Технология изготовления имплантата для замещения костной ткани


A61L2300/406 - Способы и устройства для стерилизации материалов и предметов вообще; дезинфекция, стерилизация или дезодорация воздуха; химические аспекты, относящиеся к бандажам, перевязочным средствам, впитывающим прокладкам, а также к хирургическим приспособлениям; материалы для бандажей, перевязочных средств, впитывающих прокладок или хирургических приспособлений (консервирование тел людей или животных или дезинфекция, характеризуемые применяемыми для этого веществами A01N; консервирование, например стерилизация пищевых продуктов A23; препараты и прочие средства для медицинских, стоматологических или гигиенических целей A61K; получение озона C01B 13/10).

Владельцы патента RU 2708639:

общество с ограниченной ответственностью "МЕД-ИНЖ-БИО" (RU)
федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия"имени академика Г.А. Илизарова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к медицинским изделиям и может быть использовано в производстве имплантатов или трансплантатов для травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии. Раскрыт способ изготовления имплантата для замещения костной ткани, характеризующийся тем, что выполняют механическую очистку кости быка от мягких тканей, выделяют губчатую костную ткань в форме костного блока, выполняют обработку костного блока, обработанный костный блок импрегнируют раствором противомикробного препарата, включающего ванкомицин, с использованием аморфного L,D полилактида с молекулярной массой 18 кДа и приведенной вязкостью 0,2 дл/г, выполняют сверхкритическую флюидную экстракцию костного блока с использованием диоксида углерода СО2, полученный имплантат замораживают и лиофилизируют, осуществляют газовую стерилизацию с последующим вакуумированием и аэрацией. Изобретение обеспечивает выраженную антимикробную активность с дозированным пролонгированным высвобождением противомикробного препарата в зоне имплантации. При том имплантат является биологическим опорным каркасом для роста костной ткани, обладает остеоиндуктивными свойствами, способен трансформировать недифференцированные мезенхимальные клетки в остеобласты, не вызывает иммунологического отторжения, основа для его изготовления широко доступна. 2 пр.

 

Область техники.

Изобретение относится к технологии изготовления медицинских изделий, а именно имплантатов или трансплантатов для травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии, применяемых для замещения костной ткани.

Уровень техники.

При хирургическом лечении костных заболеваний и травм существует костные дефекты, полости для заполнения которых применяют имплантаты, остеопластические материалы, деминерализованный костный матрикс. К имплантатам для замещения костной ткани существует множество требований, например биологическая и механическая совместимость. Одной из важных функций которую способен выполнять имплантат, это подавление патогенных микроорганизмов в области имплантации, для этого он должен обладать антимикробной активностью. В качестве имплантатов используют, например фрагменты аутокости, аллокости, ксенокости специально подготовленные для имплантации, которые представляют собой имплантаты биологической природы, или имплантаты из искусственных материалов (например титан, углерод, полимеры, керамика, гидроксиапатит), обладающие биосовместимостью и достаточным уровнем прочности. Все эти имплантаты имеют свои преимущества и недостатки и соответствующие технологии изготовления. Настоящее изобретение касается технологии изготовления имплантат из ксенокости, так как он обладает некоторыми преимуществами в сравнении с другими имплантатами. Ксеногенный материал с сохраненными естественными пористыми структурами, обладает благоприятными механическими и физиологическими свойствами. Ксеногенный материал лишен проблем связанных с искусственными материалами, донорскими материалами и аутоматериалами. Использование ксеногенного материала доступно, и позволяет получать и выбирать биомеханические структуры имплантата приближенные к свойствам кости пациента. Для преодоления реакции отторжения ксеногенных материалов при изготовлении их подвергают специальной обработке.

Известен биоимплант для восстановления структуры и объема костной ткани» (источник [1]: патент РФ, RU (источник [1]: патент РФ, RU 2609201). Для получения биоимплантата производят фильтрацию солевого раствора, являющегося отходом деминерализации костной ткани человека в процессе производства деминерализованных костных имплантатов. После этого проводят нейтрализацию отфильтрованного солевого раствора. Затем отделяют осадок, центрифугируя полученный после нейтрализации раствор в течение 15 мин при 3000 об/мин. Промывают полученный осадок дистиллированной водой. Повторно центрифугируют осадок. Промывают осадок при непрерывном встряхивании взвеси. Высушивают в термостате в течение 3 ч при 140°С. Проводят механическое измельчение биоматериала и обработку ультразвуком таким образом, чтобы получить порошок, состоящий на 60-70% из частиц размером 10-100 нм.

Технология изготовления имплантата [1] не позволяет получить полноценный костный блок, способный выполнять функцию биологического опорного каркаса. Получаемый материал не обладает противомикробной активностью.

