СОСТАВ И СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ БИОПРОТЕЗА КЛАПАНА СЕРДЦА
COMPOSITION AND PROCESSING TECHNIQUE FOR SURFACE OF HEART VALVE BIO-PROSTHESIS

Область техники
Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиохирургии, и может быть использовано для изготовления биопротезов клапана сердца.
Предшествующий уровень техники
Известен способ обработки манжеты для искусственного биоклапана сердца. Ткань пропитывают частицами восстановленного серебра. Изобретение позволяет исключить возникновение септического миакарда за счет повышения антибактериальных свойств манжеты и повысить срок службы (RU 2286116 C2).
Обработка манжеты спиртовым раствором антибиотика или же смесью спирторастворимых антибиотиков (RU 2141260 C1). Оба предлагаемые способа обработки манжеты не исключают процесса кальцификации поверхности клапана. Известен способ нанесения покрытия на протезы клапанов сердца (RU 2199976 C2, 7 A61F 2/24). Способ включает обработку поверхности протеза антибактериальным веществом из раствора, содержащего 0,5-1,5% гексафторпропилена и кислорода в среде 1.2.2-дихлор-1.2.2.2-тетрафторэтана при 40-50°С в течение 30-90 минут. Этот способ нанесения покрытия на протезы клапанов сердца позволяет создать покрытие клапана, обладающее высокой износостойкостью и термостабильностью. Как утверждают авторы, покрытие имеет высокую прочность, что позволяет увеличить срок его службы. Кроме того, протезы клапанов сердца, обработанные предлагаемым способом, дополнительно приобретают антимикробные свойства при полном сохранении их функциональных характеристик. Однако и в этом случае возможность процесса кальцификации протеза при эксплуатации не исключается и не рассматривается.
Известно практическое использование полиэтилгидридсилоксана в медицинских целях для заполнения костных полостей и дефектов, RU 2103013 C1, 6 A61L 31/00, но не для покрытия поверхности протеза клапана.
Известно такое техническое решение как "Способ нанесения покрытия на протезы клапанов сердца", RU 2199976 C2, 7 A61F 2/24. Способ включает обработку поверхности протеза клапана антибактериальным веществом путем погружения его в раствор гексафторпропилена и кислорода в среде 1.2.2-дихлор-1.1.2.2-тетрафторэтана при 40-50°С в течение 30-90 минут. Такой способ нанесения покрытия на протезы клапанов сердца позволяет создать покрытие, обладающее высокой износоустойчивостью и термостабильностью. Однако и такое покрытие не защищает поверхность клапана от процесса его кальцификации. Это техническое решение принято за аналог.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения положено решение задачи предотвращения образования кальцинатов на поверхности биопротеза клапана сердца для обеспечения эффективности его функционирования в организме. В основу настоящего изобретения положено решение задачи предотвращения процесса кальцификации за счет того, что биопротез клапана предварительно обрабатывается растворителями (в данном случае гексаном) для очистки его поверхности, затем смесью реактивов на основе - полиэтилгидридсилоксана (пленкообразующий компонент), триацетоксисилан (добавляется в качестве отвердителя) и гексан (растворитель) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
полиэтилгидридсилоксан - 4,0-6,0%,
триацетоксисилан - 5,0-6,0%,
гексан - остальное.
Заявителями не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна". За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта. В предложенном техническом решении доказано отсутствие процесса образования солей кальция на поверхности биопротеза клапана за счет модификации его поверхности покрытием из предлагаемого раствора, указанного выше состава.
В предложенном техническом решении доказано повышение эффективности предлагаемого способа модификации поверхности биопротезов клапанов за счет присутствия на них пленки, которая содержит полиэтилгидридсилоксан.
Гексан используют, например, для промывки различных катализаторов (SU 1460792 A1). Полиэтилгидридсилоксан - пленкообразователь, триацетоксисилан используется как отвердитель для полиэтилгидридсилоксана.
Состав приготавливается следующим образом. Определенное количество (в пределах, указанных в выше) полиэтилгидридсилоксана растворяют в гексане и добавляют триацетоксисилан. Модификация поверхности биопротеза клапана производится путем окунания его в смесь реактивов и выдерживания в ней необходимое время.
