МАТЕРИАЛ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ "МАТРЕКСИН" НА ОСНОВЕ ПОЛИАКРИЛАМИДНОГО ГИДРОГЕЛЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
MEDICAL MATERIAL MATREXIN BASED ON POLYACRYLAMIDE HYDROGEL AND METHOD FOR PRODUCING IT (VERSIONS)

Изобретение относится к рецептуре и способу получения биосовместимого гидрогеля на основе поперечно-сшитого сополимера акриламида со сшивающими агентами, который может быть использован в качестве материала медицинского назначения, например при эндопротезировании путем целенаправленных инъекций гидрогеля для пластики мягких тканей лица, молочных желез, пениса, икроножных мышц, голосовых связок и других тканей, плотность которых соответствует плотности гидрогеля; а также урологии и ортопедии, преимущественно в ортопедии, в качестве заменителя синовиальной жидкости.
Применение полиакриламидных гелей в медицинской практике широко известно (см. Лопатин В.В. «Полиакриламидные гидрогели в медицине», Изд-во «Научный мир», 2004 г.).
В частности, известен полифункциональный биосовместимый гидрогель (патент РФ 2205034, опубликован 27.05.2003), содержащий в мас.% акриламида - 1,3-15, сшивающих агентов - N,N′-метилен-бис-акриламида - 0,004-0,975, N,N-этилен-бис-акриламида - 0,004-5,1, повиаргола - 0,002-0,45 и воды - до 100. Гидрогель получают сополимеризацией акриламида со сшивающими агентами в водной среде в присутствии пероксидного инициатора полимеризации, при инкубации реакционной смеси в две стадии, первую из которых проводят при температуре 20-90°С в течение 2-24 часов, вторую стадию - при температуре 107-130°С в течение не более 2 часов. Гидрогель обладает пониженной тканевой реакцией организма на его имплантацию и низкой возможностью заселения патогенной микрофлоры.
Также известен полифункциональный биосовместимый гидрогель (патент РФ 2236872, опубликован 27.09.2004), содержащий в мас.% акриламида - 1,95-8,0, метакриламида - 0,54-3,0, 2-гидроксиэтил метакрилата - 0,003-0,4, N,N′-метилен-бис-акриламида - 0,006-0,6 и воды - до 100. Этот гидрогель получают сополимеризацией указанных мономеров в водной среде в присутствии пероксидного инициатора полимеризации, при инкубации реакционной смеси в три стадии: первую стадию проводят при температуре 20-30°С в течение 12-24 часов, вторую стадию - путем γ-облучения в дозе 0,4-1,0 мегарад и третью стадию - при температуре 100-130°С и давлении 0-1,2 атм. в течение 20-40 минут.
Особое распространение такие гели получили при использовании их в качестве эндопротезов синовиальной жидкости (см. Абу-Захра, Т.М. «Применение искусственной синовиальной жидкости на основе полиакриламидного геля в лечении артроза коленного сустава», автореф. дис. … канд. мед. наук: 14.00.22 / Абу-Захра Тарек Муса-Джасер. - М., 2004. - 25 с. - ISBN.; Дирш А.В. «Исследование взаимодействия полиакриламидных гидрогелей с биологическими тканями». Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/content/issledovanie-vzaimodeistviya-poliakrilalamidnykh-gidrogelei-s-biologicheskimi-tkanyami#ixzz2K9B1XY18).
Однако все полимеры на основе акриламида долгое время не резорбируются в тканях организма, и при длительном нахождении подобных препаратов в организме существует опасность возникновения воспалительного процесса, что может привести к необходимости повторного хирургического вмешательства для извлечения препарата.
Этого недостатка не лишен и наиболее близкий к заявляемому по технической сущности материал в виде полифункционального биосовместимого гидрогеля (патент РФ 2127095, опубликован 10.03.1999), содержащего в мас.% 4,0-8,0 мас.% сополимера акриламида и метилен-бис-акриламида, взятых в массовом соотношении 100:0,5-5,0, и воду до 100. Этот гидрогель получают путем сополимеризации акриламида с N,N-этилен-бис-акриламидом в водной среде при рН 9,0-9,5 в присутствии пероксидного инициатора полимеризации, при инкубации реакционной смеси при температуре 20-90°С в течение 2-24 ч и затем при температуре 100-105°С (см. патент РФ 2127129, опубликован 10.03.1999).
