ГЕМОСТАТИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНОВОГО АЭРОГЕЛЯ
HEMOSTATIC AGENT BASED ON CHITOSAN AEROGEL

Изобретение относится к области медицины, а именно к средствам для остановки наружных кровотечений различной интенсивности, в том числе из крупных кровеносных сосудов, и может применяться в госпитальных, полевых, а также бытовых условиях для оказания первой и медицинской помощи при ранениях и травмах в качестве местного гемостатического средства, в том числе при кровотечениях, при которых массивная кровопотеря является ведущей причиной летальных исходов.
Современные материалы, используемые для производства местных гемостатических средств, отличаются по своей природе, механизму действия, форме выпуска, сфере и особенностям применения, побочному действию, способу производства.
Любой гемостатический материал обладает следующими характеристиками: составом, механизмом действия, спектром применения (при капиллярном, паренхиматозном, венозном и артериальном кровотечениях), эффективностью (скоростью достижения и устойчивостью гемостаза); биосовместимостью (возможностью длительного присутствия материала в организме или необходимостью его удаления после краткосрочного применения), возможностью и скоростью биодеградации, а также удобством проведения хирургической обработки после его применения.
По составу современные гемостатические материалы местного действия можно подразделить на следующие группы:
- материалы на основе биологических факторов свертывания крови, полученных от животных или человека: коллаген, тромбин, фибрин, фибриноген, плазма и другие;
- материалы на основе производных целлюлозы;
- материалы на основе синтетических полимеров;
- материалы на основе неорганических соединений (цеолит, силикагель);
- материалы на основе экстрактов растений;
- материалы на основе хитина и хитозана.
В настоящее время все большее распространение находят местные гемостатические средства на основе хитозана - природного полисахарида, который может быть получен из панцирей водных ракообразных путем химической / ферментативной обработки хитина или экстрагирован из культуры грибов. К числу основных свойств хитозана, определяющих его успешное применения, относятся растворимость в водных растворах органических и неорганических кислот, вязкость образующихся растворов, способность образовывать пленки и гранулы, биологическая совместимость, низкая токсичность, способность к деградации в биологических средах. Он представляет собой высокомолекулярное соединение, макромолекула которого содержит в себе большое количество свободных аминогрупп, что позволяет ей связывать ионы водорода и приобретать избыточный положительный заряд. При контакте с кровью положительно заряженный хитозан притягивает форменные элементы крови (эритроциты и тромбоциты), мембраны которых заряжены отрицательно, что приводит к активации и адгезии тромбоцитов и образованию сгустка, даже в случае дефибринированной / гепаринизированной крови. Кроме того, положительный заряд хитозана способствует агрегации отрицательно заряженного альбумина. Не исключается, что хитозан способствует активации каскада свертывания крови.
Местные гемостатические средства на основе хитозана эффективны даже в условиях гипотермии и в отличии от цеолитов не вызывают экзотермической реакции при растворении или контакте с кровью.
Известно кровоостанавливающее средство для местного применения на основе солей хитозана в смеси как минимум с одним инертным материалом, не вызывающее тепловыделения при смешении с кровью, биологически совместимое с тканями организма, обладающее достаточно высокой гемостатической активностью (Международная заявка WO 2007/074326, опубл. 05.07.2007 г.). Недостатками такого кровоостанавливающего средства являются недостаточно высокая сорбционная способность по крови и как следствие относительно длительный период наступления гемостаза.
Известно местное гемостатическое средство для остановки массивных кровотечений, полученное на основе соли хитозана и полигексаметиленгуанидина гидрохлорида, ковалентно сшитых полифункциональным соединением из ряда глицидиловых эфиров (Патент RU 2519220, опубл. 10.06.2014 г.). Данное средство обладает высокой сорбционной способностью по крови, коротким временем наступления гемостаза и высокой антимикробной активностью. При этом соль хитозана выбирается со средним размером частиц 0,2-2,0 мм, степенью деацетилирования хитозана 0,75-0,95, молекулярной массой 10-500 кДа Освоен выпуск средства в следующих вариантах: порошок, гранулы, бинт и пластырь. Однако ни для одной из форм не удалось достичь сокращения времени достижения устойчивого гемостаза, и после применения порошка или бинта необходимо осуществление компрессии в течении 5-7 минут. Кроме того, при применении бинта отмечается выраженное осыпание гемостатического материала.