Известен способ фиксации антибиотиков в пористых имплантатах (источник [2]: патентная заявка РФ, RU 2005122113).), включающий заполнение микропор имплантата раствором антибиотика, отличающийся тем, что предварительно готовят стерильный раствор антибиотика в жидком геле, 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. В качестве жидкого геля используют биологически совместимые ВМС образующие гель. В качестве ВМС используют желатин, коллаген. Осуществляют предварительное растворение антибиотика в стерильной воде для инъекций. Используют пористый имплантат из никелида титана.

Описанный способ [2] не позволяет получить материал с естественной природной пористостью и сходными с естественной костью механическим свойствами, обладающий приближенными характеристиками упругости и прочности. Использование в качестве носителя антибактериального препарата жидкого геля, желатин, коллаген не позволяет растянуть во времени высвобождение противомикробного препарата из имплантата с заданным процентом высвобождения. Гель не создает дополнительную упругость имплантату. Гель легко покидает поры имплантата, в течение нескольких часов, под действием механической нагрузки и в результате микроциркуляции биологических жидкостей после имплантации, т.е. имплантат не обеспечивается пролонгированное противомикробное действие. В источнике не описано применение способа [2] к ксеногенным материалам, соответственно получаемый имплантат не обладает естественными макро- и микропорами, остеоиндуктивными свойствами. Использование никелида титана в качестве материала имплантата несёт риск его отторжения, возникновения воспалительной реакции при контакте металла с биологическим тканями.

Известен способ получения остеопластического материала (источник [3]: патент РФ, RU 2609201). Способ включает механическую очистку кости от мягких тканей и распиловку губчатой костной ткани, обработку гипертоническим раствором хлористого натрия с концентрацией 1-10% в течение 1-8 суток, помещение материала в ультразвуковую ванну с раствором перекиси водорода с концентрацией 1-10% на 1-8 суток, глубокую очистку и делипидизацию методом сверхкритической флюидной экстракции при температуре 20-70°С и давлении 1000-10000 psi в течение 30-500 минут, деминерализацию соляной кислотой 0,5-4 М в течение 15-300 минут и лиофилизацию в течение 1-48 часов. Имплантат выполнен из фрагмента губчатой части кости сельскохозяйственного животного очищенной от липидов.

Способ получения остеопластического материала [3], наиболее близок по сущности, но он не позволяет получить имплантат обладающий антимикробной активностью с дозированным пролонгированным высвобождением противомикробного препарата в зоне имплантации. Из аналога не известна пригодность имплантата для импрегнации противомикробных препаратов.

Проблема получения имплантатов структурно идентичных естественной кости, из легко доступной основы, обладающих остеогенными характеристиками, не вызывающих иммунный ответ, способных купировать инфекционные процессы в месте имплантации, длительно подавлять микроорганизмы, является актуальной для современной медицинской науки.

Сущность изобретения.

Задача настоящего изобретения заключается в получении имплантата, выполненного из ксенокости, обладающего естественными макро- и микропорами, пригодного для костной пластики у человека, не вызывающего иммунного ответа (т.е. не способного активировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с факторами иммунитета), обладающего остеоиндуктивными свойствами, выраженной антимикробной активностью, позволяющего замещать часть кости, обеспечивать механический каркас для клеток, длительно подавлять инфекционный процесс в зоне имплантации.

Технический результат заключается в получении из ксенокости имплантата с выраженной антимикробной активностью, с дозированным пролонгированным высвобождением противомикробного препарата в зоне имплантации. При том, что получаемый имплантат является биологическим опорным каркасом для роста костной ткани, обладает остеоиндуктивными свойствами, способен трансформировать недифференцированные мезенхимальные клетки в остеобласты. Обладает схожими с костью пациента механическими свойствами, обеспечивает клеточную адгезию, обладает структурой с естественными макро- и микропорами, необходимых для межклеточной связи, васкуляризации, пролиферации клеток, диффузии биологических веществ. Не вызывает иммунного ответа (иммунологического отторжения). Основа для его изготовления (ксенокость) широко доступна.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления имплантата для замещения костной ткани, выполняют механическую очистку кости быка от мягких тканей, выделяют губчатую костную ткань в форме костного блока, выполняют обработку костного блока гипертоническим раствором хлористого натрия, в 7% растворе NaCl в течение 12 часов, выполняют обработку костного блока в ультразвуковой ванне с раствором перекиси водорода, в 0,1% растворе перекиси водорода в течение 48 часов, выполняют сверхкритическую флюидную экстракцию костного блока с использованием диоксида углерода СО2, при давлении 5143 psi, температуре 50°C, потоке от 20 до 22 scfh и чередованием по времени циклов, состоящих из динамического поточного режима, длительностью 25 мин., и статического режима, длительностью 5 мин., выдерживают еще 25 минут поточного режима, обработанный костный блок импрегнируют раствором противомикробного препарата, для этого порошок аморфного L,D полилактида с молекулярной массой 18 кДа и приведенной вязкостью 0,2 дл/г., в количестве 1,8 грамм, добавляют в раствор этилового спирта, в количестве 50 мл, затем в полученный раствор добавляют ванкомицин из расчета 2 грамма на 50 мл раствора, в полученную вязкую смесь помещают костный блок, выполняют сверхкритическую флюидную экстракцию костного блока в вязкой смеси с использованием диоксида углерода СО2, при давлении 3626 psi и температуре 32°С, со скоростью потока 10 г/мин в течении 5 мин., при давления 17404 psi и температуре 32°С в течении 60 мин., полученный имплантат замораживают и лиофилизируют, осуществляют газовую стерилизацию, с последующим вакуумированием и аэрацией.