Таким образом, основная задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в создании материала с одной стороны достаточно устойчивого к разрушительному действию ферментов, макрофагов и фагоцитов организма, с другой стороны имеющего достаточно прогнозируемую степень резорбции в организме.
Известно, что даже незначительные изменения в соотношении реагентов при синтезе полиакриламидных гелей приводят к резким изменениям скорости резорбции препарата в биологических тканях (Дисс. на соискание ученой степени д.х.н. «Структура и свойства полиакриламидных гелей в медицине», стр.222, Лопатин В.В.).
В связи с этим, была поставлена задача создания материала на основе полиакриламидного геля, структура которого позволяла бы получить возможность плавного изменения времени его биодеструкции, путем постадийного изменения соотношения реагентов в составе полимера. Это позволило бы при синтезе препарата заранее прогнозировать время нахождения имплантата в организме.
Еще одна задача состоит в обеспечении возможности проникновения синовиальной жидкости организма в предлагаемый материал в случае использования его в ортопедии при пластике суставов.
Поставленные задачи решены тем, что предложен материал медицинского назначения в виде полифункционального биосовместимого гидрогеля, включающего сополимер акриламида и N-N′ метилен-бис-акриламида и воду, который согласно изобретению дополнительно содержит включенную в структуру гидрогеля гиалуроновую кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас.%
Акриламид
0,9-8,2
N,N-метилен-бис-акриламид
0,1-1,8
Гиалуроновая кислота
0,1-2,0
Вода
до 100,0
Преимущественно в качестве гиалуроновой кислоты гидрогель содержит гиалуроновую кислоту или ее соль, например натриевую, имеющие молекулярную массу 0,3-2,5 МДа. Гидрогель может также включать ионы серебра в количестве 0,0001-0,0025 мас.%.
Поставленные задачи также решены тем, что предложен способ получения материала медицинского назначения в виде полифункционального биосовместимого гидрогеля путем сополимеризации соответствующих количеств акриламида и N,N′-метилен-бис-акриламида в водной среде в присутствии пероксидного инициатора полимеризации, в котором согласно изобретению перед сополимеризацией в реакционную смесь акриамида и N,N′метилен-бис-акриламида вводят гиалуроновую кислоту, затем смесь подвергают аэрации инертным газом в течение 5-15 мин и проводят полимеризацию при температуре 69-74°С в течение 10-19 часов.
В качестве пероксидного инициатора полимеризации преимущественно берут персульфат аммония, в качестве инертного газа преимущественно берут аргон.
Предложен также иной способ получения материала медицинского назначения в виде полифункционального биосовместимого гидрогеля, согласно которому гидрогель гиалуроновой кислоты смешивают до однородного состояния в среде инертного газа, например аргона, с пригодным для медицинского использования полиакриламидным гидрогелем, полученным путем сополимеризации соответствующих количеств акриламида и N,N′-метилен-бис-акриламида в водной дисперсной среде в присутствии, преимущественно, персульфата аммония или перекиси водорода.
В зависимости от вязкости исходных гидрогелей процесс перемешивания ведут при скорости от 50 до 2500 об/мин.
Способ получения полиакриламидного геля, пригодного для получения предлагаемого материала, известен и описан, например, в патентах РФ 2127095 и РФ 2127129. В частности, можно использовать готовый полиакриламидный гель, содержащий сополимер 0,9-8,2 мас.% акриламида и 0,1-1,8 мас.% N-N′ метилен-бис-акриламида и воду, полученный в соответствии со способом, описанным в патентах РФ 2127095 и РФ 2127129.
