Биоцидная композиция для асептического хранения консервированного протезного материала из тканей животного происхождения

Биоцидная композиция для асептического хранения консервированного протезного материала из тканей животного происхождения

Реферат

Изобретение относится к медицине, а именно к технологии изготовления протезного материала из алло- и ксеногенных тканей, и может быть использовано с целью предотвращения контаминации биологических протезов при их длительном хранении до момента имплантации.

Наиболее ранние способы асептического хранения биопротезов предполагали использование растворов сшивающего агента, являющегося основным консервантом биоматерала. Стерилизующий эффект сшивающих агентов основан на сшивке бактериальных белков, что приводит к гибели микроорганизмов.

Так, известен способ стерилизации и хранения ксенопротезов в 0,5% растворе глутарового альдегида (Методические указания по стерилизации ксенобиопротезов раствором глутарового альдегида. Минздрав СССР. N 28-6/26 от 19.09.1986 г.). Недостатком данного способа является длительная отмывка консервированного биоматериала от стерилизующего раствора - в течение 90 минут при интенсивном помешивании в 500 мл 0,9% стерильного раствора хлорида натрия со сменой раствора каждые 15 минут.

Известен способ консервации и стерилизации ксеногенных протезов клапанов сердца и сосудов в буферном растворе диглицидилового эфира этиленгликоля (ДЭЭ) (патент РФ №2008767, кл. A01N 1/00, опубл. в 1994 г., Бюл. №5). Консервация и стерилизация биологического материала достигается путем обработки 2-5% раствором ДЭЭ. До момента имплантации изделия хранят в этом же растворе. Данному способу присущи следующие недостатки:

1) перед имплантацией необходимо длительно (в течение 1 часа с 3-кратной сменой раствора каждые 20 минут) отмывать биопротезы от консерванта в стерильном 0,9% растворе натрия хлорида. Это приводит к увеличению длительности операции, что особенно критично для кардиоваскулярных биопротезов при операциях на открытом сердце;

2) эпоксиды в водных растворах нестабильны, в отличие от глутарового альдегида. Оксирановые кольца легко раскрываются, и химические соединения теряют свою сшивающую, а следовательно, и биоцидную активность. Таким образом, длительное сохранение стерильности изделий, находящихся в растворах эпоксидов, сомнительна.

С целью сокращения интраоперационной предимплантационной отмывки биопротезов до 2-10 минут были разработаны способы асептического хранения уже химически сшитого, стерильного материала. Для этого были предложены соединения, используемые для других целей в косметической и фармацевтической промышленности.

Так, известен способ хранения биологических протезов в растворе, содержащем метил- и пропилпарабены (патент US 5188834, кл. A61L 27/36, опубл. 23.02.1993 г.). Недостатком этого метода является то, что парабены обладают только бактериостатическим действием и частично дезактивируются в присутствии белков, что повышает вероятность потери стерильности при длительном хранении биологических протезов. Кроме того, до сих пор широко дискутируются потенциальные канцерогенные и аллергенные эффекты парабенов.

Известен также способ предимплантационного хранения биопротезов в водно-буферном (0,05-2,0 М фосфатный буфер при рН 4,0-8,0) растворе 2-бром-2-нитропропан-1,3-диола с концентрацией 0,01-2,0% (патент РФ №№2357766, кл. A61N 1/02, A61L 27/00, приоритет от 06.07.2007). К недостаткам данного способа можно отнести следующие негативные аспекты, касающиеся основного биоцидного агента:

1) 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол в водных растворах в присутствии белков (составляющих основу всех биологических протезов) разлагается с образованием высокотоксичных и канцерогенных продуктов - формальдегида и нитрозаминов, что подтверждается окрашиванием биоматериала в интенсивно желтый цвет с течением времени (1-2 месяца);

2) 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол входит в число 15 наиболее широко распространенных аллергенов. Обе причины привели к запрещению использования 2-бром-2-нитропропан-1,3-диола в косметической и фармацевтической промышленности ряда стран (например, Канады).

Таким образом, нельзя признать оптимальным длительное хранение для последующей имплантации пациентам биопротезов в растворе, обладающем потенциальными токсическими, аллергенными и канцерогенными свойствами.

