Способ консервации и стерилизации биологических протезов для сердечно-сосудистой хирургии

Изобретение относится к области медицины, а именно к сердечно-сосудистой хирургии, и может быть использовано при консервации и стерилизации биоматериала, в частности, при изготовлении протезов клапанов сердца, сосудов. Способ консервации и стерилизации биологических протезов осуществляют в растворе диглицидилового эфира этиленгликоля при температуре 5-25°С в течение 2-21 суток, приготовленного на 0,05-0,1 М фосфат-тетраборатном буфере (рН 7,4) с добавлением 1-15% этилового спирта. Осмолярность 0,05-0,1 М фосфат-тетраборатного буфера близка к параметрам крови и сохраняет стабильным рН раствора. Добавление 1-15% этилового спирта позволяет снизить скорость разложения диглицидилового эфира этиленгликоля при хранении. Изобретение позволяет повысить прочность и эластичность биоткани, усилить стерилизующий эффект консервирующего раствора, увеличить период от момента забора нативной ткани до фиксации биологического протеза. 2 табл.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к предимлантационной обработке биологических протезов для сердечно-сосудистой хирургии, и может быть использовано при консервации и стерилизации биологического материала.

Известен способ стерилизации медицинских изделий, в т.ч биологических протезов для сердечно-сосудистой хирургии (патент РСТ № 92/09309, кл. A61L 2/00, A01N 43/20, опубликован 11.06.92). Сущность его заключается в том, что для стерилизации биологических протезов используют 2-4% раствор полиэпоксидных соединений, приготовленный на 0,1 М карбонатном буфере рН 9,5-10,0. Для усиления стерилизующего эффекта предлагают добавлять в раствор полиэпоксидных соединений до 20 частей этанола. Наибольший стерилизующий эффект получен при температуре раствора от 37 до 45°С и добавлении 20% этанола. К основным недостаткам известного способа можно отнести:

- применение высоких температур раствора;

- для приготовления консерванта используют буферный раствор со щелочным значением рН, превышающим физиологическое;

- добавление 20% этанола оказывает дубящее воздействие на биологическую ткань, придавая ей ригидные свойства.

Все это может неблагоприятно сказаться на структурной стабильности биоматериала и привести к дисфункции протеза после имплантации.

В настоящее время при изготовлении биопротезов для нужд сердечно-сосудистой хирургии используется консервирующий раствор диглицидилового эфира этиленгликоля (ДЭЭ) на основе 0,05 М фосфатного буфера (патент РФ № 2008767, кл. A01N 1/00, опубликован в 1994 г., бюл. № 5). Данный способ позволяет добиться высокой плотности поперечной сшивки и достаточного стерилизующего эффекта. Однако используемый буфер не является оптимальным, т.к. концентрация ДЭЭ на фосфатном буфере снижается к 21 суткам с 5 до 0,7%. При этом рН раствора ДЭЭ к 9-м суткам достигает 11,5-12 (по сравнению с исходной 7,4-7,5), что может оказать неблагоприятное воздействие на структуру коллагена. Осмотическое давление раствора, приготовленного в соответствии с данным способом, составляет 140-145 мОсм/л, что в 2 раза ниже осмолярности плазмы крови. Низкое осмотическое давление и щелочная среда (рН 11,5-12) консервирующего и стерилизующего раствора на фосфатном буфере вызывают отек створчатой и мышечной части аортального комплекса. Данный способ консервации не может быть использован для заготовки и хранения биоматериала, т.к. ограничивает длительность I технологического этапа - время от забора нативной ткани до моделирования биопротеза лимитировано 6 часами.

Известно применение ДЭЭ на боратном буфере с добавлением 20% изопропилового спирта для консервирования биоматериала (Патент Белоруссии № 8118, опубликован 30.06.2006). Использование боратного буфера позволяет затормозить процесс разложения ДЭЭ - через 21 сутки концентрация снижается до 2,17%. Недостатком данного метода является то, что рН стерилизующего раствора составляет 9,0-10,0 (рН боратного буфера) и может оказать негативное влияние на биоматериал.

Техническим результатом изобретения является предотвращение отека биологической ткани протеза за счет стабильной рН раствора, осмотического давления фосфат-тетраборатного буфера, близкого к осмотическому давлению плазмы крови, и дегидратации биоматериала малыми концентрациями этилового спирта, а также повышение прочности и эластичности биоткани.

Предложен способ консервации и стерилизации биологических протезов, включающий консервацию и стерилизацию раствором диглицидилового эфира этиленгликоля при температуре 5-25°С в течение 2-21 суток.

Отличием предложенного способа является то, что для основы консервирующего раствора используют 0,05-0,1 М фосфат-тетраборатный буфер рН 7,4 с добавлением 1-15% этилового спирта.

Предлагаемый способ консервации и стерилизации биопротезов позволяет увеличить период от момента забора нативной ткани до изготовления биологического протеза до 7 суток, что крайне актуально при отдаленно расположенных сырьевых базах. Применение 1-15% этанола позволяет умеренно дегидратировать биоматериал, тем самым придавая ему дополнительную прочность.

Ниже приведен пример осуществления предлагаемого способа.