Также можно использовать готовый полиакриламидный гидрогель, содержащий сополимер 0,9-8,2 мас.% акриламида и 0,1-1,8 мас.% N-N′ метилен-бис-акриламида, полученный, например, путем сополимеризации компонентов в присутствии персульфата аммония или перекиси водорода при температуре 72±2°С в течение 18 часов. В другом частном случае можно использовать готовый полиакриламидный гидрогель, содержащий сополимер 0,9-8,2 мас.% акриламида и 0,1-1,8 мас.% N-N′ метилен-бис-акриламида, пригодный для использования по медицинскому назначению, например, в качестве имплантата, например при эндопротезировании путем инъекций гидрогеля для пластики мягких тканей лица, молочных желез, пениса, икроножных мышц, голосовых связок и других тканей, плотность которых соответствует плотности гидрогеля, а также урологии и ортопедии.
Для насыщения материала ионами серебра берут воду предварительно насыщенную ионами серебра, например, путем электролиза.
Предельные количества акриламида, N-N′ метилен-бис-акриламида и гиалуроновой кислоты в предлагаемом материале экспериментально подобраны для достижения желаемых физико-механических характеристик.
Как было экспериментально установлено, предложенные способы получения предлагаемого материала позволяют обеспечить встраивание линейных молекул гиалуроновой кислоты или ее соли в межпространственные ячейки полиакриламидного гидрогеля, образуя с акриламидом физико-химические связи (на фиг.1-4 представлены ИК-спектры образцов).
Предлагаемое изобретение приводит к получению материала, обладающего положительными свойствами, присущими как полиакриламидным гелям, так и гелям из гиалуроновой кислоты. Кроме того, наличие в предлагаемом гидрогеле молекул гиалуроновой кислоты позволяет синовиальной жидкости более легко встраиваться в решетку полиакриламидного геля и смешиваться там с уже встроенной в решетку гиалуроновой кислотой. Это приводит к увеличению срока действия предлагаемого гидрогеля при использовании его в ортопедии.
Также было установлено, что в предлагаемом материале гиалуроновая кислота находится в стабилизированном состоянии, что позволяет производить стерилизацию готового продукта при температуре 120°С (см. Примеры получения предлагаемого материала). В то же время известно, что гиалуроновая кислота чрезвычайно чувствительна к нагреванию, и кипячение даже в течение незначительного времени приводит к необратимым изменениям ее свойств (RU 2102400, опубликован 20.01.1998 г., «Влияние температуры на динамические реологические особенности ГК, Гилана и Synvisc (http://hyamatrix.ru/specialist/cosmetologists/hyaluronic_acid/vliyanie_temperatury_na_dinamicheskie_reologicheskie_osobennosti_gk_gilana_i_synvisc/).
Краткое описание иллюстраций
Для лучшего понимания изобретения ниже приведены примеры конкретного получения предлагаемого материала в виде биосовместимого гидрогеля со ссылками на прилагаемые иллюстрации.
На фиг.1-4 представлены ИК-спектры следующих соединений:
фиг.1 - ИК спектр 1% раствора гиалуроновой кислоты (ГК) с молекулярной массой 2,5 МДа;
фиг.2 - ИК-спектр образца полиакриламидного геля (ПААГ), содержащего, мас.%: 4,1 акриламида (АА) и 0,1 N-N′ метилен-бис-акриламида (БАА), вода - остальное, полученного путем сополимеризации компонентов в присутствии персульфата аммония при температуре 72±2°С (температура определяется возможностями термостата) в течение 18 часов;
фиг.3 - ИК-спектр образца предлагаемого материала в виде сополимера гиалуроновой кислоты (ГК), акриламида (АА) и N-N′ метилен-бис-акриламида (БАА). Образец получен путем совместной полимеризации компонентов при аэрации смеси этих компонентов аргоном в течение 10 мин и последующей полимеризации при температуре 72±2°С (температура определяется возможностями термостата) в течение 18 часов, и содержит, мас.%: АА - 4,0, БАА - 0,1, ГК - 0,1, остальное вода;
