Способ получения биоимплантата для замещения сегментарных дефектов трахеи

Изобретение относится к хирургии и может быть применимо для получения биоимплантата для замещения сегментарных дефектов трахеи. Синтетический матрикс стерилизуют перегретым паром в течение 40 мин под давлением 1 атм, покрывают фибрином крови пациента, заселяют культурой МСК пациента, культивированных в питательной среде, содержащей 20% сыворотки крови пациента. Биоимплантат предварительно имплантируют подкожно сроком на 1 мес. Способ позволяет уменьшить риск гнойно-септических осложнений, уменьшить потерю культуры МСК. 3 ил.

 

Изобретение относится к медицине и ветеринарии, а именно к трансплантологии, травматологии, хирургии, онкологии, и касается биоимплантатов, предназначенных для замещения сегментарных дефектов трахеи человека и животных.

Известно, что при развитии стеноза трахеи, вызванного злокачественными новообразованиями, инфекционными заболеваниями, послеоперационными осложнениями или травмой, возникает необходимость в резекции значительных участков органа. В ряде случаев невозможно формирование первичного анастомоза и возникает необходимость в замещении значительных дефектов трахеи с использованием биоимплантатов.

Известен способ получения биоимплантата трахеи на основе скаффолда композитной структуры из биосовместимого материала, насыщенного клетками, предназначенного для репарации стенки трахеи (CN 1386478).

Недостатки: способ не обеспечивает возможность создания сегментарного биоимплантата, соответствующего механическим и конфигуративным характеристикам трахеи.

Известен способ получения биоимплантата трахеи на основе биосовместимого полимерного матрикса из волокон политетрафторэтилена, между которыми имеются единичные пустоты, армированного жесткоупругим каркасом, покрытого снаружи лекарственным веществом (патент Франции N 9402475).

Недостатки: способ не обеспечивает достаточную барьерную функцию биоимплантата, поскольку его стенка проницаема для крови и воды; риск инфицирования, отсутствие плотной фиксации биоимплантата к культе трахеи для формирования состоятельного анастомоза.

Известен способ получения биоимплантата трахеи на основе матрикса из полиэтилен терефталата и полиуретана, заселенного мезенхимальными стромальными клетками (МСК) третьего-седьмого пассажа, культированными в DMEM с 10% эмбриональной телячьей сыворотки в биореакторе оригинальной конструкции (Ajalloueian F. et al. Biomechanical and biocompatibility characteristics of electrospun polymeric tracheal scaffolds. Biomaterials. 2014 Jul; 35 (20): 5307-15).

Недостатки: использование чужеродного белка - эмбриональной телячьей сыворотки для культивирования МСК с возможным развитием острой иммунологической реакции; не предусмотрено нанесение на синтетический матрикс биоактивного компонента для обеспечения адгезии клеток, что ведет к большой потере культуры МСК за счет их расселения на дне биореактора; требуется использование биореактора оригинальной конструкции для культивирования МСК на поверхности скаффолда.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению (прототипом) является способ получения биоимплантата для замещения сегментарных дефектов трахеи, имеющего в основе пористый матрикс, полученный из резорбируемого полимера POSS-PCL (polyhedral oligomeric silsesquioxane poly(ε-caprolactone) urea urethane): уретана на основе 80% поликапролактона и 20% поликарбоната. Скаффолд получают путем погружения U-образных колец из эластомера POSS-PGU в жидкую смесь POSS-PCL и натрия бикарбоната с образованием внутреннего и наружного пенистых слоев матрикса. Наружный слой матрикса заселяют МСК, выделенными из костного мозга пациента с использованием клеточного процессора, культивированными в среде RPMI с 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 100 мг/мл пенициллина и 100 мг/мл стрептомицина. Внутренний слой заселяют эпителиальными клетками трахеи пациента после их экспозиции в среде с пенициллином и стрептомицином, 10% эмбриональной телячьей сывороткой и последующим культивированием в ростовой среде для эпителиальных клеток. Для колонизации клетками биоимплантат культивируют в течение 14 суток (G.Z. Teoh et al. Development of resorbable nanocomposite tracheal and bronchial scaffolds for paediatric applications. British Journal of Surgery 102 (2) P e140-e150, 2015).

