенерации используют резорбируемые и нерезорбируемые мембраны.
Известна барьерная мембрана для хирургической стоматологии, выполненная в виде пленки из пористого коллагеносодержащего материала [RU 15960 U1. Барьерная мембрана для хирургической стоматологии / А.Ф. Панасюк, С.Ю. Иванов, Е.В. Ларионов, Д.А. Саващук, В.О. Левин, В.В. Сербулов]. Мембрана из пористого коллагенсодержащего материала обладает высокой биосовметимостью и способностью к тканевой интеграции, резорбции в организме реципиента. К недостаткам барьерной мембраны для хирургической стоматологии можно отнести неудобство фиксации пинами и винтами в области дефекта. Поскольку изделие выполнено из костного коллагена компактной или губчатой кости - существует риск прорезывания мембраны и ненадежного крепления изделия. Также недостатком является слабая каркасная функция - неспособность сохранения заданной формы, стабилизации графта под мембраной и поддержания пространства, что ограничивает ее остеорегенераторные возможности.
Известна эластичная мембрана для хирургической стоматологии и способ ее изготовления, выполненная в виде пленки из хитозана [RU 201412530 1A. Эластичная мембрана для хирургической стоматологии и способ ее изготовления / Д.Ф. Бристоу, Б.Р. Стокингер]. Мембрана из хитозана обладает хорошей биосовметимостью, способна резорбироваться в организме реципиента. К недостаткам этого изделия можно отнести низкую способность к созданию и стабилизации пространства под мембраной, необходимого для достаточного прироста костной ткани, а также неудобство фиксации в зоне дефекта пинами и винтами.
Известен гидрофильный медицинский барьер высокой плотности из политетрафторэтилена (PTFE) [US 20050102036 A1 Hydrophilic high density PTFE medical barrier / C.M. Bartee, B.K. Bartee]. Недостатком этого изделия является нерезорбируемость, что приводит к необходимости проведения дополнительного оперативного вмешательства для удаления изделия. Медицинский барьер обладает низкой способностью к биоитеграции, что замедляет процессы регенерации костной ткани, повышает риск обнажения мембраны, инфицирования и досрочного удаления, Медицинский барьер не обеспечивает достаточную стабилизацию больших объемов остеопластического материала и не может использоваться для восстановления крупных дефектов костной ткани.
Известна титановая мембрана для контролируемой регенерации [DE 19605485 А1 Use of malleable titanium membranes for controlled regeneration / Francesco Pedrazzini]. Титановая мембрана хорошо сохраняет форму и обеспечивает стабильность остеопластического материала, создавая оптимальные условия для регенерации кости. Недостатками данной мембраны являются: неспособность резорбироваться, сложность в применении (фиксации в месте дефекта, удалении), высокий риск повреждения тканей краями мембраны, риск возникновения нарушений целостности линий швов, возможность непрогнозируемой резорбции тканей за счет давления на них металла с памятью формы. При обнажении титановой мембраны вероятность регенерации кости и достижения благоприятного исхода лечения существенно снижается.
Известно многослойное покрытие для закрытия дефекта кости [US 20160338836 A1. Preliminarily bonded multilayer film for covering a bone defect site], содержащее нерезорбируемую полимерную мембрану из тефлона, титановый каркас, покрытие из биорезорбируемого полимера (коллаген I, III типа, полимеры, содержащие молочную, гликолевую кислоты). Недостаток многослойного покрытия для закрытия дефекта кости заключается в том, что мембрана изделия, изготавливаемая из тефлона, является нерезорбируемой и обладает низкой биоитегративной способностью, сохраняет барьерные функции на всех этапах формирования костной ткани, что замедляет процессы регенерации костной ткани, инфекционной фитильностью при обнажении мембраны, что может приводить к досрочному удалению изделия, недостаточному формированию костной ткани.
Наиболее близким к заявляемому изделию по совокупности существенных признаков является усиленный медицинский барьер из политетрафторэтилена (PTFE) [US 8556990 B2. Reinforced PTFE medical barriers / B.K. Bartee, C.M. Bartee], предназначенный для восстановления дефектов костной ткани, представляющий собой нерезорбируемую мембрану высокой плотности из PTFE, армированную титаном. Мембрана обладает хорошими каркасными свойствами, может использоваться для закрытия дефектов требующих удержания значительного объема, может быть закреплена винтами или пинами. Титановый каркас обеспечивает создание и поддержания заданного объема, однако может приводить к локальному нарушению кровоснабжения в зоне дефекта и снижать скорость репаративных процессов, кроме того отверстия для крепления хирургическими винтами расположены на концах каркаса, что является неудобным при моделировании размера и формы изделия под дефект. Также к недостаткам усиленного медицинского барьера из политетрафторэтилена относится материал мембраны, который, как в предыдущем случае, является нерезорбируемым и обладает низкой способностью к биоитеграции, сохраняет барьерные функции на всех этапах формирования костной ткани, что замедляет процесс регенерации. Для данного изделия существует повышенный риск развития послеоперационных осложнений: раннего открытия мембраны в послеоперационном периоде, инфицирования и ее досрочного удаления, как следствие нарушения формирования костной ткани в зоне дефекта.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение отмеченных недостатков. Биологическая мембрана обеспечивает создание временного барьера с мембранными свойствами между костной тканью и мягкими соединительнотканными структурами, препятствуя прорастаю соединительной ткани в зону формирования костной ткани на начальных этапах. Высокая биосовместимость, способность к тканевой интеграции, наличие биологически активных компонентов в составе мембраны способствуют формированию кровеносных сосудов, что улучшает кровоснабжение и поступление необходимых метаболитов, обеспечивает быстрое заживление мягких тканей, увеличение скорости костной регенерации, исключает риск открытия мембраны, инфицирования и досрочного удаления, как в случае мембран на основе синтетических материалов. Кроме того, титановое армирование изделия обеспечивает каркасную функцию, надежную фиксацию костнозамещающего материала в зоне дефекта без подвижности, что обуславливает формирование достаточного объема костной ткани в зоне дефекта и снижение риска развития послеоперационных осложнений. Небольшой площадь титанового каркаса не препятствует проникновению метаболитов и как следствие - дает хорошее кровоснабжение зоны регенерации. Титановый каркас имеет отверстия для крепления изделия пинами и винтами. Отверстия для крепления пинов и винтов располагаются не только на концах каркаса, но и в средней его части. Это позволяет моделировать форму и размер изделия под дефект и обеспечивает удобство фиксации.