2
Известно гемостатическое медицинское изделие, выполненное в виде односторонней или двухсторонней многослойной повязки, состоящей, по меньшей мере, из подложки и активного слоя из нетканого материала на основе нановолокон хитозана. Активный гемостатический слой размещен с одной стороны на поверхности подложки, представляющей собой нетканый материал с удельным весом не более 15 г/м, состоящий из, по меньшей мере, нановолокон хитозана, полученных электроформованием. Подложка состоит из одного или нескольких слоев и содержит, по меньшей мере, один технологический и/или контактный слой, причем каждый контактный слой размещен в непосредственной близости к активному слою и представлен нетканым материалом, состоящим из нановолокон алифатического полиамида, полученных электроформованием. Технологический слой выполнен из целлюлозного или синтетического материала. Между контактным и активным слоем может быть размещен гелеобразующий слой, представляющий собой нетканый материал, состоящий из нановолокон карбоксиметилцеллюлозы, полученных электроформованием. (Патент на ПМ №135921, опубл. 27.12.2013 г.). Патент реализован при разработке средства гемостатического стерильного «Гемофлекс», в «Инструкции по применению» которого указано, что после наложения непосредственно на источник кровотечения необходимо осуществить ручную компрессию в течение 2-3 минут.
Недостатком является относительно низкая эффективность гемостатического средства и, соответственно, относительно низкое качество оказания первой и медицинской помощи при наружных артериальных и венозных кровотечениях, а также возможность инфицирования раны из-за осыпания частиц хитозана.
Так же, гемостатические средства описаны в Международных патентных заявках WO 2009/130485, опубл. 29.10.2010 г. и WO 2012/123728 опубл. 20.09.2012 г. (заявитель MedTrade Products Ltd) и являются коммерчески доступными под торговым наименованием Celox. Порошковая фасовка - это основной и базовый вид продукта Celox. Гранулы Celox - это первоначальная форма гемостатического средства, лежащая в основе всех остальных видов препарата. Celox-А, представляет собой гибрид шприца и кожуха для введения тампона, содержащего внутри гранулы Celox. Он используется для доставки гемостатического средства к непосредственному источнику кровотечения при проникающих ранениях.
Известен вариант исполнения Celox Gauze в виде бинта. Он представляет собой плотное нетканое (вискозное) полотно, полностью покрытое раствором гранул Celox. Выпускается в виде традиционного «круглого» бинта в рулоне («бинт Се1ох») и в виде плоского бинта с Z-образным сложением («повязка Celox - Z-сложенная гемостатическая Повязка»). В соответствии с «Инструкцией по применению», для достижения устойчивого гемостаза после применения повязки / бинта необходимо осуществление компрессии продолжительностью от 3-х до 6-ти минут. После извлечения повязки / бинта из упаковки отмечается осыпание гемостатического материала, а после контакта с кровью повязка / бинт теряет мягкость и гибкость, в результате чего снижается площадь контакта с раневой поверхностью.
Ближайшим аналогом заявляемого средства является «ранозаживляющее и гемостатическое средство на основе хитозана и способ его получения», в котором средство имеет форму сферических частиц, а способ получения гемостатического средства на основе хитозана заключается в том, что навеску сухого высокомолекулярного хитозана растворяют в 0,1-0,2 М растворе уксусной кислоты при постоянном перемешивании до получения однородного раствора хитозана в уксусной кислоте, готовят раствор сшивающего агента в виде концентрированного раствора щелочи, вводят в виде капель раствор хитозана в уксусной кислоте в концентрированный раствор щелочи и сформировавшиеся в результате этого частицы выдерживают в концентрированном растворе щелочи 24 часа, после чего их многократно промывают дистиллированной водой до рН среды, равной 7-8, и заменяют воду на растворитель в несколько стадий, на каждой из которых частицы помещаются в смесь «вода-спирт» и выдерживаются в течение 3-4 часов, и последовательно на каждой следующей стадии концентрацию спирта в смеси увеличивают с шагом 30-60-90-100% мас., причем последний шаг повторяется дважды, и окончательно проводят сверхкритическую сушку в течение 6 часов при температуре 40°С, давлении в интервале от 120 до 140 атм и расходе диоксида углерода 0,2 кг/ч. (Патент RU №2709462, опубл. 18.12.2019 г.).
