Способ получения биоматериала для использования в офтальмологии "склероплант"

Способ получения биоматериала для использования в офтальмологии "склероплант"

Реферат

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к офтальмологии, и может быть использовано при изготовлении материалов для оперативного лечения миопии, для пластики дефектов соединительной ткани; при изготовлении дренажей для оперативного лечения глаукомы; для получения растворов коллагена и изготовления глазных коллагеновых покрытий, протектора роговицы, композиционных материалов для интраокулярных и контактных линз, для укрепления склеры.

Известен способ получения биоматериала для использования в офтальмологии путем обработки соединительной ткани животных или человека, которую сначала механически очищают, а затем последовательно обрабатывают растворами перекиси водорода, мочевины, хлорида натрия, смеси хлороформа и этилового спирта, отмывают водой очищенной, высушивают, лиофилизируют и стерилизуют дозой от 1,7 до 2,5 Мрад (Пат. РФ №2234289 от 20.08.2004 г.).

Недостатками данного способа является то, что мочевина, используемая для обработки соединительной ткани по описанному способу, является хорошим растворителем коллагена и частично разрушает структуру ткани, что ухудшает ее механические свойства. Кроме этого в описанном способе используют обработку хлороформом, который является сильным аллергеном.

Задачей изобретения является создание простого, эффективного и безопасного способа получения биоматериала для использования в офтальмологии, обладающего высокой биосовместимостью.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является получение биосовместимого материала, максимально освобожденного от аллергенов, который может быть использован для изготовления медицинских изделий. И что также немаловажно, упрощение технологии изготовления биоматериала.

Технический результат достигается тем, что после механической обработки соединительную ткань животных или человека выдерживают в 3-6% растворе перекиси водорода, замораживают при температуре ниже 0°С, обрабатывают щелочным раствором детергента с рН 7,0-14,0, а затем 3-6% раствором перекиси водорода или борной кислоты, отмывают водой очищенной, подвергают тепловой обработке при 40-90°С, придают необходимую форму и стерилизуют.

В качестве исходного сырья используют соединительную ткань животных или человека, например, перикард, твердая мозговая оболочка, перитонеальная оболочка, кожа, интерстициальная оболочка тонкого кишечника, базальные мембраны (капсула почек, плацента), склеральная оболочка глаза, роговица глаза и др.

Обработку 3-6% раствором перекиси водорода осуществляют с целью разрушения тканевых пигментов, липидных структур и обеззараживания. Замораживание во влажном виде приводит к разрушению клеточных элементов, в результате чего они становятся доступными для удаления на последующих стадиях обработки.

В качестве щелочного раствора детергента может быть использован 0,01-5,0% раствор этилендиаминтетраацетата натрия и/или додецилсульфата натрия в 0,1-10,0% растворе бикарбоната натрия, и/или тетрабората натрия, и/или аммиака, и/или едкого натрия, и/или спирта этилового. Щелочной раствор детергента обладает двойным действием. Щелочная среда способствует разрыхлению ткани, омылению липидных компонентов, а детергент, являясь поверхностно-активным веществом, способствует переходу в раствор и удалению неструктурообразующих компонентов соединительной ткани белковой и липидной природы. Обработка ткани при температуре 25-40°С ускоряет процесс отмывки.

Последующую обработку 3-6% раствором перекиси водорода или борной кислоты проводят для полной нейтрализации остатков щелочи, а также для обеззараживания.

Все стадии обработки соединительной ткани растворами могут быть ускорены путем постоянного перемешивания, а также путем одновременного воздействия ультразвуком в кавитационном режиме, что особенно важно при обработке более плотной соединительной ткани, такой, как твердая мозговая оболочки.

Последующую тепловую обработку соединительной ткани проводят при 40-90°С. При этом коллагеновые волокна сокращаются и ткань уплотняется, что улучшает ее физико-механические свойства. Это улучшает каркасные свойства имплантатов из такой ткани, а также облегчает хирургу введение имплантата в сформированную полость при оперативном вмешательстве, например при операции склеропластики. Температура ниже 40°С не дает эффекта сокращения и уплотнения ткани. При температуре выше 90°С соединительная ткань элементарно сваривается, превращаясь в бесформенный конгломерат.

Биоматериалу может быть придана форма диска, или эллипса, или многоугольника с закругленными углами, например прямоугольника или вытянутой трапеции, напоминающей лепесток. В биоматериале могут быть сформированы сквозные отверстия диаметром 0,3-3,0 мм, а также по периметру могут быть сформированы насечки. Сквозные отверстия и насечки по периметру имплантата облегчают проникновение фибробластов ткани реципиента в имплантированный биоматериал и тем самым ускоряют процесс сращения имплантата с собственной тканью реципиента.

