Способ кислотной деминерализации костной ткани для трансплантации

Изобретение относится к медицине, а именно к трансплантологии, и может быть использовано для изготовления костных трансплантатов с высокими остеоиндуктивными свойствами. Способ включает заготовку костной ткани, ее механическую обработку и деминерализацию, при этом перед деминерализацией костную ткань выдерживают 24 часа при +5…+7°С в 1% растворе натрия хлорида, после чего извлекают из раствора, замораживают и в замороженном виде помещают в раствор хлороводородной или бромоводородной кислоты заданной концентрации, которая обеспечивает частичную или полную деминерализацию костных трансплантатов. Изобретение позволяет сократить сроки изготовления деминерализованных костных трансплантатов и повысить их остеоиндуктивные свойства. 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в различных областях восстановительной хирургии, например в травматологии и ортопедии, для изготовления костных трансплантатов с высокими остеоиндуктивными свойствами.

Известны способы деминерализации костной ткани в хлороводородной, бромоводородной или уксусной кислоте [1-8]. Наиболее близким по технической сущности и функциональному назначению является способ В.И.Савельева [2], взятый в качестве прототипа. Данный способ деминерализации костной ткани заключается в получении от трупов-доноров анатомических костных препаратов, их механической обработке, обезжиривании и помещении в 0,6; 1,2; 2,4 н. раствор хлороводородной или бромоводородной кислоты при +5…+7°С на срок, необходимый для проведения поверхностной или тотальной деминерализации. Деминерализованные трансплантаты отмывают от кислоты и подвергают консервированию любым из способов, сохраняющих их остеоиндуктивные свойства.

При несомненной практической пригодности названные выше способы не лишены недостатков. Во-первых, для их осуществления необходимо практически обязательное проведение процесса деминерализации либо в день заготовки костной ткани, либо через 1-2 дня после нее, если материал хранился в холодильнике при +4…+5°С, т.е. в охлажденном состоянии. Соблюдение данного правила основано на представлении, что именно в таких условиях костная ткань наиболее полно сохраняет свои полезные качества.

Во-вторых, деминерализующая активность кислотных способов остается довольно низкой, что существенно увеличивает процесс заготовки трансплантатов по времени, особенно это заметно при деминерализации массивных костных фрагментов слабыми (0,6; 1,2) растворами кислот. Известно также, что длительное (7-10 суток и более) пребывание костной ткани в таких растворах неблагоприятно отражается на ее остеоиндуктивных свойствах [5].

Техническим результатом изобретения является сокращение сроков изготовления деминерализованных трансплантатов и повышение их остеоиндуктивных свойств.

Результат изобретения достигается за счет того, что перед деминерализацией полученные от трупов-доноров по существующим правилам костные препараты освобождают от мягких тканей, жирового и миелоидного костного мозга, тщательно промывают, осушивают салфетками и выдерживают 24 часа в 1% растворе натрия хлорида при +5…+7°С, затем извлекают из раствора, замораживают и в замороженном виде помещают в раствор хлороводородной либо бромоводородной кислоты.

На чертежах изображены:

Фиг.1. Рентгенограммы костных сегментов диафизов бедренных костей (прототип), где:

1 - первые сутки после деминерализации;

2 - вторые сутки после деминерализации;

3 - третьи сутки после деминерализации.

Фиг.2. Рентгенограммы костных сегментов диафизов бедренных костей (предлагаемый способ), где:

1 - первые сутки после деминерализации;

2 - вторые сутки после деминерализации;

3 - третьи сутки после деминерализации.

В таблице показано количество индукций остеогенеза на месте костных имплантатов, деминерализованных хлороводородной кислотой обычным и предлагаемым способом.

Способ осуществляется следующим образом. После забора костных трансплантатов по существующим правилам препараты освобождают от мягких тканей, жирового и миелоидного костного мозга. Тщательно промывают в проточной воде и высушивают салфетками. Затем трансплантаты выдерживают 24 часа в 1% растворе хлорида натрия при +5…+7°С. После этого их извлекают из раствора и замораживают. И только затем проводится деминерализация в растворе хлороводородной или бромоводородной кислоты.

Следовательно, в отличие от прототипа, костную ткань перед деминерализацией подвергают обработке солевым слабо гипертоническим раствором хлорида натрия и замораживанию. В результате происходит термодеструкция клеточных и балочных структур образующимися при замораживании кристаллами льда. Этими же причинами можно объяснить более быстрое проникновение в костные поры и щели кислоты, что ускоряет процесс деминерализации трансплантатов и, следовательно, сокращает сроки их изготовления.

В подтверждении приводим следующие примеры.