фиг.4 - ИК-спектр образца предлагаемого материала в виде композиции, полученной механическим смешиванием до однородного состояния 2% гидрогеля гиалуроновой кислоты и готового полиакриламидного гидрогеля (ПААГ), содержащего, мас.%: АА - 4,0, БАА - 0,1, остальное вода, полученного путем полимеризации смеси компонентов при температуре 72±2°С в течение 18 часов. Образец предлагаемого материала содержит, мас.%: 0,1 гиалуроновой кислоты (ГК), акриламида (АА) - 4,0, N,N′-метилен-бис-акриламида (БАА) - 0,1 и воды до 100;
фиг.5 - графики резорбции образцов предлагаемого материала, гиалуроновой кислоты и образцов готового полиакриламидного геля (ПААГ), где
- кривая 1 соответствует графику резорбции готового ПААГ с содержанием сухого остатка 4,2 мас.% при содержании акриламида 4,1 мас.%, N,N′-метилен-бис-акриламида 0,1 мас.%, остальное вода, полученного путем совместной полимеризации компонентов при температуре 72±2°С в течение 18 часов;
- кривая 2 соответствует графику резорбции готового ПААГ с содержанием сухого остатка 2 мас.% при содержании акриламида 1,9 мас.%, N,N′-метилен-бис-акриламида - 0,1 мас.%, вода - остальное, полученного путем совместной полимеризации компонентов при температуре 72±2°С в течение 18 часов;
- кривая 3 соответствует графику резорбции сшитой 1,4- бутандиолдиглицедиловым эфиром (диглицидиловый эфир 1,4-бутандиола, см патент RU 2382052, опубликованный 20.02.2010) 2,5% гиалуроновой кислоты (м.м. 2,5 МДа);
- кривая 4 соответствует графику резорбции 1% гидрогеля гиалуроновой кислоты (м.м. 2,5 МДа);
- кривая 5 соответствует графику резорбции 2,5% гидрогеля гиалуроновой кислоты (м.м. 2,5 МДа);
- кривая 6 соответствует графику резорбции предлагаемого материала в виде сополимера акриламида, N-N′ метилен-бис-акриламида и гиалуроновой кислоты, полученного путем сополимеризации компонентов в водной среде при аэрации смеси этих компонентов аргоном в течение 10 мин и последующей полимеризации при температуре 72±2°С в течение 18 часов, и содержащего, мас%: гиалуроновой кислоты - 0,3, акриламида - 4,1, N,N′-метилен-бис-акриламида - 0,1 и воду до 100;
- кривая 7 соответствует графику резорбции предлагаемого материала в виде полученной механическим смешением до однородного состояния композиции гидрогеля гиалуроновой кислоты и готового полиакриламидного гидрогеля (ПААГ), полученного путем совместной полимеризации компонентов при температуре 72±2°С в течение 18 часов. При этом образец предлагаемого материала содержит, мас%: гиалуроновой кислоты - 0,3, акриламида - 4,1, N,N′-метилен-бис-акриламида - 0,1 и воду до 100.
-1
-1
Из представленных спектров гиалуроновой кислоты (фиг.1) видно, что наиболее интенсивный пик находится в области 3175 см. Этот пик соответствует водородным связям, характерным для гидроксильных групп в гиалуроновых кислотах. Широкая полоса с максимумом около 3180 см принадлежит связанным водородным связями гидроксильным группам в гиалуроновой кислоте.
-1
-1
В спектрах образцов полиакриламидного гидрогеля (ПААГ) (фиг.2) наблюдается наличие двух интенсивных полос 1670 см и 1610 см, характерных для колебания амидных групп Амир I и Амир II.
-1
2
Полоса с максимумом 3440 см характерна для -С(=O)-NH в акриламиде.
-1
-1
Как видно из представленных спектров (фиг.3), в предлагаемом материале (гидрогеле) в виде сополимера акриламида, N-N′ метилен-бис-акриламида и гиалуроновой кислоты, присутствуют пики, характерные как для полиакриламида, так и для гиалуроновой кислоты. Смещение полос в области 3175 см, которые характерны для водородных связей гидроксильных групп гиалуроновых кислот в области 3184 см, вероятнее всего, связано с тем, что между гиалуроновой кислотой и ПААГ образуются координационные химические связи, а не ковалентные химические связи. ИК-спектры материала, полученного путем механического смешения гидрогеля гиалуроновой кислоты и заранее приготовленного полиакриламидного геля, представлены на фиг.4.