К числу общих недостатков вышеуказанных технических решений можно отнести относительно низкую эффективность применения, что обусловливает:
- необходимость длительной компрессии на область раны после применения местных гемостатических средств;
- низкую частоту первичного гемостаза;
- высокую частоту рецидивов кровотечения;
- неустойчивость тромба, формирующегося в месте повреждения сосуда, при механическом движении конечностей.
Недостатком средств в форме порошка или гранул является возможность их вымывания с током крови, вытекающей из раны (особенно при массивном кровотечении), в ходе применения, что особенно ярко проявляется в отношении гранул с низкой удельной плотностью. Кроме того, гемостатические гранулы и порошок зачастую трудно извлекаются из раны в связи с плотной адгезией к раневой поверхности и краям раны, что может привести к отрыву тромба и возобновлению кровотечения. При нахождении в ране гемостатические гранулы и порошок могут изменять местное кровообращение тканей раневой полости (раневого канала), что проявляется в изменении их цвета и появлении отека после извлечения гемостатического средства.
При использовании средств, в которых частицы или гранулы хитозана наносятся на какую-либо основу (подложку), отмечается осыпание частиц гемостатического материала вне зависимости от способа нанесения, а после контакта с кровью подобные средства, как правило, теряют свою мягкость и гибкость, что снижает площадь контакта с раневой поверхностью, в особенности при наличии карманов или глубокого раневого канала.
Задачей изобретения является создание эффективного и биосовместимого гемостатического средства на основе аэрогеля хитозана, локального (местного) действия, обладающего высокой сорбционной способностью по крови, коротким временем образования сгустка и высокой атравматичностью при удалении средства с раны, исключающего возможность повреждения тромба, сформированного в месте повреждения сосуда, и рецидива кровотечения.
Техническим результатом является повышение эффективности в использовании гемостатического средства.
Это достигается тем, что в заявляемом гемостатическом средстве одно- или многослойный нетканый материал пропитывается аэрогелем хитозана. Способ получения гемостатического средства на основе хитозана заключается в подготовке раствора хитозана, которым пропитывается нектаный материал, с последующим проведением сверхкритической сушки, согласно изобретению, нетканый материал необходимого размера заливают готовым раствором хитозана концентрацией от 1 до 4 моль/л для формирования геля хитозана в течение не менее 6 часов, после чего проводят отмывку средства до нейтрального рН и замену растворителя с пошаговым увеличением концентрации растворителя 10-50-70-90-100-100-100%масс и последующим высушиванием гемостатического средства с применением процесса свехкритической сушки.
Аэрогели - это материалы с высокой пористостью, чрезвычайно низкой плотностью, большой удельной плотностью и развитой внутренней поверхностью, которые могут быть изготовлены из различных биополимеров, в том числе хитозана. Применение аэрогелей на основе хитозана для создания гемостатических средств не только позволит достигнуть быстрой остановки кровотечения, но и обеспечит эффективное, быстрое и безопасное лечение различных ран и повреждений за счет сорбции избытка раневого экссудата и его токсических компонентов, антимикробного действия, предотвращения вторичного инфицирования раны и защиты от внешних травмирующих воздействий.
В частности, одним из наиболее актуальных направлений является разработка комплексного материала, получаемого при пропитывании нетканого носителя аэрогелем хитозана. Ускоренный гемостатический эффект в данном случае обусловлен целым рядом факторов:
(1) связыванием положительно заряженных функциональных групп хитозанового аэрогеля с отрицательно заряженными форменными элементами крови;
(2) высокой сорбционной емкостью аэрогеля хитозана, использованного для пропитывания нетканого материала, и его развитой внутренней поверхностью, позволяющей добиться увеличения площади контакта форменных элементов крови с положительно заряженными аминогруппами хитозана;
(3) физико-химическими свойствами комплексного материала, которые исключают вымывание аэрогеля с током крови из раны, а также обеспечивают сохранение мягкости и гибкости после контакта с кровью, что обеспечивает увеличение площади контакта с раневой поверхностью;
(4) сорбционными и механическими свойствами самого носителя, за счет которых обеспечивается впитывание дополнительного объема жидкости и эффект компрессии на поврежденный сосуд.
