СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 3D КОЛЛАГЕНОВОГО МАТРИКСА
METHOD OF MAKING A 3D COLLAGEN MATRIX

Изобретение относится к медицине, а именно к способу получения коллагенового 3D матрикса из соединительнотканных оболочек аллогенного и ксеногенного происхождения путем обработки, особенностью которой является набухание сырья в водной среде насыщенной углекислым газом высокого давления с заданной температурой. Изобретение может применяться при производстве имплантируемых медицинских изделий для применения в пародонтологии, хирургической стоматологии, челюстно-лицевой хирургии для замещения дефектов мягких тканей и направленной тканевой регенерации.
Изобретение обеспечивает повышение биосовместимости конечного изделия за счет набухания сырья в растворе реактива, который удаляется без остатка. В конечном итоге применение изделия, полученного этим способом, способствует ускорению процессов репарации и регенерации, а также сокращение сроков лечения и реабилитации больных.
Известен способ изготовления мембраны, описанный в патенте В WO 2010082138 A3 Geistlich Pharma AG «Method and membrane for tissue regeneration». Его авторами предлагается изготовление мембраны путем нанесения диспергированного и нейтрализованного растворами кислот и щелочей коллагена из соединительной ткани на волокнистую поверхность соединительнотканного материала ксеногенного происхождения. При отсутствия явных недостатков имплантирования материала, полученного данным способом, изделие не всегда может служить объемным матриксом для регенерации мягких тканей из за своей тонкости (0,5-1 мм), так же является конструктом из разнородных материалов, трудоемок в изготовлении и содержит риск остатков реактива.
В патенте RU (11) 2039766(13) описан способ изготовления коллагеновой мембраны из шкур крупного рогатого скота, который подразумевает выделение коллагена с помощью уксусной кислоты и изготовления из него мембраны в формах. К недостаткам данного способа можно отнести, то, что структура получаемого материала может быть слишком рыхлой, неоднородной, толщина его не описывается, а так же остается вероятность остатка уксусной кислоты в изделии и воспалительных реакций после имплантирования.
Запатентован способ RU (11) 2249462 (13) С1 изготовления гетерогенного матрикса для имплантации из выделенного с помощью уксусной кислоты твердого коллагена птиц и жидкого коллагена рептилий и изготовленного на их основе конструкта. Несмотря на исследования свойств данного матрикса, в которых он продемонстрировал высокие показатели биосовместмости, не определяется его толщина, а так же он не подразумевает создания монолитности изделия, что являлось бы преимуществом для удобства использования хирургами и в показателях прочности.
Описанный в патенте RU 2532370 способ для регенерации мягких тканей предлагает использовать многослойные мембраны из коллагенсодержащего тканевого сырья, ксеногенного происхождения, а так же губчатый коллаген. Особенностью данной мембраны является, то, что она состоит из нескольких слоев, это требуется для того, что бы один слой был гладким и служил барьером росту ткани, а второй способствовал активной регенерации. При явных преимуществах такой мембраны, таких как достижение требуемой для конкретной задачи толщины, процесс изготовления ее достаточно трудоемок, поскольку требуется склеивание слоев при формировании изделия, слои могут расходиться до имплантации и после ранее предусмотренного.
Наиболее близким способом изготовления пористого 3 D коллагенового матрикса, является предложенный в патенте US 7498412 В2 «Process for preparing porous collagen matrix from connective tissue». В нем предлагается использовать соединительную ткань ксеногенного происхождения, для воздействия на нее растворами кислот, в том числе и уксусной для ее набухания с целью получения необходимой толщины (3D структуры). Изделие, получаемое таким путем, является монолитным по структуре, но использование уксусной кислоты для набухания самого изделия может негативно сказываться на биосовместимости изделия.
Предлагаемый способ позволяет устранить недостатки, описанные выше.
Сущность способа состоит в том, что на этапе кислотной обработки коллагенодержащего сырья используется метод воздействия на материал угольной кислоты, полученный путем насыщения воды углекислым газом высокого давления.
Цель данного изобретения - изменения структуры коллагеновых волокон в материале для создания большей толщины и рыхлости с сохранением общей монолитности, как биологической ткани, за счет чего достигается большой объем полученного материала для заполнения дефектов мягких тканей и высокая биосовместимость, за счет отсутствия остаточного количества реагентов после обработок.