Костный блок полученного из фрагмента губчатой части кости крупного рогатого скота, быков. Костный блок выдержан дважды подвергнут сверхкритической флюидной экстракции.

Осуществление технического решения.

Способ включает механическую очистку кости животного от мягких тканей и выделение костного блока из губчатой костной ткани. Обработку гипертоническим раствором хлористого натрия, с концентрацией 7% в течение 12 часов. Обработку костного блока в ультразвуковой ванне с раствором перекиси водорода. Костный блок помещают в ультразвуковую ванну с раствором перекиси водорода с концентрацией 0,1% на 48 часов. Глубокую очистку и делипидизацию путем сверхкритической флюидной экстракции диоксидом углерода CO2 при давлении 5143 psi, температуре 50°C, потоке от 20 до 22 scfh и чередованием по времени циклов, состоящих из динамического поточного режима, длительностью 25 мин., и статического режима, длительностью 5 мин., выдерживают еще 25 минут поточного режима. При необходимости получения деминерализованного имплантата, осуществляют деминерализацию путем выдерживания костного блока в соляной кислоте 0,5-4 М в течение 15-300 минут. Костный блок импрегнируют (насыщают, пропитывают) раствором противомикробного препарата. Для абсорбции противомикробного препарата в объеме костного блока, в качестве промежуточного носителя противомикробного препарата используют аморфный L,D – полилактид, который покрывая стенки макро и микро пор костного блока равномерно фиксирует противомикробный препарат по всей поверхности пористой структуры косного блока. Противомикробный препарат смешивают с аморфным L,D полилактидом, для этого порошок аморфного L,D полилактида, добавляют в раствор этилового спирта, затем в полученный раствор добавляют противомикробный препарат. Используют аморфный L,D-полилактид молекулярной массой 18 кДа, приведенная вязкость которого составляет 0,2 дл/г. Для создания комбинированного покрытия в этиловый спирт в количестве 50 мл добавляют порошок L,D полилактида в количестве 1,8 г, затем в полученный раствор добавляют противомикробный препарат, ванкомицин из расчета 2 г в 50 мл. В полученную вязкую смесь (вязкий раствор) помещают костный блок. Для удаления остатков этилового спирта и пластификации полимера L,D полилактида производят вторую сверхкритическую флюидную экстракцию диоксидом углерода CO2. При сверхкритической флюидной экстракции, подают диоксид углерода, при давлении 3626 psi и температуре 32°С, со скоростью потока 10 г/мин в течении 5 мин., при давления 17404 psi и температуре 32°С в течении 60 мин., (для пластификации и набухания L,D полилактида). После окончания сбрасывают давление до атмосферного, полученный имплантат замораживают и лиофилизируют. Имплантат стерилизуют газовой стерилизацией с последующим вакуумированием и аэрацией в течение 2 суток.

Пример получения имплантата для замещения костной ткани с противомикробной активностью, импрегнированный ванкомицином.

