Способ формирования костной ткани

 

Изобретение может быть использовано в медицине, а именно в создании твердых тканей на основе коллагена, которые могут быть использованы как при лечении, так и при протезировании участков, пораженных дистрофией, при дефектах костной ткани, при врожденных и приобретенных заболеваниях. Коллаген помещают в жидкую среду, содержащую ионы Ca²⁺ (PO₄)^-3, OH^- и при воздействии электрофореза получают продукт реакции Ca_n (OH)_g, (PO₄)_m,который осаждается затем на коллагене. Толщина осажденного слоя регулируется изменением силы (плотности) тока. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к медицине, а именно к созданию твердых тканей на основе коллагена, которые могут быть использованы как при лечении, так и при протезировании участков, пораженных дистрофией, при дефектах костной ткани при врожденных и приобретенных заболеваниях.

Известен имплантируемый материал и способ формирования костной ткани, который содержит 10-90 мас. фосфата кальция, удерживаемого неорганическим стекловолокном и 90-10 мас. биосовместимого органического высокополимерного материала. Материал имплантируется таким образом, чтобы часть стекловолокна была обнажена на поверхности. Однако, при имплантации этого материала in vivo отсутствует регенерация костной ткани, в лучшем случае, прорастание материала, что не позволяет в полной мере восстановить на данном участке кости ее физиологические и механические свойства.

Известен способ осаждения кальций-фосфатной керамики, в котором образование костной ткани происходит под воздействием электрофореза путем прорастания в пористые поверхности титановых имплантатов. В этом способе отсутствует регенерация костной ткани, а механические и физиологические свойства полученной ткани неадекватным свойствам нативной ткани, что при вживлении такой ткани на место пораженного участка приводит к восстановлению этих участков не в достаточной мере.

За прототип выбран способ формирования костной ткани, в соответствии с которым пересадочный материал приготавливают путем перемешивания деминерализованных и стерилизованных костных частиц с костным морфогенным протеином. Полученную таким образом коллагеновую губчатую смесь имплантируют в область пораженного участка. Однако, полученный в этом случае материал не обладает достаточной степенью структурного интегрирования.

Технический результат заявленного технического решения заключается в максимальном приближении свойств полученного материала к свойствам нативной ткани за счет повышения степени структурного интегрирования и за счет получения гидроксилаппатита в аморфном состоянии.

Это достигается тем, что коллагеновый матрикс помещают в жидкий раствор, содержащий ионы кальция, фосфата и гидроксида, а процесс образования гидроксилаппатита на коллагеновом матриксе проводят под воздействием электрофореза. Кроме того, толщину осаждаемого на коллагеновом матриксе гидроксилаппатита формируют пропорционально плотности тока.

Предложенный способ заключается в следующем. Коллагеновый матрикс помещают в жидкую среду между разноименными электродами. Электроды с одной стороны омываются раствором, содержащим ионы кальция Са⁺²,а с другой стороны раствором, содержащим ионы (РО₄)^3- (фосфата) и (ОН)^- (гидроксида).

В результате происходит реакция: Са²⁺ + (РО₄)^3- + (ОН)^- Са(ОН)(РО₄) и получается аппатитоподобное вещество-гидроксилоаппатит, который затем взаимодействует с коллагеновой основой. Полученную ткань стерилизуют, высушивают и подготавливают к имплантации.

П р и м е р. Для получения коллагенового матрикса производят деминерализацию кости осаждением коллагена из его раствора. Коллагеновый матрикс может быть взят в готовом виде из кости животного. Полученный коллагеновый матрикс гидротируют, помещая, например, в дистиллированную воду.

Гидротированный образец помещают в жидкую среду между разноименными полюсами источника питания. Полюса с донной стороны омываются раствором, содержащим ионы nСа²⁺, а с другой стороны-раствором, содержащем ионы m(PO₄)^3- и g(OH)^-.

Затем в течение 30-300 мин через раствор пропускают электрический ток плотностью 40 мА/см², масса исходного коллагена 0,85.

Под воздействием электрофореза происходит реакция: nCa²⁺ + m(PO₄)³ + g(OH)²Ca_n(OH)_g(PO₄)_m, которая приводит к образованию гидроксилоаппатита.

Гидроксилоаппатит Сa_n(OH)_g(PO₄)_m под воздействием электрофореза взаимодействует с коллагеном и осаждается на нем. Изменение массы полученного вещества приведено в таблице, в которой раскрыта зависимость изменения массы образца от режима электрофореза. При изменении плотности тока изменяется толщина осаждаемого слоя. Полученный материал был исследован при имплантациях. Имплантат обладает хорошей степенью регенерации, нетоксичен и обладает свойством отсутствия иммунологической реакции. При вживлении этого материала в живую костную ткань материал продемонстрировал высокую степень биосовместимости (без образования антител или отторжения). Многочисленные эксперименты имплантации этого материала продемонстрировали высокую степень равномерности распределения неорганической фазы в коллагеновой основе (хорошее структурное интегрирование). Она, как и живые ткани, аморфна.

Положительный эффект предложенного технического решения состоит в получении материала с высокой степенью структурного интегрирования по свойствам максимально приближенного к физиологической костной ткани.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ на основе коллагенового матрикса, отличающийся тем, что коллагеновый матрикс помещают в жидкий раствор, содержащий ионы кальция, фосфата и гидроксида, а процесс образования гидроксилаппатита на коллагеновом матриксе производят под воздействием электрофореза.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину осажденного на коллагеновом матриксе гидроксилаппатита формируют пропорционально плотности тока.

РИСУНКИ

Рисунок 1