Технический результат достигается за счет того, что коллагеновые волокна разбухают в кислой среде в емкости с водой, насыщенной углекислым газом высокого давления при заданной температуре, с последующей сублимационной сушкой материала.
Способ изготовления 3 D коллагенового матрикса осуществляется следующим образом.
Сырье получают от сельскохозяйственных животных по существующим правилам в течение 24 ч после смерти. После этого производят механическую очистку сырья и промывают дистиллированной водой, вырезают однородные куски. Полученные куски выдерживают в гипертоническом солевом растворе хлористого натрия с нарастающей концентрацией от 1% до 10% в течение 2-5 суток. Затем материал помещают в 0.1% раствор NaOH, выдерживают 2-3 суток и нейтрализуют. Далее материал помещают в сосуд с дистиллированной водой, таким образом, что бы он весь располагался в толще воды, сосуд загружают в металлическую емкость системы, с функцией накачки углекислого газа высокого давления и поддержания заданной температуры, насыщают газом и выдерживают при давление от 150 до 450 атм, температуре 25-50°С в течение от 12-48 часов. После этого материал помещают в морозильник при 60-80°С на 6-12 часов, а после лиофилизируют в течении 3-6 часов, нарезают согласно заданным размерам изделия, упаковывают и стерилизуют.
Пример 1.
Сырье получают от сельскохозяйственных животных по существующим правилам в течение 24 ч после смерти. После этого освобождают от мягких тканей, промывают дистиллированной водой, вырезают однородные куски. Полученные куски выдерживают в гипертоническом солевом растворе хлористого натрия с концентрацией от 1% до 10% в течение 2 суток, со сменой раствора 5 раз за сутки. Затем материал помещают в 0.1% раствор NaOH, выдерживают 2 суток и нейтрализуют. Далее материал помещают в стеклянный сосуд с дистиллированной водой таким образом, что бы он весь располагался в толще воды, сосуд загружают в металлическую емкость системы, с функцией подачи углекислого газа высокого давления и поддержания заданной температуры, насыщают газом и выдерживают при давлении 450 атм, температуре 35°С в течение от 15 часов. После этого материал помещают в морозильник при 80°С на 12 часов, лиофилизируют в течение 6 часов, нарезают согласно заданным размерам изделия, упаковывают и стерилизуют.
Пример 2.
Отличается от примера 1 тем, что после раствора NaOH с последующей нейтрализацией помещают в сосуд с гипертоническим солевым раствором, выдерживают необходимое время в контейнере для хранения. Затем промывают и помещают в стеклянный сосуд с дистиллированной водой таким образом, что бы он весь располагался в толще воды, сосуд загружают в металлическую емкость системы, с функцией подачи углекислого газа высокого давления и поддержания заданной температуры, насыщают газом и выдерживают при давлении 450 атм, температуре 35°С в течение от 15 часов. После этого материал помещают в морозильник при 80°С на 12 часов, лиофилизируют в течение 6 часов, нарезают согласно заданным размерам изделия, упаковывают и стерилизуют.
Пример 3.
Отличается от примера 1 тем, что материал помещают в стеклянный сосуд с дистиллированной водой таким образом, что бы он весь располагался в толще воды, сосуд загружают в металлическую емкость системы, с функцией подачи углекислого газа высокого давления и поддержания заданной температуры, насыщают газом и выдерживают при давлении 250 атм, температуре 35°С в течение 36 часов, помещают в морозильник при 80°С на 12 часов, лиофилизируют в течении 8 часов, нарезают согласно заданным размерам изделия, упаковывают и стерилизуют.
Источники информации:
1. Патент В WO 2010082138 A3 Geistlich Pharma AG «Method and membrane for tissue regeneration».
2. Патент РФ №2039766 «Способ изготовления коллагеновой мембраны из шкур крупного рогатого скота».
3. Патент RU (11) 2249462 (13) С1 «Способ изготовления гетерогенного матрикса для имплантации».
4. Патент РФ №2532370 «Способ использования многослойных мембран из коллагенсодержащего сырья».
5. Патент US 7498412 В2 «Process for preparing porous collagen matrix from connective tissue».