Формируют костный блок из очищенного фрагмента губчатой части кости быков возрастом до 6 месяцев, с соблюдением требований стандарта на медицинские изделия, изготовленные с использованием материалов животного происхождения (ГОСТ Р ИСО 22442-1-2011 Изделия медицинские, использующие ткани и их производные животного происхождения). Костный блок формируют из губчатой кости, распиленной на блоки, размером 20х15х5 мм, очищают от сухожилий и мягких тканей, например ручным способом с использованием ножа. Костный блок промывают проточной водой в течение 2 мин, обрабатывают в 7% растворе NaCl в течение 12 часов. После обработки в 7% растворе NaCl костный блок промывают проточной водой. Костный блок обрабатывают в ультразвуковой ванне в 0,1% растворе перекиси водорода в течение 48 часов. После обработки в ультразвуковой ванне в 0,1% растворе перекиси водорода костный блок промывают проточной водой. Костный блок подсушивают на фильтровальной бумаге в течение трех часов в пластиковой таре. Костный блок взвешивают. Костный блок подвергают глубинной очистке путем сверхкритической флюидной экстракции с использованием диоксида углерода СО2, который способен диффундировать в макро- и микропоры костного блока и растворять липиды. Экстракцию проводят с использованием следующих параметров: давление P=5143 psi (35Мпа), температура t=50°C, поток от 20 до 22 scfh (стандартные кубические футы в час. standard cubic feet per hour) (среднее значение 16,9 г/мин, жидкий СО2) и чередованием по времени циклов, состоящих из динамического поточного режима, длительностью 25 мин, и статического режима, длительностью 5 мин. Экстракцию липидов из костного блока регистрируют, оценивают наличие посторонних веществ в выходящей двуокиси углерода, и при регистрации выхода чистого газа CO2, без посторонних веществ, для достоверности выдерживают еще 25 минут поточного режима. Костный блок взвешивают, при отсутствии изменения массы очистку считают завершенной, данный подход является гарантией качества очистки. Обеспечивается доступность (открытость) макро- и микропор костного блока, сохраняются нативные морфогенетические белки и удаляются вещества способные раздражать иммунную системы пациента. Указанной обработкой обеспечивается доступность (открытость) макро- и микропор костного блока, сохраняются нативные морфогенетические белки и удаляются вещества способные раздражать иммунную системы пациента. Костный блок представляет собой трехмерный пространственный каркас, из сети макромолекул, коллагена, ферменты, и гликопротеины, которые обеспечивают структурную и биохимическую поддержку окружающих клеток. Далее костный блок насыщают раствором противомикробного препарата. Для импрегнации используют противомикробный препарат ванкомицин смешанный с аморфным L,D полилактидом, что обеспечивает абсорбцию антибиотика в объеме материала костного блока. Аморфный L,D полилактид выполняет функцию промежуточного носителя противомикробного препарата, смесь покрывает стенки макро- и микропор равномерно по всей поверхности и объему костного блока. Применяют аморфный L,D полилактид молекулярной массой 18 килодальтон (кДа), приведенная вязкость которого составляла 0,2 децилитра на грамм (дл/г). Смесь аморфного L,D полилактида и ванкомицина получают добавляя порошок аморфного L,D полилактида, в количестве 1,8 грамм, в раствор этилового спирта, в количестве 50 мл, затем в полученный раствор добавляют ванкомицин из расчета 2 грамма на 50 мл раствора. В полученную вязкую смесь (раствор) помещают костный блок. Затем для пластификации аморфного L,D полилактида и удаления из смеси этилового спирта осуществляют сверхкритическую флюидную экстракции диоксидом углерода CO2. Сосуд с размещенным в смеси костным блоком помещают в реактор установки сверхкритической флюидной экстракции фирмы, подают диоксид углерода CO2, доводят среду до давления P=3626 psi (25Мпа), температуры T=32°С, со скоростью потока 10 г/мин в течении 5 минут (для отгонки этилового спирта). Затем устанавливают статический режим при давления P= 17404 psi (120Мпа), температуре T=32°С на 60 мин (для пластификации и набухания аморфного L,D полилактида). Далее сбрасывают давление до атмосферного. Имплантат, замораживают и лиофилизируют. Осуществляют газовую стерилизацию, с последующим вакуумированием и аэрацией в течение 2 суток. Конечное содержание ванкомицина в среднем составляет 100 мкг в костном блоке.

Полимер, заполняющий макро- и микропоры, увеличивает общую механическую прочность костного блока.

Средний выход ванкомицина из имплантата, в процентах % от начального содержания в зависимости от продолжительности имплантации составляет 19,11% на 2 сутки, 16,71% на 5 сутки, 16,10% на 8 сутки, 14,53% на 11 сутки, 1,71% на 14 сутки, 4,13% на 17 сутки, 0,45% на 20 сутки, 0,37% на 23 сутки, 3,70 % на 26 сутки, 1,02% на 30 сутки инкубации. Остаточное содержание ванкомицина в имплантате 22 % от начального содержания, на 30 сутки инкубации.

Получают имплантат, обладающий антибактериальными свойствами, выполненный в форме костного блока, из очищенной губчатой части кости быка, размером 20х15х5мм, сохранившей естественные макро- и микропоры. Имплантат содержит нативные морфогенетические белки BMPs в материале костного блока, ванкомицин в составе смеси с биоразлагаемым полимером L,D-полилактидом.

Пример получения имплантата импрегнированного гентамицином с полимерным носителем.