-1
-1
-1
-1
На этом спектре (фиг.4) видны характерные для полиакриламидных гелей полосы 1614 см и 1672 см. Полоса, характерная для водородных связей гиалуроновых кислот 3175 см, сместилась в область 3186 см. Это свидетельствует об образовании координационно-химических связей между гиалуроновой кислотой и полиакриламидным гелем, поскольку образцы предлагаемого материала, полученного различными способами (сополимеризаций или механическим смешиванием) согласно полученным ИК-спектрам имеют близкую структуру. Можно было предположить, что физико-механические свойства, а именно вискозиметрические свойства этих образцов также могут быть близки.
Однако вискозиметрические свойства этих образцов имеют существенные различия, представленные в примерах, раскрывающих изобретение.
Примеры осуществления изобретения
Для получения предлагаемого материала берут:
3
5
- акриламид (acrylamide): CHNO, мол. масса 71.08, белый кристаллический порошок без запаха; температура плавления 84,5°С; производство фирмы Sigma (Каталог "Реактивы для биохимии и исследований в области естественных наук" SIGMA, 1999, с.47, каталожный № А8887);
7
10
2
2
- N,N′-метилен-бис-акриламид (N,N′-methylene-bis-acrylamide): CHNO, мол. масса 154,16, белый кристаллический порошок без запаха, температура плавления 185°С, производство фирмы Sigma (Каталог "Реактивы для биохимии и исследований в области естественных наук" SIGMA, 1999, с.696, каталожный № М7256);
- гиалуроновую кислоту или ее натриевую соль, имеющие молекулярную массу 0,5-2,5 Мда. Возможно использовать гиалуроновую кислоту микробиологического происхождения;
4
2
2
8
- персульфат аммония: (NH)SO - мол. масса 228.19; бесцветные плоские кристаллы; температура разрушения 120°С; производство фирмы Sigma (Каталог "Реактивы для биохимии и исследований в области естественных наук" SIGMA, 1999, с.117).
Все вышеуказанные мономеры берут пригодными для биологических целей и не требующими дополнительной очистки.
Предлагаемый гидрогель также может включать ионы серебра, полученные электролизом.
Воду берут бидистиллированную апирогенную (рН 5,4-6,6).
Первый вариант способа в общем виде осуществляют следующим образом.
Для приготовления реакционной смеси берут бидистиллированную апирогенную воду, имеющую рН 5,4-6,6. Навеску гиалуроновой кислоты (или гиалуроната натрия) молекулярной массы 0,5-2,5 Мда помещают в емкость с водой, объем которой составляет около % части от общего количества всего заранее рассчитанного объема воды, используемой в процессе, и оставляют ее для набухания в течение 70-130 час до образования желеобразной однородной массы. Берут навески акриламида и N-N′-метилен-бис-акриламида в соотношении 100:1 - 100:3, а также персульфат аммония из расчета 0,6-0,9%. Навески акриламида, N-N′-метилен-бис-акриламида и персульфата аммония растворяют в объеме воды бидистиллированной апирогенной, взятой в количестве ¾ от общего, заранее рассчитанного объема воды. При необходимости берут воду, обогащенную ионами серебра. Растворение всех навесок проводят в среде аргона. Приготовленные растворы, фильтруют и объединяют с гидрогелем гиалуроновой кислоты в реакционную смесь. Реакционную смесь подвергают аэрации аргоном в течение 5-15 мин, а затем проводят полимеризацию при температуре 69-74°С в течение 16-19 часов. Полученный материал фасуют в необходимом объеме во флаконы или шприцы и стерилизуют автоклавированием при 120°С и давлении 1,2 атм. в течение 20 мин.
