Способ приготовления биофункционального трансплантата в виде наночастиц

Изобретение относится к медицине, в частности к офтальмологии и трансплантологии, и касается способа приготовления биологических материалов, измельченных до аморфного порошка. Предложен способ приготовления биофункционального трансплантата в виде наночастиц, включающий забор у донора, промывание в стерильном изотоническом растворе натрия хлорида, лиофильную сушку и механическое измельчение, при этом полученный порошок биологического материала измельчают в измельчительных устройствах до наночастиц размерами от 60 до 140 нм при величине подведенной удельной энергии 0,4-100 кДж/г. Изобретение обеспечивает создание способа, позволяющего приготавливать биологические трансплантаты с измельчением их до вида наночастиц, в котором они более эффективно усваиваются организмом.

 

Изобретение относится к медицине, в частности к офтальмологии и трансплантологии, и касается способа приготовления биологических материалов, измельченных до аморфного порошка.

Известен способ приготовления композиционного материала (1) на основе алюмооксидной пенокерамики и нанокристаллического гидроксиапатита с размерами пор от 250 до 450 нм, используемого в трансплантологии для интегрирования в ткани организма человека, а также в качестве основы для фиброваскуляризационных процессов в тканях реципиента.

Однако, по нашему мнению, интегрирование таких материалов в организме человека происходит не путем диффузии вещества в ткани реципиента, а за счет образовании фиброзной капсулы вокруг искусственного материала, при этом неоваскуляризация минимальна, что является существенным недостатком данного способа.

Известно использование взвеси плаценты для инъекции (2). При этом плаценту человека после отделения от амниона и промывания в изотоническом растворе натрия хлорида тонко измельчают на холоде. После чего она представляет собой гомогенную взвесь красновато-коричневого цвета с характерным запахом. Применяют как биогенный стимулятор при различных заболеваниях глаз, а также подкожно, предварительно растворив в 0,5%-ном растворе новокаина.

Недостатками данного метода является низкая биоусвояемость организмом применяемой лекарственной формы вследствие невозможности захвата и переноса крупных частиц плаценты (более 1 мкм) иммунокомпетентными клетками, макрофагами в частности, что значительно уменьшает ее проникновение в ткани реципиента и снижает эффективность использования в качестве биогенного стимулятора.

Известен способ создания материала для имплантации в костные структуры (3), взятого за прототип, состоящего из пористого керамического материала, наполненного наночастицами гидроксиапатита и сульфата кальция. Данные материалы обладают высокой механической прочностью и биологической совместимостью, что и объясняет их создание и использование в медицине. Однако в ответ на имплантацию такого искусственного материала в организме человека также формируется фиброзная капсула вокруг имплантата с минимальной васкуляризацией, что и является недостатком данного способа.

Задачей данного изобретения является создание способа, позволяющего приготавливать биологические трансплантаты с измельчением их до вида наночастиц, в котором они более эффективно усваиваются организмом вследствие увеличения их взаимодействия с тканями реципиента.

Поставленная задача решается тем, что биологические материалы (роговица, твердая мозговая оболочка, склера и т.д.), забранные у донора-трупа в течение 6-24 ч после наступления смерти, а также плацента, полученная в ходе кесарева сечения и родов доношенным плодом, отделенная от пуповины и амниотической оболочки, промытые в стерильном изотоническом растворе натрия хлорида, были высушены методом лиофильной сушки, а затем механически мелко измельчены. Предварительно проводились все необходимые лабораторные исследования для исключения инфекций, учитывались возраст и сопутствующие заболевания, а также причина смерти, установленные во время патологоанатомического вскрытия. В дальнейшем высушенный мелкоизмельченный биологический материал измельчают в измельчительных устройствах до аморфного состояния, представленного порошком из наночастиц, с размерами зерен от 60 до 140 нм, что обеспечивает высокую биоусвояемость материала. Измельчение биоматериала производят в шаровой планетарной мельнице «Pulverezette 7» при температуре не более 60°С и величине подведенной удельной энергии 0,4-100 кДж/г.

Преимущество способа заключается в возможности повышения эффективности консервативного и хирургического лечения заболеваний глаз за счет высокой усвояемости биологических стимуляторов в результате нанометровых частиц материала, из которых они состоят. Наночастицы биологического материала поглощаются иммунокомпетентными клетками, переносятся ими в соединительно-тканые структуры реципиента, что и объясняет их высокую биоусвояемость. Активная миграция иммунокомпетентных клеток, выброс биологически активных веществ (интерлейкинов, цитокинов и др.), выраженный неоангиогенез, наблюдающиеся при взаимодействии с биологическими наноматериалами, объясняют высокий эффект трансплантации.

Предполагается применение полученных данным способом биологических нанотрансплантатов в офтальмологии и трансплантологии в процессе лечения различных заболеваний в виде порошка, взвеси, биологического контейнера.

Пример конкретного применения данного способа в эксперименте на кроликах.

Трансплантация наноплаценты в виде биоконтейнера производилась в эксперименте на 20 кроликах под слизистую оболочку глазного яблока на склеру. Биоконтейнер представлен отрезком сосуда донорской пуповины, заполненным измельченной до аморфного порошка плацентой человека. В результате трансплантации гнойного воспаления не наблюдалось, отмечены выраженные реакции в виде неоваскуляризации в месте имплантации, а также диффузия порошка наноплаценты в соединительно-тканые структуры склеры глаза реципиента. Такое проникновение биологических материалов в соединительно-тканые структуры фиброзной оболочки ранее еще не наблюдалось при использовании различных биологических трансплантатов в виде тканевых структур, а также измельченных в порошок с крупными (более 1 мкм) зернами как по нашим данным, так и литературным источникам (4).

Кроме того, в эксперименте на 10 кроликах проводилось введение суспензии нанопорошка склеры и на 7 кроликах - твердой мозговой оболочки (порошок наночастиц биологического материала, смешанного с физиологическим раствором) в подслизистую оболочку глазного яблока с помощью шприца через иглу. Отмечено активное образование новообразованных сосудов в зоне инъекции, а также утолщение склеры за счет формирования новообразованных коллагеновых волокон, что подтверждает высокую биологическую активность использования биологического материала в виде наночастиц, несмотря на микроинвазивность методики.

Источники, принятые во внимание

1. Красильникова В.Л., Коваленко Ю.Д., Коваленко ТВ и др. Композиционные материалы для пластической офтальмохирургии на основе пенокерамики / В сб. научн., трудов науч. - практ. конференции «Регенеративная медицина и трансплантация тканей в офтальмологии». - М., 16-17 марта, 2005. - С.37-39.

2. Машковкий М.Д. Лекарственные средства. В двух частях. Ч.II. - 12-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1993. - С.177.

Способ приготовления биофункционального трансплантата в виде наночастиц, включающий забор у донора, промывание в стерильном изотоническом растворе натрия хлорида, лиофильную сушку и механическое измельчение, отличающийся тем, что полученный порошок биологического материала измельчают в измельчительных устройствах до наночастиц размерами от 60 до 140 нм при величине подведенной удельной энергии 0,4-100 кДж/г.