Недостатки прототипа: риск резорбции матрикса биоимплантата, что может привести к потере каркасных и функциональных свойств; высокий риск развития медиастенита, системных гнойно-септических осложнений, вследствие потенциальной проницаемости стенки для микроорганизмов через поры матрикса (диаметр пор 40-105 мкм); возможность развития острой иммунологической реакции вследствие использования чужеродного белка - эмбриональной телячьей сыворотки для культивирования клеток; не предусмотрено нанесение биоактивного компонента на синтетический матрикс для обеспечения адгезии клеток, что ведет к большой потере культуры МСК, предназначенных для колонизации матрикса.

Задачей изобретения является создание нового способа получения биоимплантата для замещения сегментарных дефектов трахеи, устраняющего недостатки прототипа.

Задача решается тем, что разработан новый способ получения биоимплантата для замещения сегментарных дефектов трахеи на основе синтетического матрикса, наружный слой которого заселяют МСК костного мозга пациента, культивированными в питательной среде RPMI-1640. Стенка матрикса состоит из пяти разнонаправленно ориентированных слоев. Матрикс получен с использованием 3D принтинга, а именно электроформования, в соответствии с размерами и формой дефектного участка трахеи пациента. Готовый матрикс стерилизуют перегретым паром в течение 40 мин под давлением 1 атм, покрывают фибрином крови пациента, заселяют культурой МСК пациента, культивированных в питательной среде, содержащей 20% сыворотки крови пациента. Для формирования in situ соединительной ткани и сети кровеносных сосудов биоимплантат предварительно сроком на 1 месяц имплантируют подкожно. Затем трансплантируют в область дефекта трахеи пациента.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Основой биоимплантата трахеи служит синтетический матрикс из ультраволокнистого материала - фторопласта, полученного с применением 3D принтинга, а именно электроформования. Размеры и форму матрикса определяют на основе данных компьютерной томографии. Матрикс формируют из пяти разнонаправлено ориентированных слоев нетканого ультраволокнистого материала: технологический слой, двойные внутренний и наружные слои. Плотность упаковки волокон в материале - не менее 8%. Между внутренним и наружным слоем располагают полукольца из полиуретана.

Предшественники МСК выделяют из костного мозга пациента, генерируют культуру МСК с фенотипом CD34-CD45-CD90+CD105+ в питательной среде RPMI-1640, содержащей 20% сыворотки крови пациента, 2 мМ L-глутамина, 100 МЕ/мл пенициллина G, 100 мкг/мл стрептомицина. Готовый матрикс стерилизуют перегретым паром в течение 40 мин под давлением 1 атм, затем покрывают фибрином крови пациента (не менее 0,01 мг/см2), заселяют культурой МСК пациента (второго пассажа, не менее 6 тыс кл./см2) и инкубируют в питательной среде RPMI-1640 при t=37°С и 5% СО2 в течение 7 суток.

Для формирования соединительной ткани и сети кровеносных сосудов биоимплантат предварительно сроком на 1 месяц имплантируют подкожно. Затем трансплантируют в область дефекта трахеи пациента.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 представлен покрытый соединительной тканью и васкуляризированный биоимплантат.

На фиг. 2 представлено замещение сегментарного дефекта трахеи биоимплантатом у собаки (трахеоскопия).

На фиг. 3 представлена стенка биоимплантата через 1,5 месяца после имплантации (гистологическое исследование биоптата, ув. 100).

Пример

По заявляемому способу был изготовлен матрикс биоимплантата для замещения сегментарного дефекта трахеи, полученный в соответствии с данными компьютерной томографии, из фторопласта Ф-42В и полиуретана марки Элластолан 1195 А с использованием метода 3D принтинга, а именно электроформования: толщина стенки - 4 мм, длина - 5,5 см, внутренний диаметр устройства - 2,4 см. Плотность упаковки пяти разнонаправлено ориентированных слоев нетканого ультраволокнистого материала - 8,9±0,6%. Матрикс простерилизован перегретым паром под давлением 1 атм в течение 40 мин.