Пример 1. Получение предлагаемого материала путем сополимеризации гиалуроновой кислоты с акриламидом и N,N′-метилен-бис-акриламидом (методом синтеза).
Для получения гидрогеля (образец №3, 4) брали 300 мл очищенной апирогенной бидистиллированной воды, имеющей рН 5,4. В 75 мл воды вносили 0,1 г гиалуроновой кислоты молекулярной массы 2,5 МДа и оставляли для набухания на 72 часа в среде аргона. В оставшихся 225 мл воды проводили электролиз, насыщая воду ионами серебра до концентрации 5 мг/л.
В 225 мл воды, насыщенной ионами серебра, растворяли 8,7 г акриламида, 0,195 г N-N′-метилен-бис-акриламида и 0,26 г персульфата аммония. Растворение этих компонентов также проводили в среде аргона. Полученную смесь фильтровали через мембранный фильтр (ФМНЦ-8,0, производство VLADISART, Россия) и объединяли с гидрогелем гиалуроновой кислоты в реакционную смесь. Через реакционную смесь продували аргон в течение 5 мин. Полимеризацию проводили в термостате при температуре 72°С в течение 18 часов. Полученный материал фасовали в необходимом объеме в шприцы и стерилизовали автоклавированием при 120°С и давлении 1,2 атм. в течение 20 мин. Образцы 1, 2, 5, 6, 7, 8 и 9 (см. таблицу 1) готовили таким же образом. Конкретные количества исходных компонентов для этих образцов, рН воды, время набухания гиалуроновой кислоты и температура и время полимеризации (в таблице термостатирования) представлены в таблице 1.
Таблица 1
Примеры получения предлагаемого материала путем совместной полимеризации исходных компонентов
№ п/п
Общий объем воды
Объем воды, взятой для набухания гиалуроновой кислоты
Содержание соли гиалуроновой кислоты
Время набухания гиалуроновой кислоты
Объем воды, взятый для насыщения ионами серебра
Содержание акриламида
Содержание метилен-бис-акриламида
Содержание персульфата аммония
Время термостатирования
Температура термостатирования
мл
мл
%
сутки
мл
%
%
%
час
°C
1
200
50
0,1
3
150
2,9
0,065
0,085
18
72±2
2
200
50
0,15
5
150
2,9
0,065
0,085
18
72±2
3
200
50
0,15
4
150
8,2
0,3
0,17
18
72±2
4
200
50
0,1
3
150
2,5
1,8
0,17
18
72±2
5
200
50
0,1
3
150
0,9
0,3
0,10
18
72±2
6
300
75
0,2
3
225
2,9
0,065
0,087
18
72±2
7
500
125
0,25
6
375
2,9
0,34
0,54
18
72±2
8
500
125
0,3
7
375
2,9
0,34
0,54
18
72±2
9
1000
250
0,4
7
750
2,9
0,63
0,28
19
72±2
Поскольку образцы материала, полученные методом сополимеризации, представляют собой не вязко-текущие жидкости, а упругие гелеобразные вещества, которые, тем не менее, легко выдавливаются через иглу, то их вязкостные свойства не могли быть определены.
Для характеристики таких систем использовали параметр «модуль упругости сдвига» (G), который измеряется методом пенетрации сферического индентора. Данные по характеристике свойств в зависимости от состава геля представлены в таблице 2.
