Способ применения биополимерной пленки на основе Acetobacter xylinum для протезирования мягких тканей животных
METHOD FOR APPLICATION OF A BIOPOLYMER FILM BASED ON ACETOBACTER XYLINUM FOR PROSTHETICS OF SOFT TISSUES OF ANIMALS

Изобретение относится к области ветеринарной микробиологии, фармакологии, в частности может быть использовано для лечения хирургических заболеваний, при поражениях мягких тканей, для терапии поверхностных ран животных.
Существует множество способов для протезирования мягких тканей при лечении грыж и дефектов мягких тканей с использованием дополнительных пластических материалов. Поиски универсального материала, обладающего большей биологической совместимостью, прочностью, стабильностью ведутся и в настоящее время, что говорит об актуальности данной проблемы. (Цыдик И.С. Пластика дефектов мягких тканей [Текст] / И.С. Цыдик и др. // Журнал ГрГМУ. - 2006. - №3. - С. 16-20; Суковатых Б.С.Показания и выбор технологии протезирования брюшной стенки для профилактики и лечения послеоперационных вентральных грыж // Бюллетень сибирской медицины. - 2016. - №1. - С. 89-97).
Известны способы терапии грыж передней брюшной стенки, при которых используются дополнительные пластические материалы, в частности способ герниопластики по Лихтенштейну. Его принцип заключается в имплантации стандартной полипропиленовой сетки. (Пластика пахового канала по Лихтенштейну и ее модификации. / Д.В. Чижов, С.Н. Шурыгин, П.К. Воскресенский, Н.В. Филаткина // Герниология.- 2004. - №1, с. 43-51). Использование сетчатых полипропиленовых протезов является весьма перспективным, так как они прочны, биологически совместимы и являются каркасом для образования соединительной ткани.
Применение данных протезов позволило снизить частоту возникновения послеоперационных осложнений и рецидивов основного заболевания (Гогия Б.Ш., Барвынь О.В. Выбор протезного материала при лечении послеоперационных вентральных грыж // Материалы 4-ой Международной конференции «Современные подходы к разработке эффективных перевязочных средств, шовных материалов и полимерных имплантатов». - М., 2001. - С. 278-280).
Недостаток данного способа заключается в том, что такой синтетический протез по своим физико-механическим свойствам не совсем близок к тканям организма, об этом свидетельствует большое количество исследований, предоставляющих данные о том, что, к примеру, контакт полипропиленовой сетки с петлями кишечника вызывает образование инфильтратов, спаек и даже кишечных свищей. Частым является осложнение следующего характера - образование хронических сером, требующих дополнительного вмешательства (Полужный В.И. Результаты девятилетнего применения полипропиленовых сетчатых эксплантатов в хирургии грыж живота // Медицина в Кузбассе. - 2006. - №1. - С. 31-34; Блохин А. В. Влияние сетчатого имплантата на течение послеоперационного периода при паховой герниопластике: дис. … канд. мед. наук. Российский университет дружбы народов. Москва, 2016; Гагимов В.А. Применение сетчатых эндопротезов в хирургическом лечении вентральных грыж // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2019. - С 122-125).
Наиболее близким по технической сущности заявляемому, является способ герниопластики у собак с использованием бактериальной наноцеллюлозы полученной путем биосинтеза с помощью симбиотической культуры Medusomyces gisevii Sa-12. При имплантировании данного материала отмечается его хорошая фиксация в тканях брюшной стенки с формированием на 14 сутки вокруг нее капсулы из мягких тканей (Жариков А.Н. Протезирующая герниопластика с использованием бактериальной наноцеллюлозы: экспериментальное исследование // Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал имени академика Б.В. Петровского. - 2018. - Т. 6. - №2. - С. 59-66.
Недостатком данного способа является быстрая деградация имплантируемого материала. При гистологическом исследовании на 60 сутки после операции бактериальная целлюлоза практически отсутствовала в месте имплантации. Вследствие биодеградации целлюлозы в месте локализации дефекта мягких тканей нарушается прочность для противодействия внутрибрюшному давлению, что в свою очередь может приводить к возникновению осложнений и рецидивов заболевания.
