Способ фиксации антибиотиков в пористых имплантатах

Изобретение относится к медицине. Описан способ фиксации антибиотиков в пористых имплантатах. Результатом использования способа является возможность прочной фиксации раствора антибиотика в пористом имплантате и создание благоприятных условий для осуществления гемостаза в операционной ране за счет применения 10% раствора желатина в качестве носителя антибиотика. Указанный результат получают заполнением пористых имплантатов раствором антибиотика в жидком геле. Для этого имплантат погружают в раствор на 3/4. Заполнение происходит под действием капиллярных сил. После остывания раствора до образования плотного геля антибиотик фиксируется в порах имплантата и постепенно высвобождается после его установки в область костного дефекта. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, ортопедии и нейрохирургии, предназначено для лечения остеомиелитов позвоночника и профилактики гнойных осложнений при реконструктивных оперативных вмешательствах с использованием пористых имплантатов, например никелида титана.

Известен способ нанесения антибиотика на никелид-титановые проволочные элементы, в котором для нанесения лекарственного препарата на поверхность подложки используют электрохимическое окисление никелид-титановых образцов с последующим «пришиванием» антибиотика за счет возникновения химических (водородных) связей между функциональными группами подложки и лекарственного препарата, для этого перед нанесением антибиотика необходимо активировать имплантат путем формирования на его поверхности активных функциональных групп путем увеличения на поверхности имплантата оксидного слоя (Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине. / Под ред. проф. В.Э.Гюнтера. - Томск: ИПФ; Изд-во НТЛ, 2004. - С.227-229).

Однако в известном способе используют проволочные элементы, в которых отсутствуют взаимосвязанные микропоры, при этом активное вещество располагается только на поверхности.

Известен способ замачивания пористого имплантата из никелида титана в растворе антибиотика (Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине / Под ред. проф. В.Э.Гюнтера. - Томск: ИПФ; Изд-во НТЛ, 2004. - С.66-74).

Однако установка имплантата, подготовленного известным способом в сформированное ложе, сопровождается возникновением между ним и имплантатом прослойки из воздуха и крови. Кроме того, дальнейшее погружение имплантата в ложе сопровождается вытеснением раствора антибиотика из имплантата в рану.

Известен способ нанесения антибиотического покрытия на материалы с взаимосвязанными микрополостями, в котором в микрополости вводят водный раствор 1, содержащий по меньшей мере один легкорастворимый в воде компонент из групп аминогликозидных антибиотиков, тетрациклиновых антибиотиков, линкозамидных антибиотиков, 4-хинолон-антибиотиков и хлоргексидинов, и водный раствор 2, содержащий по меньшей мере один растворимый в воде компонент из групп алкилсульфатов, алкилсульфонатов, алкиларилсульфатов, диалкиларилсульфатов, алкиларилсульфонатов, диалкиларилсульфонатов, циклоалкилсульфатов, циклоалкилсульфонатов, алкилциклоалкилсульфатов, при этом между введением растворов 1 и 2 воду в основном удаляют и из компонентов растворов 1 и 2, в микрополостях образуется покрытие, которое состоит из малорастворимого в воде осадка (патент 2236871 РФ. Опубл. 2004.03.20).

Однако в известном способе используют два раствора для получения покрытия в микрополостях, при этом из них предварительно удаляют воду, что ведет к образованию малорастворимого осадка, в состав которого входит антибиотик, биодоступность последнего снижается из-за плохой растворимости.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа фиксации антибиотиков в пористых имплантатах.

Поставленная задача решается тем, что в способе фиксации антибиотиков в пористых имплантатах, включающем заполнение микропор имплантата раствором антибиотика, предварительно готовят стерильный раствор из антибиотика и жидкого геля, затем в образовавшийся раствор помещают пористый имплантат на 3/4 его высоты, который выдерживают в растворе до формирования плотного геля, обладающего нулевой текучестью, имплантат извлекают из него и используют для замещения костных дефектов.

В варианте выполнения изобретения в качестве жидкого геля используют высокомолекулярные соединения (ВМС), способные при комнатной температуре образовывать плотный гель, прочно фиксирующийся в порах имплантата.

Для снижения затрат при выполнении способа целесообразно в качестве ВМС использовать раствор желатина.

Целесообразно для равномерного растворения антибиотика в ВМС использовать предварительное растворение антибиотика в стерильной воде для инъекций.

Для образования прочного блока имплантат - кость - целесообразно использовать пористый имплантат из никелида титана.

Настоящее изобретение поясняют подробным описанием, примерами выполнения и таблицами.

Способ осуществляют следующим образом.

Для приготовления жидкого геля используют высокомолекулярные соединения (ВМС), такие как желатин, коллаген.

В асептических условиях производят навеску желатина для производства 12,5% раствора, заливают для набухания водой для инъекций. После чего на водяной бане емкость с желатином нагревают до 40°С, чем достигают полного растворения, то есть жидкого геля. Стерилизуют путем трехкратного нагревания до 105°С в течение 30 мин три дня подряд. Одну порцию разливают в чаши Петри для контроля стерильности. Во вторую после остывания до 35-40°С приливают раствор антибиотика - цефотаксима, добиваясь его максимальной концентрации. Для этого дозу антибиотика в количестве 1 г растворяют в 2 мл воды для инъекций в асептических условиях и приливают к 8 мл 12,5% раствора желатина. После тщательного перемешивания укупоривают. В последующем в течение 7 дней берут пробы раствора антибиотика для оценки активности препарата, которую оценивают биологическим способом, сравнивая зону задержки роста микроорганизмов.