Применение разработанного комплексного материала обеспечит эффективную остановку массивных венозных и артериальных кровотечений при сокращении времени компрессии до 1 -2 минут. Особенностями данного материала являются биосовместимость с тканями человека и отсутствие цитотоксичности.
Для получения аэрогелей используется технология сверхкритических флюидов, а именно процесс сверхкритической сушки.
Заявляемое гемостатическое средство представляет собой комплексное медицинское изделие, а именно нетканый материал, модифицированный за счет нанесения хитозанового аэрогеля. Такое средство может быть выполнено в виде бинта, салфетки или повязки. Модификация осуществляется за счет способа пропитки исходного материала гелем хитозана с последующим применением технологии сверхкритической сушки. Благодаря свойствам аэрогеля хитозана, нанесенного на нетканый материал, при попадании на раневую поверхность обеспечивается остановка кровотечения.
Способ получения гемостатического средства на основе хитозанового аэрогеля.
2
2
Получение гемостатического средства, представляющего собой нетканый материал, пропитанный аэрогелем хитозана, осуществляется в несколько стадий: растворение хитозана (1), пропитка средства раствором хитозана и формирование геля (2), сушка полученного средства (3). Основной исходный компонент, необходимый для получения конечного материала - хитозан. Свойства хитозана должны находится в следующих пределах: молекулярная масса от 100 до 500 кДа (использование хитозана с меньшей молекулярной массой не позволяет обеспечить успешность проведения стадии формирования геля, а применение хитозана с большей молекулярной массой снижает гемостатический эффект конечного материала, то есть его эффективность), степень деацетилирования от 75 до 95% (использование хитозана, степень деацетилирования которого ниже указанных пределов, значительно снижает гемостатический эффект конечного материала, то есть его эффективность; использование хитозана с более высоким значением степени деацетилирования снижает его растворимость и ухудшает биосовместимость).. Носителем хитозана в рамках изобретения является материал, полученный из натуральных волокон без добавления или с возможным добавлением синтетических волокон (не более 40%), изготовленный по нетканой технологии, поверхностная плотность которого должна находиться в пределах от 20 до 300 г/м (предпочтительно от 40 до 75 г/м). Применение материала меньшей плотности не позволит получить носитель с удовлетворительными механическими характеристиками, а материала большей плотности -значительно снизит относительное содержание хитозана в конечном материале и, таким образом, снизит его эффективность.
(1) В рамках первой стадии процесса сухой порошок хитозана растворяют в водном растворе кислоты. Содержание хитозана в растворе должно находиться в пределах от 0,5 до 3%масс, применение менее концентрированного раствора не позволяет успешно провести стадию пропитки и формирования геля, а раствор более высокой концентрации не может быть получен ввиду ограниченной растворимости хитозана. Для приготовления указанного водного раствора кислоты могут быть использованы слабые органические кислоты, например, уксусная, молочная, щавелевая и др. Водный раствор кислоты готовят так, чтобы обеспечить рН раствора в пределах от 2 до 5 единиц, именно в указанных пределах возможно растворение хитозана. Важно отметить также, что рН водного раствора кислоты выбирают в зависимости от молекулярной массы хитозана. Чем выше молекулярная масса, тем ниже необходимый рН водного раствора кислоты. Таким образом, в водный раствор кислоты заданного состава вносят заданное количество порошка хитозана, который растворяется при интенсивном перемешивании не менее 6 часов. После этого, при наличии в растворе твердого осадка, его отфильтровывают.