Подготовленную по существующим методикам отбора нативную ткань промывают 0,9% раствором натрия хлорида, затем помещают в 5% раствор ДЭЭ, приготовленный на 0,05-0,1 М фосфат-тетраборатном буфере с добавлением 1-15% этилового спирта.

При консервации биологических протезов крайне важно применять растворы с физиологическим значением рН - кислая и щелочные среды могут оказать повреждающее воздействие на биологическую ткань. При длительном хранении рН раствора ДЭЭ на фосфат-тетраборатном буфере остается стабильной. Помимо этого, использование фосфат-тетраборатного буфера позволяет снизить разложение эпоксисоединения - к 21 суткам в растворе остается 1,74% ДЭЭ (промежуточный вариант).

Добавление в буферный раствор ДЭЭ этилового спирта в концентрации 1-15% позволило также снизить скорость разложения консерванта (по предложенному способу). При использовании 1-15% этанола на 21 сутки осталось 2,36% ДЭЭ, при этом рН раствора как с применением этанола, так и без него за 21 сутки хранения повышается до значения 8,1. Динамика разложения ДЭЭ и изменение рН растворов приведены в таблице 1.

Использование фосфат-тетраборатного буфера в концентрации 0,05-0,1 М позволяет получить осмолярность консервирующего раствора, близкую к параметрам крови.

Добавление этилового спирта более 15% оказывает дубящее воздействие на биологическую ткань.

Таблица 1
Динамика изменения рН раствора и разложения ДЭЭ в различных буферных растворах
Продолжительность хранения (сутки)	Фосфатный буфер (по прототипу)	Фосфатный буфер с добавлением 1-15% этанола	Фосфат-тетраборатный буфер (промежуточный вариант)	Фосфат-тетраборатный буфер с добавлением 1-15% этанола (по предложенному способу)
рН	ДЭЭ, %	рН	ДЭЭ, %	рН	ДЭЭ, %	рН	ДЭЭ, %
0	7,4	5,13	7,4	5,13	7,4	5,33	7,4	5,19
2	8,0	4,67	7,9	4,67	7,4	4,63	7,5	4,9
7	9,0	3,67	8,8	3,67	7,7	3,27	7,9	3,95
11	11,9	2,68	11,6	2,68	8,0	2,80	8,1	3,55
16	11,9	1,31	11,8	1,31	8,1	2,18	8,1	2,93
21	12,1	0,7	12,0	0,7	8,1	1,74	8,1	2,36
Остаточное содержание ДЭЭ, % к исходному		14		14		33		45

Как показывают проведенные исследования, добавление 1-15% этанола в состав 0,05 М фосфатного буфера (по прототипу) не привело к положительным результатам - на 21 сутки в растворе осталось 0,7% ДЭЭ, так же как и при использовании фосфатного буфера без добавления этанола.

Для изучения влияния предлагаемого способа консервации и стерилизации на структуру биоматериала было проведено гистологическое исследование створок аортального клапана свиньи и перикарда крупного рогатого скота, консервированных в опытных растворах. Хранение биоматериала, обработанного предложенным способом, не оказывает негативного воздействия на биоматериал - коллагеновые волокна извиты, расположены компактно.

Предложенный способ оказывает хороший стерилизующий эффект - через сутки хранения биоматериала, контаминированного St.aureus, E.coli Ent.faecalis и грибковой флорой в растворе, приготовленном по предложенному способу, рост всех микрооганизмов полностью подавляется.

Предложенный способ позволяет улучшить показатели прочности и эластичности биоматериала (см. таблицу 2).

Таблица 2
Оценка прочности и эластичности биоматериала
Используемый консервант	Прочность, кг/см2	Эластичность, %
Перикард крупного рогатого скота
ДЭЭ на 0,05 М фосфатном буфере (прототип)	68,1+5,1	39,5+1,1
ГА на 0,05 М фосфатном буфере (аналог)	88,1+10,9	38,6+2,4
ДЭЭ на 0,05-0,1 М фосфат-тетраборатном буфере с добавлением 1-15% этанола (предложенный способ)	109,1+7,0	47,3+2,5
Аортальные створки
ДЭЭ на 0,05 М фосфатном буфере (прототип)	36,2+5,1	34,2+2,8
ГА на 0,05 М фосфатном буфере (аналог)	45,4±5,3	35,2±3,7
ДЭЭ на 0,05-0,1 М фосфат-тетраборатном буфере с добавлением 1-15% этанола (предложенный способ)	72,3+8,2	43,3+3,5

Оценка прочности и эластичности биоматериала показала, что применение биоматериала, консервированного в растворе ДЭЭ на 0,05-0,1 М фосфат-тетраборатном буфере с добавлением 1-15% этанола, повышает на 50-100% прочность и на 25-30% эластичность биоматериала.

Способ консервации и стерилизации биологических протезов для сердечно-сосудистой хирургии, включающий консервацию и стерилизацию раствором диглицидилового эфира этиленгликоля при температуре 5-25°С, в течение 2-21 сут, отличающийся тем, что для основы консервирующего раствора взят 0,05-0,1 М фосфат-тетраборатный буфер рН 7,4 с добавлением 1-15%-ного этилового спирта.