Многоцелевой имплантат с заданной структурой поверхности для реконструкции мягких тканей

Настоящее изобретение относится к области медицины, а именно к многоцелевому имплантату с заданной структурой поверхности для реконструкции мягких тканей, отличающемуся тем, что имплантат выполнен в виде эластичной полимерной пленки, внутри которой полностью заключен армирующий элемент в виде сетки из безусадочного тканого или нетканого синтетического материала, при этом полимерная пленка представляет собой пространственно-сшитый полимер на основе олигомеров и мономеров метакрилового ряда. Настоящее изобретение обеспечивает получение универсального имплантата для реконструкции мягких тканей, в котором его антиадгезивные свойства или контроль над интеграцией в имплантат тканей определяются заданной структурой поверхности, а физико-механические свойства, такие как прочность и эластичность имплантата, достигаются за счет геометрии армирующего элемента. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к восстановительной и реконструктивной хирургии и предназначено для широкого применения при оперативном лечении пациентов с заболеваниями и травмами, сопровождающимися дефицитом мягких тканей.

Современные методы реконструкции мягких тканей требуют применения материалов, имеющих сразу несколько, зачастую, противоположных качеств.

Например, при пластике вентральной грыжи лапароскопическим методом IPOM (intra-peritoneal onlay mesh) необходимо, чтобы синтетический имплантат обеспечивал с висцеральной стороны (обращенной к органам), антиадгезивные свойства. С париетальной стороны (обращенной к абдоминальной стенке) необходимо обеспечить контролируемую интеграцию ткани в имплантат.

Прорастая, ткани не должны вызывать усадку или сморщивание имплантата в поздний послеоперационный период. В то же время, интеграция ткани должна обеспечивать его надежную фиксацию с тканями брюшной стенки.

Есть и другие причины, обусловливающие необходимость соответствия структуры пористой поверхности имплантата определенным параметрам.

Клетки макрофаги и нейтрофилы, убийцы бактерий, не могут проникнуть в мелкие поры размерами <10 мкм. Это позволяет бактериям, размеры которых менее 1 мкм, образовывать колонии в порах менее 10 мкм и полостях мультифиламентных сеток, что приводит к риску возникновения инфекции. Поэтому необходимо, чтобы имплантат имел структуру, при которой поры или пустоты в узлах переплетения сеток были не менее 75 мкм. (Which mesh for hernia repair? CN Brown and JG Finch. Ann R Coll Surg Engl. 2010 May, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3025220/). Необходимо, чтобы синтетический имплантат имел минимальную тканевую реакцию, обладал прочностью и эластичностью в зависимости от клинического применения. Необходимо иметь возможность подшивать или закреплять имплантат с помощью хирургического степлера.

Прочность имплантата должна соизмеряться с нагрузками, которые выдерживает абдоминальная стенка при кашле, прыжках и т.п. (tensile strength up to 32 N/cm), при этом имплантат должен обладать эластичностью, близкой эластичности стенки брюшной полости (до 38% при максимальной нагрузке).

Задача создания такого имплантата не решена, поскольку известные имплантаты не обеспечивают всех требуемых свойств.

Известны имплантаты, содержащие слои из разных не рассасывающихся материалов, скрепленных каким-либо образом между собой. В большинстве случаев слой, обеспечивающий интеграцию тканей абдоминальной стенки, представляет собой полипропиленовую или полиэфирную сетку, а слой, обеспечивающий антиадгезивный барьер, выполнен из политетрафторэтилена или, например, коллагена. Подобные конструкции описаны в патентах: US 6258124 «Prosthetic repair fabric», US 6652595 «Method of repairing inguinal hernias», US «Prosthesis for the repair of soft tissue defects», US 20020052654 «Prosthetic repair fabric», US 8206632 «Method of making composite prosthetic devices having improved bond strength», US 8623096 «Double layer surgical prosthesis to repair soft tissue».

Известны имплантаты, которые представляют собой основу в виде сетки из безусадочного прочного материала (полипропилена, полиэфира или др.), покрытую временным рассасывающимся антиадгезивным материалом. Сетка предназначена для врастания в нее мягких тканей, а рассасывающийся слой, отделяющий сетку от висцеральных тканей, обеспечивает временный антиадгезивный барьер, способствующий формированию перетониума и сводящий к минимуму вероятность срастания с сеткой в период заживления ран. После биодеградации барьера сетка интегрируется в ткани абдоминальной стены.

Подобные конструкции описаны в патентах: US 20130317527 «Single plane tissue repair patch having a locating structure», US 20130267971 «Single plane tissue repair patch», US 20130267970 «Single plane tissue repair patch». Примером коммерческого использования подобной конструкции является имплантат под товарным знаком «PHISIOMESH» производства ETICON, Inc.

