Способ получения тромборезистентных полимерных материалов


 


Владельцы патента RU 2405002:

Учреждение Российской академии наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН) (RU)

Изобретение относится к области химии полимеров и медицины, а именно к способу получения тромборезистентных полимерных материалов. Описан способ получения тромборезистентных полимерных материалов путем радиационной привитой сополимеризации на поверхность полимерного материала смеси гидрофильного мономера и ненасыщенного лиганда при массовом соотношении гидрофильный мономер: ненасыщенный лиганд 10:1-10:3 с последующей обработкой полимера раствором физиологически активного соединения, отличающийся тем, что в качестве ненасыщенного лиганда используют Nε-(мет)акрилоил-L-лизин, а в качестве раствора физиологически активного соединения используют кровь или плазму крови. Технический результат - описанный способ позволяет получать тромборезистентные материалы с повышенной тромборезистентностью и способностью к самопроизвольному повышению тромборезистентности при контакте с кровью или плазмой крови. 1 табл.

 

Изобретение относится к области химии полимеров и медицины, а именно к способу получения тромборезистентных полимерных материалов, которые находят широкое применение в медицинской промышленности для изготовления контактирующих с кровью изделий, например, протезов кровеносных сосудов, деталей имплантируемых в живой организм искусственных органов, магистралей аппаратов искусственного кровообращения, емкостей для хранения и переливания крови и т.д.

Все применяемые в настоящее время в контакте с кровью материалы не являются истинно тромборезистентными. Контакт крови с любым чужеродным материалом, включая полимеры, приводит к немедленному ее свертыванию, что является естественной защитной реакцией организма. Положительные результаты имплантации некоторых полимерных материалов определяются либо относительно небольшими размерами имплантата (сердечные клапаны), либо тем, что в условиях интенсивного кровотока продукты тромбообразования постоянно смываются с поверхности полимера и гидролизуются фибринолитическими ферментами крови. В обоих случаях защитные системы организма в состоянии справиться с тромбоэмболией.

Наиболее распространенным подходом к повышению тромборезистентности полимеров является модификация их поверхности биологически активными соединениями, воздействующими на ту или иную стадию процесса тромбообразования. В качестве биологически активного соединения наибольшее распространение получил гепарин - гетерополисахарид с молекулярной массой 10-30 тысяч, основная функция которого заключается в предотвращении свертывания крови. Гепарин нейтрализует активность тромбина - фермента крови, ответственного за образование тромба, путем катализа реакции тромбина с присутствующим в крови антитромбином III.

Впервые для повышения тромборезистентности полимерных материалов гепарин был использован в работе [V.L.Gott, J.D.Whiffen, R.S.Dutton, Heparin bonding on colloidal graphite surfaces // Science. 1963. V.142. №7. P.1297-1298]. На поверхность полимера сначала наносят слой графита, поверхность обрабатывают раствором бензалконийхлорида и затем раствором гепарина. Содержание гепарина на поверхности полимера составляет 0,002 мг/см2 поверхности.

Недостатком этого способа является невысокая гемосовместимость полимера, обусловленная низким содержанием гепарина, а также низкая устойчивость гепаринсодержащих полимеров к действию компонентов крови. После 24 часов пребывания в крови содержание гепарина на поверхности полимера уменьшается на 77%. При этом полностью отсутствует возможность повторной гепаринизации полимера.

Известен способ получения тромборезистентных полимерных материалов путем радиационной привитой сополимеризации на поверхность полимерного материала ненасыщенного производного гепарина или его смеси с гидрофильным мономером [авторское свидетельство СССР №1120679, C08F 291/00, 1979]. В качестве ненасыщенного производного гепарина используют гепарин, ацилированный хлорангидридом акриловой или метакриловой кислоты, а в качестве ненасыщенного мономера - растворимые в воде акриламид, винилпирролидон, гидроксиэтилметакрилат и т.п. Относительное время свертывания крови, равное отношению времени свертывания крови на поверхности полимера к времени свертывания крови на поверхности стекла, составляет 12,0 для гепаринсодержащего полимера и 1,7 для исходного полимера. Этот показатель не изменяется при хранении полимеров в физиологическом растворе (0,9%-ный раствор NaCl) в течение 8 месяцев.