Формируют костный блок из губчатой кости, распиленной на блоки, размером 20х20х20 мм, очищают от сухожилий и мягких тканей, например ручным способом с использованием ножа. Костный блок промывают проточной водой в течение 3 мин, выдерживают в гипертоническом солевом растворе хлористого натрия (NaCl) с концентрацией от 1% в течение 240 часов. После обработки в растворе NaCl костный блок промывают проточной водой. Костный блок выдерживают в ультразвуковой ванне с раствором 1% перекиси водорода, в течение 240 часов. После обработки в ультразвуковой ванне костный блок промывают проточной водой. Костный блок подсушивают на фильтровальной бумаге в течение трех часов в пластиковой таре. Костный блок взвешивают. Костный блок подвергают глубинной очистке путем сверхкритической флюидной экстракции с использованием диоксида углерода СО2, который способен диффундировать в макро- и микропоры костного блока и растворять липиды. Экстракцию проводят с использованием следующих параметров: давление P=1000 psi, температура t=70°C, поток от 20 до 22 scfh (стандартные кубические футы в час. standard cubic feet per hour) (среднее значение 16,9 г/мин, жидкий СО2) и чередованием по времени циклов, состоящих из динамического поточного режима, длительностью 400 мин, и статического режима, длительностью 100 мин. Экстракцию липидов из костного блока регистрируют, оценивают наличие посторонних веществ в выходящей двуокиси углерода, и при регистрации выхода чистого газа CO2, без посторонних веществ, для достоверности выдерживают еще 25 минут поточного режима. Костный блок взвешивают, при отсутствии изменения массы очистку считают завершенной, данный подход является гарантией качества очистки. Обеспечивается доступность (открытость) макро- и микропор костного блока, сохраняются нативные морфогенетические белки и удаляются вещества способные раздражать иммунную системы пациента.

Далее костный блок насыщают раствором противомикробного препарата. Для импрегнации используют противомикробный препарат гентамицин смешанный с аморфным L,D полилактидом, что обеспечивает абсорбцию антибиотика в объеме материала костного блока. Аморфный L,D полилактид выполняет функцию промежуточного носителя противомикробного препарата, смесь покрывает стенки макро- и микропор равномерно по всей поверхности и объему костного блока. Применяют аморфный L,D полилактид молекулярной массой 18 килодальтон (кДа), приведенная вязкость которого составляла 0,2 децилитра на грамм (дл/г). Смесь аморфного L,D полилактида и гентамицина получают добавляя порошок аморфного L,D полилактида, в количестве 1,8 грамм, в раствор этилового спирта, в количестве 50 мл, затем в полученный раствор добавляют гентамицин из расчета 1,5 грамма на 50 мл раствора.

В полученную вязкую смесь (раствор) помещают костный блок. Затем для пластификации аморфного L,D полилактида и удаления из смеси этилового спирта осуществляют сверхкритическую флюидную экстракции диоксидом углерода CO2. Сосуд с размещенным в смеси костным блоком помещают в реактор установки сверхкритической флюидной экстракции фирмы, подают диоксид углерода CO2, доводят среду до давления P=10000psi, температуры T=32°С, со скоростью потока 10 г/мин в течении 5 минут (для отгонки этилового спирта). Затем устанавливают статический режим при давления P= 17404 psi (120Мпа) температуре T=32°С на 60 мин (для пластификации и набухания аморфного L,D полилактида). Далее сбрасывают давление до атмосферного. Наносят на имплантат пасту содержащую рекомбинантные морфогенетические человеческие белки rhBMP-2 и rhBMP-7. Имплантат, замораживают и лиофилизируют.

Использование промежуточного полимерного носителя (L/D изомер полилактида) позволяет получить имплантатл с дозированным пролонгированным выходом противомикробного препарата (ванкомицина, гентамицина и т.п.). Противомикробный препарат в основной массе выходит достаточно большими равномерными порциями в течение первых 14 дней, сначала из поверхностных макро-и микропор при деградации полилактидной пленки аморфного L,D полилактида, образовавшейся на поверхности костных блоков в процессе обработки и удерживающей противомикробный препарат, а затем уже меньшими порциями выходит из глубоких макро-и микропор при биорезорбции материала костного блока.

Костный блок дополнительно может быть насыщен белковыми факторами роста полученными путем генной инженерии. В качестве стимулятора остеогенеза в объем костного матрикса могут быть введены стволовые клетки пациента. Имплантат содержит противомикробный препарат, предполагается ванкомицин, но также доступно использование его аналогов, например гентомицина или иных. Предпочтительно, противомикробный препарат расположен в макро- и микропорах костного блока в составе смеси с биоразлагаемым полимером (абсорбция антибиотика в объеме материала костного блока). Это позволяет обеспечить длительное высвобождение противомикробного препарата. В качестве полимера предполагается использовать аморфный L,D-полилактид, биосовместимый и биоразлогаемый полимер.

Получают имплантат с антимикробной активностью выполненный в форме костного блока, полученного из очищенной губчатой части кости свиньи, размером 20х20х20мм, сохранившей естественные макро- и микропоры. Имплантат содержит рекомбинантные морфогенетические человеческие белки rhBMP-2 и rhBMP-7. Макро- и микропоры костного блока заполнены смесью состоящей из аморфного L,D-полилактида и противомикробного препарата гентамицин. Этим обеспечивается замедленное вымывание гентамицина, и его продолжительное антимикробное действие в зоне имплантации. Содержание гентамицин а в среднем составляет около 100 мкг в костном блоке, 60% противомикробного препарата высвобождаются дозировано в течение 14 дней после имплантации. Средний выход противомикробного препарата, в процентах % от начального содержания в зависимости от продолжительности имплантации составляет 4,28 % за сутки. Использование имплантата.

