Способ изготовления стента для радиационной терапии злокачественных опухолей желчного протока

Изобретение относится к области ядерной медицинской техники и связано с разработкой способа изготовления полиэтиленовых и тефлоновых билиарных стентов, снабженных ралионуклидсодержащим сегментом и предназначенных для эндоскопической имплантации в желчный проток с целью осуществления радиационной терапии злокачественных опухолей. Изготовление указанных стентов включает следующие стадии: 1) изготовление трехслойной мембраны, состоящей из наружных полиэтиленового или тефлонового слоев и внутреннего слоя из композиционного сорбента на основе полиэтилена или тефлона в качестве матрицы и ионита в качестве наполнителя, 2) фиксацию радионуклида во внутреннем слое мембраны путем фильтрации через него водно-спиртового радионуклидсодержащего раствора, 3) промывку мембраны водно-спиртовым раствором, 4) сушку мембраны 5) экструдирование трехслойной мембраны. Способ обеспечивает прочную фиксацию радионуклида в матрице полимерного стента без нарушения однородности толщины стента и исключает возможность разрушения радиоактивного сегмента при радиотерапии. 4 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к области ядерной медицинской техники и, в частности, связано с созданием полиэтиленового и тефлонового билиарных стентов трубчатого типа для имплантации в желчный проток с целью радиационной терапии злокачественных опухолей и одновременной нормализации дренирующей функции желчного протока.

В современной билиарной эндоскопии наиболее широко используются стенты Soehendra-Tannenbaum, изготовляемые из тефлона и полиэтилена. [Soehendra N., Reinders-Frederix V. Palliative biliary duct drainage. A new method for endoscopic introduction of a new drain]. Dtsch. Med. Wochenschr. 1979, 104(6); 206-207], [Catalano M.F., Geenen J.E., Lehman, G.A., et al., “Tannenbaum” Teflon stents versus traditional polyethylene stents for treatment of malignant biliary stricture. [Gastrointest. Endosc., 2002, 55(3), 354-358].

В настоящее время мировой рынок медицинской техники предлагает широкий стандартизированный набор указанных стентов. Эти стенты имеют невысокую цену и легко заменяются при их биообрастании, а также в случае проксимальной и дистальной миграции в желчном протоке. Наряду с полимерными стентами, в настоящее время в билиарной эндоскопии используют также металлические саморасширяющиеся стенты. Как и полимерные стенты, металлические стенты подвергаются биообрастанию и нуждаются в периодической замене. Саморасширяющиеся металлические стенты существенно дороже, сложнее в использовании и в настоящее время в билиарной эндоскопии играют второстепенную роль.

Основная тенденция модернизации билиарных стентов направлена на то, чтобы совместить их дренажную способность с дополнительными терапевтическими эффектами, среди которых важное место занимает радиационная терапия.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления стента для радиационной терапии опухолей желчного протока, заявленный в патенте [United States Patent 6,152,869, IC: A61N 5/10 (20060101); A61F 2/06 (20060101); A61N 005/00]. В этом способе радионуклид вводят в матрицу отдельно изготовляемой полимерной муфты, которую затем надевают на стандартный металлический расширяющийся стент и фиксируют с помощью клеящих средств.

Радиоактивную полимерную муфту изготовляют следующим образом. Раствор нитрата радионуклида (I-131, Y-90, Со-60, Re-188 и др.) в органическом растворителе вводят в органический раствор полимера (например, полиуретана, бутилизопренового каучука и др.) в летучем органическом растворителе. Полученный радионуклидсодержащий раствор полимера наносят на внутреннюю поверхность вращающейся подогреваемой стеклянной трубки, на стенках которой после испарения органического растворителя формируется эластичная радиоактивная полимерная трубка (муфта). Муфту отделяют от стенки стеклянной трубки, извлекают и отрезают сегмент нужного размера. После промывки и сушки радиоактивную полимерную муфту надевают на стандартный металлический расширяющийся стент и приклеивают к его металлической поверхности в том месте стента, которое соответствует расположению опухоли. Радиоактивный стент, изготовленный по приведенному способу, предназначен для имплантирования в желчный проток для проведения лучевой терапии опухолей при одновременном поддержании дренирующей способности протока.