Биоматериал перед стерилизацией может быть дополнительно насыщен гликозаминогликанами и/или биологически активными веществами и/или лекарственными средствами. Гликозаминогликаны дополнительно структурируют коллагеновый каркас стромы соединительной ткани, улучшая ее физико-механические свойства. К классу гликозаминогликанов относятся гиалуроновая кислота и ее соли, хондроитин- и кератансульфат, дерматансульфат, гепарин и гепарансульфат. В качестве биологически активных веществ могут быть использованы антиоксиданты, стероиды, гормоны, витамины, пептиды и полипептиды, влияющие на нормализацию обменных и регенеративных процессов в зоне вмешательства. В качестве лекарственных средств может быть использован широкий спектр препаратов, например антибиотики, анестетики и др.

Стерилизация может быть осуществлена с помощью ионизирующего излучения.

Другим вариантом стерилизации является обезвоживание в этиловом спирте. При этом конечная концентрация этилового спирта не может быть менее 70°, так как раствор меньшей концентрации не обладает стерилизующим действием.

Следующим вариантом стерилизации является обезвоживание биоматериала с последующим облучением ионизирующим излучением.

Биоматериал получают следующим образом.

Исходное сырье тщательно механически очищают от остатков окружающих тканей, крови и промывают под проточной водой.

Затем ткань помещают в 3-6% раствор перекиси водорода на 2-4 часа для разрушения тканевых пигментов и обеззараживания, после чего промывают под проточной водой и замораживают во влажном виде при температуре ниже 0°С. При этом клеточные элементы разрушаются и становятся доступными для удаления на последующих стадиях обработки.

Ткань оттаивают, промывая проточной водой при температуре не выше 40°С. Затем помещают в щелочной раствор детергента с рН 7,0-14,0 и выдержывают в течение 8-24 часов, периодически встряхивая. При этом происходит разрыхление ткани, липидные и неструктурные белковые компоненты взаимодействуют со щелочью и удаляются с помощью детергента.

Затем ткань промывают водой от щелочного раствора, контролируя значение рН промывных вод, и заливают 3-6% раствором перекиси водорода или борной кислоты на 2-4 часа для полной нейтрализации остатков щелочи, а также для обеззараживания. После этого ткань отмывают водой очищенной и подвергают тепловой обработке при 40-90°С.

Из обработанной ткани формируют имплантаты требуемой формы, упаковывают и стерилизуют одним из указанных способов, например с помощью ионизирующего излучения.

Полученный указанным способом биоматериал был изучен in vitro и in vivo. Экстракт из биоматериала не вызывал изменения в морфологии и количестве клеток в культуре фибробластов мышей. Токсического действия выявлено не было.

Сенсибилизирующего действия на 5 белых крысах не было выявлено. При подкожном введении биоматериала, полученного по предложенному способу, и провокационной кожной пробе экстракта из биоматериала реакция была отрицательная, дегрануляции тучных клеток не наблюдалось.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать биоматериал, обладающий высокой биосовместимостью и максимально освобожденный от аллергенов.

Изобретение поясняется примерами.

Пример 1. Больная А. Диагноз: миопия высокой степени. Проведена операция меридиональной склеропластики с использованием биоматериала из перикарда крупного рогатого скота, обработанного по предложенному способу с использованием щелочного раствора детергента с рН 14 следующего состава, мас.%: едкий натрий - 0,1%, спирт этиловый - 5%, додецилсульфат натрия - 3%. Затем перикард отмывали водой проточной, обрабатывали 3% раствором борной кислоты до полной нейтрализации остатков щелочи, отмывали водой очищенной, подвергали тепловой обработке при температуре 45°С и формировали имплантаты в форме прямоугольников с закругленными углами длиной 2 см и шириной 1 см. После этого имплантаты обезвоживали в растворе этилового спирта восходящей концентрации до 50°. Стерилизацию проводили с помощью ионизирующего излучения.

В ходе операции в сформированные каналы между склерой и теноновой оболочкой было имплантировано по 4 имплантата в каждый глаз. Ранний послеоперационный период без осложнений. Аллергической реакции не наблюдалось, что свидетельствует о высокой биосовместимости биоматериала. Срок наблюдения 6 месяцев. Увеличение величины передне-заднего отрезка глаза не выявлено.