Имплантаты полученные по описанной технологии применяют в травматологии и ортопедии (например при ревизионном эндопротезировании и при переломах), челюстно-лицевой хирургии, для замещения костной ткани, путем заполнения утраченного или направленно удаленного объема костной ткани имплантатом. Имплантаты целесообразно применять в случаях, когда необходимо постепенно создавать необходимую концентрацию противомикробного препарата в месте имплантации и обеспечивать длительное высвобождение противомикробного препарата, например при заполнении дефектов с целью снижения риска послеоперационного инфицирования. В ходе оперативного вмешательства удаляют патологически изменённую костную ткань, очищают зону повреждения кости, в объем недостающей костной ткани устанавливают имплантат, одномоментно замещая отсутствующую костную ткань. При необходимости имплантат фиксируют в месте имплантации, например спицей Киршнера, костным винтом, или иным известным способом. После установки имплантата из костного блока высвобождается противомикробный препарат (ванкомицин, гентамицин и т.п.) который обладает антимикробной активностью, препятствует размножению патогенных микроорганизмов в месте имплантации, способствует сдерживанию и подавлению инфекционных процессов. Имплантат является биологическим опорным каркасом для роста костной ткани, механические свойства которого идентичны кости пациента, так как он состоит из губчатой ксенокости, подобранной из наиболее подходящей по механическим свойствам, с сохраненными естественными макро- и микропорами. Имплантат способствует образованию костной ткани, так как содержит морфогенетические белки (факторы роста костной ткани BMPs), которые инициируют трансформацию недифференцированных мезенхимальных клеток в остеобласты. Наличие макро- и микропор обеспечивает межклеточные связи, васкуляризацию, пролиферацию клеток, диффузию биологических веществ в зоне имплантации. Костный блок не вызывает иммунного ответа (иммунологического отторжения), в результате того, что обработан путем сверхкритическую флюидную экстракции диоксидом углерода CO2. При наличии воспаления имплантат способен купировать инфекционный процесс в зоне имплантации. В процессе разложения из материала костного блока высвобождаются сохраненные нативные белковые факторы роста, стимулирующие остеогенез, формирование собственной костной ткани пациента.

Предлагаемый имплантат изготовлен авторами в ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова Минздрава России и прошел экспериментальные исследования. В исследовании in vitro изучена антимикробная активность имплантата. Для оценки антибактериальных свойств имплантата использовали стандартные микробные культуры. Для проверки антимикробных свойств матрикса с ванкомицином использовали штамм Staphylococcus aureus ATCC 29213. Всего выполнено три серии тестов in vitro. Обнаружено, что выход ванкомицина при использовании промежуточного полимерного носителя (L/D изомер полилактида) в имплантате позволяет получить имплантат с дозированным пролонгированным выходом ванкомицина. Основной выход (68,16% от исходного содержания), ванкомицина происходит равномерно в течение первых 14 дней. После 30 дней инкубации остаточное содержание противомикробного препарата ванкомицина в костном блоке составиляет около 22%. Все имплантаты проявляют выраженную антимикробную активность в отношении Staphylococcus aureus. Таким образом, заявленные имплантаты достоверно обладают выраженной антимикробной активностью с пролонгированным действием.

Способ изготовления имплантата для замещения костной ткани, характеризующийся тем, что выполняют механическую очистку кости быка от мягких тканей, выделяют губчатую костную ткань в форме костного блока, выполняют обработку костного блока гипертоническим раствором хлористого натрия, в 7% растворе NaCl в течение 12 часов, выполняют обработку костного блока в ультразвуковой ванне с раствором перекиси водорода, в 0,1% растворе перекиси водорода в течение 48 часов, выполняют сверхкритическую флюидную экстракцию костного блока с использованием диоксида углерода СО2, при давлении 5143 psi, температуре 50°C, потоке от 20 до 22 scfh и чередованием по времени циклов, состоящих из динамического поточного режима, длительностью 25 мин, и статического режима, длительностью 5 мин, выдерживают еще 25 минут поточного режима, обработанный костный блок импрегнируют раствором противомикробного препарата, для этого порошок аморфного L,D полилактида с молекулярной массой 18 кДа и приведенной вязкостью 0,2 дл/г в количестве 1,8 грамм добавляют в раствор этилового спирта в количестве 50 мл, затем в полученный раствор добавляют ванкомицин из расчета 2 грамма на 50 мл раствора, в полученную вязкую смесь помещают костный блок, выполняют сверхкритическую флюидную экстракцию костного блока в вязкой смеси с использованием диоксида углерода СО2, при давлении 3626 psi и температуре 32°С, со скоростью потока 10 г/мин в течение 5 мин, при давлении 17404 psi и температуре 32°С в течение 60 мин, полученный имплантат замораживают и лиофилизируют, осуществляют газовую стерилизацию с последующим вакуумированием и аэрацией.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицины, а именно травматологии и ортопедии, а именно к антимикробной композиции для формирования спейсера. Антимикробная композиция для формирования спейсера на основе костного цемента с гентамицином также содержит пластификатор, антисептики повиаргол, диоксидин, а также высокомолекулярный поливинилпирролидон медицинский с молекулярной массой 1000000 Да, при определенном соотношении компонентов.