Наличие муфты приводит к появлению у стента ряда недостатков. Существенный недостаток заключается в утолщении стента в месте размещения муфты, что приводит к неоднородности профиля стента, появлению трудностей при его имплантации и извлечении. Кроме того, создаваемое муфтой локальное утолщение стенки стента делает необходимым уменьшать внутренний диаметр трубки, что ослабляет ее дренирующую способность.

Недостатком способа изготовления стента является необходимость приклеивания радиоактивной муфты к металлу, что является технологически сложной процедурой и несет опасность отслоения муфты от металлической поверхности стента под действием желчи и микроорганизмов.

Другим недостатком способа изготовления указанного радиоактивного стента является сложность получения однородной цилиндрической муфты из подсыхающего раствора полимера из-за неравномерного растекания вязкой полимерной массы в процессе испарения растворителя. Кроме того, применяемое в прототипе введение радионуклида в полимерный материал в форме водорастворимой соли создает потенциальные условия для повышенного выщелачивания радионуклида.

Кроме указанных недостатков, решение, предложенное в способе-прототипе, непригодно для фиксации радионуклидов на стандартных коммерческих полиэтиленовых и тефлоновых билиарных стентах. Для полиэтилена и тефлона отсутствуют эффективные органические растворители и адгезивные составы, обеспечивающие закрепление полимерной радиоактивной муфты на их поверхности.

Задача изобретения заключается в разработке способа прочной фиксации радионуклида в определенном сегменте полиэтиленового или тефлонового билиарных стентов.

Поставленная задача решается путем снабжения стентов из полиэтилена или тефлона радиоактивным сегментом, расположенным в нужном месте стента и содержащим объемно распределенный радионуклид с требуемой энергией излучения и мощностью дозы при сохранении однородной толщины стента.

В качестве радионуклидов могут быть использованы радионуклиды, выбранные из ряда: I-131, I-125, Au-198, Ir-192, Co-60, Ho-166, Yb-169, Pd-103, Pd-109, Sm-153, Dy-165, Er-169, P-32, Y-90, Re-186, Re-188. Выбор радионуклида определяется периодом полураспада и энергией излучения, необходимыми для радиотерапии.

Решение поставленной задачи осуществляется следующим образом. Радионуклидсодержащий раствор фильтруют через трехслойную мембрану, состоящую из наружных полиэтиленовых или тефлоновых слоев и внутреннего слоя композиционного сорбента на основе полиэтилена или тефлона в качестве матрицы и ионита в качестве наполнителя. На этой стадии радионуклид количественно локализуется во внутреннем слое мембраны. Трехслойную мембрану промывают водно-спиртовым раствором при соотношении вода:спирт 1:(1-0.7), сушат и подвергают экструдированию, в результате которого образуется полиэтиленовая или тефлоновая трубка, содержащая радиоактивный сегмент. В случае тефлонового стента в силу необходимости его отжига в качестве наполнителя композиционного сорбента используют неорганические иониты с весовым содержанием 5-10%. В случае полиэтиленового стента наполнителем композиционного сорбента может служить как неорганический, так и органический ионит с весовым содержанием 5-10%. Прочная сорбция радионуклида на ионите совместно с его механической изоляцией в прессованной полимерной матрице полиэтилена или тефлона создают эффективный барьер по отношению к выщелачиванию радионуклидов из стентов при контактировании с физиологически-активными жидкими средами.