Все указанные имплантаты обладают прочностью, обеспечивают высокий укрепляющий эффект, подходят для шовной фиксации, но имеют определенные недостатки.

В силу своей микропористой структуры материал политетрафторэтилен снижает тяжесть и степень спаечного процесса, но не исключает его. У коллагена высок риск возникновения тканевой реакции, аллергической реакции, переноса инфекции.

Другим недостатком является усадка имплантата, присущая известным материалам (полипропилен, полиэфир). Ткани организма, прорастая сквозь сетку, способствуют дополнительной ее усадке или сморщиванию, что негативно отражается на качестве жизни пациента.

Не рекомендуется имплантировать имплантаты, покрытые временным рассасывающимся антиадгезивным материалом, при случайном или плановом вскрытии просвета желудочно-кишечного тракта или на инфицированном участке, так как это может вызвать инфицирование самого имплантата, поскольку его рассасывающийся материал благоприятствует колонизации микроорганизмов, что в послеоперационный период может привести к гнойно-воспалительным процессам.

Указанные имплантаты имеют сетчатую, или пористую структуру, которая обеспечивает интеграцию тканей абдоминальной стенки, но не позволяет контролировать размер пор и ячеек сеток. Структура материала обычно задается диапазоном размеров пор и ячеек. В тканых материалах места сплетения сеток недоступны при стерилизации и являются потенциальным местом микробной контаминации и очагом бактериальных инфекций.

Все эти факторы могут ограничивать применение имплантата в различных клинических случаях.

В основу настоящего изобретения положена задача создания нового имплантата, исключающего указанные недостатки.

Поставленная задача решена благодаря созданию универсального имплантата для реконструкции мягких тканей, в котором его антиадгезивные свойства или контроль над интеграцией в имплантат тканей определяется заданной структурой поверхности, а физико-механические свойства, такие как прочность и эластичность имплантата достигается не за счет изменения химического состава материала имплантата, а за счет геометрии армирующего элемента.

Предложен многоцелевой имплантат с заданной структурой поверхности для реконструкции мягких тканей, выполненный в виде эластичной полимерной пленки,

внутри которой полностью заключен армирующий элемент в виде сетки из безусадочного тканого или нетканого синтетического материала, при этом полимерная пленка представляет собой пространственно-сшитый полимер на основе олигомеров и мономеров метакрилового ряда.

Эластичная полимерная пленка содержит армирующий элемент из полиуретановой сетки, либо другого прочногобезусадочного тканого или нетканого синтетического материала. Армирующий элемент полностью заключен в имплантат, и соответственно с органами и тканями контактирует только пространственно-сшитый полимер. Структура поверхности пространственно-сшитого полимера не пористая и задается в зависимости от клинического применения в процессе производства. Если необходимо чтобы две поверхности, одна поверхность или какие-либо области на поверхности имплантата служили в качестве антиадгезивного барьера, то в процессе производства задается высокий уровень гладкости (например шероховатость поверхности не более 50 нанометров). Поверхность импланта должна быть инертной для снижения тканевого ответа организма на имплант, поэтому полимер проходит дополнительную процедуру блокировки свободных радикалов, например путем обработки поверхности изопропиловым спиртом. Такой уровень шероховатости и отсутствие свободных радикалов на поверхности предотвращает образование спаек (рубцово-оболочечные, радикулярно-мышечные сращения и др.) и позволяет свободно перемещаться, скользить тканям, соприкасающимся с этой поверхностью.

Процесс производства исключает образование свободных радикалов, что сводит к минимуму возникновение тканевой реакции.

Если необходимо чтобы две поверхности, одна поверхность или какие-либо области на поверхности имплантата обеспечивали надежную фиксацию с прилежащими тканями, то поверхность формируется в виде рельефного не сквозного рисунка, либо задается определенная шероховатость поверхности (например, не менее 10 микрон).

Рельефный рисунок выполнен в виде сетки, ячеек, цифр, букв, различных фигур с заданными формой, размерами и глубиной.

В послеоперационный период происходит прорастание прилежащих тканей в ячейки этого рельефного рисунка, без прорастания внутрь полимера.

Таким образом, в послеоперационный период проросшие в ячейки ткани не способны сморщить, усадить или разрушить имплантат.

Создание структуры поверхности с контролируемыми размерами, глубиной и формой ячеек позволит обеспечить контролируемый рост ткани, избежать усадки и возможности возникновения инфекции. Учеными доказана необходимость контроля структуры поверхности имплантата, используемого для реконструкции мягких тканей, к примеру, в статье «Which mesh for hernia repair?», CN Brown, JG Finch, Ann R Coll Surg Engl. 2010 May; опубликовано в Интернете как http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3025220/).