Недостатком этого способа является низкая тромборезистентность полимера (относительный показатель адгезии тромбоцитов, равный отношению числа тромбоцитов на единице площади образца к числу тромбоцитов на единице площади стандарта - стекла, для исходного и модифицированного полимера составляет 1,0±0,2), а также существенное уменьшение антикоагулянтной активности гепарина на поверхности полимера при взаимодействии с плазмой крови. Известно, что в плазме крови присутствует более 20 белков, способных нейтрализовать антикоагулянтную активность гепарина [Биосовместимость. Под ред. В.И.Севастьянова. - М.: ГУП «Информационный центр ВНИИгеосистем», 1999, с.319]. Относительное время свертывания крови после хранения полимера в плазме крови человека в течение двух недель и одного месяца уменьшается с 12,0 до 5,3 и 3,6 соответственно. При этом отсутствует возможность повторной гепаринизации полимера без извлечения его из раствора плазмы крови и повторения процесса радиационной привитой сополимеризации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения тромборезистентных полимерных материалов путем радиационной привитой сополимеризации на поверхность полимерного материала смеси гидрофильного мономера и ненасыщенного лиганда при массовом соотношении гидрофильный мономер 6 ненасыщенный лиганд 10:1-3 с последующей обработкой полимера раствором физиологически активного соединения [Авторское свидетельство СССР №833999, C08F 291/00, 1981]. В качестве раствора физиологически активного соединения используют водный раствор гепарина. В качестве гидрофильного мономера используют акриламид или N-винилпирролидон, а в качестве ненасыщенного лиганда, способного избирательно адсорбировать гепарин, используют холестериновый эфир N-метакрилоил-β-аланина, холестериновый эфир N-акрилоил-ω-аминоэнантовой кислоты или холестериновый эфир N-метакрилоил-ω-аминолауриновой кислоты. Функция гидрофильного мономера заключается в создании на поверхности полимера гидрофильного слоя, в котором иммобилизованы производные холестерина. При этом создаются наиболее благоприятные условия для функционирования производных холестерина: они связаны не с гидрофобной поверхностью полимера, а с гидрофильными цепями привитого полимера, что облегчает их селективное взаимодействие с водорастворимым гепарином. При этом концентрация гепарина на поверхности полимера составляет 0,17-0,40 мг/см2 поверхности. Время свертывания крови на поверхности полимера в результате гепаринизации увеличивается с 6 до 30 минут. Селективное взаимодействие производных холестерина с гепарином обеспечивает возможность повторной гепаринизации поверхности после удаления с поверхности изначально иммобилизованного гепарина. Время свертывания крови на поверхности полимера практически не изменяется и составляет 30±1 минут после проведения процедуры: удаление адсорбированного гепарина промыванием насыщенным раствором NaCl, повторная адсорбция гепарина.

Недостатком этого способа является невысокая тромборезистентность материала (время свертывания крови на поверхности полимера в результате его обработки повышается с 6 до 30 минут), а также необходимость повторного введения гепарина в кровоток для восстановления тромборезистентности после разрушения и удаления гепарина с поверхности полимера, что существенно усложняет процесс и приводит к снижению свертываемости всей крови.

Задачей изобретения является разработка способа получения полимерных материалов, обладающих повышенной самопроизвольной тромборезистентностью, проявляющейся при контакте с кровью или плазмой крови.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение тромборезистентности полимерных материалов и придание им способности к самопроизвольному повышению тромборезистентности при контакте с кровью или плазмой крови.