Полиэтилгидридсилоксан в присутствии триацетоксисилана образует на поверхностях биопротеза клапана пленочное покрытие, препятствующее осаждению на поверхности биопротеза клапана слоя солей кальция за счет высокого уровня гидрофобности слоя полиэтилгидридсилоксана.
Заявителям не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителей, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения поясняется примерами
ПРИМЕР 1
Стадия 1. Образцы биопротезов клапана помещают в гексан, выдерживают 40 минут для снятия возможных загрязнений и особенно на поверхности манжеток.
Стадия 2. Приготавливают смесь реактивов, используемую для модификации поверхности биопротезов клапана с целью предотвращения процесса ее кальцинирования. Для этого в гексане (100 мл) растворяют полиэтилгидридсилоксан и добавляют триацетоксисилан. Компоненты берутся в следующих пределах, мас.%:
полиэтилгидридсилоксан - 4,0,
триацетоксисилан - 5,0,
гексан - остальное.
Стадия 3. Образцы биопротезов клапанов модифицируют методом окунания в приготовленную смесь реактивов (см. стадию 2) и выдерживаются в ней в течение 30-60 минут.
Стадия 4. Модифицированные образцы биопротезов клапанов термостатируют при t=20°-30°C в течение 24 часов.
2
3
4
Стадия 5. Подготовленные образцы биопротезов клапана сердца помещают в смесь солей 20 мл 3%-ного раствора CaCl и 20 мл 2%-ного раствора NaPO и выдерживают в ней 5-7 месяцев.
ПРИМЕР 2
Стадия 1. Образцы биопротезов клапанов помещают в гексан, выдерживают 40 минут для снятия возможных примесей и особенно на поверхности манжеток.
Стадия 2. Приготавливают смесь реактивов, используемую для модификации поверхности биопротезов клапана с целью предотвращения процесса ее кальцинирования. Для этого в гексане (100 мл) растворяют полиэтилгидридсилоксан для получения пленочного покрытия и добавляют триацетоксисилан. Компоненты берут в следующих пределах:
полиэтилгидридсилоксан - 4,5%,
триацетоксисилан - 5,5%,
гексан - остальное.
Стадия 3. Образцы биопротезов клапанов модифицируют методом окунания в приготовленную смесь реактивов (см. стадию 2) и выдерживают их в ней в течение 30-60 минут.
Стадия 4. Модифицированные образцы биопротезов клапанов термостатируют при - 20 30°С в течение 24 часов.
2
3
4
Стадия 5. Подготовленные образцы биопротезов клапана сердца помещают в смесь солей - 20 мл 3%-ного раствора CaCl и 20 мл 2%-ного раствора NaFO и выдерживают в ней 5-7 месяцев.
ПРИМЕР 3
Стадия 1. Образцы биопротезов клапана помещают в гексан, выдерживают 40 минут для снятия возможных примесей и особенно на поверхности манжеток.
Стадия 2. Приготавливают смесь реактивов, используемую для модификации поверхности биопротеза клапана с целью предотвращения процесса ее кальцинирования. Для этого в гексане (100 мл) растворяют полиэтилгидридсилоксан для получения пленочного покрытия и добавляют триацетоксисилан. Компоненты берут в следующих пределах:
полиэтилгидридсилоксан - 5,0%,
триацетоксисилан - 6,0%,
гексан - остальное.
Стадия 3. Образцы биопротезов клапанов модифицируют методом окунания в приготовленную смесь реактивов (см. стадию 2) и выдерживают их в ней в течение 30-60 минут.
Стадия 4. Модифицированные образцы биопротезов клапанов термостатируют при t-20°C в течение 24 часов.
2
3
4
Стадия 5. Подготовленные образцы биопротезов клапана сердца помещают в смесь солей - 20 мл 3%-ного раствора CaCl и 20 мл 2%-ного раствора NaFO и выдерживают в ней 5-7 месяца.
ПРИМЕР 4
Стадия 1. Образцы биопротезов клапанов помещают в гексан, выдерживают 40 минут для снятия возможных загрязнений и особенно на поверхности манжеток.
