Биоматериал для возмещения дефектов костей и способ его получения

Настоящее изобретение относится к медицине и описывает способ получения биоматериала для возмещения дефектов костей, включающий механическую очистку костей от параоссальных мягких тканей, где органические компоненты кости удаляют с помощью 6% раствора гипохлорита натрия в течение 6-8 суток, измельчают в фарфоровой ступке до размеров гранул диаметром 50-100 мкм, промывают в дистиллированной воде и 96% этаноле и высушивают при комнатной температуре в течение суток. Полученный биоматериал характеризуется шероховатостью, наноструктурированностью и имеет упорядоченную высокопористую структуру с размером пор 50-150 мкм, близкую к естественной структуре минерального матрикса костной ткани. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 5 ил.

 

Изобретение относится к медицине, в частности к материалам для возмещения дефектов костей (остеомиелитических секвестров, костных кист, очагов остеонекроза) посредством осуществления остеоиндукции и остеокондукции в полостях, заполненных предлагаемым биоматериалом.

Известен имплантат для пластики костных полостей на основе крупноячеистой коллагеновой матрицы из декальцинированной губчатой кости, причем на нем осуществляют иммобилизацию антибактериальных препаратов, культур бластных клеток и стимуляторов биогенеза (RU №2335258, 27.05.2008).

Известен биоимплантат для возмещения дефектов минерализованных тканей, который содержит минеральную составляющую, выделенную из костной ткани диафизов сельскохозяйственных животных путем воздействия 0,5 н. раствором соляной кислоты и насыщенного раствора щелочи, дополнительно содержит коллаген, белки плазмы крови пациентов с активным остеогенезом, взятой в период дистракции, физиологический раствор (RU №2311167 С2, 20.06.2006).

Недостатками известных имплантатов являются: сложность изготовления, низкая остеоиндуктивная и остеопластическая эффективность, отсутствие остеокондуктивной активности, они ограниченно биосовместимы, окружаются фиброзной капсулой. При получении известных имплантатов используют деминерализующие вещества, нарушающие естественную микроархитектонику и химический состав костной ткани, что отрицательно сказывается на остеинтеграционных свойствах имплантатов и клинических результатах.

Задачей изобретения является создание биоматериала с высокими остеоиндуктивными, остеокондуктивными и остеоинтеграционными свойствами, имеющего высокопористую структуру, близкую к естественной структуре минерального матрикса костной ткани, а также упрощение процедуры изготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения биоматериала для возмещения дефектов костей включает механическую очистку костей от параоссальных мягких тканей, органические компоненты кости удаляют с помощью 6% раствора гипохлорита натрия в течение 6-8 суток, измельчают в фарфоровой ступке до размеров гранул диаметром 50-100 мкм, промывают в дистиллированной воде и 96% этаноле и высушивают при комнатной температуре в течение суток. Полученный биоматериал характеризуется шероховатостью и наноструктурированностью и имеет упорядоченную высокопористую структуру с размером пор 50-150 мкм, близкую к естественной структуре минерального матрикса костной ткани.

Настоящее изобретение поясняют описанием, примером использования и иллюстрациями, на которых изображено:

Фиг.1 - упорядоченная высокопористая трехмерная организация биоматериала, близкая к естественной структуре минерализованного матрикса костной ткани. Сканирующая электронная микроскопия;

Фиг.2 - прикрепление к поверхности биоматериала остеогенных клеток и кровеносного сосуда свидетельствует об остеоинтеграционной эффективности биоматериала. Сканирующая электронная микроскопия;

Фиг.3 - врастание кровеносных сосудов и периваскулярных остеогенных клеток в трехмерную высокопористую структуру биоматериала свидетельствует о высоких остеоиндуктивных и остеокондуктивных свойствах биоминерала. Сканирующая электронная микроскопия;

Фиг.4 - эффективность биоматериала, как стимулятора регенерации костной ткани при возмещении дырчатого дефекта большеберцовой кости экспериментальных животных (крыс): а - регенерат животного контрольной группы, б - регенерат животного опытной группы. Срок эксперимента 7 суток. Стрелками обозначены гранулы биоматериала, окруженные новообразованной костной тканью в необычно ранние сроки. Световая микроскопия парафинового среза. Окраска гематоксилином и эозином. Объектив 10, окуляр 10;

Фиг.5 - доля различных тканевых компонентов в составе регенерата, формирующегося после перфорационной травмы большеберцовой кости крыс, в контроле (K) и опыте (О) через 7, 14 и 21 сутки после операции. Белый цвет - неминерализованные компоненты; темно-серый - остеоид костной ткани; черный - минерализованный матрикс костной ткани. Результаты рентгеновского эдектронно-зондового микроанализа.

Способ получения биоматериала осуществляют следующим образом.

Кости сельскохозяйственных животных очищают механическим способом от параоссальных мягких тканей. Органические компоненты кости (клетки, сосуды, костный мозг) удаляют с помощью 6% раствора гипохлорита натрия в течение 6-8 суток. Очищенную кость либо костные блоки измельчают в фарфоровой ступке до размеров частиц 50-100 мкм по трем измерениям (ширина, длина и высота). Полученный порошок, состоящий из гранул диаметром 50-100 мкм, промывают в дистиллированной воде и 96% этаноле и высушивают при комнатной температуре в течение суток.

Полученный биоматериал имеет упорядоченную высокопористую структуру с размером пор 50-150 мкм, близкую к естественной структуре минерального матрикса костной ткани (фиг.1).