(2) Пропитку исходного носителя из нетканого материала осуществляют после его помещения в емкость путем прямой заливки предварительно приготовленным раствором хитозана. В частности, при пропитке бинта процесс проводят в формах заданного размера (длина 1,5 м, ширина 8 см, высота 2 см). В этом случае количество раствора хитозана на один бинт составляет 100-200 мл в зависимости от поверхностной плотности исходного бинта. После пропитки средства раствором хитозана, его помещают в водный раствор основания, например, гидроксида натрия, гидроксида калия и др. Концентрация указанного основания должна находится в пределах от 1 до 4 моль/л, применение раствора меньшей концентрации не приведет к успешному формированию геля хитозана, а превышение указанного предела концентрации не имеет смысла. В растворе основания осуществляется формирование геля хитозана в объеме пропитанного средства из нетканого материала за счет объемного осаждения хитозана сопровождаемого образованием его фибриллярной структуры. Указанный процесс продолжается не менее 6 часов. Далее осуществляют отмывку полученного средства, пропитанного гелем хитозана, до нейтрального рН и замену растворителя. Замена растворителя необходима для успешного проведения следующей стадии получения готового средства, его сверхкритической сушки, так как вода, которая использовалась на всех предыдущих стадиях, не смешивается с диоксидом углерода (смотри стадию 3). Замену осуществляют на соответствующий органический растворитель, неограниченно смешивающийся с диксидом углерода, например, этанол, изопропанол. Для успешного проведения замены растворителя концентрацию спирта увеличивают пошагово: 10-50-70-90-100-100-100% масс.Только такая пошаговая замена позволяет получить удовлетворительную усадку геля в ходе замены, то есть сохранить заданные структурные характеристики материала и увеличить эффективность конечного продукта.
(3) Полученное в ходе выполнения предыдущих стадий средство, пропитанное гелем хитозана, далее высушивают с применением процесса сверхкритической сушки. Особенностью процесса сверхкритической сушки является применение в качестве сушильного агента диоксида углерода в сверхкритическом состоянии. Указанное вещество неограниченно смешивается с некоторыми органическими растворителями, например, этанолом и изопропанолом. В ходе сверхкритической сушки внутри высушиваемого материала не образуется границы раздела фаз, а, следовательно, не возникают капиллярные эффекты и не происходит разрушения развитой структуры получаемого материала. Только с применением сверхкритической сушки могут быть получены аэрогели, которые отличаются высокой пористостью до 99% и наличием значительной доли мезопор. Процесс сушки средства, пропитанного хитозаном, осуществляется с применением аппаратов высокого давления в проточном режиме. Параметры процесса сверхкритической сушки: давление 120 атм, температура 40°С, расход диоксида углерода выбирают в зависимости от объема аппарата так, чтобы обеспечить время процесса сушки не более 6 часов.
Готовое гемостатическое средство хранится в стерильной упаковке.
Заявляемое гемостатическое средство используют следующим образом.
При обнаружении кровотечения накладывают кровоостанавливающий жгут или турникет выше кровоточащей раны или, при невозможности этого, останавливают кровотечение пальцевым прижатием. Затем очищают рану от кровяных сгустков и инородных тел стерильным бинтом. Далее вскрывают упаковку с заявляемым гемостатическим средством и накладывают его, вводя в глубину раны как можно ближе к источнику кровотечения. Поверх раны накладывают пакет перевязочный медицинский (по ГОСТ 1179-93) и обеспечивают ручную или иной вид компрессии раны в течение 1-3 мин. Затем поверх раны накладывают давящую повязку марлевым или другим бинтом. На этапе оказания специализированной медицинской помощи заявляемое гемостатическое средство полностью удаляют из раны. В большинстве случаев это происходит атравматично без болевых ощущений и травматизации подлежащих тканей. При этом после извлечения гемостатического средства рана остается чистой, поскольку частицы действующего состава не осыпаются в рану, а сгустки крови адсорбируются на поверхности гемостатического средства; цвет подлежащих тканей после извлечения гемостатического средства не изменен. Рецидива кровотечения после извлечения гемостатического средства, связанного с несостоятельностью или отрывом тромба в месте повреждения сосуда, не наблюдается. При удалении прилипшего к ране средства рекомендуется ее увлажнение для меньшей травматизации тканей раны и устранения болевых эффектов у пациентов.
Средство в виде бинта удобно использовать для остановки массивных кровотечений.