Технический результат достигается тем, что в способе получения тромборезистентных полимерных материалов путем радиационной привитой сополимеризации на поверхность полимерного материала смеси гидрофильного мономера и ненасыщенного лиганда при массовом соотношении гидрофильный мономер: ненасыщенный лиганд 10:1-3 с последующей обработкой полимера раствором физиологически активного соединения в качестве ненасыщенного лиганда используют Nε-(мет)акрилоил-L-лизин, а в качестве раствора физиологически активного соединения используют кровь или плазму крови.

Привитую сополимеризацию проводят в вакууме под действием γ-излучения с суммарной дозой 1,0-10,0 Мрад при температуре 0-50°С. В зависимости от мощности дозы время облучения составляет 0,5-20 часов. Предпочтительно облучение проводят при комнатной температуре, мощности дозы 0,3-1,0 Мрад/час и суммарной дозе 1,0-3,0 Мрад. Привитую сополимеризацию проводят путем облучения полимерного материала, погруженного в водный раствор смеси гидрофильного мономера и Nε-(мет)акрилоил-L-лизина. При обработке материала кровью или плазмой крови на его поверхности концентрируется плазминоген за счет биоспецифического взаимодействия с привитым Nε-(мет)акрилоил-L-лизином. Концентрирование плазминогена на поверхности полимера приводит к возникновению контактов молекул плазминогена между собой и автокаталитическому превращению плазминогена в плазмин - наиболее активный фибринолитический фермент крови, ответственный за растворение тромбов в случае их возникновения [В.В.Мосолов. Протеолитические ферменты. - М.: Наука. 1971. C.185]. Конечным результатом взаимодействия полимера с кровью является появление на поверхности полимера, принадлежащего данному организму и поэтому не вызывающего реакций отторжения, плазмина. При разрушении адсорбированного плазмина его взаимодействие с Nε-(мет)акрилоил-L-лизином нарушается и он замещается новой молекулой плазминогена из крови. Таким образом, на поверхности полимера непрерывно генерируется плазмин, который и обеспечивает повышенную тромборезистентность полимера за счет разрушения тромбов в случае их образования.

Тромборезистентность полимерных материалов оценивают по времени свертывания крови.

Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение, но никоим образом не ограничивают область его применения.

Пример 1

В ампулу загружают 50 мл водного раствора, содержащего 1,0 г акриламида и 0,1 г Nε-акрилоил-L-лизина, и полиэтиленовую пленку с площадью 42 см2. Ампулу вакуумируют до 10-3 мм рт.ст., запаивают и облучают Со60 при 0°С, мощности дозы 0,3 Мрад/час в течение 10 часов. Ампулу вскрывают, полимер промывают водой, физиологическим раствором (0,9%-ный раствор NaCl) и выдерживают в плазме крови человека при комнатной температуре в течение 2 минут. Время свертывания крови на обработанной пленке составляет 48±2 минут. Время свертывания крови на исходной пленке равно 6±1 минутам. Для удаления адсорбированного плазминогена и плазмина пленку обрабатывают аминокапроновой кислотой. После этого время свертывания крови на поверхности пленки уменьшается до 9±1 минут. Пленку повторно обрабатывают плазмой крови человека. Время свертывания крови на поверхности пленки вновь повышается до 46±2 минут. Время свертывания крови на поверхности пленки, 6 раз подвергнутой процедуре «удаление плазминогена - обработка плазмой крови человека», составляет 45±2 минут.

Примеры 2-5

Процесс проводят по примеру 1, используя различные исходные вещества и их количества, а также различные условия проведения привитой сополимеризации и обработки полимера. Для всех исходных полимеров время свертывания крови на их поверхности составляет 5±2 минуты. Результаты приведены в таблице.