Изобретение относится к области медицины, а именно к технологии изготовления функционального биодеградируемого сосудистого протеза малого диаметра с лекарственным покрытием из смеси биосовместимых полимеров ε-поликапролактона и полигидроксибутирата/валерата, с введенными в структуру ангиогенными факторами и тромборезистентной внутренней поверхностью для проведения операций по реконструкции кровеносных сосудов.

Изобретение относится к области медицины. Предложен имплантат для лечения поражений хряща, повреждения хряща или костно-хрящевых дефектов, включающий полимерный материал, формирующий матрицу, и анаболическое лекарственное средство.

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к получению противомикробных пептидов, и может быть использовано в медицине для антимикробной терапии.

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к получению материалов на основе стронций-замещенного β-трикальцийфосфата, которые могут быть использованы в качестве тканеинженерных остеопластических материалов для аугментации дефектов трабекулярной костной ткани.

Группа изобретений относится к лечению заболеваний хрящевой ткани, таких как остеоартрит или повреждение хрящевой ткани. Двухкомпонентная система гелеобразования содержит первый компонент, включающий FGF-18, альгинат, коллаген и сахар в качестве стабилизатора, и второй компонент, включающий дикатионную соль.

Группа изобретений относится к области медицины и касается композиции для местного лечения перелома кости или дефекта кости и соответственно содержащих такую композицию накладки, инъецируемого состава, образующего депо in situ, костнозамещающего заполнителя или покрытия для костнозамещающего заполнителя, медицинского устройства и/или костного имплантата, а также костного имплантата и медицинского устройства (выбранного из группы, состоящей из костного винта, костной пластинки, костного штифта, спинального имплантата) с вышеуказанным покрытием, способа лечения переломов или дефектов кости с использованием вышеуказанных средств и устройств.

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к получению противомикробных пептидов, и может быть использовано в медицине для лечения или предотвращения бактериальной и грибковой инфекции.

Группа изобретений относится к медицине, конкретно к способу получения костного регенеративного материала, который включает в себя: приведение костного материала, содержащего гидроксиапатит и органические вещества, в контакт с экстракционной жидкостью, что дает первую жидкую фазу, содержащую упомянутые органические вещества и, возможно, примеси, экстрагированные из упомянутого костного материала, и вторую твердую гидроксиапатитную фазу, содержащую упомянутый гидроксиапатит; и разделение упомянутой жидкой фазы и упомянутой твердой гидроксиапатитной фазы.

Группа изобретений относится к хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, в частности к эластичной рассасывающейся химически сшитой коллагеновой губке, предназначенной для стимулирования увеличения объема мягких тканей в области рта.
Настоящее изобретение относится к области медицины, а именно к способу изготовления биоразлагаемого лакопротеза для временного ношения на основе биоразлагаемого полимерного материала, отличающемуся тем, что в качестве биоразлагаемого полимерного материала используют или биоразлагаемый гомо- или сополимер класса сложных полиэфиров, из которого методом литья под давлением при температуре 140-230°С в предварительно нагретой до 90-150°С форме получают лакопротез или смесь метакрилированного биоразлагаемого гомо- или сополимера класса сложных полиэфиров с винилацетатом и/или N-винилпирролидоном в количестве 0 – 50 мол.% в присутствии азобисизобутиронитрила в количестве 2-5 мол.%, из которой методом литья под давлением при комнатной температуре с последующей термоинициированной сшивкой при 70-120°С в течение 5-12 часов, очисткой экстракцией в органическом растворителе, промывкой в деионизованной воде и сушкой в вакууме получают лакопротез.

Изобретение относится к области медицины, а именно к технологии изготовления функционального биодеградируемого сосудистого протеза малого диаметра с лекарственным покрытием из смеси биосовместимых полимеров ε-поликапролактона и полигидроксибутирата/валерата, с введенными в структуру ангиогенными факторами и тромборезистентной внутренней поверхностью для проведения операций по реконструкции кровеносных сосудов.

Изобретение относится к области медицины, в частности к урологии, и может быть использовано в качестве кожного имплантата при иссечения IPP (пластического затвердения пениса) бляшки, возникающей в результате болезни Пейрони.

Изобретение относится к медицине, а именно регенеративной медицине, и может быть использовано для характеристики пористости скаффолдов и клеточно-инженерных конструкций (КИК).