Средство в варианте салфетки или повязки удобно использовать при наложении на рану с легким или средним кровотечением. При этом после снятия салфетки рана остается чистой, поскольку частицы действующего состава остаются на поверхности салфетки и не попадают в рану. При использовании салфетки с аэрогелем хитозана необходимо прикладывать ее к ране и держать до полной остановки кровотечения.
Примеры использования заявляемого гемостатического средства.
1
2
1) Оценивали количество хитозана (в виде аэрогеля хитозана), которое оставалось после пропитки на образцах носителей, полученных из разных нетканых материалов различной плотности. Использовали образец хитозана с молекулярной массой 160 кДА и степенью деацетилирования 93,1%. В ходе исследования была взвешена масса каждого образца до пропитки гелем хитозана (m - исходная «пустая подложка») и масса финальной высушенной подложки (m). По этим данным определена массовая загрузка хитозана, которую рассчитывали по формуле:
2
1
2
(m-m)/m*100%
Концентрация исходного раствора хитозана во всех случаях составила 2%. Наибольшую «загрузку» отмечали для образцов с наименьшей плотностью, а при увеличении плотности материала показатель массовой загрузки уменьшался.
Данные примеры иллюстрируют, но не ограничивают предложенное техническое решение.
2
2
2) В экспериментах in vitro оценивали свойства материалов, полученных при пропитывании нетканых носителей аэрогелем хитозана и применяемых для изготовления бинтов, повязок и салфеток, которые могут определять кровеостанавливающую активность in vivo. Изучали прокоагулянтную активность и показатели абсорбционной способности в отношении воды и цельной крови для нетканых носителей (целлюлоза и бикомпонентное штапельное волокно в соотношении 69:31) плотностью 45 г/м и 70 г/м, пропитанных аэрогелем хитозана. Для проведения экспериментов использовали образец хитозана с молекулярной массой 125 кДА и степенью деацетилирования 75%. Для сравнения использовали местное гемостатическое средство «Повязка Celox - Z-сложенная гемостатическая повязка».
2
Для оценки прокоагулянтной активности образец материала размерами 10 мм* 10 мм был помещен на дно пробирки, после чего в пробирку добавляли 1,5 мл нативной донорской крови, полученной от здоровых добровольцев мужского пола в возрасте 25-40 лет, содержащей 3,8% цитрат натрия в соотношении 9:1. Свертывание крови было инициировано добавлением 0,2 М раствора СаСl, после чего содержимое пробирки перемешивали. Фиксировали время образования сгустка, когда кровь в пробирке прекращает течь. Каждый эксперимент проводили не менее трех раз.
2
1
2
wet
Оценку абсорбционной емкости (в условиях избытка жидкости) проводили в отношении цельной крови и дистиллированной воды для стандартного образца размерам 50*50 мм (площадь 250 мм), вес которого обозначали как W.Исследуемый образец помещали в чашку Петри при 37°С и добавляли 20 мл донорской крови или дистиллированной воды. Спустя 30 мин образец вынимали пинцетом за один угол, давали стечь жидкости в течение 30 с и взвешивали (W). Впитывающую способность Wрассчитывали по формуле:
wet(кровь)
wet(влжа)
2
1
W (W)=(W-W)*4,
wet (кровь)
2
где W - масса крови, поглощенной 100 см исследуемого материала
wet (вода)
2
W - масса воды, поглощенной 100 см исследуемого материала.
Анализ повторяли три раза для каждого образца, за результат брали среднее значение. В качестве образца сравнения использовали местное гемостатическое средство «Повязка Celox - Z-сложенная гемостатическая повязка». В качестве контрольного образца использовали нетканный носитель соответствующей плотности, не пропитанный хитозаном.
Для определения впитывающей способности по воде (при частичном погружении образца) исследуемый образец отреза (ленты) размером 200 мм*25 мм закрепляли вертикально на штативе над емкостью с водой. При 37°С образцы опускали в воду так, чтобы нижний край находился на 10 мм в воде. Спустя 10 мин производили замеры высоты смоченной части образца. Анализ повторяли три раза для каждого образца, за результат брали среднее значение. В качестве образца сравнения использовали местное гемостатическое средство «Повязка Celox - Z-сложенная гемостатическая повязка». В качестве контрольного образца использовали нетканый носитель без хитозана.