В отличие от прототипа, стенты, изготовленные по указанной технологии, обладают однородной гладкой поверхностью, что облегчает их эндоскопическую имплантацию и извлечение из желчного протока. При изготовлении стента его радиоактивный сегмент формируют в том месте стента, которое соответствует расположению опухоли, что обеспечивает наилучшие условия для радиотерапии и оптимизирует облучение здоровых тканей. В случае необходимости прервать радиотерапевтическую процедуру, радиоактивный стент извлекают и заменяют неактивным стентом. В отличие от прототипа, при изготовлении предлагаемого стента практически не образуется радиоактивных отходов.

Разработанная технология локализации радионуклидов в определенном сегменте полимерного билиарного стента с использованием ионитов применима как к катионным, так и анионным формам радионуклидов. Ниже приведены примеры изготовления тефлонового и полиэтиленового стентов, содержащих в радиоактивном сегменте радионуклиды ¹³¹I [T_1/2=8.04 сут., β (0.606 MeV), γ (0.364 MeV)] и ⁹⁰Y. [T_1/2=2.7 сут., β (2.288 MeV), γ (1,761 MeV)].

Пример 1

Порцию мелкодисперсного тефлонового порошка с размером частиц 1-2 мкм (300 мг) помещают на дно пресс-формы из нержавеющей стали (внутренний диаметр 1 см), снабженной съемным фильтрующим дном и пуансоном. Помещенный в цилиндр тефлоновый порошок уплотняют до образования на дне пресс-формы слоя толщиной 5-6 мм. После этого в пресс-форму помещают порцию (300 мг) отдельно приготовленной однородной смеси, состоящей из 290 мг мелкодисперсного тефлона (1-2 мкм) и 10 мг мелкораздробленного (1-2 мкм) цеолита в Ag⁺-фopмe. Внесенную смесь уплотняют до общей толщины (совместно с нижним слоем) 9-10 мм. Затем в пресс-форму помещают порцию (300 мг) мелкодисперсного тефлона (1-2 мкм) и порошок в пресс-форме уплотняют до толщины 14-15 мм. В результате указанных операций в пресс-форме образуется трехслойная пористая мембрана толщиной 14-15 мм, состоящая из наружных тефлоновых слоев и внутреннего слоя из композиционного сорбента на основе тефлона в качестве матрицы и цеолита в Ag⁺-форме в качестве наполнителя.

В пресс-форму, содержащую трехслойную мембрану, наливают 10 мл водно-этанольной смеси (1:1), выдерживают в течение часа и раствор сливают через фильтрующее дно. После полного стекания промывного раствора на трехслойную мембрану наносят аликвоту нейтрального водно-спиртового раствора, содержащего 20 МБК ¹³¹I в форме иодид-аниона, добавляют 5 мл водно-этанольной смеси и фильтруют со скоростью ~0.1 мл/мин до полного стекания фильтрата. На этой стадии происходит количественное связывание ¹³¹I на сорбенте во внутреннем слое мембраны. Мембрану промывают 5 мл водно-этанольной смеси и сушат путем пропускания через нее потока сухого теплого воздуха со скоростью ~10 л/час. В высушенной мембране с помощью цилиндрического ножа вырезают сквозной коаксиальный канал диаметром 2.5 мм, снимают нижнюю крышку пресс-формы, мембрану выдавливают из с помощью пуансона и устанавливают на дорне экструдера. Полученную экструдированием тефлоновую трубку с радиоактивным сегментом обрезают с обеих концов до нужной длины (10 см), срезы сглаживают термопрессованием и с обеих сторон трубки на расстоянии 1 см от краев надрезают якорные крылышки. Полученную заготовку помещают в стеклянную трубку для отжига, конфигурация которой (изогнутость) идентична конфигурации стента Soehendra-Tannenbaum TTSO-10-9. Изделие выдерживают при температуре 350°C в течение трех часов и медленно охлаждают. В результате отжига стент приобретает нужную изогнутость. После охлаждения стент последовательно промывают разбавленным раствором тиосульфата натрия и дистиллированной водой и затем сушат. Расстояние между концами распрямленного стента составляет 10 см. Расстояние между концами изогнутого стента 9 см. Внешний и внутренний диаметр трубки стента - 3.3 и 2.9 мм, соответственно. Практически вся активность ¹³¹I (~99%) сосредоточена в трехсантиметровом сегменте, расположенном посередине стента. Скорость выщелачивания ¹³¹I из стента желчью (100 мл) в статических условиях составляет 0.05% в сутки.