Таблица 2
Влияние состава предлагаемого материала, полученного путем совместной сополимеризации компонентов, на модуль упругости, где АА - акриламид, БАА N,N′-метилен-бис-акриламид, ГК - гиалуроновая кислота
№ образца
Содержание АА и БАА мас.%
Содержание гиалуроновой кислоты ГК, мас.%
Сухой остаток, мас.%
% ГК к сухому остатку
% ГК к полиакриламидному гелю
Модуль упругости сдвига, G кПа
1
АА - 0,9;
2
3,2
62,5
2,0
0,4
БАА - 0,3
2
АА - 0,9;
0,1
1,3
7,69
0,1
0,71
БАА - 0,3
3
АА - 8,2;
2,0
10,5
10,05
19,05
1,4
БАА - 0,3
4
АА - 8,2;
0,1
8,6
1,16
0,1
1,6
БАА - 0,3
5
АА - 0,9;
2,0
5,4
37,4
2,0
0,6
БАА - 2,5
6
АА - 0,9;
0,1
3,5
2,86
2,86
3,2
БАА - 2,5
7
АА - 4,0;
1,0
6,0
16,6
1,0
1,6
БАА - 1,5
8
АА - 4,0;
0,5
6,0
8,33
0,5
2,0
БАА - 1,5
Пример №2. Получение предлагаемого материала в виде композиции полиакриламидного геля с гиалуроновой кислотой путем смешивания гидрогеля гиалуроновой кислоты и готового полиакриламидного геля (ПААГ), содержащего 4,3% сухого остатка, при содержании АА 4,0 мас.% и БАА 0,3 мас.%, остальное вода, полученного путем полимеризации компонентов при температуре 72±2°С в течение 18 часов. В общем виде 2-ой вариант способа осуществляли следующим образом.
Брали гиалуроновую кислоту молекулярной массы 0,5÷2,5 МДа с концентрацией 1-2% и оставляли ее для набухания воде в среде аргона на 72÷120 часов. Полученный гидрогель гиалуроновой кислоты соединяли с готовым полиакриламидным гелем (ПААГ), полученным путем сополимеризации АА и БАА в водной дисперсной среде в присутствии персульфата аммония или перекиси водорода при инкубации реакционной смеси при температуре 72±2°С в течение 18 часов.
Затем гидрогель гиалуроновой кислоты (ГК, конкретное количество которой указано в таблице 3) помещали в емкость для перемешивания и добавляли туда определенное количество готового полиакриламидного геля, также указанное в таблице 3. После чего перемешивали содержимое механической мешалкой с верхним приводом со скоростью 500 об/мин до однородного состояния. Перемешивание проводили при различных соотношениях заранее приготовленного ПААГ и гидрогелей гиалуроновой кислоты. Полученный материал фасовали в необходимом объеме во флаконы или шприцы и стерилизовали автоклавированием при 120°С и давлении 1,2 атм в течение 20 мин. Данные о соотношении компонентов и вязкостных свойствах полученного материала представлены в таблице 3.
Таблица 3
Вискозиметрические свойства предлагаемого материала в виде композиции, полученной путем смешивания готового ПААГ и гиалуроновой кислоты
№ образца
Соотношение компонентов (мас.%)
Вязкость, Па
ПААГ, содержащий АА-4,1 мас.%, БАА-0,2 мас.%, г
ГК-1 1% гидрогель, г
ГК-2 2% гидрогель, г
1
5
95
-
2,6×10<sup>-3</sup>
2
50
50
-
4,2
3
95
5
-
3,9
4
5
-
95
1,8×10<sup>-3</sup>
5
50
-
50
3,8
6
95
-
5
3,5
Как видно из данных, представленных в таблицах 2 и 3, вязкостные свойства образцов материала, полученного сополимеризацией гиалуроновой кислоты с акриламидом и метилен-бис-акриламидом, и образцов материала, полученного механическим смешиванием гидрогеля гиалуроновой кислоты и готового полиакриламидного геля (ПААГ), различаются более чем в тысячу раз. Такое различие обусловлено способом получения предлагаемого материала. Материал в виде гидрогеля, полученного сополимеризацией акриламида, метилен-бис-акриламида и гиалуроновой кислоты, имеет сетчатую полиакриламидную структуру, пронизанную молекулами гиалуроновой кислоты. Гидрогели, полученные путем механического смешивания готового ПААГ с гиалуроновой кислотой, представляют собой механическую связь фрагментов ячеек сетки полиакриламидного геля в гидрогеле гиалуроновой кислоты.
Эксперименты на крысах.
Для изучения скорости резорбции предлагаемого материала в зависимости от состава и способа получения проводили экспериментальное изучение тканевой реакции и скорости рассасывания при подкожном введении различных образцов предлагаемого материала, полученного разными вариантами способа.
Ход эксперимента.