Пример использования биоматериала.

В эксперименте на 60 взрослых крысах линии Wistar под общей анестезией в проксимальной трети диафиза большеберцовых костей в контрольной и опытной группах моделировали несквозные дырчатые дефекты диаметром 2 мм и глубиной 2,5-3 мм. В опытной группе животным непосредственно после операции в область сформированного дефекта вводили стерильный порошок биоматериала. Операционную рану послойно ушивали узловыми швами.

Сканирующая электронная микроскопия показала, что биоматериал имеет высокопористую структуру, содержит взаимосвязанные поры размером 50-150 мкм и сохраняет естественную архитектонику минерализованного матрикса костной ткани (фиг.1). Микрорельеф поверхности биоматериала характеризуется шероховатостью и наноструктурированностью, что обеспечивают оптимальные отношения между уровнем адгезии, темпами пролиферации и степенью дифференциации остеогенных клеток (фиг.2). Кровеносные сосуды и остеогенные клетки вросли в биоматериал, что свидетельствует о его высоких остеокондуктивных и остеоиндуктивных свойствах (фиг.3). После введения биоматериала активизировалось репаративное костеобразование и сократились сроки возмещения дефекта кости, о чем свидетельствует проведенное гистологическое исследование (фиг.4). Так в опытной группе животных через 7 суток после операции объем костной ткани в регенерате возрос более чем в 2 раза - с 8,6±0,41% в контроле до 17,9±0,63% в опыте (Р<0,001) (фиг.5).

Использование предлагаемого способа в отделе экспериментальной травматологии и ортопедии ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А.Илизарова» позволило получить биоматериал без воздействия деминерализующих веществ, который имеет высокопористую структуру, близкую к естественной структуре минерального матрикса костной ткани. Предложенный способ упростил процедуру изготовления биоматериала, а его применение позволило сократить сроки возмещения дефектов костей.

1. Способ получения биоматериала для возмещения дефектов костей, включающий механическую очистку костей от параоссальных мягких тканей, отличающийся тем, что органические компоненты кости удаляют с помощью 6%-ного раствора гипохлорита натрия в течение 6-8 суток, измельчают в фарфоровой ступке до размеров гранул диаметром 50-100 мкм, промывают в дистиллированной воде и 96% этаноле и высушивают при комнатной температуре в течение суток.

2. Биоматериал для возмещения дефектов костей, полученный способом по п.1, состоящий из минерального порошка, выделенного из костной ткани сельскохозяйственных животных, отличающийся тем, что полученный биоматериал характеризуется шероховатостью, наноструктурированностью и имеет упорядоченную высокопористую структуру с размером пор 50-150 мкм, близкую к естественной структуре минерального матрикса костной ткани.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и касается создания высокоэффективного способа хирургического лечения ладонного фасциального фиброматоза, позволяет сократить сроки лечения и предупредить ранние осложнения, а также создает оптимальные условия для заживления ран.
Изобретение относится к области ветеринарии. .
Изобретение относится к фармацевтической композиции для лечения остеоартрита, включающей клодроновую кислоту и гиалуроновую кислоту или их соли в качестве активных компонентов и соответствующие наполнители.
Изобретение относится к медицине, в частности к терапии, и может быть использовано для коррекции недифференцированной дисплазии соединительной ткани (НДСТ). .

Изобретение относится к новым диамидам пиримидин-4,6-дикарбоновой кислоты формулы I, обладающих свойствами селективных ингибиторов коллагеназ, которые относятся к надсемейству металлопротеиназ и матричных металлопротеиназ.
Изобретение относится к медицине, а конкретнее к апитоксинотерапии. .
Изобретение относится к медицине, в частности к терапии, и касается лечения недифференцированной дисплазии соединительной ткани. .

Изобретение относится к области медицины, а именно к стоматологии, и касается получения цемента брушитного типа для замещения костных дефектов. .

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к способу получения гидроксиапатита (ГА), обладающего антимикробной активностью, который может использоваться в медицине в качестве материала для замещения костных дефектов, в фармации, косметике, стоматологии, перевязочных средствах и в различных областях техники.

Изобретение относится к медицине. .

Изобретение относится к области медицинского материаловедения и может быть использовано при создании материалов для травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, а также в качестве носителей для лекарственных средств.
Изобретение относится к биоактивному микропористому материалу для костной хирургии, который включает при определенных соотношениях измельченное в порошок высокощелочное стекло островной, цепочечной, кольцевой и слоистой структуры определенного состава, порошок кальций-фосфатного наполнителя, выбранного из кальций-дефицитного гидроксиапатита с отношением Са/Р=1,5-1,65 или -трехкальциевого фосфата, и порообразователь, представляющий собой крахмал или желатин.

Изобретение относится к медицине. .
Изобретение относится к медицине, в частности к кальцийфосфатным керамическим материалам, предназначенным для изготовления костных имплантатов и/или замещения дефектов при различных костных патологиях.

Изобретение относится к медицине, конкретно к хирургическому материалу и средствам для замещения дефектов костной ткани. .

Изобретение относится к области материалов для костных имплантантов и может быть использовано для изготовления биокерамики для лечения костных дефектов. .

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, и может использоваться для заполнения костных дефектов.
Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, и может быть использовано для протезирования пациентов при значительной атрофии костной ткани альвеолярного отростка.

Изобретение относится к медицине, в частности к материалам для возмещения дефектов костей посредством осуществления остеоиндукции и остеокондукции в полостях, заполненных предлагаемым биоматериалом

Наверх