Пример 2

Порцию мелкодисперсного полиэтиленового порошка с размером частиц 1-2 мкм (300 мг) помещают на дно пресс-формы из нержавеющей стали (внутренний диаметр 1 см), снабженной съемным фильтрующим дном и пуансоном. Помещенный в цилиндр полиэтиленовый порошок уплотняют до образования на дне пресс-формы слоя толщиной 5-6 мм. После этого в цилиндр помещают порцию (300 мг) отдельно приготовленной однородной смеси, состоящей из 290 мг мелкодисперсного полиэтилена (1-2 мкм) и 10 мг мелкораздробленного (1-2 мкм) катионита КУ-2 в Ag⁺-форме. Смесь уплотняют до общей толщины (совместно с нижним слоем) 9-10 мм. Затем в пресс-форму помещают порцию (300 мг) мелкодисперсного полиэтилена (1-2 мкм) и порошок в пресс-форме уплотняют до толщины 14-15 мм. В результате указанных операций в пресс-форме образуется трехслойная пористая мембрана толщиной 14-15 мм, состоящая из наружных полиэтиленовых слоев и внутреннего слоя из композиционного сорбента на основе полиэтилена в качестве матрицы и мелкодисперсного катионита КУ-2 в Ag⁺-форме в качестве наполнителя.

В пресс-форму, содержащую трехслойную мембрану, наливают 10 мл водно-этанольной смеси (1:1), выдерживают в течение часа и раствор сливают через фильтрующее дно. После полного стекания промывного раствора на мембрану наносят аликвоту нейтрального водно-спиртового раствора, содержащего 20 МБК ¹³¹I в форме иодид-аниона, добавляют 5 мл водно-этанольной смеси и фильтруют со скоростью ~0.1 мл/мин до полного стекания фильтрата. На этой стадии происходит количественное связывание ¹³¹I на внутреннем слое мембраны. Мембрану промывают 5 мл водно-этанольной смеси и сушат путем пропускания через нее потока сухого теплого воздуха со скоростью ~10 л/час. В высушенной мембране с помощью цилиндрического ножа вырезают сквозной коаксиальный канал диаметром 2.5 мм, снимают нижнюю крышку цилиндра, мембрану выдавливают из цилиндра с помощью пуансона и устанавливают на дорне экструдера. Полученную экструдированием полиэтиленовую трубку с радиоактивным сегментом обрезают с обеих концов до нужной длины (10 см), срезы сглаживают термопрессованием и с обеих сторон трубки на расстоянии 1 см от краев надрезают якорные крылышки. Полиэтиленовую трубку, полученную экструзией, помещают в стеклянную трубку для отжига, конфигурация которой (изогнутость) идентична конфигурации стента Soehendra-Tannenbaum TTSO-10-9. Изделие выдерживают при температуре 80°C в течение часа и медленно охлаждают. В результате отжига стент приобретает нужную изогнутость. После охлаждения стент последовательно промывают разбавленным раствором тиосульфата натрия и дистиллированной водой и затем сушат. Расстояние между концами распрямленного стента равняется 10 см. Расстояние между концами изогнутого стента 9 см. Внешний и внутренний диаметр трубки стента - 3.3 и 2.9 мм, соответственно. Практически вся активность ¹³¹I (~99%) сосредоточена в трехсантиметровом сегменте, расположенном посередине стента. Скорость выщелачивания ¹³¹I из стента желчью (100 мл) в статических условиях составляет 0.03% в сутки.