Задачей изобретения является расширение арсенала способов протезирования дефектов мягких тканей животных с использованием такого материала, при котором не будут происходить осложнения заболевания, такие как образование инфильтратов, спаечных процессов, хронических сером, а также исключить риск возникновения рецидива основного заболевания путем использования протезирующего материала биополимерной пленки, обладающего полной биологической совместимостью, высокой прочностью, а также не подвергающегося биодеградации.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе применения биополимерной пленки на основе Acetobacter xylinum для протезирования мягких тканей животных, включающем имплантацию протезирующего материала непосредственно на дефект мягких тканей, покрывающего дефект, выходящего за его границы на 1-1,5 см с последующей фиксацией эндопротеза шовным материалом по краям дефекта, согласно изобретению, в качестве эндопротеза используют биополимерную пленку, полученную в результате культивирования штамма бактерий Acetobacter xylinum.
Осуществление способа
Опыты по разработке способа применения биополимерной пленки на основе Acetobacter xylinum для протезирования мягких тканей животных проводили на базе лаборатории болезней молодняка, а также сектора молекулярной биологии института экспериментальной ветеринарии Сибири и Дальнего Востока Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий Российской академии наук (ИЭВСиДВ СФНЦА РАН).
В исследованиях были использованы лабораторные крысы линии «Вистар».
В качестве протезирующего материала нами была использована биополимерная пленка, являющаяся продуктом внеклеточного биосинтеза целлюлозопродуцирующих бактерий. Получали бактериальную целлюлозу культивированием штамма бактерий Acetobacter xylinum в статических условиях культивирования в секторе молекулярной биологии. Все технологические стадии получения бактериальной целлюлозы проводили согласно авторскому запатентованному способу (Патент US 4655758,1987).
Способ осуществляется следующим образом: под общим наркозом, в положении животного лежа на спине и после обработки операционного поля производится рассечение кожных покровов в районе белой линии брюшной стенки, затем, после расслоения подкожной клетчатки методом тупой препаровки оголяется наружный слой мышц брюшной стенки. Непосредственно на дефект мягких тканей помещается эндопротез, покрывающий дефект, а также выходящий за границы дефекта на 1-1,5 см. Размеры протезирующего материала подбираются согласно размерам дефекта мягких тканей.
Протезирующий материал фиксируется по периметру дефекта шовным материалом. На фиг. 1 представлено схематическое изображение методики осуществления заявляемого способа.
На дефект мягких тканей 1 помещен хирургический протез 2. Дефект 1 локализуется в оголенном слое мышц 3 брюшной стенки. Протез 2 закреплен по периметру дефекта мягких тканей 1 фиксирующими швами 4.
Для исследования возможности использования биополимерной пленки на основе Acetobacter xylinum для протезирования мягких тканей животных была создана опытная группа лабораторных животных, в которой проводили исследование местной реакции тканей организма на введение биополимерного материала в качестве эндопротеза подкожно на оголенный слой мышц. После получения положительных результатов исследования была создана вторая опытная группа животных, на примере которых проводили терапию дефекта мягких тканей с использованием аналогичного биополимерного материала.
Пример 1. Проведено исследование местной реакции организма лабораторных животных на эндопротез изготовленный на основе биополимерного материала. Была создана опытная группа лабораторных животных. В опыте использовали 9 крыс линии «Вистар». Всем животным после применения общего наркоза и обработки операционного поля производили рассечение кожных покровов в районе белой линии брюшной полости. Затем, после расслоения подкожной клетчатки методом тупой препаровки оголяли наружный слой мышц брюшной стенки.
Не нарушая правил асептики и антисептики помещали эндопротез из биополимерной пленки общей площадью 4 квадратных см на наружный слой мышц и фиксировали его шовным материалом, в качестве которого использовали полиамидную антимикробную хирургическую нить «Поликон №000». Кожную рану ушивали шовным материалом «Поликон №2» путем наложения простых узловатых швов.