Стадия 2. Приготавливают смесь реактивов, используемую для обработки поверхности биопротезов клапана с целью предотвращения процесса ее кальцинирования. Для этого в гексане (100 мл) растворяют полиэтилгидридсилоксан для получения пленочного покрытия и добавляют триацетоксисилан. Компоненты берут в следующих пределах:
полиэтилгидридсилоксан - 6,0%,
триацетоксисилан - 5,5%.
гексан - остальное.
Стадия 3. Образцы биоклапанов модифицируют методом окунания в приготовленную смесь реактивов (см. стадию 2) и выдерживают их в ней в течение 30-60 минут.
Стадия 4. Модифицированные образцы биопротезов клапанов термостатируют при 20°С в течение 24 часов.
2
3
4
Стадия 5. Подготовленные образцы биопротезов клапанов помещают в смесь солей - 20 мл 3%-ного раствора CaCl и 20 мл 2%-ного раствора NaFOи выдерживают в ней 5-7 месяцев.
ПРИМЕР 5
Стадия 1. Образцы биопротезов клапана помещают в гексан, выдерживают 40 минут для снятия возможных примесей и особенно на поверхности манжеток.
Стадия 2. Приготавливают смесь реактивов, используемую для модификации поверхности биопротеза клапана с целью предотвращения процесса ее кальцинирования. Для этого в гексане растворяют полиэтилгидридсилоксан для получения пленочного покрытия и добавляют триацетоксисилан. Компоненты берут в следующих пределах:
полиэтилгидридсилоксан - 3,5%,
триацетоксисилан - 5,0%,
гексан - остальное.
Стадия 3. Образцы биопротезов клапанов модифицируют методом окунания в приготовленную смесь реактивов (см. стадию 2) и выдерживают их в ней в течение 30-60 минут.
Стадия 4. Модифицированные образцы биопротезов клапанов термостатируют при 20°С в течение 24 часов.
2
3
4
Стадия 5. Подготовленные образцы биопротезов клапана сердца помещают в смесь солей 20 мл 3%-ного раствора CaCl и 20 мл 2%-ного раствора NaFO и выдерживают их в ней 5-7 месяцев.
ПРИМЕР 6.
Стадия 1. Образцы биопротезов клапана помещают в гексан, выдерживают 30 минут для снятия возможных примесей и особенно на поверхности манжеток.
Стадия 2. Приготавливают смесь реактивов, используемую для модификации поверхности биопротеза клапана с целью предотвращения процесса ее кальцинирования. Для этого в гексане растворяют полиэтилгидридсилоксан для получения пленочного покрытия и добавляют триацетоксисилан. Компоненты берут в следующих пределах:
полиэтилгидридсилоксан - 6,5%,
триацетоксисилан - 6,0%,
гексан - остальное.
Стадия 3. Образцы биопротезов клапана модифицируют методом окунания в приготовленную смесь реактивов (см. стадию 2) и выдерживают их в ней в течение 30-60 минут.
Стадия 4. Модифицированные образцы протезов клапана термостатируют при 20°С в течение 24 часов.
2
3
4
Стадия 5. Подготовленные образцы биопротезов клапана сердца помещают в смесь солей - 20 мл 3%-ного раствора CaCl и 20 мл 2%-ного раствора NaPO и выдерживают их в ней 5-7 месяцев.
ПРИМЕР 7.
Стадия 1. Образцы биопротезов клапана помещают в гексан, выдерживают 30 минут для снятия возможных примесей и особенно на поверхности манжеток.
Стадия 2. Приготавливают смесь реактивов, используемую для модификации поверхности биопротеза клапана с целью предотвращения процесса ее кальцинирования. Для этого в гексане растворяют полиэтилгидридсилоксан для получения пленочного покрытия и добавляют триацетоксисилан. Компоненты берут в следующих пределах:
полиэтилгидридсилоксан - 4,0%,
триацетоксисилан - 6,5%,
гексан - остальное.
Стадия 3. Образцы биопротезов клапана модифицируют методом окунания в приготовленную смесь реактивов (см. стадию 2) и выдерживают в ней в течение 30-60 минут.
Стадия 4. Модифицированные образцы биопротезов клапанов термостатируют при -20°С в течение 24 часов.