Пример 3

Порцию мелкодисперсного тефлонового порошка с размером частиц 1-2 мкм (300 мг) помещают на дно пресс-формы из нержавеющей стали (внутренний диаметр 1 см), снабженной съемным фильтрующим дном и пуансоном. Помещенный в цилиндр тефлоновый порошок уплотняют до образования на дне пресс-формы слоя толщиной 5-6 мм. После этого в пресс-форму помещают порцию (300 мг) отдельно приготовленной однородной смеси, состоящей из 290 мг мелкодисперсного тефлона (1-2 мкм) и 10 мг мелкораздробленного (1-2 мкм) цеолита в Н⁺-форме. Внесенную смесь уплотняют до общей толщины (совместно с нижним слоем) 9-10 мм. Затем в пресс-форму помещают порцию (300 мг) мелкодисперсного тефлона (1-2 мкм) и порошок в пресс-форме уплотняют до толщины 14-15 мм. В результате указанных операций в пресс-форме образуется трехслойная пористая мембрана толщиной 14-15 мм, состоящая из наружных тефлоновых слоев и внутреннего слоя из композиционного сорбента на основе тефлона в качестве матрицы и цеолита в качестве наполнителя.

В пресс-форму, содержащую трехслойную мембрану, наливают 10 мл водно-этанольной смеси (1:1), выдерживают в течение часа и раствор сливают через фильтрующее дно. После полного стекания промывного раствора на трехслойную мембрану наносят аликвоту нейтрального водно-спиртового раствора, содержащего 20 MБK ⁹⁰Y, добавляют 5 мл водно-этанольной смеси и фильтруют со скоростью ~0.1 мл/мин до полного стекания фильтрата. На этой стадии происходит количественное связывание ⁹⁰Y на сорбенте во внутреннем слое мембраны. Мембрану промывают 5 мл водно-этанольной смеси и сушат путем пропускания через нее потока сухого теплого воздуха со скоростью ~10 л/час. В высушенной мембране с помощью цилиндрического ножа вырезают сквозной коаксиальный канал диаметром 2.5 мм, снимают нижнюю крышку пресс-формы, мембрану выдавливают из цилиндра с помощью пуансона и устанавливают на дорне экструдера. Полученную экструдированием тефлоновую трубку с радиоактивным сегментом обрезают с обеих концов до нужной длины (10 см), срезы сглаживают термопрессованием и с обеих сторон трубки на расстоянии 1 см от краев надрезают якорные крылышки. Полученную заготовку помещают в стеклянную трубку для отжига, конфигурация которой (изогнутость) идентична конфигурации стента Soehendra-Tannenbaum TTSO-10-9. Изделие выдерживают при температуре 350°C в течение трех часов и медленно охлаждают. В результате отжига стент приобретает нужную изогнутость. После охлаждения стент последовательно промывают разбавленным раствором тиосульфата натрия и дистиллированной водой и затем сушат. Расстояние между концами распрямленного стента составляет 10 см. Расстояние между концами изогнутого стента 9 см. Внешний и внутренний диаметр трубки стента - 3.3 и 2.9 мм, соответственно. Практически вся активность ⁹⁰Y (~99%) сосредоточена в трехсантиметровом сегменте, расположенном посередине стента. Скорость выщелачивания ¹³¹I из стента желчью (100 мл) в статических условиях составляет 0.05% в сутки.

Пример 4

Порцию мелкодисперсного полиэтиленового порошка с размером частиц 1-2 мкм (300 мг) помещают на дно пресс-формы из нержавеющей стали (внутренний диаметр 1 см), снабженной съемным фильтрующим дном и пуансоном. Помещенный в цилиндр полиэтиленовый порошок уплотняют до образования на дне пресс-формы слоя толщиной 5-6 мм. После этого в цилиндр помещают порцию (300 мг) отдельно приготовленной однородной смеси, состоящей из 290 мг мелкодисперсного полиэтилена (1-2 мкм) и 10 мг мелкораздробленного (1-2 мкм) катионита КУ-2 в Н⁺-форме. Смесь уплотняют до общей толщины (совместно с нижним слоем) 9-10 мм. Затем в пресс-форму помещают порцию (300 мг) мелкодисперсного полиэтилена (1-2 мкм) и порошок в пресс-форме уплотняют до толщины 14-15 мм. В результате указанных операций в пресс-форме образуется трехслойная пористая мембрана толщиной 14-15 мм, состоящая из наружных полиэтиленовых слоев и внутреннего слоя из композиционного сорбента на основе полиэтилена в качестве матрицы и мелкодисперсного катионита КУ-2 в качестве наполнителя.