Из костного мозга собаки выделяли предшественники МСК, генерировали культуру МСК с фенотипом CD34-CD45-CD90+CD105+ в питательной среде RPMI-1640, содержащей 20% сыворотки крови собаки, 2 мМ L-глутамина, 100 МЕ/мл пенициллина G, 100 мкг/мл стрептомицина. Наносили на внутреннюю и наружную поверхности стерильного матрикса фибрин сыворотки крови - 0,08±0,002 мг/см2, пассировали 1,4 мл суспензии МСК второго пассажа в концентрации 498000 кл/мл - 6000 кл/см2. Затем культивировали в питательной среде на основе RPMI-1640 в течение 7 суток при 37°С и 5% СО2.

Полученный биоимплантат имплантировали в область паховой складки собаки подкожно сроком на 1 месяц. Затем трансплантировали васкуляризированный биоимплантат в область дефекта трахеи собаки.

Через 1,5 месяца после трансплантации биоимплантата гнойно-септических осложнений, реакции отторжения тканей и признаков дыхательной недостаточности не наблюдали. Констатировали восстановление функции воздухопроводящих путей, что подтверждено данными трахеоскопии: в области замещения дефекта биоимплантатом имелись сформировавшиеся состоятельные анастомозы, сохранение широкого просвета воздухоносных путей, отсутствие признаков инфицирования тканей (Фиг. 2). При гистологическом исследовании биоптата отмечена репарация тканей в зоне имплантации (Фиг. 3).

Технический результат

Заявляемый способ обеспечивает получение биоимплантата трахеи на основе синтетического матрикса из биосовместимого нерезорбируемого материала, соответствующего по размерам и форме замещаемому сегменту трахеи пациента, обладающего воздухопроводящей и барьерной функциями, снижает риск инфицирования, обеспечивает быструю фиксацию и репарацию в зоне имплантации.

Способ получения биоимплантата для замещения сегментарных дефектов трахеи, основой которого является синтетический матрикс, наружный слой матрикса заселяют МСК костного мозга пациента, культивированными в питательной среде RPMI-1640, отличающийся тем, что стенка матрикса состоит из пяти разнонаправленно ориентированных слоев нетканого ультраволокнистого материала; армирован полукольцами из полиуретана, выполнен с использованием технологии 3D принтинга, а именно электроформования, по размерам и форме дефектного участка трахеи пациента; матрикс стерилизуют перегретым паром в течение 40 мин под давлением 1 атм, покрывают фибрином крови пациента, заселяют культурой МСК пациента, культивированных в питательной среде, содержащей 20% сыворотки крови пациента; предварительно имплантируют подкожно сроком на 1 мес.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, хирургии. Имплантируемое устройство предназначено для расширения атрофированного мочевого пузыря.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству для имплантации протеза внутри ткани, ограничивающей канал в теле человека, чтобы вызвать сужение такого канала, то есть уменьшение относительного поперечного сечения.

Группа изобретений относится к медицинской технике и может быть использована в области трансплантологии для замены в организме трубчатых органов. Описан трубчатый имплантат органов человека и животных, выполненный из нетканого пористого полимерного материала, сформированного из нано- и/или микроволокон диаметром 50-8000 нм из алифатического спирторастворимого (со)полиамида, с внутренним диаметром трубки 0,2-150 мм, толщиной стенки 0,05-5 мм, диаметром пор 0,1-500 мкм.

Изобретение относится к медицине, хирургии. Выполняют уретропластику у детей с проксимальными формами гипоспадии.

Изобретение относится к медицине, хирургии. Протез ортотопического искусственного мочевого пузыря представляет собой баллон из многослойной оболочки.

