Способ получения материала для хирургического лечения глаукомы

Способ получения материала для хирургического лечения глаукомы

Реферат

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано при получении материала для хирургического лечения глаукомы у взрослых и детей.

Известен «Способ получения материала для дренажа», пат. РФ 2089202, заключающийся в получении пленки из раствора коллагена, обработанного гликозаминогликанами, путем высушивания, которую обрабатывают гликозаминогликанами, подсушивают и скатывают в виде рулона.

Недостатком данного способа является получение пленочного материала, который быстро резорбирует в организме человека.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения материала для хирургического лечения глаукомы, обладающего пористой структурой, высокой гидрофильностью, высокой биосовместимостью и фильтрующей способностью.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение свойств материала, позволяющее повысить эффективность хирургического лечения глаукомы за счет способности полученного материала поддерживать объем фильтрующей зоны, сформированной в ходе операции, обеспечивать дозированную фильтрацию, предотвращать образование фиброза интрасклерального пространства в зоне имплантации.

Технический результат достигается тем, что в качестве сырья для получения коллагена используют соединительную ткань животных и/или человека, получают раствор коллагена концентрацией 0,5-6,0 мас.%, прогревают при температуре 35°-45°С, охлаждают при температуре от 0°С до 18°С до образования геля, проводят облучение геля ионизирующим излучением, придают необходимую форму и стерилизуют, при этом обработку коллагена гликозаминогликанами проводят до охлаждения или после облучения при соотношении гликозаминогликанов и коллагена 1:(4-8,2) весовых единиц соответственно.

Одним из вариантов способа получения материала для хирургического лечения глаукомы является тот, в котором в прогретый раствор коллагена дополнительно вводят биологически активные вещества и/или лекарственные средства в терапевтических концентрациях.

В другом варианте способа получения материала для хирургического лечения глаукомы гель после облучения ионизирующим излучением дополнительно выдерживают в растворе биологически активных веществ и/или лекарственных средств в терапевтических концентрациях.

Необходимая форма может быть получена путем вырезания после облучения, или путем помещения раствора в матрицы, или путем высушивания с последующим вырезанием.

Коллаген является основным структурообразующим компонентом соединительной ткани. В качестве сырья для получения коллагена используют соединительную ткань животных и/или человека, например, перикард, твердая мозговая оболочка, перитонеальная оболочка, кожа, базальные мембраны, склеральная оболочка глаза, роговица и другое. Коллагены различного типа, присутствующие в разных видах соединительной ткани, отличаются микро- и макрогетерогенностью первичной структуры, однако эти особенности не влияют на принципиальное сходство трехспиральной молекулярной структуры и ультраструктурные характеристики колагеновой фибриллы, а определяют особенности коллагеновых волокон на более высоких структурных уровнях и характер взаимодействия их с другими компонентами Соединительной ткани и с клеточными элементами, что в совокупности определяет функциональные особенности разновидностей соединительной ткани. В предлагаемом изобретении используется коллаген как биополимер, представляющий трехспиральную жесткую молекулу, способный образовывать структуры, близкие по биологическим свойствам к матриксу основного вещества соединительной ткани.

При облучениии ионизирующим излучением водных растворов коллагена происходит образование большого количества ковалентных связей, стабилизирующих пространственную надмолекулярную структуру коллагена в объеме раствора, то есть образуется ковалентно стабилизорованный гель коллагена с пористой структурой. При этом концентрация коллагена в растворе имеет важное значение. При концентрации менее 0,5% образуются гели с низкой механической прочностью, что значительно затрудняет дальнейшую обработку с целью получения материала для лечения глаукомы. При концентрации коллагена выше 6% образуются гели с повышенной плотностью, что значительно уменьшает фильтрующую способность получаемого материала.

Раствор коллагена прогревают при температуре 35°-45°С с целью разжижения и достижения однородности, а также для удаления части растворенного воздуха. При температуре ниже 35°С не происходит разжижения раствора, при температуре выше 45°С наступает денатурация коллагена. Время, необходимое для прогревания, зависит от количества раствора коллагена и от толщины прогреваемого слоя.