В то же время, в последние годы для косметической продукции был предложен ряд нетоксичных биоцидных смесей, в том числе смеси, состоящие из двухатомных спиртов жирного ряда (1,2-пентандиола, 1,2-гександиола, 1,2-октандиола), феноксиэтанола и ко-биоцидных компонентов (патент США №7935732 В2, кл. А01N 31/00 (2006.01), опубл. 03.05.2011; патент США №8519010 В2, кл. А01N 31/00 (2006.01), опубл. 27.08.2013). В состав смесей входят либо все три спирта: 1,2-пентандиол, 1,2-гександиол и 1,2-октандиол в соотношении 1:1:1 в суммарной массовой доле 40-60%, либо только 1,2-октандиол (каприлилгликоль) в аналогичной массовой доле; следующий компонент - феноксиэтанол (40-60%); 0-10% смеси могут быть представлены сорбиновой или бензойной кислотами, дибром-дицианобутаном, 1,2-бензо-изотиазолином или их смесью. Для достижения биоцидного эффекта рекомендуется вводить в состав консервируемого продукта не более 2% (по массе) данной смеси; оптимальной является концентрация 0,5-1,5%.

Недостатком данных смесей является их плохая растворимость в воде за счет двухатомных спиртов жирного ряда. Вследствие этого смесь предназначена для использования в качестве эмульсий в гелях, шампунях, кремах, но не в препаратах, основой для которых являются водные растворы. В то же время, хранение протезного материала из биологических тканей в суспензиях и эмульсиях недопустимо вследствие образования трудноудаляемых образований на поверхности биоматериала, что может привести к нарушению био- и гемосовместимых свойств биопротезов.

Растворимость данных смесей в водной среде можно повысить за счет использования нескольких подходов и их сочетаний:

1) за счет уменьшения массовой доли труднорастворимых двухатомных спиртов жирного ряда;

2) за счет введения в состав биоцидной композиции низкомолекулярных одноатомных спиртов, наиболее предпочтительным из которых является этиловый спирт, широко использующийся в медицинских целях; нетоксичный в небольших концентрациях и обладающий собственной биоцидной активностью;

3) за счет увеличения ионной силы водного раствора путем введения в состав композиции солевого компонента, наиболее предпочтительным из которых является хлорид натрия. При использовании 0,9% водного раствора хлорида натрия, помимо прочего, достигается изоосмолярность композиции. Поддержание осмолярности, близкой к осмолярности плазмы, препятствует нарушениям структурной целостности биоткани, проявляющейся отеком в условиях гипоосмолярности либо дегидратацией в условиях гиперосмолярности.

Предложена биоцидная композиция для асептического хранения консервированного протезного материала из тканей животного происхождения, содержащая в составе несколько компонентов:

1) антимикробную смесь с массовой концентрацией 2-атомных спиртов жирного ряда не более 30%, содержанием феноксиэтанола 60-65%, при концентрации сорбиновой кислоты 6-10% антимикробной смеси. Массовая доля антимикробной смеси в составе композиции может быть доведена до 5% по массе;

2) низкомолекулярный одноатомный спирт (этиловый или изопропиловый) в концентрации 5-20% по массе;

3) водный раствор солевого буфера, обеспечивающего не только рН, но и осмолярность раствора, близкую к осмолярности плазмы крови. При этом предпочтительно использование фосфатного, цитратного или фосфат-цитратного буферов, приготовленных на 0,9% растворе хлорида натрия, т.к. они обеспечивают как широкий диапазон рН - от 3,0 до 8,0, так и осмолярность в пределах 300-320 мосм/л.

Техническим результатом изобретения является получение биоцидной композиции для асептического хранения консервированного протезного материала из тканей животного происхождения - не содержащей токсичных и потенциально токсичных компонентов, обеспечивающей надежную защиту от контаминации и сокращение времени отмывки биопротезов от консервирующего раствора перед имплантацией.

Следующие неограничивающие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

Пример 1. Была приготовлена биоцидная композиция следующего состава: 5 г антимикробного агента (1 г 1,2-октандиола +3,7 г феноксиэтанола +0,3 г сорбиновой кислоты) растворили в 20 г этилового спирта (96%) и довели объем до 100 мл 0,1 М фосфатным буфером (рН 5,8), приготовленным на 0,9% растворе натрия хлорида, получив, таким образом, 5% раствор антимикробного агента.