Армирующий элемент может быть тканным или нетканным, различной толщины (например, 20-50 микрон) и выполнен из полиамида или полипропилена или полиэтилентерефталата или поливинилиденфторида или комбинации этих материалов. Армирующий элемент полностью заключен в имплантат по всей его площади или только частично. В местах отсутствия армирующего элемента полимерная пленка может быть сплошной или сетчатой или содержать сквозные отверстия различных размеров и конфигураций.

Наличие армирующего элемента обеспечивает возможность подшивания или скрепления хирургическим степлером эластичной полимерной пленки, а частичное армирование полимерной пленки позволяет контролировать физико-механические свойства имплантата без изменения химического состава полимера, а именно позволяет задавать определенную эластичность (процент радиального растяжения), прочность, возможность подшивания в зависимости от клинического применения. Идея создания изобретения состоит так же в контроле прочностных характеристик имплантата и степени его растяжения не за счет изменения состава полимера, а за счет геометрии, размеров и плотности армирующего элемента.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Предложен многоцелевой имплантат с заданной структурой поверхности для реконструкции мягких тканей, при этом имплантат выполнен в виде эластичной полимерной пленки, внутри которой полностью заключен армирующий элемент в виде сетки из безусадочного тканого или нетканого синтетического материала, при этом

полимерная пленка представляет собой пространственно-сшитый полимер на основе олигомеров и мономеров метакрилового ряда.

Изобретение может быть изготовлено с помощью метода фотополимеризации, который осуществляется следующим образом. Для изготовления имплантата используют сборный набор литьевой формы, который состоит из верхней части, основы и прокладки. Верхняя часть выполнена из оптически прозрачного материала, например стекла или пластика, обеспечивающего прохождение области светового спектра, необходимого для фотополимеризации. На верхней части закреплен фотошаблон, содержащий рисунок, включающий прозрачные и непрозрачные для УФ-света участки, негативное изображение которого соответствует плоскому изображению имплантата.

На первом этапе на основу наливают необходимое количество жидкой фотополимеризующейся композиции и накрывают верхней частью формы, на которой предварительно закреплены прокладка и армирующий элемент (например, полиамидная сетка), образуя при этом литьевую форму. Далее литьевую форму помещают в камеру, где происходит облучение УФ-светом со стороны фотошаблона. После облучения форму вынимают, верхнюю часть снимают, при этом на основе остается полимерный слой с интегрированным в него армирующим элементом.

На втором этапе на основу и полимерный слой с интегрированным в него армирующим элементом наливают необходимое количество жидкой фотополимеризующейся композиции и накрывают верхней частью формы с фотошаблоном, на которой предварительно закреплена только прокладка. Далее литьевую форму помещают в камеру, где снова происходит облучение УФ-светом со стороны фотошаблона. После облучения форму вынимают из камеры, верхнюю часть отделяют от основы, изделие снимают с основы. Изделие помещают в подходящий растворитель, например в изопропиловый спирт, и выдерживают в течение 3-24 часов. Далее производят термовакуумную сушку.

Поверхности указанной верхней части и основы для изготовления предложенного имплантата могут быть сверхгладкими (не более 50 нанометров) или с заданной топографией (рельефным рисунком), которые задают шероховатость и топографию поверхностей предложенного имплантата.

Полимерная пленка может быть изготовлена с использованием метода фотополимеризации композиции на основе олигомеров и мономеров метакрилового ряда. Например, могут быть использованы композиции, в состав которых входят метакрилаты различного строения: метакрилаты с линейной углеводородной боковой цепью, метакрилаты с разветвленной углеводородной боковой цепью.

В качестве жидкой фотополимерной композиции возможно использовать композицию, которая представляет собой многокомпонентную смесь следующего состава, масс. %:

бензилметакрилат	- 25-40,
олигоуретанметакрилат	- 50-70,
метакриловая кислота	- 1-5,
октилметакрилат	- 1-5.

Также, в частности, в качестве для изготовления полимерной пленки в предложенном имплантате могут быть использованы жидкие полимерные фотоотверждаемые композиции, раскрытые в патенте ЕР 2644348 «А method of manufacturing an artificial elastic implant for restorative and reconstructive surgery», в патенте RU 2309781 «Дренаж для антиглаукомных операций», в патенте RU 2198630 «Способ изготовления эластичных искусственных хрусталиков глаза».

Приведенный пример способа фотополимеризации не ограничивает другие варианты полимеризации, например, термополимеризацию.

