RO138510A2 - Matrice acelulară dermică din piele de sturion şi procedeu de obţinere a acesteia - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a unei matrice acelulare dermice obţinută din piele de sturion, utilizată în chirurgia plastică şi în tratamentul leziunilor foarte grave. Procedeul de obţinere conform invenţiei constă în decarnarea pielii de sturion, degresarea acesteia, tăierea pielii în bucăţi cu dimensiunea de 5 x 5 cm şi supunerea acestora la un tratament cu acid acetic, tartric, citric sau lactic la un pH cuprins între 2,5...3,0, în urma căruia se separă straturile pielii şi se izolează mecanic stratul dermic care este decelulizat cu o soluţie slab alcalină de NaOH, apoi sespală, şi se supune dializei până ajunge la un pH fiziologic cuprins între 7,2...7,4, stratul dermic astfel obţinut fiind apoi supus unui număr de 3 cicluri de reticulare prin îngheţare - dezgheţare urmat de liofilizare, obţinându-se în final matricea acelulară dermică din piele de sturion.

Description

MATRICE ACELULARA DERMICA DIN PIELE DE STURION

SI PROCEDEU DE OBȚINERE A ACESTEIA

Domeniul tehnic in care poate fi folosita invenția:

Invenția se refera o matrice acelulara dermica din piele de sturion, utilizabila in chirurgia plastica si in tratamentul leziunilor foarte grave si la un procedeu de obținere a acestora.

Descrierea stadiului actual:

Imbunatatirea calitatii vieții umane prin regenerarea organelor deteriorate s-a manifestat mai intai prin mit, iar apoi a devenit realitate prin experimente timpurii si prin apariția chirurgiei modeme in secolul al ΧΙΧ-lea. Deteriorarea pielii este o cauza semnificativa de mortalitate si morbiditate si este important sa se gestioneze urgent un pacient care a fost internat cu leziuni severe. Pierderea unor porțiuni de piele poate aparea din mai multe motive, cum ar fi leziunile traumatice datorate unor dispozitive explozive si accidentelor auto [1], ulceratii si mușcaturi de câine, rezectie tumorala (peste 4,2 milioane de operatii anual) [2], tulburări genetice (condiții buloase), răni cronice sau chiar alte intervenții chirurgicale, mai ales acum, in zile grele de război. Unul dintre cele mai frecvente motive pentru pierderea majora a pielii il reprezintă traumatismul termic, când zone substanțiale ale pielii pot fi deteriorate, adesea fara posibilitatea de regenerare a pielii. Arsurile si oparirile pot duce uneori la răni rapide, extinse si profunde, care nu pot fi tratate cu succes prin tehnici comune si pot duce rapid la moarte. Conform statisticilor recente ale Organizației Mondiale de Sanatate [3], 180000 de decese care au loc in fiecare an sunt cauzate de arsuri. Complicațiile apar din cauza infecțiilor care duc la afectarea fluxului sanguin si necroza tisulara, care grăbesc si mai mult morbiditatea. In ciuda progreselor in managementul rănilor cutanate, mortalitatea ramane ridicata [4]. Pierderea pielii prezintă o problema provocatoare, deoarece funcția estetica este strâns legata de bunăstarea psihologica a pacientului [1].

Datorita importantei mari si cererii pentru produsele de înlocuire a pielii, exista o istorie lunga de dezvoltare a materialelor si multe grupuri de cercetare din întreaga lume s-au concentrat pe crearea de biomateriale pentru regenerarea pielii.

In ciuda avantajelor considerabile in înțelegerea proprietăților fizice si chimice ale materialelor, doar puține asa-numite biomateriale inteligente si-au găsit drumul in apl/K^ia'¹^^· clinica pana acum.

Matricea acelulara dermica (ADM acellular dermal matrix) este un biomaterial obtinut prin tratamentul special al pielii alogene pentru a îndepărtă componentele celulare care pot provoca respingerea. ADM a fost din ce in ce mai utilizat si dezvoltat pe scara larga datorita caracteristicilor sale convenabile, sigure si eficiente.