Целью данного изобретения является создание и поддержание неподвижного пространства под изделием для нормального формирования костной ткани в зоне дефекта и обеспечение удобства фиксации за счет наличия титанового каркаса, а также, за счет применения биологической резорбируемой мембраны, снижение риска развития осложнений и необходимости досрочного удаления изделия.
Указанный результат достигается за счет того, что в конструкции изделия применяется каркас из титанового сплава с отверстиями для фиксации пинами и винтами. Каркас расположен между слоями биологического резорбируемого материала, изготовленного из ткани ксеногенного происхождения. Слои биологического материала химически сшиваются и после лиофилизации превращаются в конструкт, который не расслаивается.
Каркас предлагаемого изделия выполнен из титанового сплава толщиной от 0,5 мм до 2 мм, служит для предотвращения компрессионного воздействия мягких тканей на зону регенерации, обеспечивает создание и сохранение неподвижной стабилизированной требуемой формы. Неподвижность костного регенерата способствует ускорению восстановительных процессов. Материал, применяемый для изготовления каркаса, обуславливает возможность резки изделия под размер дефекта. Конфигурация и размер каркаса позволяют обеспечить удобство расположения изделия в области дефекта. Площадь каркаса за счет своей конфигурации обеспечивает отсутствие изолирования и хорошее кровоснабжение в зоне дефекта, что обуславливает создание оптимальных условий для регенерации костной ткани. Наличие достаточного количества отверстий для пинов или винтов обеспечивает удобство фиксации изделия.
Биологическая резорбируемая мембрана представляет собой лиофилизированный ацеллюлярный внеклеточный коллагеновый матрикс,
изготовленный из 4-8 сшитых химически слоев подслизистой тонкой кишки свиньи.
Способ обработки сырья позволяет получить биосовместимый, гемосовместимый, апирогенный, нетоксичный, неиммуногенный биоматериал с высокой способностью к биоинтеграции. Биоматериал выступает в роли матрицы для роста клеток, которые проникают в процессе биоинтеграции в имплантат из окружающих тканей реципиента. Мембрана сохраняет пространственную структуру нативной соединительной ткани. Пространственная архитектоника определяется содержанием в составе нерастворимых фибриллярных белков с высокой молекулярной массой: коллагены, эластин, ламинины, фибронектины, обеспечивающих физико-механические свойства. Сохранение в составе мембраны гликозаминогликанов, протеогликанов, факторов роста и цитокинов обеспечивает клеточную миграцию, дифференциацию и пролиферацию, усиление ангиогенеза, что играет важную роль в процессах ремоделирования и регенерации в организме реципиента.
Мембрана обладает высокой способностью к гидратации, что обеспечивает хорошую адгезию к десневой поверхности, облегчающую фиксацию изделия.
Мембрана обеспечивает барьерные функции на ранних сроках после операции, препятствуя быстрому прорастанию мягких тканей в зону регенерации кости, что способствует нормальному формированию первичной костной ткани. Способность биоматериала к резорбции и биоинтеграции обуславливает его постепенное замещение собственными тканями организма реципиента, что способствует быстрому восстановлению костной ткани в зоне дефекта, снижению риска развития осложнений на более поздних сроках после операции.
На фиг. 1 изображена схема конструкции изделия «Биологическая резорбируемая мембрана, армированная титановым каркасом, для костной регенерации» размером 25×25 мм, где 1 - биологическая мембрана на
основе внеклеточного коллагенового матрикса на основе подслизистой тонкой кишки свиньи, 2 - отверстия в титановом каркасе для крепления пинов и винтов, 3 - каркас из титанового сплава.
На фиг. 2 изображена схема конструкции изделия «Биологическая резорбируемая мембрана, армированная титановым каркасом, для костной регенерации» размером 30×40 мм, где 1 - биологическая мембрана на основе внеклеточного коллагенового матрикса на основе подслизистой тонкой кишки свиньи, 2 - отверстия в титановом каркасе для крепления пинов и винтов, 3 - каркас из титанового сплава.
На фиг. 3 изображена схема конструкции изделия «Биологическая резорбируемая мембрана, армированная титановым каркасом, для костной регенерации» размером 40×40 мм, где 1 - биологическая мембрана на основе внеклеточного коллагенового матрикса на основе подслизистой тонкой кишки свиньи, 2 - отверстия в титановом каркасе для крепления пинов и винтов, 3 - каркас из титанового сплава.