Для получения ковалентно стабилизированного геля сначала проводят охлаждение раствора коллагена при температуре от 0°С до 18°С до образования геля (застывания раствора), а затем проводят облучение геля ионизирующим излучением. При охлаждении раствор превращается в гель за счет возникновения многочисленных водородных связей с участием молекул воды. При температуре ниже 0°С происходит кристаллизация воды и разрушение гелевой структуры, при температуре выше 18°С не происходит формирования полноценной гелевой структуры, наблюдается вязкотекучее состояние раствора. При облучении ионизирующим излучением в объеме геля возникают ковалентные связи, стабилизирующие пространственную структуру коллагенсодержащего геля. Это приводит к образованию пористой структуры материала. Данный факт подтверждается тем, что при высушивании полученного по предлагаемому способу материала его толщина уменьшается в несколько раз. При помещении высушенного материала в водосодержащий раствор происходит набухание, толщина материала увеличивается в несколько раз. Объемный коэффициент набухания составляет от 2 до 10. При этом материал не растворяется в водном растворе, сохраняет свою форму в набухшем состоянии, обладает достаточной механической прочностью и упругостью для осуществления манипуляций при проведении имплантации, например, выдерживает захват пинцетом, не сдавливается биологическими тканями, выдерживает прошивание шовным материалом. Это подтверждает способность материала обеспечить комфорт хирургу при проведении операции, а также поддерживать объем путей оттока, сформированных в тканях глаза хирургом, обеспечивать дозированную фильтрацию внутриглазной жидкости.

Гликозаминогликаны (ГАГ) являются неотъемлемой частью соединительной ткани. Основной функцией ГАГ как структурного компонента является организация основного вещества соединительной ткани. С другой стороны, ГАГ являются сложными полисахаридами с выраженной полианионной природой благодаря наличию кислых сульфатных групп или карбоксильных групп уроновых кислот. За счет высокого содержания отрицательных зарядов они обладают высокой гидрофильностью и удерживают значительное количество воды. ГАГ образуют сетчатые структуры, легко пропускающие воду и низкомолекулярные вещества. При взаимодействии с коллагеном ГАГ образуют прочные комплексы. Обработка коллагена ГАГами приводит, с одной стороны, к дополнительной структуризации материала за счет комплексообразования, а с другой стороны, придает материалу дополнительную гидрофильность и фильтрующую способность. Известно семь типов ГАГ: гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, кератансульфаты, гепарин и гепарансульфат, дерматансульфат.

Обработку коллагена ГАГами проводят до охлаждения или после облучения ионизирующим излучением. В первом случае прогретый раствор коллагена обрабатывают ГАГами при указанном соотношении компонентов, затем проводят охлаждение при температуре от 0°С до 18°С с последующим облучением ионизирующим излучением. В другом случае проводят обработку ГАГами ковалентно стабилизированного геля коллагена после облучения. Для этого гель помещают в раствор ГАГ при указанном соотношении компонентов.

Технический результат достигается как при обработке ГАГами раствора коллагена до охлаждения, так и при обработке ГАГами коллагенового геля после облучения, поскольку ГАГ образуют с коллагеном прочные комплексы. В обоих случаях в результате этой обработки образуется материал, обладающий пористой структурой, высокой гидрофильностью, высокой биосовместимостью и фильтрующей способностью.

Соотношение ГАГ и коллагена подбирали опытным путем. При соотношении ГАГ и коллагена, в котором на 1 весовую единицу ГАГ приходится более 8,2 весовых единиц коллагена, не происходит достаточного повышения гидрофильности материала. При соотношении ГАГ и коллагена, в котором на 1 весовую единицу ГАГ приходится менее 4 весовых единиц коллагена, не происходит дальнейшего повышения гидрофильности материала, и при обработке раствора коллагена ГАГами при таком соотношении, после облучения не происходит образования гелевой структуры.

Одним из преимуществ материала, полученного по предложенному способу, является высокая биосовместимость благодаря природе, близкой строме склеральной оболочки глаза - зоны преимущественной имплантации материала при хирургическом лечениии глаукомы.