Пример 1. Эксперимент на скорость деминерализации

Материалом для исследований служили костные сегменты, полученные посмертно из диафизов бедренных костей доноров 48 и 53 лет, умерших в результате самоповешения. После удаления мягких тканей и костного мозга из таких сегментов были выпилены костные диски толщиной 0,5-0,7 мм. Вес дисков стандартизировали путем их шлифовки на наждачном круге. Деминерализацию дисков осуществляли в 1,2 н. растворе хлороводородной или бромоводородной кислоты по общепринятой (прототип) и предлагаемой методике. Всего было проведено 5 опытов на 30 дисках. Результаты оценивались на 1, 2 и 3 сутки путем обзорной рентгенографии деминерализуемых образцов (Фиг.1 и 2). Из рисунка видно, что к 3 суткам на рентгенограммах прототипа произошла лишь частичная деминерализация костных фрагментов, тогда как в опытах с предлагаемой методикой костные диски деминерализовались полностью.

Пример 2. Эксперимент на индуктивную активность костных аллотрансплантатов

Эксперимент на индуктивную активность костных аллотрансплантатов, изготовленных общепринятым и предлагаемым способом, был проведен на 17 кроликах породы Шиншилла массой 2,2-2,7 кг, которым путем эктопической пересадки в брюшную стенку были пересажены по шесть диафизарных фрагментов бедренных костей, деминерализованных в 0,6-1,2-2,4 н. растворах соляной кислоты по общепринятой (прототип) и по предлагаемой методике. Кроликов выводили из опыта согласно приказу МЗ СССР №755 от 12.08.77 г. Производили ревизию подкожной клетчатки живота, при необходимости выполняли рентгенографию препарата передней брюшной стенки. Сформировавшиеся на месте ДКТ костные регенераты выделяли с тонким слоем прилежащих тканей и размещали на рентгеноконтрастной пластине, соответственно порядку имплантации сравниваемых образцов.

Частоту индукционного остеогенеза выражали в процентах образования костных регенератов от общего числа имплантированных ДКТ, заготовленных с применением указанных концентраций изучаемых деминерализующих агентов.

Количество новообразованной костной ткани определяли путем планиметрии рентгенограмм образцов, исчисляли в процентах от площади исходных ДКТ и выражали в пятибалльной системе (1 балл - площадь образца до 20% от площади имплантированного ДКТ).

Статистическую обработку полученных данных выполняли с использованием пакета прикладных программ по некоторым методам математической статистики. Частота образования новой костной ткани на месте имплантированных ДКТ представлена в таблице. Как видно из нее, при использовании для заготовки ДКТ хлороводородной кислоты индукционный остеогенез составил 86,3%, что согласуется с данными литературы. При деминерализации трансплантатов по предлагаемой методике частота остеогенеза достигла 98,1%.

Концентрация хлороводородной кислоты	Индукция, %	В среднем, %
Известный способ	0,6 н.	82,4	86,3
	1,2 н.	94,1
2,4 н.	82,4
Предлагаемый способ	0,6 н.	94,1	98,1
	1,2 н.	100
2,4 н.	100

Список литературы

1. Фриденштейн А.Я. Индукция костной ткани и остеогенные клетки-предшественники / А.Я.Фриденштейн, К.С.Лалыкина // М. - Медицина. - 1973. - 223 с.

2. Савельев В.И. Деминерализованная кость как особая разновидность костно-пластического материала / В.И.Савельев // Заготовка и пересадка деминерализованной костной ткани в эксперименте и клинике. - Сб. научн. тр. - Л., 1983. - С.3-12.

3. Савельев В.И. Бромистоводородная кислота как альтернативный способ заготовки деминерализованных костных трансплантатов / В.И.Савельев, А.А.Булатов // Биомедицинские технологии. - Сб. науч. тр. НИЦ БМТ. - М., 2006. - Вып.24. - С.230-237.

4. Damien C.J. Bone graft and bone graft substitutes: a review of current technology and applications/С.J.Damien, J.R.Parsons // J.Appl.Biomater. - 1991. - Vol.2 - N 2. - P.187-208.

5. Harakas N.K. Demineralized bone matrix-induced osteogenesis // Clin.Orthop. - 1984. - N 188. - P.239-251.

6. Urist M.R. Bone: formation by autoinduction / M.R.Urist // Science - 1965. - Vol.150. - P.893-899.

7. Urist M.R. The bone induction principle / M.R.Urist, B.F.Silverman, K.Buring et al. // Clin.Orthop. - 1967. - N 53. - P.243-283.

8. Urist M.R. Inductive substrates for bone formation / M.R.Urist, T.A.Dowell, P.H.Hay et B.S.Strates // Clin. Orthop. - 1968. - N 59. - P.59-96.

9. van de Putte K.A. Osteogenesis in the interior of implants of decalcified bone matrix / K.A.van de Putte, M.R.Urist // Clin. Orthop. - 1966. - N 43. - P.257-270.

Способ кислотной деминерализации костной ткани для трансплантации, включающий ее заготовку, механическую обработку и деминерализацию, отличающийся тем, что перед деминерализацией костную ткань выдерживают 24 ч при 5…7°С в 1% растворе натрия хлорида после чего извлекают из раствора, замораживают и в замороженном виде помещают в раствор хлороводородной или бромоводородной кислоты заданной концентрации, которая обеспечивает частичную или полную деминерализацию костных трансплантатов.