Способ антикальциевой обработки биологических протезов клапанов сердца

Изобретение относится к области медицины, а именно к сердечно-сосудистой хирургии, и может быть использовано при изготовлении биопротезов, предназначенных для протезирования клапанов сердца. Сущность изобретения заключается в том, что после консервации эпоксидным соединением, таким как 2-5% раствором диглицидилового эфира этиленгликоля, в течение 2-21 суток биоматериал отмывают в 0,9%-ном растворе хлорида натрия и обрабатывают 0,05-1,0%-ным раствором 3-амино-1-оксипропилиден-1,1-дифосфоновой кислоты (ДФ), приготовленным на фосфатном буфере рН 4,0-8,0. Обработку проводят при температуре 5-40°С. После обработки биоматериал отмывают от несвязанной ДФ и помещают в стерилизующий раствор для хранения. Применение ДФ в качестве антикальциевого агента придает эпоксиобработанному биоматериалу дополнительную резистентность к кальцификации. Изобретение обеспечивает повышение эффективности обработки за счет снижения кальцийсвязывающей активности биологических протезов для сердечно-сосудистой хирургии. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии, и может быть использовано при изготовлении биопротезов, предназначенных для протезирования клапанов сердца.

Известен способ обработки сосудистых ксенопротезов и клапанов сердца, способствующий снижению кальцийсвязывающей активности биоматериала. После отмывания биоматериал фиксируют 0,625%-ным раствором глутарового альдегида (ГА) в течение 14 сут, а затем производят обработку его в течение 24 ч карбодиимидом в присутствии иминобис-(2-этилиден)-1,1-дифосфоновой кислоты (авторское свидетельство СССР №1823177, кл. A61F 2/02, заявлено 22.06.1988 г., опубликовано в 1997 г., БИ №29).

Известен способ антикальциевой обработки биоматериала, заключающийся в обработке биоматериала раствором ГА в течение 21 сут, затем раствором нестабилизированного сывороточного альбумина с раствором ксидифона, после чего ткань отмывают и погружают в раствор ГА, где она хранится до имплантации (авторское свидетельство СССР №1568961, кл. A01N 1/02, заявлено 28.12.1987 г., опубликовано в 1990 г., БИ №21).

Известен способ антикальциевой обработки биоматериала, используемого в изготовлении биопротезов для сердечно-сосудистой хирургии. Способ заключается в предварительной обработке биоматериала, стабилизированного раствором ГА. После стабилизации биоматериал обрабатывают раствором дифосфонатсодержащих олиго- и полимеров (полиэтиленимина или полиэтиленполиамина, модифицированных винилидендифосфоновой кислотой), затем растворами кефзола, приготовленными на фосфатном буфере, сывороточном альбумине и гепарине. После этого ткань отмывают и хранят в ГА до имплантации (авторское свидетельство СССР №1785625, кл. A01N 1/02, заявлено 09.04.1990 г., опубликовано в 1993 г., БИ №1).

Недостатками вышеописанных способов является базовая консервация ГА, изначально увеличивающая кальцийсвязывающую активность биоматериала. Модификацию осуществляют в несколько этапов, вследствие чего биоматериал в течение длительного времени (≈18-24 ч) пребывает без консервирующего раствора, при этом после каждого этапа биоматериал отмывают в дистиллированной воде или физиологическом растворе, что может привести к отеку ткани.

В качестве прототипа принят способ антикальциевой обработки биопротезов, заключающийся в поэтапной обработке нативного биоматериала в процессе консервации (патент США №4553974, НКИ 8/94.11, заявлен 14.08.1984 г., опубликован 19.11.1985 г.). На первом этапе очищенный нативный биоматериал отмывают в 0,9%-ном растворе NaCl и на 3 ч помещают в смесь 1%-ного раствора додецил-сульфата натрия и 1%-ного раствора Тритон Х-100, обработку производят при комнатной температуре (23-25°С). После этого биоматериал отмывают в 0,9%-ном растворе NaCl или деионизированной воде или в 0,05 М ацетатном буфере при рН-5,5 и помещают на 3,5 ч в консервирующий раствор ГА. Следующим этапом производят обработку биоматериала 1,6%-ным раствором 3-амино-1-оксипропилиден-1,1-дифосфоновой кислоты (ДФ), приготовленным на 0.05М ацетатном буфере, предварительно биоматериал отмывают от несвязанного ГА. В данном растворе биоматериал выдерживают 2-3 ч, после чего биоматериал на 12 ч помещают в консервирующий раствор ГА на 0,05 М ацетатном буфере, при этом обработку повторяют 4 раза. После заключительной обработки ДФ биоматериал на 30 мин помещают в 0,5%-ный раствор боргидрида Na при 25°С для стабилизации связи ДФ с коллагеном. В заключение биоматериал отмывают от несвязанного боргидрида Na и помещают в раствор 0,5%-ного ГА или формальдегида до момента имплантации.

Как и у вышеописанных аналогов, базовую консервацию биоматериала осуществляют ГА, что изначально увеличивает кальцийсвязывающую активность биоматериала.