Способ получения материала для хирургического лечения глаукомы может дополнительно включать обработку прогретого раствора коллагена биологически активными веществами и/или лекарственными средствами в терапевтических концентрациях, или обработку указанными веществами ковалентно стабилизированного геля после облучения путем выдерживания в растворе биологически активных веществ и/или лекарственных средств в терапевтических концентрациях для придания материалу дополнительного лечебного эффекта. При имплантации материала, полученного по предложенному способу, указанные вещества постепенно выделяются в ткани глаза за счет диффузии, а также по мере резорбции материала, и оказывают необходимое терапевтическое действие. Такими веществами могут быть, например, антиоксиданты (такие как карнозин, глутатион и др.), витамины (например, витамин А), антибиотики, противовоспалительные кортикостероиды (например, дексаметазон, бетаметазон), цитостатики (такие как митомицин С, 5-фторурацил) и другие.

С этой целью биологически активные вещества и/или лекарственные средства в терапевтических концентрациях растворяют в растворе коллагена, либо обрабатывают раствором биологически активных веществ и/или лекарственных средств ковалентно стабилизированный гель после облучения путем помещения геля в указанный раствор.

Необходимую форму материалу можно придать различными методами.

Одним из вариантов является тот, в котором прогретый коллагенсодержащий раствор заливают в матрицы, охлаждают, проводят облучение и затем извлекают из матриц.

Другим вариантом является тот, в котором ковалентно стабилизированный гель после облучения высушивают, например на воздухе, или лиофильно, а затем вырезают необходимую форму.

Необходимая форма может быть получена также путем вырубания или вырезания из ковалентно стабилизированного геля после облучения любым известным способом, например с помощью лазера или ножа определенной формы.

Полученному материалу может быть придана форма цилиндра, прямоугольника, треугольника, трапеции, что является предпочтительным, поскольку соответствует форме фильтрующей зоны при проведении антиглаукоматозных операций в настоящее время.

Материал, полученный по предложенному способу, может быть стерилизован различными методами. Стерилизация может быть осуществлена путем облучения ионизирующим излучением, или в жидкой среде тепловой обработкой, или газом.

Например, материал в виде ковалентно стабилизированного геля может быть стерилизован с помощью тепловой обработки или ионизирующего излучения в жидкой среде. В качестве жидкой среды могут выступать изотонические растворы солей, сбалансированные солевые растворы, растворы биологически активных веществ или лекарственных средств.

Материал в виде высушенного ковалентно стабилизированного геля может быть стерилизован с помощью ионизирующего излучения или с помощью газа, например этиленоксида.

Материал для хирургиечского лечения глаукомы получают следующим образом. Соединительную ткань животных и/или человека измельчают, промывают водой и помещают в 1-3 М раствор NaOH на 18-42 часов, после чего промывают, нейтрализуют разбавленным раствором борной кислоты и помещают в 0,1-1 М раствор уксусной кислоты до растворения. Проводят диализ против 0,15 М буферного раствора ацетата натрия или тетрабората натрия. Диализный раствор коллагена концентрацией 0,5-6% прогревают при температуре 35°-45°С для разжижения и освобождения от пузырьков воздуха в объеме раствора.

Для обработки коллагена ГАГами до охлаждения ГАГ в необходимом количестве (количество ГАГ расчитывают исходя из соотношения ГАГ и коллагена 1:(4-8,2) весовых единиц соответственно) добавляют к прогретому раствору коллагена. Полученную смесь охлаждают в слое толщиной приблизительно от 1 до 10 мм при температуре от 0°С до 18°С до образования геля с последующим облучением ионизирующим излучением дозой приблизительно 0,5-3 Мрад.

Для обработки ГАГами коллагена в виде ковалентно стабилизированного геля после облучения, прогретый раствор коллагена концентрацией 0,5-6% охлаждают в слое толщиной приблизительно от 1 до 10 мм при температуре от 0°С до 18°С до образования геля и подвергают облучению ионизирующим излучением дозой приблизительно 0,5-3 Мрад. Затем ковалентно стабилизированный гель коллагена помещают в раствор ГАГ на несколько часов, в котором количество ГАГ соответствует соотношению ГАГ и коллагена 1:(4-8,2) весовых единиц соответственно.

