БИОЛОГИЧЕСКИЙ ЧЕХОЛ ДЛЯ ИМПЛАНТИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ВНЕКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к области медицины, предназначена для имплантации и реимплантации электронных устройств, включая электрокардиостимуляторы (ЭКС), имплантируемые кардиовертеры-дефибрилляторы (ИКД), системы для ресинхронизирующей терапии (СРТ), устройства для кардиомодуляции, и т.д. Полезная модель представляет собой биологический чехол для имплантируемых электронных устройств на основе внеклеточного матрикса (далее биологический чехол), который имплантируется пациенту совместно с электронным устройством, расположенным во внутреннем пространстве изделия.
Уровень техники
Широкое применение имплантируемых электронных кардиоустройств сопряжено с развитием серьезных осложнений, угрожающих жизни и здоровью пациента, требующих длительного дорогостоящего лечения. Одним из таких осложнений является инфицирование кардиоимпланта и/или электродов в ранних и отдаленных периодах после операции.
Известно гемостатическое изделие на основе синтетических материалов (хитозан, PEG, PVP, PTFE и др.), предназначенное для формирования пространства вокруг имплантируемого устройства [US 2017/0319754 Al. Hemostatic Devices and Methods of Use / S. Pulapura, F. Buevich, J.S. Soskin, F.R. Mansfield, K.R. Worrell, C. Wood]. К недостаткам этого изделия в случае его изготовления из нерезорбируемых материалов можно отнести низкую способность к биоинтеграции, что замедляет процессы регенерации, повышает риск инфицирования изделия за счет адгезии возбудителей на поверхности синтетического материала и фитильность инфекции. В случае изготовления из резорбируемых материалов к недостаткам изделия можно отнести сложность управления скоростью резорбции материалов и риск развития выраженного воспалительного ответа в зоне имплантации при повышенной скорости резорбции.
Наиболее близким к заявленному биологическому чехлу является устройство, выполненное в виде тканевого кармана из коллаген-содержащего материала животного происхождения [US 2018/0272136 A1. Methods and Systems for Generating a Tissue Pocket in a Patient / J.B. Horn, M.C. Hiles]. Электронное устройство располагают внутри тканевого кармана и имплантируют пациенту совместно с ним. Формирование кармана из коллаген-содержащего материала животного происхождения способствует клеточной инвазии и замещению материала собственными тканями реципиента. Структура кармана может включать в себя нерезорбируемый компонент, наполнители в форме жидкостей, паст, гелей и т.д., биологически активные вещества, лекарственные средства. К недостаткам устройства можно отнести то, что карман выполнен из комбинированных материалов на основе синетитечских полимеров и коллаген-содержащего компонента. К недостаткам нерезорбируемых синтетических полимеров можно отнести формирование вокруг них капсулы из жесткой фиброзной рубцовой ткани, являющейся источником дискомфорта для пациента, затрудняющей получение доступа к электронному устройству и повышающей риск повреждения его частей. К недостаткам коллаген-содержащего материала можно отнести то, что глубокая обработка сырья может приводить к изменению структуры и свойств коллагена, что может затруднять процесс биоинтеграции и трансформации в здоровую ткань реципиента, повышая риск формирования жесткой фиброзной рубцовой ткани вокруг изделия.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение отмеченных недостатков.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническим результатом является быстрое формирование функционального естественного ложа из здоровых тканей реципиента вокруг сердечных имплантируемых электронных устройств, снижающее риск их миграции, облегчающего доступ к ним, а также снижение риска развития септических и геморрагических осложнений после имплантации кардиоустройств.
Указанный технический результат достигается за счет того, что биологический чехол изготовлен из биосовместимого резорбируемого материала на основе внеклеточного матрикса из подслизистой основы тонкой кишки свиньи, содержит закрытые с помощью швов из рассасывающихся нитей стороны и одну открытую сторону для размещения электронного устройства внутрь биологического чехла, при этом материал, из которого изготовлен биологический чехол, содержит от 4 до 8 слоев подслизистой тонкой кишки свиньи, чехол выполнен толщиной 0,5 мм и содержит перфорации с диаметром отверстий от 1,5 до 3 мм и шагом перфорации от 5 до 15 мм. Отверстия расположены параллельными рядами. Материал чехла может быть импрегнирован препаратами с антибактериальным и гемостатическим действием.
В естественных условиях клетки ткани располагаются во внеклеточном матриксе, который является комплексом органических и неорганических соединений, заполняющих пространство между клетками, в состав которого входят три основных компонента: коллаген, протеогликаны и гликопротеиды. Последние, в свою очередь, выполняют функцию рецепторов при «производстве» межклеточного матрикса, облегчают прикрепление и рост клеток. Пространственное расположение клеток и регенеративный потенциал обеспечиваются посредством ауторегуляции, таким образом, поддерживая среду для функционального оптимума. Биологический чехол изготовлен из сырья ксеногенного происхождения - подслизистой основы тонкой кишки свиньи. Сырье подвергается многостадийной обработке, результатом которой является удаление иммуногенных агентов из ткани подслизистой тонкой кишки и сохранение в нативном виде внеклеточного матрикса ткани. Такой матрикс обладает биосовместимостью и содержит основные компоненты, необходимые для регенерации ткани: матричный каркас и биологически активные компоненты, которые провоцируют естественную регенерацию тканей реципиента без образования рубцов и спаек. Формирование неоформленной рыхлой фиброзной рубцовой ткани не происходит. Результатом имплантации такого биологического чехла является формирование естественного тканевого ложа вокруг сердечных имплантируемых электронных устройств из здоровых тканей. Такое ложе препятствует миграции устройств и облегчает доступ к ним или их отдельным частям во время хирургических манипуляций. Материал, из которого выполнен биологический чехол, в одном из вариантов выполнения полезной модели импрегнирован биоактивными веществами (антибактериальные, гемостатические и/или их комбинация). Это препятствует развитию инфекционного воспаления и снижает риск развития септических и геморрагических осложнений.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется фигурой 1, на которой представлена схема конструкции изделия.