В пресс-форму, содержащую трехслойную мембрану, наливают 10 мл водно-этанольной смеси (1:1), выдерживают в течение часа и раствор сливают через фильтрующее дно. После полного стекания промывного раствора на мембрану наносят аликвоту нейтрального водно-спиртового раствора, содержащего 20 МБК ⁹⁰Y, добавляют 5 мл водно-этанольной смеси и фильтруют со скоростью ~0.1 мл/мин до полного стекания фильтрата. На этой стадии происходит количественное связывание ⁹⁰Y на сорбенте во внутреннем слое мембраны. Мембрану промывают 5 мл водно-этанольной смеси и сушат путем пропускания через нее потока сухого теплого воздуха со скоростью ~10 л/час. В высушенной мембране с помощью цилиндрического ножа вырезают сквозной коаксиальный канал диаметром 2.5 мм, снимают нижнюю крышку цилиндра, мембрану выдавливают из цилиндра с помощью пуансона и устанавливают на дорне экструдера. Полученную экструдированием полиэтиленовую трубку с радиоактивным сегментом обрезают с обеих концов до нужной длины (10 см), срезы сглаживают термопрессованием и с обеих сторон трубки на расстоянии 1 см от краев надрезают якорные крылышки. Полиэтиленовую трубку, полученную экструзией, помещают в стеклянную трубку для отжига, конфигурация которой (изогнутость) идентична конфигурации стента Soehendra-Tannenbaum TTSO-10-9. Изделие выдерживают при температуре 80°C в течение часа и медленно охлаждают. В результате отжига стент приобретает нужную изогнутость. После охлаждения стент последовательно промывают разбавленным раствором тиосульфата натрия и дистиллированной водой и затем сушат. Расстояние между концами распрямленного стента равняется 10 см. Расстояние между концами изогнутого стента 9 см. Внешний и внутренний диаметр трубки стента - 3.3 и 2.9 мм, соответственно. Практически вся активность ⁹⁰Y (~99%) сосредоточена в трехсантиметровом сегменте, расположенном посередине стента. Скорость выщелачивания ⁹⁰Y из стента желчью (100 мл) в статических условиях составила 0.04% в сутки.

1. Способ изготовления стента для радиационной терапии злокачественных опухолей желчного протока, включающий введение радионуклида в полимерсодержащий сегмент стента, отличающийся тем, что радионуклидсодержащий раствор фильтруют через трехслойную мембрану, состоящую из наружных полиэтиленовых или тефлоновых слоев и внутреннего слоя из композиционного сорбента на основе полиэтилена или тефлона в качестве матрицы и ионита в качестве наполнителя, фиксирующего радионуклид, после чего мембрану промывают водно-спиртовым раствором, сушат и подвергают экструзии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве радионуклида используют радионуклид, выбранный из ряда: I-131, I-125, Au-198, Ir-192, Co-60, Ho-166, Yb-169, Pd-103, Pd-109, Sm-153, Dy-165, Er-169, P-32, Y-90, Re-186, Re-188.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку мембраны осуществляют водно-спиртовым раствором при соотношении вода : спирт 1:(1-0.7).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для изготовления тефлонового стента в качестве наполнителя композиционного сорбента используют неорганические иониты с весовым содержанием 5-10%.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для изготовления полиэтиленового стента в качестве наполнителя композиционного сорбента используют как неорганические, так и органические иониты с весовым содержанием 5-10%.