Визуальную оценку местной реакции тканей на эндопротез, а также отбор проб для гистологического исследования проводили на 14 и 90 сутки с момента операции. Изучение гистологический картины проводили с помощью микроскопа «Zeiss PrimoStar».
За все время опыта у прооперированных животных не наблюдали внешних признаков отторжения эндопротеза. Первые 2-3 дня на месте оперативного доступа отмечали послеоперационный воспалительный отек, являющийся естественной реакцией организма на повреждение.
Для иллюстрации результатов местной реакции организма на хирургический эндопротез, нанесенный на наружный слой мышц брюшной стенки представлен снимок - фиг. 2. показывающий, что при нахождении эндопротеза внутри организма в течение 14 суток внешний вид эндопротеза не изменился. Со стороны близлежащих тканей признаков воспаления не наблюдали. При осмотре эндопротеза на 90 сутки опыта отмечали полное отсутствие признаков воспаления или отторжения со стороны тканей организма. Эндопротез надежно зафиксирован на мышце, признаков его разрушения нет (фиг. 3).
Для иллюстрации результатов гистологического исследования представлен снимок - фиг. 4, показывающий, что на 90 сутки после операции между материалом протеза (1) и внутренними органами, в частности - сальником, спаечные процессы отсутствовали, вокруг протеза (1) образовалась капсула, полностью интегрированная в окружающую соединительную ткань (2). Структура капсулы (2) представлена несколькими слоями коллагеновых волокон, между которыми распределено небольшое количество фибробластов. Протез (1) надежно фиксируется к мышечному слою (2) капсулой (2). Элементы воспалительного инфильтрата отсутствовали.
Таким образом, при изучении местной реакции тканей на введение биополимерного материала на основе бактериальной целлюлозы внутрь организма было установлено: отторжение со стороны тканей не наблюдали, признаки воспаления на 90 сутки после операции отсутствовали, фиксация протеза к мышечному слою надежная, спаечные процессы отсутствуют.
Пример 2. Применение эндопротеза на основе биополимерного матер нала при терапии механических дефектов мышц брюшной стенки. Была создана опытная группа лабораторных животных. На данном этапе исследований также использовали 9 крыс линии «Вистар». Всем животным после применения общего наркоза и обработки операционного поля, производили рассечение кожных покровов в районе белой линии брюшной полости.
После расслоения подкожной клетчатки методом тупой препаровки, оголяли наружный слой мышц брюшной стенки. С целью имитации пупочной грыжи в районе белой линии производили иссечение мягких тканей на который помещали эндопротез из бактериальной целлюлозы, который по периметру фиксировали шовным материалом. Представлен снимок внешнего вида эндопротеза, на 90 сутки после осуществления операции - фиг. 4, на котором, на оголенный слой мышц брюшной стенки, в котором локализуется дефект мягких тканей (1) помещен хирургический протез (2), который закреплен по периметру дефекта мягких тканей/ грыжевых ворот (1) фиксирующими швами (3).
Для иллюстрации результатов гистологического исследования эндопротеза нанесенного на поверхность дефекта мягких тканей представлен снимок - фиг. 6, на котором видно, что между материалом протеза (1) и внутренними органами, в частности - сальником, спаечные процессы отсутствовали, протез (1) окружен слоем соединительной ткани (3) представленной коллагеновыми волокнами, с небольшими включениями фибробластов. Контакт с мышечной тканью (2) плотный, воспалительный экссудат отсутствовал.
Результаты исследования подтверждают биосовместимость использованного эндопротеза; воспалительных изменений, а также послеоперационных осложнений в зоне имплантации отмечено не было; биодеградации эндопротеза за время течения периода наблюдения не отмечалось; эндопротез надежно фиксируется к мышечному слою сформировавшейся соединительнотканной капсулой, представленной коллагеновыми волокнами и препятствует рецидиву основного заболевания.