В материал для хирургического лечения глаукомы могут быть дополнительно введены билогически активные вещества и/или лекарственные средства для придания дополнительного лечебного эффекта. Для этого указанные вещества добавляют в прогретый раствор коллагена в терапевтической концентрации и далее получают материал согласно описанию. В другом варианте ковалентно стабилизированный гель после облучения помещают дополнительно в раствор указанных веществ с терапевтической концентрацией, выдерживают в течение нескольких часов, а далее получают материал согласно описанию.

Для придания материалу необходимой формы в одном из вариантов предлагаемого изобретения прогретый раствор заливают в матрицы, например в трубочки с внутренним диаметром приблизительно несколько мм, охлаждают при температуре от 0°С до 18°С до образования геля и подвергают облучению ионизирующим излучением дозой приблизительно 0,5-3 Мрад. Затем материал извлекают из матриц, помещают в жидкую среду, например изотонический раствор солей, сбалансированный солевой раствор, раствор биологически активных веществ или лекарственных средств и стерилизуют ионизирующим излучением или тепловой обработкой.

В другом варианте для придания материалу необходимой формы ковалентно стабилизированный гель слоем приблизительно 1-10 мм или в виде цилиндрической формы диаметром несколько мм высушивают на воздухе, например при температуре 4°С-12°С, или путем лиофильного высушивания, затем из высушенного геля вырезают, например трапеции высотой 5 мм и основаниями 1 и 3 мм, упаковывают и стерилизуют при помощи ионизирующего излучения или этиленоксида.

Кроме того, необходимая форма может быть получена из геля слоем приблизительно 1-3 мм после облучения путем вырубания ножом в форме треугольника, или прямоугольника, или другой формы, или путем вырезания при помощи лазера. Затем материал помещают в жидкую среду, например изотонический раствор солей, сбалансированный солевой раствор, раствор биологически активных веществ или лекарственных средств и стерилизуют ионизирующим излучением или тепловой обработкой.

Способ поясняется примерами.

Пример 1. 50 мл раствора коллагена из склеры глаз свиней с концентрацией 0,5% прогревали при температуре 35°С в течение 2 часов, затем наливали слоем 10 мм и охлаждали при температуре 18°С до образования геля. Полученный гель облучали ионизирующим излучением и обрабатывали раствором ГАГ с концентрацией 0,061% (в данном случае соотношение ГАГ и коллагена составляет 1:8,2) в течение 3 часов. Полученный слой высушивали на воздухе, затем вырезали материал в форме равностороннего треугольника со стороной 3 мм, упаковывали и стерилизовали ионизирующим излучением.

Пример 2. Коллаген из перикарда крупного рогатого скота концентрацией 6% прогревали при температуре 45°С в течение 30 минут, к нему прибавляли ГАГ до конечной концентрации 1,5% (в данном случае соотношение ГАГ и коллагена составляет 1:4). Полученный раствор наливали в матрицы в форме прямоугольника 2×4 мм толщиной 2 мм, охлаждали при температуре 0°С, облучали ионизирующим излучением. Затем материал извлекали из матричных форм, помещали в сбалансированный солевой раствор и стерилизовали автоклавированием.

Пример 3. 50 мл коллагена из кожи телят с концентрацией 6% прогревали при температуре 45°С в течение 1 часа, наливали слоем 1 мм и охлаждали при 4°С до образования геля. Полученный слой геля облучали ионизирующим излучением, обрабатывали раствором ГАГ в концентрации 0,73% (в данном случае соотношение ГАГ и коллагена составляет 1:8,2), а затем с помощью лазера вырезали материал в форме равнобедренного треугольника с основанием 3 мм и высотой 4,5 мм. Полученный материал помещали в физиологический раствор, содержащий бетаметазон в концентрации 0,1%, и стерилизовали ионизирующим излучением.

Пример 4. Раствор коллагена из амнеотической мембраны человека с концентрацией 0,5% прогревали при температуре 38°С и добавляли ГАГ до концентрации 0,125% (в данном случае соотношение ГАГ и коллагена составляет 1:4), наливали слоем толщиной 7 мм, охлаждали при 12°С до образования геля и облучали ионизирующим излучением. Полученный ковалентно стабилизированный гель высушивали при 12°С, вырезали в форме треугольника, как в примере 1, упаковывали и стерилизовали этиленоксидом.