Прокоагулянтная активность материала, полученного при пропитывании нетканого носителя аэрогелем хитозана, была выше, чем прокоагулянтная активность в группе сравнения. При этом плотность материала, из которого были изготовлены повязки, не оказывала выраженного влияния на скорость свертывания крови.
2
2
Абсорбционная способность материала, полученного при пропитывании нетканого носителя аэрогелем хитозана (в условиях избытка жидкости), была ниже, чем соответствующий показатель и в группе сравнения - «повязка Celox -Z-сложенная гемостатическая повязка», и в контрольной группе как для воды, так и для цельной крови вне зависимости от исходной плотности материала. При этом материал с плотностью 70 г/м, пропитанный аэрогелем хитозана, характеризовался более высокой абсорбционной способностью, чем материал с плотностью 45 г/м, как в отношении дистиллированной воды, так и в отношении крови.
Впитывающая способность по воде при его частичном погружении, наоборот, была наибольшей у нетканого материала, пропитанного хитозаном, как по отношению к образцу сравнения, так и по отношению к контрольному образцу. Указанный показатель увеличивался при увеличении плотности нетканого материала.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что гемостатические свойства материала могут быть напрямую не связаны с его абсорбционной способностью.
Данные примеры иллюстрируют, но не ограничивают предложенное техническое решение.
3) Для оценки эффективности заявленного средства проведены экспериментальные исследования на модели тяжелого ранения паха с повреждением сосудистого бедренного пучка на баранах романовской породы. Эксперимент выполнен под общей анестезией на 20-ти животных, разделенных на 4 группы: три опытных (1 группа - 4 особи; 2 группа - 6 особей; 3 группа - 6 особей) и одна группа сравнения - 4 особи.
У опытных животных применяли гемостатическое средство, полученное при пропитывании нетканого материала аэрогелем хитозана. Для пропитывания применяли:
- хитозан с молекулярной массой 343-420 кДа и степенью деацетилирования 90%;
хитозан с молекулярной массой 125 кДа и степенью деацетилирования 75%;
- нетканый материал с плотностью 70 г/м, полученный из целлюлозного волокна (69%) и штапельного волокна (31%).
В каждой экспериментальной группе использовали равное количество образцов, полученных из хитозана с различными физико-химическими свойствами.
У животных группы сравнения применяли местное гемостатическое средство «Повязка Celox - Z-сложенная гемостатическая повязка».
До проведения экспериментов было проведено сравнение размеров и массы сравниваемых МГС, а также рассчитано количество хитозана, использованное при изготовлении одного бинта.
Было показано, что при сходных геометрических размерах:
- для изготовления образца МГС на основе аэрогеля хитозана используется в 4 раза меньше хитозана, чем для изготовления образца МГС «Повязка Celox - Z-сложенная гемостатическая повязка»;
- технология изготовления МГС на основе аэрогеля хитозана позволяет добиться почти 4-кратного снижения массы конечного изделия.
Применение образцов МГС выполнено после свободного кровотечения из бедренной артерии продолжительностью 30 с. После размещения в ране осуществляли ручную компрессию с различной продолжительностью:
- группа 1-3 мин (4 особи);
- группа 2-2 мин (6 особей);
- группа 3-1 мин (6 особей).
У животных группы сравнения в соответствии с «Инструкцией по применению» местного гемостатического средства «Повязка Celox - Z-сложенная гемостатическая повязка» осуществляли компрессию на протяжении 3-х мин.
При проведении компрессии и в ходе дальнейшего наблюдения ни в одном из случаев местной термической реакции в области раны не отмечали.
Применение заявленного средства позволило достичь устойчивого гемостаза через 120 мин у большинства животных:
- в группе 1 - в 4 случаев из 4 (100%) при времени компрессии 3 мин;
- в группе 2 - в 6 случаев из 6 (100%) при времени компрессии 2 мин;
- в группе 3 - в 5 случаев из 6 (83,3%) при времени компрессии 1 мин.