Пример 2. Больной К. Диагноз: миопия средней степени, осложненная центральной хориоретинальной дистрофией. Проведена операция склеропластики с использованием имплантатов из перикарда крупного рогатого скота, полученного по предложенному способу, в виде дисков диаметром 14 мм. В качестве щелочного раствора детергента использовали раствор с рН 7,0 следующего состава, в мас.%: натрия бикарбонат - 10%, этилендиаминтетраацетат натрия - 5%. Перед стерилизацией имплантат насыщен 1% раствором карнозина. Способ стерилизации - с помощью ионизирующего излучения. В ходе операции с помощью шпателя-распатора у заднего полюса глаза формировали карман между теноновой оболочкой и склерой, в который помещали имплантат, покрывая им задний полюс глазного яблока в проекции макулярной и парамакулярной области. В раннем послерперационном периоде осложнений и аллергических реакций не наблюдалось. Острота зрения с оптимальной коррекцией не снижена по сравнению с дооперационным уровнем. Срок наблюдения 8 месяцев.

По предложенному способу было получено 60 имплантатов, которые были использованы в клинической практике при выполнении операций меридиональной склеропластики для лечения прогрессирующей миопии у взрослых и детей, а также при выполнении операций по поводу лечения хориоретинальных макулодистрофий различного генеза. Во всех случаях осложнений в послеоперационном периоде, связанных с аллергическими реакциями, не отмечалось. Таким образом, предложен эффективный способ получения биоматериала для офтальмологии, обладающего высокой биосовместимостью и низкой аллергенностью.

Пример 3. Хрящ трахеи крупного рогатого скота механически очищали, нарезали на фрагменты длиной не более 5 см, выдерживали в 3% растворе перекиси водорода 3 часа, промывали водой, замораживали во влажном виде, оттаивали под проточной водой и обрабатывали щелочным раствором детергента при температуре 40°С следующего состава, мас.%: этилендиаминтетраацетат натрия - 0,01%, едкий натрий - 1,0%, бикарбонат натрия - 3%, тетраборат натрия - 5%. От раствора детергента хрящ промывали водой, а затем обрабатывали 6% раствором перекиси водорода в течение 4 часов при постоянном перемешивании. Далее соединительную ткань промывали водой и подвергали тепловой обработке при температуре 60°С. Из обработанных фрагментов хряща формировали полоски длиной 5-6 мм, шириной 2-3 мм, толщиной 0,5-1,0 мм и помещали в 2% раствор гликозаминогликанов до насыщения. Затем полоски хряща лиофильно высушивали и облучали ионизирующим излучением. Имплантаты из биоматериала, полученного по данному способу, используют в качестве дренажей при выполнении антиглаукоматозных операций.

Пример 4. Твердую мозговую оболочку человека очищали механически, нарезали на фрагменты площадью приблизительно 30-60 см², выдерживали в 6% растворе перекиси водорода в течение 4 часов, промывали водой и замораживали во влажном виде при температуре - 18°С. Для оттаивания фрагменты соединительной ткани промывали теплой проточной водой и обрабатывали щелочным раствором детергента следующего состава, мас.%: додецилсульфат натрия - 5%, едкий натрий - 6%, спирт этиловый - 4%. Затем ткань промывали водой с последующей обработкой 6% раствором борной кислоты в течение 4 часов. Тепловую обработку ткани проводили при температуре 40°С. Из фрагментов обработанной ткани формировали имплантаты и помещали для насыщения последовательно в раствор анестетика лидокаина терапевтической концентрации и в раствор анаболического стероида. Затем имплантаты из биоматериала помещали в герметичную упаковку и стерилизовали с помощью ионизирующего излучения. Полученные имплантаты используют для проведения склеропластических операций и эписклерального пломбирования.

Пример 5. Амнеотическую мембрану человека выдерживали в 3% растворе перекиси водорода в течение 2 часов, промывали водой и обрабатывали щелочным раствором детергента следующего состава, мас.%: додецилсульфат натрия - 0,01%, аммиак - 0,05%, спирт этиловый - 0,05%. От раствора детергента соединительную ткань промывали водой и заливали 3% раствором перекиси водорода на 2 часа. Тепловую обработку ткани проводили при 40°С. Обработанную ткань насыщали в растворе гликозаминогликанов и гентамицина следующего состава, мас.%: гликозаминогликаны - 2%, гентамицин - 0,1%. После этого выкраивали фрагменты в форме эллипса и стерилизовали с помощью ионизирующего излучения. Полученный биоматериал используют для пластики конъюнктивы век.