Путем разведения данного 5% раствора вышеприведенным буфером были получены рабочие растворы биоцидной композиции с концентрацией антимикробного агента 2%, 1%, 0,5% и 0,1%.

В пробирки, содержащие по 4,5 мл биоцидной композиции с концентрацией антимикробного агента 0,1%, 0,5%, 1%, 2% и 5%, добавили по 0,5 мл взвеси микроорганизмов: E. coli (штамм 1257), Ps.aeruginosa (штамм АТСС 27853), St. aureus (штамм 906), Ent. faecalis (госпитальный штамм), Candida albicans (штамм 15) и Aspergilla niger (музейный штамм НИИД) в концентрации 2×10⁹ микробных тел/мл по оптическому стандарту мутности №20.

Инкубацию осуществляли в течение 1, 3, 7 и 10 суток, после чего производили высевы на соответствующие среды. Результаты представлены в таблице 1.

Результаты испытаний показывают, что предложенная композиция оказывает хороший биоцидный эффект - 0,1-5,0% раствор антимикробного агента подавляет рост всех тестовых микроорганизмов - как бактерий, так и грибов.

Пример 2. Биологические протезы сосудов из внутренней грудной артерии крупного рогатого скота (4 шт.) и ксеноперикардиальные лоскуты (7 шт.) были произведены в стандартных условиях: биоматериал консервирован диглицидиловым эфиром этиленгликоля в течение 14 сут., после чего на всех этапах асептического производства биопротезы хранили в предложенной биоцидной композиции с концентрацией антибактериального агента 1%. По завершении всех производственных манипуляций биопротезы были упакованы в асептических условииях в стандартные герметичные емкости, содержащие биоцидную композицию с концентрацией антимикробного агента 0,5%. После 6 месяцев хранения все биопротезы были исследованы на стерильность. Результат: все образцы стерильны.

1. Биоцидная композиция для асептического хранения консервированного протезного материала из тканей животного происхождения, включающая антимикробные агенты, буферный и осмолярный водные растворы, а также простейшие одноатомные спирты, отличающаяся тем, что в качестве антимикробного агента используют смесь из двухатомных спиртов жирного ряда, феноксиэтанола и сорбиновой кислоты, в качестве буферных водных систем - системы буферов, обеспечивающие pH в диапазоне 5,0-7,0, в качестве компонента изоосмолярности буферных растворов - раствор хлорида натрия, обеспечивающий осмолярность композиции в диапазоне 260-310 мосм/л, а для повышения растворимости антимикробного агента добавляют простейшие одноатомные спирты при следующем соотношении компонентов, мас.%:- антимикробный агент - 0,5-5;- водно-буферный раствор - 74,1-93,8;- изоосмолярная составляющая - 0,7-0,9,- низкомолекулярный одноатомный спирт - 5-20.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что антимикробный агент включает в качестве двухатомных спиртов жирного ряда смесь 1,2-пентандиола, 1,2-гександиола и 1,2-октандиола в соотношении 1:1:1 в массовой доле 0,05-1,5% по отношению к массе раствора.

3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что антимикробный агент включает в качестве двухатомных спиртов жирного ряда 1,2-пентандиол в массовой доле 0,05-1,5% по отношению к массе раствора.

4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что антимикробный агент включает в качестве двухатомных спиртов жирного ряда 1,2-гександиол в массовой доле 0,05-1,5% по отношению к массе раствора.

5. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что антимикробный агент включает в качестве двухатомных спиртов жирного ряда 1,2-октандиол в массовой доле 0,05-1,5% по отношению к массе раствора.

6. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что антимикробный агент включает феноксиэтанол в массовой доле 0,39-2,5% по отношению к массе раствора.

7. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что антимикробный агент включает сорбиновую кислоту в массовой доле 0,01-0,5% по отношению к массе раствора.

8. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что буферный раствор выбирают из фосфатной, цитратной или фосфат-цитратной буферной системы.

9. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что для повышения растворимости антимикробного агента используют этиловый или изопропиловый спирты.