2
3
4
Стадия 5. Подготовленные образцы биопротезов клапана сердца помещают в смесь солей - 20 мл 3%-ного раствора CaCl и 20 мл 2%-ного раствора NaPO и выдерживают в ней 5-7 месяцев.
ПРИМЕР 8
Стадия 1. Образцы биопротезов клапана помещают в гексан, выдерживают 30 минут для снятия возможных примесей и особенно на поверхности манжеток.
Стадия 2. Приготавливают смесь реактивов, используемую для модификации поверхности биопротеза клапана с целью предотвращения процесса ее кальцинирования. Для этого в гексане растворяют полиэтилгидридсилоксан для получения пленочного покрытия и добавляют триацетоксисилан. Компоненты берут в следующих пределах:
полиэтилгидридсилоксан - 6,0%,
триацетоксисилан - 4,5%,
гексан - остальное.
Стадия 3. Образцы биопротезов клапана модифицируют методом окунания в приготовленную смесь реактивов (см. стадию 2) и выдерживают их в течение 30-60 минут.
Стадия 4. Модифицированные образцы искусственных клапанов термостатируют при -20°С в течение 24 часов.
2
3
4
Стадия 5. Подготовленные образцы биопротезов клапана сердца помещают в смесь солей - 20 мл 3%-ного раствора CaCl и 20 мл 2%-ного раствора NaPO и выдерживают в ней 5-7 месяцев.
ПРИМЕР 9
(биопротезы клапанов без защитного покрытия)
Стадия 1. Образцы биопротезов клапана помещают в гексан и выдерживают 30 минут для снятия возможных примесей и особенно на поверхности манжеток.
Стадия 2. Очищенные образцы биопротезов клапана термостатируют при -20°С в течение 24 часов.
2
3
4
Стадия 3. Подготовленные образцы биопротезов клапана помещают в смесь солей 20 мл 3%-ного раствора CaCl и 20 мл 2%-ного раствора NaPO и выдерживают в ней 5-7 месяцев.
В каждом примере (примеры 1-8) для модификации и без нее (пример 9) брали по 10 шт. исходных биопротезов клапанов.
2
3
4
Фотографии клапанов, выдержанных в растворе солей CaCl и NaPO, до обработки (2) и после нее (1) приведены на чертеже.
Обоснование выбранных пределов ингредиентов
Гексан используется как растворитель;
полиэтилгидридсилоксан - >4% - достигается эффективная гидрофобизация,
полиэтилгидридсилоксан <4% - плохая гидрофобизиция,
полиэтилгидридсилоксан <6% - такая концентрация обеспечивает самую эффективную гидрофобизацию поверхности;
полиэтилгидридсилоксан >6% - пленка из полиэтилгидридсилоксана имеет плохое сцепление с поверхностью.
Триэтоксисилан - <5% - не происходит структурирования пленки;
>5% - наблюдается хорошее структурирование пленки
<6% - происходит хорошее структурирование пленки;
>6% - наблюдается образование аэросила и триэтоксисилан распадается и остается в виде балласта аэросила и триэтоксисилана, см. таблицу.
Промышленная применимость
Технология получения биопротезов клапанов сердца с антикальциевым покрытием пригодна для реализации в промышленном масштабе с использованием стандартного оборудования и отечественного сырья, что обуславливает, по мнению заявителей, его соответствие критерию "промышленная применимость". Такой биопротез клапана, модифицированный антикальциевой пленкой, может быть широко использован в медицинской практике, а именно в кардиохирургии.
Динамика роста кальциевого осадка на поверхности биопротеза клапана сердца с предлагаемым антикальциевым покрытием и без покрытия
№ примера
Полиэтилгид-Ридсилоксан
Триацет-Оксисилан
Гексан
Результат
1
2
3
4
4
Пример 1
4,0
5,0
Остальное
Нет осадка
Ca
Пример 2
4,5
5,5
«»
«»
Пример 3
5,0
6,0
«»
«»
Пример 4
6,0
5,5
«»
«»
Пример 5
3,5
5,0
«»
Осадок Ca
Пример 6
6,5
6,0
«»
Осадок Ca
Пример 7
4,0
6,5
«»
Осадок Ca
Пример 8
6,0
4,5
«»
Осадок Ca
Пример 9
0,0
0,0
0,0
Осадок Ca