RU2008767C1 - Method for conservation of biological tissues for prosthetics of heart and vessel valves - Google Patents

Method for conservation of biological tissues for prosthetics of heart and vessel valves Download PDF

Info

Publication number
RU2008767C1
RU2008767C1 SU5024513A RU2008767C1 RU 2008767 C1 RU2008767 C1 RU 2008767C1 SU 5024513 A SU5024513 A SU 5024513A RU 2008767 C1 RU2008767 C1 RU 2008767C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
heparin
ethylene glycol
treatment
biological
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л.С. Барбараш
С.П. Новикова
И.Ю. Журавлева
А.Н. Шапошников
И.С. Алферьев
Я.Л. Эльгудин
Original Assignee
Барбараш Леонид Семенович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Барбараш Леонид Семенович filed Critical Барбараш Леонид Семенович
Priority to SU5024513 priority Critical patent/RU2008767C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2008767C1 publication Critical patent/RU2008767C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: traditional preservative in form of glutar aldehyde is replaced with new suturing and sterilizing agent from class of epoxy compounds - 2.5% solution of diglycidilether ethylene glycol which enables full suppression of biological tissue calcification, increased resistivity to thrombosis of prostheses. This effect is intensified by covalent addition of heparin by means of treatment with heparin solution having concentration not less then 100 E/ml. Method allows preimplantation treatment of biological prostheses in no more than two stages. EFFECT: higher efficiency and promising results of method were confirmed by model of chronic hypodermic implantation of biological prostheses cusps to rats and by experiments on ex vivo vessels.

Description

Изобретение относится к хирургии сердца и сосудов, преимущественно к биологическому протезированию клапанов сердца и сосудов и может быть использовано при изготовлении ксенобиопротезов клапанов сердца и сосудов. The invention relates to surgery of the heart and blood vessels, mainly to the biological prosthetics of heart valves and blood vessels and can be used in the manufacture of xenobioprostheses of heart valves and blood vessels.

Известен способ консервации биоклапанов в глютаровом альдегиде. Однако такая обработка приводит к утрате тканью своей эластичности, гидрофильности и провоцирует кальцификацию и сохраняет тромбогенность биопротезов в организме реципиента. A known method of preserving biocall valves in glutaraldehyde. However, this treatment leads to the loss of tissue elasticity, hydrophilicity and provokes calcification and preserves the thrombogenicity of bioprostheses in the recipient's body.

Известен способ профилактики кальцификации ткани по Dewanjee, который состоит в том, что с целью профилактики кальцификации ткань последовательно обрабатывают раствором додецил-сульфата натрия, глютаральдегидом, аминодифосфонатом, боргидридом натрия и глютаральдегидом. Однако данный способ не позволяет добиться полного подавления кальцификации и не повышает атромбогенности протеза, будучи, в то же время технологически сложным, многостадийным. A known method for the prevention of tissue calcification according to Dewanjee, which consists in the fact that in order to prevent calcification, the fabric is sequentially treated with a solution of sodium dodecyl sulfate, glutaraldehyde, aminodiphosphonate, sodium borohydride and glutaraldehyde. However, this method does not allow complete suppression of calcification and does not increase the atrombogenicity of the prosthesis, being, at the same time, technologically complex, multi-stage.

Известен способ стадийной модификации биопротезов клапанов сердца папаином, аминодифосфонатами и гепарином, иммобилизированным на ткань ионно-ковалентным способом с последующим хранением в глютаровом альдегиде. Недостатками его являются: неполное подавление кальцификации, сложность и многостадийность технологии, малое количество иммобилизованного гепарина и возможная обратимость данного способа гепаринизации. A known method for the step-by-step modification of heart valve bioprostheses with papain, aminodiphosphonates and heparin immobilized onto the tissue with an ion-covalent method, followed by storage in glutaraldehyde. Its disadvantages are: incomplete suppression of calcification, the complexity and multi-stage technology, a small amount of immobilized heparin and the possible reversibility of this method of heparinization.