Настоящее изобретение относится к применению композиций для увеличения жировой ткани и может быть применено в косметологии. Предложено применение композиции, включающей липиды, выбранные из бутановой, пентановой, гексановой, гептановой, каприловой, нонановой, декановой, ундекановой, додекановой, тридекановой, тетрадекановой, пентадекановой, гексадекановой, гептадекановой, октадекановой, нонадекановой, эйкозановой, генэйкозановой, докозановой, трикозановой, пентакозановой, гексакозановой, гептакозановой, октакозановой, нонакозановой, триаконтановой, гентриаконтановой, дотриаконтановой, тритриаконтановой, тетратриаконтановой, пентатриаконтановой, гексатриаконтановой, миристолеиновой, пальмитолеиновой, олеиновой, элаидиновой, вакценовой, линоэлаидиновой, линоленовой кислот, арахидоновой, эйкозапентаеновой, эруковой, докозагексаеновой, стеаридоновой, докозапентаеновой, эйкозатетраеновая и докозагексаеновой кислот, и соединения контролируемого высвобождения, выбранные из поли(молочной-со-гликолевой кислоты) (PLGA), полимолочной кислоты (PLA), полиэтиленгликоль (PEG)-PLGA сополимеров, комбинации PEG и PLGA, комбинации PLA и PEG, PLA-PEG-PLA, которые высвобождают указанные липиды с временной задержкой в физиологических условиях, для косметического увеличения жировой ткани и для изготовления лекарственного средства для увеличения жировой ткани.

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения биоактивного покрытия на основе кремнийзамещенного гидроксиапатита, включающий воздушно-абразивную обработку с использованием порошка электрокорунда дисперсностью 250-300 мкм в течение 4-6 мин, затем для формирования покрытия проводят электроплазменное напыление подслоя из порошка титана с дисперсностью 100-150 мкм в течение 5-10 с при токе дуги 300 А с дистанции напыления 150-200 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин, после чего проводят электроплазменное напыление кремнийзамещенного гидроксиапатита с дисперсностью до 90 мкм в течение 12-15 с при токе дуги 350 А с дистанции напыления 50-100 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин.

Изобретение относится к медицине. Описан сосудистый протез из текстильного материала с многослойной трубчатой тканой структурой, причем протез содержит два типа нитей: микроволокнистые мультифиламентные нити с тониной монофиламентов 0,5 дтекс или менее в качестве основной пряжи, образующих внутренний слой, предназначенный для контакта с потоком крови и мультифиламентные нити с тониной монофиламентов 1,0 дтекс или более в качестве основной пряжи, образующих наружный слой, причем внутренний слой имеет средний коэффициент заполнения 2000 или более.

Изобретение относится к области медицины. Описан способ получения микроволокнистого материала путем последовательного смешивания раствора человеческого сывороточного альбумина (ЧСА) в гексафторизопропаноле (ГФИП) и лекарственного средства (ЛС) в диметилсульфоксиде (ДМСО), после чего полученный раствор смешивают с раствором поликапролактона (ПКЛ) в ГФИП.
Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано для медицинских имплантов и культивирования клеток. Осуществляют модификацию поверхности изделий из полилактида путем функционализации гидроксильными группами посредством обработки высокочастотной плазмой разряда инертного газа.

Изобретение относится к медицине. Полимерный эндопротез для замещения дефектов и устранения деформаций век выполнен в виде пластины с перфорациями.

Группа изобретений относится к биотехнологии и медицине. Предложены водный фармацевтический препарат и способ для местного лечения хронической язвы, выбранной из варикозной язвы и язвы диабетической стопы.

Изобретение относится к медицинским изделиям и может быть использовано в производстве имплантатов или трансплантатов для травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии. Раскрыт способ изготовления имплантата для замещения костной ткани, характеризующийся тем, что выполняют механическую очистку кости быка от мягких тканей, выделяют губчатую костную ткань в форме костного блока, выполняют обработку костного блока, обработанный костный блок импрегнируют раствором противомикробного препарата, включающего ванкомицин, с использованием аморфного L,D полилактида с молекулярной массой 18 кДа и приведенной вязкостью 0,2 длг, выполняют сверхкритическую флюидную экстракцию костного блока с использованием диоксида углерода СО2, полученный имплантат замораживают и лиофилизируют, осуществляют газовую стерилизацию с последующим вакуумированием и аэрацией. Изобретение обеспечивает выраженную антимикробную активность с дозированным пролонгированным высвобождением противомикробного препарата в зоне имплантации. При том имплантат является биологическим опорным каркасом для роста костной ткани, обладает остеоиндуктивными свойствами, способен трансформировать недифференцированные мезенхимальные клетки в остеобласты, не вызывает иммунологического отторжения, основа для его изготовления широко доступна. 2 пр.

Наверх