После контроля стерильности и подтверждения сохранения активности антибактериального препарата в геле проводят заполнение пористых имплантатов раствором антибиотика в растворе жидкого геля.

Затем заполняют пористые имплантаты полученным раствором.

Для этого имплантат стерилизуют и в асептических условиях погружают, оставив 1/4 высоты имплантата свободной от жидкости в сосуде, содержащем 10% раствор водорастворимого антибиотика в 10% стерильном растворе желатина.

При этом раствор жидкого геля с антибиотиком нагревают до температуры 37,0-40,0°С. Заполнение микропор происходит за счет капиллярных сил имплантата. Целесообразно не погружать имплантат в раствор полностью, так как по причине большой вязкости раствора не весь воздух из него вытесняется. Максимальное поглощение отмечают при погружении на 2/3 или 3/4 горизонтально ориентированного имплантата. После заполнения пор имплантата (не менее 5 мин) и последующего охлаждения раствора до образования плотного геля имплантат извлекают из емкости с раствором.

При неполном погружении имплантата в раствор желатина воздух вытесняется из имплантата постепенно и полностью замещается раствором до появления его непосредственно на поверхности имплантата. Контроль заполнения имплантатов осуществляют путем взвешивания.

Количество антибиотика в микропорах имплантата зависит от активной емкости пор, размера самого имплантата и растворимости конкретного антибактериального препарата в воде.

Пример 1. Масса имплантата 9,55 г.

В асептических условиях производилась навеска желатина для производства 12,5% раствора, заливалась для набухания водой для инъекций. После чего на водяной бане емкость с желатином нагревали до 40°С - полного растворения. Стерилизовали путем трехкратного нагревания до 105°С в течение 30 мин три дня подряд. Одна порция разливалась в чаши Петри для контроля стерильности. Во вторую после остывания до 35-40°С приливали раствор антибиотика - цефотаксима в 2 мл воды для инъекций. Дозу антибиотика в количестве 1 г растворяли в 2 мл воды для инъекций в асептических условиях и приливали к 8 мл 12,5% раствора желатина. После тщательного перемешивания укупоривали. В последующем с интервалом в два дня брали пробу раствора антибиотика в 10% желатиновом геле для оценки активности препарата, которую проверяли биологическим способом, сравнивая зону задержки роста микроорганизмов. В течение 1 недели существенных отличий не было.

После контроля стерильности и подтверждения сохранения активности антибактериального препарата в геле проводили заполнение пористых имплантатов раствором антибиотика в растворе желатина.

Заполнение пористых имплантатов данным раствором осуществлялось следующим образом.

Имплантат стерилизуют и в асептических условиях погружают, оставив 1/4 поверхности имплантата свободной от жидкости в сосуде, содержащем 10% раствор водорастворимого антибиотика в 10% стерильном растворе желатина. При приготовлении раствора желатина воду берут с учетом воды, используемой для растворения антибиотика.

10% раствор антибиотика в 10% растворе желатина нагревали до температуры, близкой к температуре тела, 37,0-40,0°С. Заполнение происходит за счет капиллярных сил имплантата. Целесообразно не погружать имплантат в раствор полностью, так как по причине большой вязкости раствора не весь воздух из него вытесняется. Максимальное поглощение отмечалось при погружении на 2/3 или 3/4 горизонтально ориентированного имплантата. После заполнения пор имплантата (не менее 5 мин) и последующего охлаждения раствора до образования плотного геля имплантат извлекали из емкости с раствором.

При неполном погружении имплантата в раствор желатина воздух вытесняется из имплантата постепенно и полностью замещается раствором до появления его непосредственно на поверхности имплантата. Контроль заполнения имплантатов осуществлялся путем взвешивания.

Предлагаемый способ фиксации антибиотиков высокоэффективен при использовании пористых имплантатов для замещения костных дефектов, образовавшихся после удаления пораженной костной ткани при травмах и воспалительных заболеваниях костей на фоне радикальной санации очага инфекции. Способствует осуществлению гемостаза в операционной ране и пролонгированному действию антибактериального препарата в очаге инфекции.

Данные экспериментального исследования показывают, что для профилактики гнойных осложнений при использовании пористых имплантатов из никелида титана для замещения костных дефектов, в том числе при остеомиелите позвоночника, целесообразно заполнять имплантаты раствором антибиотика в геле. Имплантат при этом обладает антибактериальной активностью, т.к. препарат высвобождается постепенно, после того как перейдет в жидкую фазу гелевый раствор. К тому же раствор желатина оказывает гемостатическое действие, что облегчает осуществление гемостаза в операционной ране.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять пролонгированное действие антибиотика. При этом активность антибактериального препарата сохраняется в течение семи суток, затем постепенно снижается в течение недели.

Данный способ фиксации антибиотиков применен в клинике кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ Тюменской государственной медицинской академии. Подготовленные данным способом имплантаты, с фиксированным в них антибиотиком, применены при лечении остеомиелита позвоночника у восьми пациентов с хорошими отдаленными результатами лечения сроки наблюдения более двух лет).

1. Способ фиксации антибиотиков в пористых имплантатах, включающий заполнение микропор имплантата раствором антибиотика, отличающийся тем, что предварительно готовят стерильный раствор антибиотика в жидком геле, представляющем собой биологически совместимые высокомолекулярные соединения, образующие гель, такие как желатин или коллаген, в который помещают пористый имплантат на 3/4 его высоты и выдерживают в растворе до образования плотного геля во взаимосвязанных микрополостях имплантата и используют его для замещения костных дефектов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют предварительное растворение антибиотика в стерильной воде для инъекций.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что используют пористый имплантат из никелида титана.