Изобретение относится к медицине, а именно к реконструктивно-восстановительной хирургии, и может быть использовано при замещении циркулярных дефектов трахеи. Дефектный участок трахеи оборачивают полипропиленовой биосовместимой гибкой разделительной пленочной мембраной.

Изобретение относится к медицине, а именно к торакальной хирургии, и может быть использовано при замещении циркулярных дефектов трахеи. Устройство выполнено комбинированным и состоит из полипропиленовой сетчатой трубчатой части и закрепленного на ее поверхности спиралеобразного каркаса из полипропиленовой нити.

Изобретение относится к медицине, а именно к урологии. Устанавливают в простатический отдел уретры стент в виде металлической спирали с резьбой посредством проводника и катетера Фолея.
Изобретение относиться к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано при лечении центральных стенозирующих злокачественных опухолей трахеи и бронхов.

Группа изобретений относится к медицине. Медицинская ограничивающая система содержит: имплантируемое ограничивающее устройство, которое является регулируемым и предназначено для образования ограничения в пациенте; и имплантируемый микроэлектромеханический насос, соединенный с возможностью прохождения текучей среды с ограничивающим устройством.
Изобретение относится к области медицины, хирургии. Выполняют стентирование сигмовидной кишки и зоны дивертикула саморасширяющимся стентом. Осуществляют лапароскопическую санацию брюшной полости раствором антисептика. Изолируют дивертикул пластиной Тахокомб. Дренируют брюшную полость. Способ снижает риск послеоперационных осложнений, обеспечивает профилактику рецидива перфоративного дивертикула сигмовидного отдела толстой кишки. 2 пр.