Exista mai multe tipuri de matrice acelulara dermica (ADM) datorata sursei speciei (cadavru uman, bovin, porcin) [10, 11] sursa de tesut (de exemplu, derm, pericard, mucoasa intestinala), aditivi (de exemplu, antibiotice, surfactanti), hidratare (umeda, liofilizata) si pregătirea necesara (clatiri multiple, rehidratare). Ca alternativa la transplant, matricea acelulara dermica este biomaterialul de ultima generație in reconstrucția tisulara. S-a dovedit a fi un biomaterial eficient pentru utilizarea in reconstrucțiile pelvine, abdominale si ale peretelui toracic, reparare durala, chirurgia mâinii, reconstrucție ortopedica, neurochirurgicala, uroginecologica si uretrala; chirurgia arsurilor, fistula anala si procedurile de grefa gingivala, defecte după rezectia carcinomului hipofaringian, contribuind la repararea, întărirea si regenerarea țesutului. Breuing a raportat pentru prima data in 2005 utilizarea dermului acelular uman in reconstrucția sânului pe baza de implant [12],

Numărul de vizite postoperatorii la cabinet pentru pacientii care au fost tratati cu ADM a scăzut, iar costul a fost mai mic decât al tratamentului clasic. Avantajele utilizării matricei acelulare dermice fata de efectuarea tehnicilor submusculare tradiționale includ reducerea durerii postoperatorii, rezultatul estetic imbunatatit si scăderea timpului operator.

Fiind biomateriale inovatoare noi, doar cateva ADM sunt disponibile pentru a fi utilizate de către chirurgii reconstructivi, inclusiv FlexHD® complet hidratat de origine umana (Ethicon, Somerville, NJ); AlloDerm® liofilizat (LifeCell, Branchburg, NJ), Neoform™ (Mentor, Santa Barbara, CA), DermaMatrix™ (Synthes, West Chester, PA); Permacol™ derivat de origine porcina (Covidien, Boulder, CO) si Strattice® (LifeCell) [13].

Invenția CN105126170A prezintă o matrice acelulara dermica si o metoda de preparare a acesteia după următoarele etape: efectuarea pre-procesarii pielii unui mamifer pentru a obține derma animala, efectuarea degresarii, inactivare viruși, efectuarea secvențiala de deshidratare, liofilizare si pentru a obține matrice acelulara dermica. Matricea acelulara dermica are viteza de degradare si biocompatibilitatea adecvata si o capacitate buna de inducție osoasa. CN107412867A se refera la obținerea eterogena a matricei acelulare dermice din piele de porc tratata cu chitosan care are o imunogenitate scăzută, structura stereoscopica tridimensionala a fibrelor de colagen si o biocompatibilitate excelenta. CN104288837A reda procedeul de obținere a unei matrici acelulare dermice pentru înlocuirea / regenerarea comp^^ofc^

A avand la baza stratul dermic papilar al pielii de porc. US2012329034A1 se refera la o metoda pentru obținerea matricei acelulare dermice, in care zaharoza este adaugata la ingredientele de baza constând din glicerol, propilenglicol si un solvent sau o soluție de baza astfel încât sa producă un crioprotector; soluția este injectată in piele sub epiderma si derma din care au fost îndepărtate celulele si se efectuează apoi liofilizarea. Brevetele CN105268022A si CN105727367A prezintă obținerea unei matrici acelulare xenodermice din piele de porc proaspata sarata si se folosesc metode de combinare fizica, chimica si biochimica. Pielea de porc este supusa unei serii de tratamente de degresare, umflare alcalina, eliminare alcalina a umflaturilor, prelucrare a cheratinazei, tratament secundar cu enzime si se obține o matrice cu performante medicale excelente in arsuri si chirurgie plastica. O alta sursa folosita de autorii brevetului CN114259603A a fost pielea de pui embrionar. CN108187140A prezintă pielea de peste ca sursa pentru obținerea matricei acelulare dermice. Metoda cuprinde următoarele etape (1) de pretratare a pielii de peste; (2) tratament de sterilizare si dezinfectie; (3) tratament de ungere; (4) tratament de decolorare; (5) tratament cu permeabilitate ridicata si scăzută; (6) baza puternica si tratament de ablatie, (7) tratament multigelare; si (8) liofilizare si tratament de dimensionare. CN112618799Areda obținerea matricei acelulare dermice tot din piele de peste care este supusa proceselor de curatare, dezinfectie, tratament acelular, inactivare a virusului, curatare pentru îndepărtarea metalelor grele, tratament cu o soluție de protecție, sterilizare terminala si altele asemenea. Conform metodei de preparare a matricei acelulare dermice din pielea de peste, nu se utilizează un agent chimic de reticulare, nu este necesar sa se introducă un solvent organic, riscurile de poluare ale pirogenilor, bacteriilor si altele asemenea pot fi controlate eficient, controlabilitatea procesului de preparare este ridicata, ADM din piele de peste conform metodei furnizate de invenție are o stabilitate termica mai mare decât o materie prima derivata din peste si este mai potrivit pentru regenerarea țesuturilor moi umane. O noua membrana de regenerare orala avand ca sursa sursa pielea de peste a fost prezentata in brevetul CN109078222A. Aceasta a fost obtinuta prin reticulare cu agentii de reticulare EDC/NHS. Metoda de preparare a membranei de regenerare orala include următoarele etape: procurarea pielii proaspete de peste ca materie prima, îndepărtarea cărnii de peste, curatarea pielii peștelui fara carnea de peste, efectuarea degresarii enzimatice si decolorarea cu apa oxigenata, distrugerea celulelor printr-o metoda alcalina si un modul auxiliar cu ultrasunete si eliminarea impurităților; înmuierea pielii de peste in agentii de reticulare EDC/NHS, duc la realizarea unei membrane de regenerare orala din sursa de piele de peste. WO2013144727A2 descrie un suport care are la baza matricea acelulara dermica di^^ peste pentru îngrijirea rănilor si/sau alte aplicatii de vindecare a țesuturilor. Materialul suport’ include o matrice extracelulara decelularizata din piele de peste si poate include, de asemenea, lipide din stratul lipidic al pielii de peste, celule viabile (de exemplu, fibroblaste si/sau keratinocite) pentru regenerarea țesuturilor.