Известен способ гепаринизации полимеров путем прямого связывания гепарина с эпоксигруппой предварительно привитого глицидилметакрилата. Этот способ также отличается многостадийностью и жесткими условиями привитой сополимеризации глицидилметакрилата на полимерную основу, непригодными для биологической ткани. Кроме того, глицидилметакрилат - моноэпоксисоединение, эпоксигруппа которого может быть использована только на один вид взаимодействия, например, на связывание гепарина. A known method of heparinization of polymers by direct binding of heparin to the epoxy group of the previously grafted glycidyl methacrylate. This method is also characterized by multi-stage and stringent conditions of grafted copolymerization of glycidyl methacrylate on a polymer base, unsuitable for biological tissue. In addition, glycidyl methacrylate is a monoepoxy compound, the epoxy group of which can be used only for one type of interaction, for example, for heparin binding.

Известен способ пропитки сосудистых биопротезов протамином с последующей обработкой 5% -ным раствором полиэпоксисоединения, ионным связыванием гепарина и хранением в 70% -ном этиловом спирте. Однако данный способ обработки приводит к быстрому вымыванию гепарина в кровоток (так как ионное связывание не обеспечивает прочной фиксации гепарина на биоматериале), и, следовательно, к быстрой утрате атромбогенных свойств протеза. Кроме того, предварительное пропитывание протамином усложняет обработку и приводит к расходованию эпоксигрупп полиэпоксида на взаимодействие с протамином, что может ухудшить качество поперечной сшивки. A known method of impregnating vascular bioprostheses with protamine, followed by treatment with a 5% solution of the polyepoxy compound, ionic binding of heparin and storage in 70% ethyl alcohol. However, this processing method leads to the rapid leaching of heparin into the bloodstream (since ionic binding does not provide a strong fixation of heparin on the biomaterial), and, therefore, to the rapid loss of the atrombogenic properties of the prosthesis. In addition, pre-impregnation with protamine complicates the treatment and leads to the expenditure of the epoxy groups of the polyepoxide for interaction with protamine, which may impair the quality of cross-linking.

Таким образом, существующие технологии обработки биопротезов клапанов сердца и сосудов либо решали раздельно проблемы ингибирования кальцификации и тромбообразования, либо отличались крайней сложностью и многостадийностью. Способ-прототип предложен с целью снижения иммуногенности, улучшения физико-механических свойств и повышения атромбогенности биоткани. Авторы не ставили задачу профилактики кальцификации и не исследовали влияние данного способа консервации на кальций-связывающую активность биоткани. Кроме того, данный способ также технологически сложен. Thus, existing technologies for processing bioprostheses of heart and vascular valves either solved separately the problems of inhibition of calcification and thrombosis, or were extremely difficult and multi-stage. The prototype method is proposed to reduce immunogenicity, improve physical and mechanical properties and increase the atrombogenicity of biological tissue. The authors did not set the task of preventing calcification and did not study the effect of this method of conservation on the calcium-binding activity of biological tissue. In addition, this method is also technologically sophisticated.

Мы считаем, что диглицидиловый эфир этиленгликоля является оптимальным консервантом для биологических протезов клапанов сердца и сосудов, так как обладает высокой активностью поперечной сшивки коллагена, достаточной стерилизующей активностью и возможностью использования непрореагировавшей второй эпоксигруппы (у части молекул, связавшихся с аминогруппами коллагена одной эпоксигруппой) для прочной ковалентной иммобилизации гепарина. Кроме того, эпоксигруппы диглицидилового эфира этиленгликоля, взаимодействуя с аминогруппами коллагена, образуют связи принципиально иного характера, чем глютаровый альдегид. Теоретически, присутствие в данной связи атома кислорода должно препятствовать кристаллизации солей кальция на коллагеновой матрице. We believe that ethylene glycol diglycidyl ether is an optimal preservative for biological prostheses of heart valves and blood vessels, as it has high collagen crosslinking activity, sufficient sterilizing activity, and the possibility of using the unreacted second epoxy group (for some molecules that bind to the collagen amino groups with one epoxy group) covalent immobilization of heparin. In addition, the epoxy groups of diglycidyl ether of ethylene glycol, interacting with the amino groups of collagen, form bonds of a fundamentally different nature than glutaraldehyde. Theoretically, the presence of an oxygen atom in this bond should prevent the crystallization of calcium salts on the collagen matrix.