Пример 6. Склеральную оболочку глаза крупного рогатого скота после механической очистки выдерживали в 3% растворе перекиси водорода 2 часа, промывали водой и замораживали во влажном виде, затем оттаивали, промывая проточной водой и обрабатывали при комнатной температуре щелочным раствором детергента следующего состава: этилендиаминтетраацетат натрия - 0,005%, додецилсульфат натрия - 0,005%, бикарбонат натрия - 3%, тетраборат натрия - 5%, аммиак - 0,5%, едкий натрий - 0,5%, спирт этиловый - 1%. После этого ткань промывали водой и обрабатывали 6% раствором борной кислоты 4 часа при постоянном перемешивании. Обработанную ткань подвергали нагреву при 55°С и помещали в 2% раствор гликозаминогликанов, содержащий 0,1% биологически активного вещества - антиоксиданта карнозина. Затем формировали имплантаты, лиофильно высушивали и облучали ионизирующим излучением. Имплантаты из биоматериала, полученного по данному способу, используют для операции склеропластики при хориоретинальной макулодистрофии.

Пример 7. Перикард крупного рогатого скота после механической очистки помещали в 6% раствор перекиси водорода на 2 часа, промывали водой и замораживали во влажном виде, затем оттаивали, промывая теплой проточной водой и обрабатывали при комнатной температуре щелочным раствором детергента следующего состава: этилендиаминтетраацетат натрия - 0,5%, додецилсульфат натрия - 0,5%, бикарбонат натрия - 3%, едкий натрий - 0,5%, спирт этиловый - 5%. После этого ткань промывали водой и обрабатывали 6% раствором перекиси водорода 4 часа при постоянном перемешивании, отмывали водой очищенной, подвергали тепловой обработке при 45°С и придавали форму квадратов со стороной от 1,5 до 2,5 см с закругленными углами. Затем фрагменты обработанной ткани обезвоживали в растворах этилового спирта восходящей концентрации от 30° до 70°, помещали в стерильные флаконы с 70° этиловым спиртом и укупоривали. Биоматериал, полученный по данному способу, применяется для пластики склеральных дефектов.

1. Способ получения биоматериала для использования в офтальмологии, включающий механическую обработку соединительной ткани животных или человека, обработку раствором перекиси водорода, водой очищенной, и стерилизацию, отличающийся тем, что после механической обработки соединительную ткань животных или человека выдерживают в 3-6%-ном растворе перекиси водорода 2-4 ч, промывают водой и замораживают во влажном виде при температуре ниже 0°С, затем оттаивают, промывая проточной водой не выше 40°С, обрабатывают щелочным раствором детергента с рН 7,0-14,0, а затем 3-6%-ным раствором перекиси водорода или борной кислоты в течение 2-4 ч, отмывают водой очищенной, подвергают тепловой обработке при 40-90°С, придают необходимую форму и стерилизуют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочного раствора детергента используют 0,01-5,0%-ный раствор этилендиаминтетраацетата натрия и/или додецилсульфата натрия в 0,1-10,0%-ном растворе бикарбоната натрия, и/или тетрабората натрия, и/или аммиака, и/или едкого натрия, и/или спирта этилового.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что обработку щелочным раствором детергента проводят при температуре 25-40°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку растворами проводят при постоянном перемешивании.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку растворами проводят при воздействии ультразвука в кавитационном режиме.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что биоматериалу придают форму диска, или эллипса, или многоугольника с закругленными углами.

7. Способ по п.1 или 6, отличающийся тем, что в биоматериале формируют сквозные отверстия диаметром 0,3-3,0 мм.

8. Способ по любому из п.1, или 6, или 7, отличающийся тем, что по периметру биоматериала формируют насечки.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед стерилизацией биоматериал дополнительно насыщают гликозаминогликанами, и/или биологически активными веществами, и/или лекарственными средствами.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что стерилизацию осуществляют с помощью ионизирующего излучения.

11. Способ по п.1 или 10, отличающийся тем, что биоматериал стерилизуют в растворе солей натрия ионизирующим излучением.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что биоматериал стерилизуют путем лиофильного высушивания с последующим облучением ионизирующим излучением.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что биоматериал стерилизуют путем обезвоживания в растворах этилового спирта восходящей концентрации, при этом конечная концентрация этилового спирта должна быть не ниже 70°.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что биоматериал стерилизуют путем обезвоживания в растворах этилового спирта с последующим облучением ионизирующим излучением.