Datorita structurii sale specifice si proprietăților biologice bune date de conținutul ridicat de colagen, cercetătorii din multe domenii au atras atentia asupra matricei acelulare dermice (ADM), care este benefica pentru a ajuta la regenerarea țesuturilor. In prezent, matricea acelulara dermica are ca sursa principala pielea bovina, porcina si cadaverica. Datorita constrângerilor religioase in special in iudaism si islam si a encefalopatiei spongiforme bovine ADM de origine umana si animala are limitări si opțiunile de terapie actuale nu sunt suficiente. Sursa marina reprezintă o soluție rezonabila la situația actuala a medicinei.

Nu exista pana in prezent date de piața sau in literatura (inclusiv brevete) despre matricea acelulara dermica din piele de sturion.

Avantajul invenției este ca matricea acelulara dermica din piele de sturion este un biomaterial sigur, comparativ cu cele obținute din piele de mamifer care au riscul de a transmite prioni, timpul de prelucrare este mult mai scurt (zile in loc de saptamani in cazul mamiferelor), simt antigenice, biocompatibile si foarte rezistente mecanic. Pot înlocui cu succes țesuturi sau pot fi utilizate in leziuni care necesita o perioada lunga de regenerare.

Problema tehnica

Având in vedere accidentele tot mai dese care au ca rezultat pierderea sau deteriorarea unor țesuturi umane, problema tehnica pe care o rezolva invenția consta in realizarea unei matrici acelulare dermice obținute din piele de sturion cu scopul de a vindeca sau înlocui țesuturile lezate.

Soluția tehnica

Matricea acelulara dermica din piele de sturion conform invenției înlătură dezavantajele menționate prin aceea ca procedeul de obținere consta in aceea ca, in prealabil, pielea de sturion este decamata si degresata, apoi taiata in bucăți (5x5 cm) care nu conțin zone cartilaginoase. Bucățile de piele din sturion se supun apoi unui tratament acid, la un pH = 2.53.0 timp de 48-72 ore. Bucățile de piele de sturion se gonfleza ușor in acest timp in prezenta acizilor, se separa straturile pielii si apoi se înlătură epiderma si hipoderma, printr-un proces mecanic. Derma astfel izolata va fi spalata cu o soluție foarte slaba de NaOH (0.0IM) pentru a îndepărtă toate urmele de grăsime sau componente celulare. Apoi derma este spalata in apa distilata pana va ajunge la pH-ul fiziologic si tinuta la dializa pentru inca 24 de ore. Apoi est$ supusa la trei cicluri de inghet-dezghet, iar ulterior liofilizata si sterilizată pentru a obține matricea acelulara dermica. Matricea acelulara dermica are un continui de 100% colagen de origine marina, este foarte rezistenta si poate fi utilizata in chirurgie plastica.

Avantajele invenției in raport cu stadiul tehnicii

Aplicarea invenției conduce la următoarele avantaje:

- realizarea unui membrane naturale (matrice acelulara dermica - ADM) din piele de sturion pentru înlocuirea sau vindecarea unor țesuturi lezate; pana in prezent exista ADM-uri numai din piele de porc, bovina si cadaverica;

- utilizarea unor surse marine, sigure in locul țesuturilor mamifere care transmit prioni, sau diferite microorganisme sau chiar si boli;

- utilizarea ADM-urilor in locul pansamentelor din colagen au avantajul ca sunt mult mai greu degradabile si pot înlocui chiar unele țesuturi.