Целью изобретения является одновременное подавление процессов кальцификации и тромбообразования на биопротезах клапанов сердца и сосудов путем их предимплантационной обработки, а также упрощение технологии консервации биопротезов. The aim of the invention is the simultaneous suppression of calcification and thrombus formation on bioprostheses of heart valves and blood vessels by preimplantation processing, as well as the simplification of the technology of conservation of bioprostheses.

Цель достигается тем, что в качестве консерванта для предимплантационной обработки биопротезов клапанов и сосудов используют диэпоксидное соединение - диглицидиловый эфир этиленгликоля, который является одновременно сшивающим и стерилизующим агентом для биоткани протезов и обеспечивает ковалентную связь с гепарином. При этом процесс предимплантационной обработки осуществляется всего в две стадии. The goal is achieved in that, as a preservative for the pre-implantation treatment of valve and vessel bioprostheses, a diepoxide compound is used - ethylene glycol diglycidyl ether, which is both a cross-linking and sterilizing agent for prosthetic biotissue and provides a covalent bond with heparin. In this case, the process of preimplantation processing is carried out in only two stages.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Взятый от свежезабитых животных, очищенный и отмытый от крови биоматериал погружают в 5% раствор диглицидилового эфира этиленгликоля при рН= 7,4 и температуре 20оС, где он консервируется в течение 21 суток, после чего инкубируют в течение 1 суток в растворе гепарина с концентрацией 100 МЕ/мл и хранят в 2% растворе диглицидилового эфира этиленгликоля до использования.Taken from freshly slaughtered animals, cleaned and washed by blood biomaterial is immersed in a 5% solution of ethylene glycol diglycidyl ether at pH = 7.4 and temperature of 20 ° C where it is preserved for 21 days, and then incubated for 1 day with heparin in solution concentration of 100 IU / ml and stored in a 2% solution of diglycidyl ether of ethylene glycol until use.

Пример практического выполнения способа. An example of the practical implementation of the method.

Вариант 1. 70 г взятых от свежезабитых свиней, очищенных и отмытых от крови створок аортальных клапанов помещали в емкость, содержащую 350 мл 5% -ного раствора диглицидилового эфира этиленгликоля при рН= 7,4 и температуре 20оС, где биоткань консервировалась в течение 21 сут. Консервированный материал погружали в раствор гепарина с концентрацией 100 МЕ/мл на 1 сут при 20оС, после чего гепарин удаляли, заполняли емкость 2% -ным раствором диглицидилового эфира этиленгликоля, где и хранили биоткань до имплантации.Variant 1. 70 g taken from freshly slaughtered pigs, washed and purified from the blood of the aortic valve leaflets were placed in a vessel containing 350 ml of a 5% solution of ethylene glycol diglycidyl ether at pH = 7.4 and temperature of 20 ° C, where a biological tissue for canned 21 days The canned material was immersed in a heparin solution with a concentration of 100 IU / ml for 1 day at 20 ° C, after which heparin was removed, the container was filled with a 2% solution of ethylene glycol diglycidyl ether, wherein the biological tissue, and stored prior to implantation.

Вариант 2. 4 сегмента внутренней грудной артерии быка весом 20 каждый, очищенные и отмытые от крови, погружали в 2% -ный раствор диглицидилового эфира этиленгликоля при рН= 7,4 и температуре 20оС на 21 сут. после чего проводили гепаринизацию путем инкубирования в растворе гепарина (100 МЕ/мл) в течение 1 сут при 25оС и вновь погружали в 2% -ный раствор диглицидилового эфира этиленгликоля. где и хранили до исследования.2. Option 4 segments bovine internal thoracic artery 20 weight each, washed and purified from blood, was immersed in a 2% ethylene glycol diglycidyl ether solution at pH = 7.4 and temperature of 20 ° C for 21 days. followed by heparinization were performed by incubating in a solution of heparin (100 IU / ml) for 1 day at 25 ° C and again immersed in a 2% solution of ethylene glycol diglycidyl ether. where they were stored until the study.