Осуществление полезной модели
Чехол может имплантироваться пациенту в различные участки тела совместно с устройством, расположенном во внутреннем пространстве чехла.
Для изготовления биологического чехла используют лиофилизированный ацеллюлярный внеклеточный коллагеновый матрикс на основе от 4 до 8 химически сшитых слоев очищенной подслизистой тонкой кишки свиньи. Способ обработки сырья обеспечивает получение биосовместимого, гемосовместимого, апирогенного, нетоксичного, неиммуногенного материала с высокой способностью к биоинтеграции. Слои биологического материала химически сшиваются и после лиофилизации превращаются в конструкт, который не расслаивается (Долгалев А.А., Венедиктов А.А., Бобрышев Д.В., Кручинина А.Д., Чагаров А.А., Евстратова Я.В., Звягина А.И., Краснов К.С., Фадеева И.С., Айрапетов Г.А. Исследование биосовместимости материала на основе подслизистой оболочки тонкой кишки в тестах in vitro и in vivo // Гены и Клетки. 2019. Т. 14. №2. С. 47-51.).
Материал сохраняет пространственную архитектонику нативной соединительной ткани, состоит из нерастворимых фибриллярных белков: коллагенов, эластина, ламининов, фибронектинов, обеспечивающих его физико-механические свойства. Сохранение в составе гликозаминогликанов, протеогликанов, факторов роста и цитокинов обеспечивает клеточную миграцию, дифференциацию, пролиферацию, ангиогенез, что играет важную роль в процессах ремоделирования и регенерации. Высокая способность материала к гидратации обеспечивает хорошую адгезию к прилежащим тканям, облегчает позиционирование изделия. Способность материала биологического чехла к резорбции и высокая скорость биоинтеграции с окружающими тканями обуславливает его постепенное замещение собственными тканями реципиента, что способствует быстрому формированию естественного ложа из тканей реципиента вокруг сердечных имплантируемых электронных устройств для снижения риска их миграции и облегчения доступа.
Для снижения риска развития инфекционных осложнений биологический чехол импрегнируют препаратами с антибактериальным действием: производное хиноксалина, например диоксидин; бета-лактамы, например пенициллин G, цефалотин; полусинтетический (который также может включать клавулановую килоту), такой как ампициллин, амоксициллин и метициллин; монобактамы, например, азтреонам; карбоксипенемы, например, имипенем; аминогликозиды, например стрептомицин, гентамицин; гликопептиды, например ванкомицин; линкомицины, например клиндамицин; макролиды, например этитромицин; полипептиды, например полимиксин, бацитрацин; полиены, например амфотерицин; нистатин; рифамицины, например рифампицин; тетрациклины, например тетрациклин; полусинтетический тетрациклин, такой как доксициклин; хлорамфеникол. Для снижения риска развития геморрагических осложнений биологический чехол импрегнируют препаратами с гемостатическим действием, например аминокапроновая кислота, транексамовая кислота, апротинин.
Импрегнация лекарственных средств возможна любым подходящим способом, например напыление, замачивание, пропитка, с помощью сверхкритического диоксида углерода.
Конструкция биологического чехла предполагает наличие двух закрытых с помощью швов из рассасывающихся нитей сторон и одну открытую сторону, через которую электронное устройство свободно помещается внутрь биологического чехла. Размеры и форма изделия могут меняться в зависимости от вида электронного устройства. Длина и ширина могут варьироваться в диапазоне от 20 до 100 мм. Толщина изделия может варьироваться от 0,2 до 0,5 мм. Биологический чехол может иметь несколько параллельных рядов округлых отверстий диаметром от 1,5 до 3 мм и шагом перфорации от 5 до 15 мм.
Таким образом, заявленное устройство, изготовленное из биосовместимого материала - природного внеклеточного матрикса на основе очищенной подслизистой основы тонкой кишки свиньи, выполненного с перфорацией, обеспечивает высокую способность к биоинтеграции, быстрое и полное замещение материала биологического чехла на собственную здоровую функциональную ткань пациента и формирование естественного кармана вокруг сердечного имплантируемого электронного устройства, что облегчает его реимплантацию. Материал, из которого выполнен биологический чехол, может быть импрегнирован биоактивными веществами (антибактериальные, гемостатические и их комбинация), что обеспечивает локальное высвобождение препаратов с антибактериальными и гемостатическими свойствами в ложе имплантируемого электронного устройства, что также способствует снижению риска развития послеоперационных осложнений, препятствует развитию инфекционного воспаления и снижает риск развития септических и геморрагических осложнений.