В 94% случаев (у 15-ти животных из 16-ти), наряду с устойчивым гемостазом через 120 мин, фиксировали первичный гемостаз, который определяли как отсутствие кровотечения при визуальном осмотре раны через 5 мин после нанесения повреждения. Общая кровопотеря в расчете на 1 кг веса животного составила 6,7±3,22 мл/кг.
Проведение «маршевой пробы» (пять принудительных сгибаний и пять разгибаний задней конечности) после извлечения бинта не вызвало рецидива кровотечения ни в одном из случаев. У 1-го животного, у которого через 120 мин гемостаз не был достигнут, «маршевую пробу» не проводили.
В группе сравнения при времени компрессии 3 мин гемостаз через 120 мин был достигнут в 3-х случаев из 4-х (75%). Общая кровопотеря в расчете на 1 кг веса животного составила 9,2±4,25 мл/кг. После проведения «маршевой пробы» в одном случае был зафиксирован рецидив кровотечения. Таким образом, окончательный гемостаз через 120 мин после нанесения повреждения и применения местного гемостатического средства «повязка Celox - Z-сложенная гемостатическая повязка» был зарегистрирован в 2-х случаях из 4-х (50%).
Применение заявленного средства было более удобным по сравнению с группой сравнения по следующим показателям:
- заявленное средство было более мягким и гибким, без жесткого «царапающего» покрытия, и не образовывало острых и жестких граней при сгибании, что позволяло субъективно более быстро размещать средство в ране и более быстро извлекать его из раны, а также исключало дополнительное травмирование кожи и раневой поверхности при применении средства;
- механические свойства заявленного средства (мягкость и гибкость) существенно не изменялись после контакта с кровью, что обеспечивало большую площадь контакта средства с раневой поверхностью;
- заявленное средство при размещении в ране легко принимало ее форму, что позволяло лучше «выполнить» все раневые полости, карманы и раневой канал;
- при применении заявленного средства практически не отмечали осыпания состава, использованного для пропитки.
Из представленных материалов исследований можно сделать вывод, что, при применении заявленного средства эффективная остановка массивного артериального кровотечения обеспечивалась при времени компрессии 1-2 мин, что значительно превосходит средство сравнения, для которого установлено время компрессии 3-6 мин. Общий объем кровопотери при применении заявленного средства составил 6,7±3,22 мл/кг и был меньше, чем при применении средства сравнения - 9,2±4,25 мл/кг, несмотря на то, что на изготовление заявленного средства пошло в 4 раза меньше хитозана, чем на изготовление средства сравнения. По показателям гемостатической активности и удобства применения заявленное средство также превосходит местное гемостатическое средство «повязка Celox - Z-сложенная гемостатическая повязка», использованное в качестве средства сравнения.
Таким образом, преимуществами заявляемого гемостатического средства являются:
1. Обеспечение высокой прокоагулянтной активности гемостатического материала и высокой впитывающей способности in vitro.
2. Остановка массивного артериального кровотечения при применении in vivo возможна уже через 1 минуту после применения.
3. Высокая частота первичного гемостаза, низкая частота рецидивов кровотечения, в том числе после проведения «маршевой пробы».
4. Отсутствие аллергических реакций и местнораздражающего действия после применения.
5. Отсутствие термической реакции при контакте с кровью, что исключает возможность появления ожогов при применении.
6. Обеспечение плотного контакта и большой площади соприкосновения гемостатического средства с раневой поверхностью за счет отсутствия изменений физико-химических свойств после соприкосновения с кровью.
7. Легкость применения и извлечения гемостатического средства из раны после применения, отсутствие признаков нарушения кровотока и отека в стенках раневой полости (раневого канала).
8. Возможность применения заявленного средства без изменения геометрической ширины в ранах с узким и длинным раневым каналом.
9. Значительное снижение количества хитозана (до 4 раз), которое используется для изготовления одного образца МГС.
10. Низкая осыпаемость аэрогеля хитозана, использованного для пропитывания нетканого носителя (менее 1%).
11. Остановка кровотечения даже на фоне применения антиагрегантов и антикоагулянтов.
12. Устойчивость к радиационному воздействию.