СПОСОБ ПРЕДИМПЛАНТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ БИОПРОТЕЗОВ
METHOD FOR PREIMPLANTATION PREPARATION OF BIOPROSTHESES

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.
6
Химическая стабилизация биоткани необходима для профилактики кальцификации биоткани протеза после его имплантации. Известен способ предимплантационной обработки биопротезов (Патент РФ №2120212 от 20.10.1998, МПК 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.
6
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, МПК 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.
2
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/см ксеноперикарда.
Пример 2.
Ксеноперикард свиньи подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из него каркасные биопротезы аортального, трикуспидального или митрального клапанов сердца.
2
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/см ксеноперикарда.
Пример 3.
Глиссоновую капсулу печени теленка подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из нее каркасные биопротезы трикуспидального клапана сердца.
2
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/см глиссоновой капсулы.
Пример 4.
Ксеноперикард теленка подвергают химической стабилизации, как указано выше, и изготавливают из него бескаркасные биопротезы аортального или легочного клапанов сердца.
2
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/см 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.
2
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/см 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), σ<sub>пч</sub>, МПа
Модуль упругости (по двум направлениям), Е, МПа
Максимальная деформация до нарушения сплошности (по двум направлениям), ε<sub>max</sub>, %
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.