Пример 5. Материал, полученный по способу, указанному в примере 4, дополнительно обогащали дексаметазоном. С этой целью ковалентно стабилизированный гель после облучения помещали в раствор дексаметазона с концентрацией 0,1% и выдерживали в течение 1 часа, затем гель высушивали при 12°С, вырезали в форме треугольника, как в примере 3, упаковывали и стерилизовали этиленоксидом.

Пример 6. Материал дополнительно обогащали биологически активным веществом антиоксидантом карнозин и антибиотиком канамицином. С этой целью получали материал, как в примере 2, а к полученной смеси коллагена и ГАГ прибавляли карнозин до концентрации 1% и канамицин до концентрации 1%. Далее процесс вели согласно примера 2.

Пример 7. 15 мл коллагена из перикарда крупного рогатого скота с концентрацией 6% смешивали с 15 мл коллагена из амнеотической мембраны человека с концентрацией 2% и прогревали при температуре 40°С в течение 30 минут, охлаждали при 4°С в слое толщиной приблизительно 3 мм и облучали ионизирующим излучением. Полученный ковалентно стабилизированный гель помещали в раствор ГАГ с концентрацией 1% (в данном случае соотношение ГАГ и коллагена составляет 1:4) на 4 часа. Затем гель помещали в раствор цитостатика 5-фторурацила с концентрацией 0,003% на 15 минут, после чего высушивали на воздухе. Из высушенного геля с помощью ножа треугольной формы вырубали имплантаты в форме треугольника, как в примере 3, упаковывали и стерилизовали ионизирующим излучением.

Материал, полученный по предлагаемому способу, использовали при хирургическом лечениии глаукомы с проведением операций различного типа: непроникающая глубокая склерэктомия с формированием путей оттока в субконъюнктивальную полость; модифицированная непроникающая глубокая склерэктомия с формированием путей оттока как в субконъюнктивальную, так и в субхориоидальную полости; глубокая склерэктомия с проникновением в переднюю камеру.

Период наблюдения после операции составил 2 года. Отсутствие осложнений, достигнутая стабилизация внутриглазного давления подтверждают высокую эффективность материала, полученного по предложенному способу, и его высокую биосовместимость, обеспечивающую отсутствие воспалительной реакции и фиброза интрасклерального пространства за счет развития соединительной ткани вокруг дренажа. Применение материала в практике раннего хирургического лечения глаукомы позволяет достигнуть быструю функциональную реабилитацию и является надежной мерой профилактики послеоперационного рубцевания.

Пример 8.

К 5 мл 0,5% раствора коллагена из амнеотической мембраны человека добавляли 10 мл 3% раствора коллагена из перикарда крупного рогатого скота, прогревали при температуре 38°С в течение 30 мин и добавляли гиалуроновую кислоту до концентрации 0,125% (в данном случае соотношение ГАГ и коллагена составляет 1:4). Далее процесс вели согласно Примера 4.

Пример 9.

К 30 мл 0,5% раствора коллагена из склеры глаз свиней добавляли 10 мл 0,5% раствора коллагена из склеральной оболочки глаз человека и прогревали при температуре 35°С в течение 2 часов, затем наливали слоем 6 мм и охлаждали при температуре 18°С до образования геля. Полученный гель облучали ионизирующим излучением и обрабатывали раствором хондроитин-сульфата с концентрацией 0,061% (в данном случае соотношение ГАГ и коллагена составляет 1:8,2) в течение 3 часов. Полученный слой высушивали на воздухе, затем вырезали материал в форме равнобедренной трапеции высотой 5 мм и основаниями 1 мм и 3 мм, упаковывали и стерилизовали ионизирующим излучением.

Пример 10.