Пример 6

В ампулу загружают 100 мл водного раствора, содержащего 1,5 г акриламида и 0,3 г Nε-акрилоил-L-лизина, и 3 плетеных лавсановых протеза кровеносных сосудов диаметром 4 мм и длиной 45 мм. Ампулу вакуумируют до 10-3 мм рт.ст., запаивают и облучают Со60 при 20°С, мощности дозы 0,3 Мрад/час в течение 10-3 часов. Ампулу вскрывают, протезы промывают водой, физиологическим раствором и выдерживают в плазме крови собаки при комнатной температуре в течение 5 минут. Под внутривенным наркозом выделяют сонную артерию собаки (3 животных). После резекции участка сосуда производят протезирование дефекта модифицированным сосудистым протезом конец в конец. После наложения дистального анастомоза протез промывают кровью, после чего кровь удаляют и накладывают проксимальный анастомоз. Во время операции и в послеоперационном периоде никакой антикоагулянтной терапии не проводят. Время наблюдения за оперированными животными составляет 6 месяцев. В течение всего времени наблюдения у животных сохраняется активная пульсация выше и ниже места протезирования. Не изменяется также давление и объем протекающей через протез крови, что свидетельствует о полной проходимости протезов.

Для сравнения с предлагаемым изобретением испытывают исходные немодифицированные протезы (2 протеза), которые полностью забиваются тромбом через 3-5 суток после протезирования.

Проведение испытаний на 3 протезах, модифицированных по способу-прототипу радиационной привитой сополимеризацией смеси 2 г акриламида и 0,3 г холестеринового эфира N-метакрилоил-β-аланина и обработанных раствором гепарина, показали, что после имплантации собакам первый протез тромбируется на 24-ые сутки, второй - на 32-ые сутки, а третий - на 40-ые сутки.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получать тромборезистентные полимерные материалы с повышенной тромборезистентностью и способностью к самопроизвольному повышению тромборезистентности при контакте с кровью или плазмой крови.

Предельные количества модифицирующих соединений, используемых при получении полимерных материалов, определяются следующим. При соотношении гидрофильный мономер: Nε-(мет)акрилоил-L-лизин больше, чем 10:1, снижается емкость привитого сополимера по плазминогену и снижается время свертывания крови на поверхности модифицированного полимера. При соотношении гидрофильный мономер: Nε-(мет)акрилоил-L-лизин 10:3 достигается предельное значение емкости привитого сополимера по плазминогену и уменьшение этого соотношения уже не приводит к увеличение времени свертывания крови на поверхности модифицированного полимера.

Способ получения тромборезистентных полимерных материалов путем радиационной привитой сополимеризации на поверхность полимерного материала смеси гидрофильного мономера и ненасыщенного лиганда при массовом соотношении гидрофильный мономер: ненасыщенный лиганд 10:1-10:3 с последующей обработкой полимера раствором физиологически активного соединения, отличающийся тем, что в качестве ненасыщенного лиганда используют Nε-(мет)акрилоил-L-лизин, а в качестве раствора физиологически активного соединения используют кровь или плазму крови.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химии полимеров, биотехнологии, медицины и касается осуществления экологически чистого и экономически эффективного производства модифицированных полимеров в промышленных масштабах.

Изобретение относится к способу получения катионита, который может быть использован в химической и металлургической промышленности при очистке сточных вод от ионов металлов.

Изобретение относится к способу получения катионита, который может быть использован в химической и металлургической промышленности при очистке сточных вод от ионов металлов.
Гидрогель // 2341539
Изобретение относится к сетчатому гидрогелю, используемому во многих областях применения, таких как повязки на раны, устройства для регулированного высвобождения лекарственного средства, включая устройства для трансдермальной доставки лекарственного средства, косметические средства, биодатчики или электроды, покрытия или мембраны, кожные клеи и предохранители для случая стомы и ухода при недержании и т.п.
Изобретение относится к способу получения латексов путем периодической радикальной полимеризации одного или нескольких этиленовоненасыщенных мономеров, включающему участие в полимеризации: (а) одной или нескольких тонких дисперсий одного или нескольких тонкодиспергированных мономеров и (b) одного или нескольких затравочных латексов одного или нескольких затравочных полимеров, а также к способу получения смолы из латексов, подвергающихся обработке таким образом, чтобы извлечь из них полимер или полимеры в виде смол.