Основным недостатком предложенного способа обработки является то, что модификацию биоматериала начинают до завершения полноценной сшивки коллагена. Реакционноспособные группы коллагена образуют связи с антикальциевым агентом, что влечет за собой образование меньшего количества поперечных связей в коллагене и, как следствие, приводит к нарушению процесса сшивки биоматериала. К недостаткам данного способа также можно отнести технологические сложности, заключающиеся в многоэтапности обработки биоматериала с использованием дополнительных реагентов таких, как раствор додецил-сульфат натрия, Тритон Х-10 и боргидрид Na. Процесс модификации занимает более 2 сут, что не технологично.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обработки за счет снижения кальцийсвязывающей активности биологических протезов для сердечно-сосудистой хирургии при обработке их эпоксидными соединениями, например диглицидиловым эфиром этиленгликоля (ДЭЭ).

Предложен способ антикальциевой обработки биологических протезов клапанов сердца, включающий процессы отмывки, стабилизации и модификации материала с последующим хранением в стерилизующем растворе.

Отличием предложенного способа является то, что после отмывки нативной ткани производят стабилизацию ее 2-5%-ным раствором эпоксидных соединений, до полной стабилизации, а модификацию производят после завершения процесса стабилизации путем помещения после отмывки в 0,05-1,0%-ный раствор дифосфоната, содержащего в структуре аминогруппу, на 3-5 ч при температуре 18-25°С с последующей отмывкой и помещением для хранения в стерилизующий раствор. Применение модифицирующего раствора с концентрацией в пределах 0,05-1,0% обусловлено тем, что при использовании концентрации ниже 0,05% не достигается антикальциевый эффект, а использование раствора с концентрацией свыше 1,0% - не технологично. Также преимуществом данного способа является простота обработки, заключающаяся в отсутствии дополнительных реагентов. При обработке предложенным методом биоматериал находится без консервирующего раствора не более 6 ч, что до минимума снижает риск возникновения деструктивных изменений биоматериала таких, как отек, разрыхление и фрагментация коллагеновых волокон.

Ниже приведен пример осуществления предлагаемого способа.

Приготовленную по существующим методикам отбора нативную ткань промывают 0,9%-ным раствором NaCl, затем для стабилизации помещают в 2-5%-ный раствор ДЭЭ. Через 2-21 сут консервации биоматериал отмывают в 0,9%-ном растворе NaCl в течение 1 ч с трехкратной сменой раствора и помещают для модификации, например в раствор 3-амино-1-оксипропилиден-1,1-дифосфоновой кислоты (ДФ), приготовленный на фосфатном буфере при рН 4,0-8,0, на 4 ч при комнатной температуре. По истечении данного времени биопротез отмывают от несвязанной ДФ в 0,9%-ном растворе NaCl в течение 40 мин с двукратной сменой раствора и помещают для хранения в стерилизующий раствор, например в 0,01-2,0% 2-бром-2-нитропропан-1,3 диол.

Оценку эффективности антикальциевой обработки осуществляли с помощью стандартной модели ускоренной кальцификации путем подкожной имплантации исследуемого материала крысам линии Vistar с последующим количественным анализом содержания кальция в ткани. Исследовали створки аортального комплекса свиньи и перикард КРС, обработанные по предложенной методике. Извлечение имплантированного биоматериала производили на 60 и 90 сутки.

Результаты исследования продемонстрировали антикальциевую эффективность предложенного способа. На протяжении всего исследования уровень кальция в биоматериале, обработанном по предложенному способу, оставался на метаболическом уровне (таблица).

Таблица
	Количество кальция, мг/г ткани
60 сут	90 сут
Створки аортального клапана свиньи, консервированные ДЭЭ	6,22±0,37	7,35±0,12
Створки аортального клапана свиньи, консервированные ДЭЭ, обработанные по предложенному способу	0,65±0,06	0,88±0,06
Перикард КРС, консервированный ДЭЭ	4,88±0,27	6,11±0,21
Перикард КРС, консервированный ДЭЭ, обработанный по предложенному способу	0,75±0,2	0,68±0,08

При обработке предложенным способом количество 3-амино-1-оксипропилиден-1,1-дифосфоновой кислоты, иммобилизованной на биоматериале, составило 2,8 мкг/мг ткани. Данного количества ДФ достаточно для снижения кальцийсвязывающей активности эпоксиобработанного биоматериала на 84-89%.

1. Способ антикальциевой обработки биологических протезов клапанов сердца, включающий процессы отмывки, стабилизации и модификации биоматериала с последующим хранением в стерилизующем растворе, отличающийся тем, что после отмывки нативной ткани производят стабилизацию ее 2-5%-ным раствором эпоксидных соединений до полной стабилизации, а модификацию производят после завершения процесса стабилизации путем помещения после отмывки в 0,05-1,0%-ный раствор дифосфоната, содержащего в структуре аминогруппу, на 3-5 ч при температуре 18-25°С с последующей отмывкой и помещением для хранения в стерилизующий раствор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отмывку осуществляют 0,9%-ным раствором NaCl при неоднократной смене его в течение каждого процесса отмывки.