Многоцелевой имплантат может найти применение в различных областях хирургии при оперативном лечении, сопровождающегося дефицитом мягких тканей (например, герниопластика, нейрохирургия, онкология и другие).

Предлагаемое изобретение отвечает критерию изобретения «новизна», так как проведенные патентно-информационные исследования не выявили источников патентной и научно-технической литературы, порочащих новизну предлагаемого имплантата.

Предлагаемое изобретение отвечает критерию изобретения «изобретательский уровень», так как не обнаружено аналогичного имплантата того же назначения.

Заявленное изобретение поясняется следующими чертежами:

Фиг. 1 изображает имплантат и его поперечное сечение, причем синтетический материал (1) имплантата заключен по всей площади пленки, а обе поверхности (2) имплантата гладкие.

Фиг. 2 изображает имплантат и его поперечное сечение, причем синтетический материал (1) имплантата заключен по всей площади пленки, одна поверхность (3) имплантата гладкая, а другая (4) - рельефная.

Фиг. 3 изображает имплантат и его поперечное сечение, причем синтетический материал (1) имплантата заключен по всей площади пленки, а обе поверхности (5) имплантата рельефные.

Фиг. 4 изображает имплантат и его поперечное сечение, причем синтетический материал (1) имплантата заключен по всей площади пленки, одна поверхность (6) имплантата гладкая, а другая (7) - рельефная. Рельеф образован множественными шестиугольниками, размещенными по всей поверхности.

Фиг. 5 изображает сетчатый имплантат и его поперечное сечение, причем синтетический материал (1) имплантата заключен не по всей площади пленки, а лишь по периферии и в виде радиальных лучей по центру. При этом поверхность имплантата частично гладкая - по линиям радиальных лучей, а частично сетчатая.

Фиг. 6 изображает имплантат и его поперечное сечение, причем синтетический материал (1) имплантата заключен не по всей площади пленки, а лишь по периферии и в виде радиальных лучей по центру, одна поверхность (8) имплантата гладкая, другая (9) - рельефная.

1. Многоцелевой имплантат с заданной структурой поверхности для реконструкции мягких тканей, отличающийся тем, что имплантат выполнен в виде эластичной полимерной пленки, внутри которой полностью заключен армирующий элемент в виде сетки из безусадочного тканого или нетканого синтетического материала, при этом полимерная пленка представляет собой пространственно-сшитый полимер на основе олигомеров и мономеров метакрилового ряда.

2. Многоцелевой имплантат по п. 1, отличающийся тем, что армирующий элемент полностью заключен в полимерной пленке по всей ее площади.

3. Многоцелевой имплантат по п. 1, отличающийся тем, что армирующий элемент заключен в полимерной пленке на отдельных ее участках.

4. Многоцелевой имплантат по п. 2, отличающийся тем, что содержит сквозные отверстия различных размеров и конфигурации.

5. Многоцелевой имплантат по п. 3, отличающийся тем, что в местах отсутствия армирующего элемента полимерная пленка является сетчатой или содержит сквозные отверстия различных размеров и конфигурации.

6. Многоцелевой имплантат по п. 3, отличающийся тем, что в местах отсутствия армирующего элемента полимерная пленка является сплошной.

7. Многоцелевой имплантат по п. 1, отличающийся тем, что армирующий элемент выполнен из полиамида, или полипропилена, или полиэтилентерефталата, или поливинилиденфторида, или комбинации этих материалов.

8. Многоцелевой имплантат по п. 1, отличающийся тем, что две поверхности полимерной пленки, одна ее поверхность или области на ее поверхности являются сверхгладкими (уровень шероховатости не превышает 50 нм), непористыми и выполняют функцию антиадгезивного барьера.

9. Многоцелевой имплантат по п. 1, отличающийся тем, что две поверхности полимерной пленки, одна ее поверхность или области на ее поверхности предназначены для фиксации с прилегающими тканями и имеют поверхность в виде рельефного несквозного рисунка с заданными размерами, глубиной и формой ячеек.

10. Многоцелевой имплантат по п. 9, отличающийся тем, что несквозной рельефный рисунок выполнен в виде пор заданных размеров и глубины.

11. Многоцелевой имплантат по п. 9, отличающийся тем, что его поверхности имеют заданный уровень шероховатости более 50 микрон.

12. Многоцелевой имплантат по п. 9, отличающийся тем, что несквозной рельефный рисунок выполнен в виде сеток, цифр, букв или комбинации этих фигур.

13. Многоцелевой имплантат по п. 1, отличающийся тем, что полимерная пленка изготовлена путем фотополимеризации в формах.

14. Многоцелевой имплантат по п. 1, отличающийся тем, что полимерная пленка изготовлена путем термополимеризации или любой другой возможной полимеризации.