Коллаген из перикарда крупного рогатого скота концентрацией 6% прогревали при температуре 45°С в течение 30 минут, к нему прибавляли гепарин до конечной концентрации 1,5% (в данном случае соотношение ГАГ и коллагена составляет 1:4). Полученный раствор наливали в матрицы в форме прямоугольника 2×4 мм толщиной 2 мм, охлаждали при температуре 0°С, облучали ионизирующим излучением. Затем материал извлекали из матричных форм, помещали в сбалансированный солевой раствор, содержащий биологически активное вещество лютеин в терапевтической концентрации, и стерилизовали автоклавированием.

Пример 11.

Пациенту Д. 69 лет с диагнозом открытоугольная глаукома проведена антиглаукоматозная комбинированная операция непроникающего типа с имплантацией дренажа, изготовленного в соответствии с примером 2, причем часть дренажа была размещена в супрахориоидальное пространство для активизации увеосклерального пути оттока. Через 3 суток после операции острота зрения в оперированном глазу соответствует значению до операции, внутриглазное давление (ВГД) - 16 мм рт.ст., фильтрационная подушка практически полностью отсутствует, что свидетельствует об активной и дозированной фильтрации внутриглазной жидкости. Пациент наблюдался амбулаторно в течение 1,5 лет. На протяжении этого периода ВГД оставалось стабильным и не превышало 18 мм рт.ст., зрительные функции оставались неизменными, что свидетельствует о высокой биосовместимости имплантированного материала, а также о наличии сформированной фильтрующей структуры в зоне имплантации и об отсутствии фиброза интрасклерального пространства.

Пример 12.

Пациентка Т. Открытоугольная глаукома. ВГД на левом глазу 27 мм рт.ст. на фоне консервативной терапии с использованием глазных капель Тимолол. Проведена антиглаукоматозная операция непроникающего типа с использованием дренажа, изготовленного в соответствии с примером 9. Через трое суток глаз спокоен, роговица прозрачная, передняя камера глубокая - 3 мм. Проведена ультразвуковая биомикроскопия (УБМ). На УБМ-сканограмме наблюдается интрасклеральная полость, в просвете которой находится дренаж, что свидетельствует о способности дренажа поддерживать объем фильтрующей зоны, сформированный в ходе операции. ВГД 16 мм рт.ст. Срок наблюдения за состоянием пациентки составил 10 мес. ВГД не превышало 21 мм рт.ст., что свидетельствует об отсутствии фиброзообразования в зоне имплантации и эффективности проведенной операции с применением дренажа, изготовленного по заявленному способу.

Пример 13.

Пациент Ш., открытоугольная глаукома. ВГД левого глаза 34 мм рт.ст. Проведена модифицированная непроникающая глубокая склерэктомия с формированием путей оттока в субконъюнктивальную и субхориоидальную полости с имплантацией дренажа, изготовленного в соответствии с примером 3. Через сутки офтальмотонус пальпаторно - умеренная гипотония. При выписке на пятый день ВГД 16 мм рт.ст., клиническое состояние глаза спокойное. Послеоперационный период наблюдения составил 1 год. Офтальмотонус оперированного глаза оставался стабильным и не превышал 20 мм рт.ст., что свидетельствует о способности имплантированного материала обеспечивать дозированную фильтрацию за счет поддержания объема фильтрующей зоны, а также об отсутствии фиброза в зоне омплантации.

1. Способ получения материала для хирургического лечения глаукомы, включающий получение коллагена и обработку его гликозаминогликанами, отличающийся тем, что в качестве сырья для получения коллагена используют соединительную ткань животных и/или человека, получают раствор коллагена концентрацией 0,5-6,0 мас.%, прогревают при температуре 35-45°С, охлаждают при температуре от 0 до 18°С до образования геля, проводят облучение геля ионизирующим излучением, придают необходимую форму и стерилизуют, при этом обработку коллагена гликозаминогликанами проводят до охлаждения или после облучения при соотношении гликозаминогликанов и коллагена 1:(4-8,2) весовых единиц соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в прогретый раствор коллагена дополнительно вводят биологически активные вещества и/или лекарственные средства в терапевтических концентрациях.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гель после облучения дополнительно выдерживают в растворе биологически активных веществ и/или лекарственных средств в терапевтических концентрациях.

4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что необходимую форму придают путем помещения раствора в матрицы.

5. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что необходимую форму придают путем высушивания с последующим вырезанием.