Группа изобретений относится к медицине и может быть использована при аорто- или подвздошно-бедренном или бедренно-подколенном решунтировании. Инструмент включает базовый шток и съемные исполнительные органы, проводящую головку, ручку и цанговый зажим, состоящий из цанги и направляющей цилиндрической втулки. Исполнительные органы выполнены с возможностью резьбового соединения со штоком. В сборке штока с головкой инструмент позволяет бестравматично провести и разместить шток в пересеченном тромбированном шунте. В сборке штока с ручкой обеспечивает штоку возможность вращательного и продольного перемещения по шунту. В сборке штока с ручкой с цанговым зажимом инструмент обеспечивает возможность фиксации на нем обоих шунтов, тромбированного и нового, и возможность одномоментно удалить тромбированный шунт и провести новый, осуществив тракцию с контролируемым усилием. Инструмент и способ позволяют при одном хирургическом вмешательстве одномоментно удалить тромбированный сосудистый шунт из его канала и провести новый сосудистый шунт в тот же канал, повысить качество лечения за счет снижения травматичности и длительности операции и повысить удобство ее проведения. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для лечения ожирения, и в частности к желудочно-кишечному имплантату. Внутрипросветный протез содержит стент, содержащий: первую часть, содержащую дистальный выпуклый участок, выполненную с обеспечением ее удержания в просвете трубчатого органа, и вторую часть, содержащую более мягкий участок, соединенную с первой частью так, что сила, прикладываемая ко второй части, по меньшей мере частично изолирована от первой части, и проксимальный раструб. Более мягкий участок имеет средство, обеспечивающее коаксиальное соединение клапана и дистального выпуклого участка, который выполнен с возможностью расширения, тем самым усиливая удержание стента. Устройство не мешает функционированию сфинктера привратника желудка. Привратник желудка работает обычным образом, при этом обеспечено закрепление указанного устройства на своем месте. Устройство задерживает опорожнение желудка, обеспечивая потребителю продолжительное ощущение насыщения. 16 з.п. ф-лы, 139 ил.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для изготовления протезов желчных протоков. Способ изготовления трехслойного каркаса для протезирования желчного протока из биосовместимых рассасывающихся полимеров в виде трубки заключается в послойном нанесении методом электроформования трех слоев указанных полимеров. Из раствора поликапролактона и хлороформа вязкостью 0,29-1,28 Па⋅с и электропроводностью от 2,1⋅10-7 до 7,3⋅10-5 См/см производят формование первого слоя толщиной от 0,1 до 0,4 мм с производительностью от 0,88 от 15,2 см3/ч на вращающийся осадительный электрод диаметром от 2,0 до 6,3 мм при межэлектродном расстоянии от 12 до 30 см. Затем на первый слой, без остановки процесса, в течение от 1,5 до 3,5 мин, производят формование второго слоя толщиной от 0,1 до 0,15 мм из того же полимерного раствора при межэлектродном расстоянии от 6,0 до 8,5 см и производительности от 26,4 до 41,6 см3/ч. Сразу после завершения изготовления второго слоя, поверх него, производят формование третьего слоя толщиной от 0,2 до 0,4 мм при межэлектродном расстоянии от 12 до 30 см и производительности процесса от 4,0 до 12 см3/ч, при продолжающемся вращении осадительного электрода из раствора одного из биоразлагаемых полимеров. Полученный трубчатый элемент разрезают на трубочки необходимой длины и снимают с электрода. Изобретение обеспечивает упрощение процесса изготовления трехслойного каркаса для протезирования желчного протока за счет его изготовления в одну стадию. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области медицинской техники, и в частности, к искусственному ортотопическому эндопротезу мочевого пузыря и может быть использовано при замене мочевого пузыря пациента, когда последний страдает серьезными неизлечимыми болезнями такими, которые подвергают риску правильную его работу. Искусственный ортотопический эндопротез мочевого пузыря содержит первый участок, выполненный с возможностью соединения с уретрой пациента, и второй участок, выполненный с возможностью соединения с мочеточниками упомянутого пациента. Первый участок содержит сжимающийся кожух, изготовленный из многослойной силиконовой мембраны, имеющей внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, которые обе покрыты пиролитическим турбостратическим углеродом. Второй участок содержит рассасывающуюся крышку, содержащую полотно из волокон PGA, и раму, соединенную с упомянутой крышкой, изготовленную с использованием сополимера PGA/PLA. Кожух и крышка соединяются вместе вдоль их соответствующих границ, чтобы образовать оболочку. Изобретение позволяет значительно снизить вероятность послеоперационных инфекций, а также уменьшает риск стеноза мочеточников пациента. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники, и в частности, к искусственному ортотопическому эндопротезу мочевого пузыря и может быть использовано при замене мочевого пузыря пациента, когда последний страдает серьезными неизлечимыми болезнями такими, которые подвергают риску правильную его работу. Искусственный ортотопический эндопротез мочевого пузыря содержит первый участок, выполненный с возможностью соединения с уретрой пациента, и второй участок, выполненный с возможностью соединения с мочеточниками упомянутого пациента. Первый участок содержит сжимающийся кожух, изготовленный из многослойной силиконовой мембраны, имеющей внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, которые обе покрыты пиролитическим турбостратическим углеродом. Второй участок содержит рассасывающуюся крышку, содержащую полотно из волокон PGA, и раму, соединенную с упомянутой крышкой, изготовленную с использованием сополимера PGA/PLA. Кожух и крышка соединяются вместе вдоль их соответствующих границ, чтобы образовать оболочку. Изобретение позволяет значительно снизить вероятность послеоперационных инфекций, а также уменьшает риск стеноза мочеточников пациента. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии. При изготовлении клапаносодержащего кондуита его трубчатый корпус получают путем отсечения от химически стабилизированного венозного сосуда с последующим поперечным разрезанием и с последующим продольным рассечением стенки одной из частей сосуда, которую расправляют по плоскости, затем на торце трубчатой части 3 сосуда выполняют как минимум одну дугообразную выемку, ориентированную впадиной вдоль продольной оси сосуда, соответственно направлению эластических и коллагеновых волокон средней оболочки, а рассеченную часть 2 сосуда поворачивают на 90° по отношению к продольной оси трубчатой части и как минимум под одну торцовую дугообразную выемку трубчатой части выполняют как минимум один дугообразный выступ на ее боковой кромке, ориентированный поперек направления эластических и коллагеновых волокон средней оболочки рассеченной части сосуда, при этом из отдельного лоскута ткани выполняют заготовку как минимум одной створки клапана, которую сшивают как минимум с одним дугообразным выступом рассеченной части со стороны эндотелия с захватом всех слоев ткани, дугообразные выступы рассеченной части сшивают со стороны адвентиции с дугообразными выемками трубчатой части сосуда с одновременным формированием синусов и комиссур и зашивают рассеченную часть сосуда. Группа изобретений обеспечивает адекватный кровоток в клапаносодержащем кондуите в диапазонах давлений, развиваемых желудочками сердца, снижает риск дилатации области клапана и значимой регургитации на клапане с сохранением эластичности стенок кондуита для удобства его позиционирования и имплантации. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии. При изготовлении клапаносодержащего кондуита его трубчатый корпус получают путем отсечения от химически стабилизированного венозного сосуда с последующим продольным рассечением стенки и с последующим поперечным разрезанием расправленного сосуда на две прямоугольные части 2 и 3. Затем на торце первой части 2 сосуда выполняют как минимум одну дугообразную выемку, которую ориентируют впадиной вдоль продольной оси сосуда, соответственно направлению эластических и коллагеновых волокон средней оболочки. Вторую часть 3 сосуда поворачивают на 90° по отношению к продольной оси первой части 2 и выполняют на ее боковой кромке как минимум один дугообразный выступ. Как минимум один дугообразный выступ ориентируют вдоль продольной оси первой части сосуда и поперек направления эластических и коллагеновых волокон средней оболочки второй части 3 сосуда. Из отдельного лоскута ткани вырезают заготовку как минимум одной створки 4 клапана, имеющую как минимум один дугообразный выступ, которую сшивают как минимум с одним дугообразным выступом второй части 3 со стороны эндотелия с захватом всех слоев ткани. Затем сшивают со стороны адвентиции вторую часть 3 сосуда с первой частью 2 сосуда с одновременным формированием синусов и комиссур, а затем обе части сшивают в трубку. Группа изобретений обеспечивает адекватный кровоток в клапаносодержащем кондуите в диапазонах давлений, развиваемых желудочками сердца, снижает риск дилатации области клапана и значимой регургитации на клапане с сохранением эластичности стенок кондуита для удобства его позиционирования и имплантации. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 2 пр., 3 ил.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к кардиохирургии. Клапаносодержащий протез ствола легочной артерии содержит трубчатый корпус из синтетического протеза сосуда с тремя створками клапана в просвете. Трубчатый корпус получают путем его отсечения от заготовки синтетического протеза сосуда. Створки клапана формируют из пленки. Пленку получают циркулярным надрезанием стенки корпуса. Надрезание выполняют на глубину, не превышающую 2/3 толщины стенки, с последующим отслаиванием внешней части стенки по всей окружности на расстояние, равное отношению внешнего диаметра корпуса к 1,618. Отслаивание осуществляют металлической лопаткой с закругленным по плоскости рабочим торцом толщиной 1/3-1/6 мм. Окончательное формирование створок клапана выполняют выворачиванием корпуса наизнанку после прикрепления свободного края пленки к поверхности корпуса тремя отдельными швами. Швы завязывают в просвете корпуса на равном расстоянии друг от друга. Группа изобретений позволяет упростить процесс изготовления протеза, оптимизировать геометрическую форму клапана протеза, снизить риск развития тромбоза и кальцификации. 2 н.п. ф-лы., 7 ил., 1 пр.

Изобретение относится к хирургии и может быть применимо для получения биоимплантата для замещения сегментарных дефектов трахеи. Синтетический матрикс стерилизуют перегретым паром в течение 40 мин под давлением 1 атм, покрывают фибрином крови пациента, заселяют культурой МСК пациента, культивированных в питательной среде, содержащей 20 сыворотки крови пациента. Биоимплантат предварительно имплантируют подкожно сроком на 1 мес. Способ позволяет уменьшить риск гнойно-септических осложнений, уменьшить потерю культуры МСК. 3 ил.

Наверх