Descrierea detaliata a invenției:

Pielea de sturion de decameza, degreseaza, se taie in bucăți si se supune tratamentului acid la un pH - 2.5-3.0. Acizii folositi sunt acizi organici, cum ar fi acidul acetic, acidul tartric, acidul citric si acidul lactic. In urma tratamentului acid se separa straturile pielii si se izolează mecanic stratul dermic. Acesta este decelularizat printr-o soluție slab alcalina de NaOH si se spala si se supune dializei pana ajunge la un pH fiziologic de 7.2 - 7.4. Stratul dermic este apoi supus unor cicluri de reticulare prin inghetare-dezghetare, urmat de liofilizare.

Invenția va fi explicata mai in detaliu prin următoarele exemple:

Exemplul 1

Pielea de sturion decamata, degresata si taiata in bucăți de 5x5 cm este supusa unui tratament cu acid acetic 0.5M timp de 3 zile. După acest timp, pielea se separa in cele trei straturi si derma este izolata si tratata in continuare. O soluție de NaOH 0.0IM este utilizata pentru înlăturarea grăsimilor si componentelor celulare ale dermei urmate de spalare si dializa pana la pH-ul fiziologic. Derma astfel obtinuta este supusa unor cicluri de inghetare-dezghetare (3 cicluri) si apoi liofilizata pentru a obține matricea acelulara dermica din piele de sturion.

Exemplul 2

Pielea de sturion decamata, degresata si taiata in bucăți de 5x5 cm asa cum este descris în Exemplul 1 a fost supusa unui tratament acid, exceptând acidul, care a fost acid lactic in proporție de 1% (v/v) (raportat la flota). Procesele de inghetare-dezghetare si liofilizare au ~ fost similare cu cele descrise in Exemplul 1. S-a obtinut matricea acelulara dermica din piele de sturion.

Exemplul 3

Pielea de sturion decamata, degresata si taiata in bucăți de 5x5 cm asa cum este descris in Exemplul 1 a fost supusa unui tratament acid, exceptând acidul, care a fost acid citric in proporție de 1.5% (v/v) (raportat la flota). Procesele de inghetare-dezghetare si liofilizare au fost similare cu cele descrise in Exemplul 1. S-a obtinut matricea acelulara dermica din piele de sturion

Exemplul 4

Pielea de sturion decamata, degresata si taiata in bucăți de 5x5 cm asa cum este descris in Exemplul 1 a fost supusa unui tratament acid, exceptând acidul, care a fost acid tartric in proporție de 0.5% (w/v) (raportat la flota). Procesele de inghetare-dezghetare si liofilizare au fost similare cu cele descrise in Exemplul 1. S-a obtinut matricea acelulara dermica din piele de sturion.

Bibliografie

1. Iwen W, Jennifer E “Biomaterials and Tissue Engineering for Soft Tissue Reconstruction” in Natural andSynthetic Biomedical Polymers 2014,14, 235-241.

2. American Society of Plastic Surgeons, 2012 Plastic Surgery Statistics Report, 2012.

3. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/bums accesed at March 17, 2022.

4. Chawla R et al, Regen. Med. Appl. Organ Transpl. 2014, 55, 771-782.

5. Wang F et al, Materials Science and Engineering C 2015, 52,155-162.

6. Gautam S et al, Materials Science and Engineering: C 2014, 34, 402-409.

7. Park JB, Bronzino JD Biomaterials. Principles and applications CRC Press 2002, 250.

8. Layland KS, Nerem RM, Adv. Drug Deliv.Rev, 2011, 63, 195-196.

9. Nectow AR, Marra KG, Kaplan LD, Tissue Eng Part B Reviews 2012,18(1), 40-50.

10. Stanizzi A et al JPRAS Open 2021, 28, 56-60.

11. Headon H et al., Surgical Oncology 2016, 25, 104-110.

12. Breuing KH, Warren SM Annals of Plastic Surg. 2005, 55(3), 232-239.

13. http://emedicine.medscape.eom/article/1851090-overview#al, accessed 15/03/2022.

Claims (1)

1. REVENDICĂRI

   1. Procedeele de obținere a matricei acelulara dermica din piele de sturion, definite in revendicarea 1, caracterizate prin aceea ca, pielea de sturion de decameza, degreseaza, se taie in bucăți de 5x5 cm si se supune tratamentului acid la un pH - 2.5-3.0 cu acid acetic, tartric, citric sau lactic. In urma tratamentului acid se separa straturile pielii si se izolează mecanic stratul dermic. Acesta este decelularizat cu o soluție slab alcalina de NaOH si se spala si se supune dializei pana ajunge la un pH fiziologic de 7.2 - 7.4. Stratul dermic este apoi supus unor cicluri de reticulare prin inghetare-dezghetare (3 cicluri), urmat de liofilizare. Se obține matricea acelulara dermica din piele de sturion.