Белым лабораторным крысам-самцам массой тела 150-180 грамм, наркотизированным комбинацией "Зометил - рометор" подкожно в лопаточную область по обе стороны от средней линии, вводили по 1,5 мл изучаемых гидрогелей. Животных выводили из эксперимента на 3, 7, 21, 35, 42, 49, 56, 63 и 70 сутки. Из места введения отбирали инкапсулированные имплантаты геля вместе с окружающими тканями. Материал фиксировали в 10% растворе формалина и заливали в парафин. Парафиновые срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Микропрепараты просматривали на световом микроскопе ВХ-51. Результаты эксперимента в виде графика представлены на фиг.5, где по оси «х» указано время выведения животных из эксперимента в сутках, по оси «y» - количество геля в % к введенному.
Как видно из представленных материалов (фиг.5), изменяя соотношение ПААГ и ГК в предлагаемом материале, а также способ его получения, возможно получение гидрогеля с прогнозируемой степенью резорбции.
Были проведены токсикологические исследования образцов предлагаемого материала в виде гидрогеля под условным обозначением «Матрексин» в соответствии со Стандартами серии ГОСТ Р ИСО 10993 (ГОСТ Р ИСО 10993-1-2009 - ГОСТ Р ИСО 10993-11-2009) "Оценка биологического действия медицинских изделий". Токсикологические испытания показали, что водные вытяжки из предлагаемых образцов гидрогеля не проявили гемолитического эффекта в опытах "in vitro" с изолированными эритроцитами кроликов. Установлено полное отсутствие гемолитической активности при допустимом значении показателя 2%. В остром опыте на белых мышах при парентеральном введении образцов гидрогеля в дозе 50,0 мл на 1 кг массы тела не отмечено гибели животных и клинических признаков интоксикации: общее состояние опытных мышей, их поведение, поедание корма, состояние шерстного покрова не отличались от такового у контрольных.
При вскрытии опытных мышей установлено, что ткани в месте введения гидрогеля, региональные лимфатические узлы, внутренние органы (печень, почки, селезенка) были в пределах физиологической нормы и контроля.
Не было отмечено статистически достоверных отличий динамики массы тела, клинико-биохимических показателей крови, коэффициентов внутренних органов у опытных животных по сравнению с контролем при подкожной имплантации геля.
Таким образом, приведенные примеры конкретного выполнения подтверждают, что предлагаемый материал может быть получен с помощью предлагаемых вариантов способа, обеспечивающих получение материала, имеющего прогнозируемую степень и время резорбции после имплантации его в организм животного или человека.
Предлагаемый материал практически не вызывает тканевой реакции, не вызывает сенсибилизации организма, не вызывает дистрофические и некротические изменения и может быть использован для имплантации в организм животных и человека.
Предлагаемый материал по сравнению с известным на рынке полиакриламидным гидрогелем "Аргиформ" (ТУ 9398-002-52820385-2008), выпускаемым под торговой маркой Нолтрекс™, имеющим следующий состав: 3-мерный полиакриламид - 4,5±1,5%, бидистиллированная вода - 95,5±1,5%, ионы серебра - 0,01-0,02% (http://www.rlsnet.ru/pcr_tn_id_34552.htm), обладает прогнозируемой степенью резорбции. По сравнению с другим известным заменителем синовиальной жидкости - Синокром (протез синовиальной жидкости), содержащим натрия гиалуронат с молекулярной массой около 1,6 МДа, вспомогательные вещества и вода для инъекций (http://slovari.yandex.ru/~книги/РЛС/Синокром%20мини%20заменитель%20синовиальной%20жидкости/), предлагаемый биосовместимый материал находится в суставе не менее 6 мес. Время нахождения предлагаемого материала в организме прогнозируется составом и способом его получения. Кроме того, в отличие от известных «сшитых» и «несшитых» препаратов гиалуроновой кислоты или ее солей предлагаемый материал можно хранить при комнатной и более высокой температуре, а также стерилизовать при температуре 120°С, что повышает безопасность предлагаемого материала для реципиента.