Изобретение относится к получению водных катионных латексов с полыми полимерными частицами, являющимися многофункциональными добавками, используемыми при получении полимерных композиций, лакокрасочных материалов, покрытий, в том числе на бумаге, и других областях в качестве белого пигмента, наполнителя, снижающего плотность материала и уменьшающего внутренние напряжения при формировании покрытий или полимерных изделий.
Изобретение относится к фотополимеризующимся композициям на основе акриловых олигомеров и может быть использовано в лазерной стереолитографии. .
Изобретение относится к области химии полимеров и медицины, а именно к способу получения тромборезистентных полимерных материалов, которые находят широкое применение в медицинской промышленности для изготовления контактирующих с кровью изделий, например протезов кровеносных сосудов, деталей имплантируемых в живой организм искусственных органов, магистралей аппаратов искусственного кровообращения, емкостей для хранения и переливания крови и т.д.
Изобретение относится к области медицины, а именно к сердечно-сосудистой хирургии, и может быть использовано при изготовлении биопротезов, предназначенных для протезирования клапанов сердца.

Изобретение относится к способу производства высвобождающего лекарственное средство медицинского устройства, выбранного из группы, состоящей из сосудистых устройств, протезов, зондов, катетеров, зубных имплантатов или подобного, применяемых при лечении и/или профилактики рестеноза сосудов, приводящего к острой сосудистой недостаточности, обусловленной уменьшением массы циркулирующей крови.

Изобретение относится к медицине, в частности к композиции для покрытия имплантируемого медицинского устройства, которая содержит, по меньшей мере, один полимер и, по меньшей мере, одно биологически активное вещество, например нафтазарин и/или производное нафтазарина, в частности шиконин.

Изобретение относится к медицине, в частности к композиции для покрытия имплантируемого медицинского устройства, которая содержит, по меньшей мере, один полимер и, по меньшей мере, одно биологически активное вещество, например нафтазарин и/или производное нафтазарина, в частности шиконин.

Изобретение относится к области медицины. .

Изобретение относится к медицине, в частности к первичной упаковке, содержащей ингибитор тромбина с низкой молекулярной массой на пептидной основе, при этом упаковка герметично закрыта каучуковой пробкой или поршнем, содержащим бромбутилкаучук, а также к способу производства указанной первичной упаковки.

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ изготовления субстрата, в котором соединение, обладающее активностью против свертывания крови, выбранное из группы, состоящей из гепарина, тромбомодулина, 4-метоксибензолсульфонил-Asn (PEG2000-Ome)-Pro-4-амидинобензиламидо, ATIII и гирудина, и гидрофильное соединение, выбранное из группы, состоящей из PVA, PVP, PEG, PPG, материала, состоящего из полиэфира и полисилоксана, полиэтиленамина, полиаллиламина, поливиниламина, поливинилацетата, полиакриловой кислоты и полиакриламида, а также сополимера или привитого полимера из мономера указанных полимеров и другого мономера, приводят в контакт с субстратом, который содержит раствор органического растворителя, в котором содержание влаги составляет 25 об.% или более и 90 об.% или менее, и содержится по меньшей мере одна вторичная или третичная гидроксильная группа; затем облучают соединение, обладающее активностью против свертывания крови, и гидрофильное соединение, приведенные в контакт с субстратом, с использованием излучения, выбранного из группы, состоящей из -лучей, -лучей, рентгеновских лучей, пучка электронов и пучка нейтронов, и отмывают непрореагировавшие компоненты при помощи неионогенного поверхностно-активного агента
Наверх