Антикальцифицирующий эффект данного способа обработки изучен на классической модели ускоренной кальцификации при подкожной имплантации створок ксеноклапанов крысам. Адекватность такой модели доказана ранее (Shoen F. J. et al. , 1986). The anti-calcifying effect of this treatment method was studied on the classical model of accelerated calcification during subcutaneous implantation of rats xenvial valve cusps. The adequacy of such a model has been proven previously (Shoen F. J. et al., 1986).

В настоящем эксперименте модель воспроизведена на 80 молодых нелинейных крысах-самцах с массой тела 70-80 г, которые были разделены на 4 группы по 20 животных в каждой. In this experiment, the model was reproduced on 80 young non-linear male rats with a body weight of 70-80 g, which were divided into 4 groups of 20 animals each.

Каждому животному в асептических условиях из отдельных разрезов вдоль позвоночника формировали 6-8 подкожных карманов, в которые имплантировали образцы в виде дисков из створок ксеноклапанов, консервированных по 2 способам-аналогам (глютаровым альдегидом и по Dewanjee), способу-прототипу и предложенным нами способом. Under aseptic conditions, 6–8 hypodermic pockets were formed for each animal from separate sections along the spine, into which samples were implanted in the form of disks from the valves of xenographic valves, preserved by 2 analogue methods (glutaraldehyde and Dewanjee), the prototype method and the method we proposed.

Содержание кальция в имплантатах определяли методом атомной абсорбционной спектроскопии. Результаты приведены в табл. 1. The calcium content in the implants was determined by atomic absorption spectroscopy. The results are shown in table. 1.

Тромборезистентные свойства биоматериала определяли по количеству тромботических масс, осевших на стенках испытуемых сосудистых сегментов при контакте с нативной кровью в опытах ex vivo. The thromboresistant properties of the biomaterial were determined by the number of thrombotic masses deposited on the walls of the test vascular segments upon contact with native blood in ex vivo experiments.

Для этого использовали специальное 12-канальное устройство, подключаемое к животному по методу артерио-венозного шунта. Экспозицию с кровью осуществляли в трех временных режимах: 8, 16 и 24 минуты. Была проведена сравнительная оценка испытуемых образцов. В качестве контроля использовали образцы, обработанные глютаровым альдегидом. Количество тромботических масс, осевших на их поверхности при каждом временном режиме, принимали за 100% . Результаты представлены в табл. 2. For this, a special 12-channel device was used, connected to the animal by the method of arteriovenous shunt. Exposure with blood was carried out in three time modes: 8, 16 and 24 minutes. A comparative evaluation of the test samples was carried out. As a control, samples treated with glutaraldehyde were used. The number of thrombotic masses deposited on their surface at each time regime was taken as 100%. The results are presented in table. 2.

Полученные результаты позволяют заключить, что предлагаемый нами способ консервации позволяет сделать ксеноматериал практически полностью резистентным к кальцификации, поскольку при всех сроках подкожной имплантации содержание кальция в образцах не превышает метаболического уровня и, по существу, не нарастает во времени. В то же время, способ-аналог и способ-прототип защищают ткань в значительно меньшей степени (р<0,01). The results obtained allow us to conclude that the proposed method of conservation allows us to make xenomaterial almost completely resistant to calcification, since for all periods of subcutaneous implantation, the calcium content in the samples does not exceed the metabolic level and, in essence, does not increase over time. At the same time, the analogue method and the prototype method protect the tissue to a much lesser extent (p <0.01).

Результаты химического анализа коррелировали с данными морфологического исследования. Так, ткань, обработанная предлагаемым способом, при всех сроках имплантации характеризовалась высокой степенью сохранности основной массы коллагена и отсутствием признаков кальцификации. The results of chemical analysis correlated with data from a morphological study. So, the tissue treated by the proposed method, at all stages of implantation, was characterized by a high degree of preservation of the bulk of the collagen and the absence of signs of calcification.

Биоткань, обработанная по предлагаемому способу, обладает и более высокой тромборезистентностью в условиях модельного эксперимента. Biological tissue treated by the proposed method has a higher thrombotic resistance under the conditions of a model experiment.

(56) Nairi C. et. al. -J. Thorac. Cardiovasc. Surg, 1987-v. 93, N 6, р. 867-877. (56) Nairi C. et. al. -J. Thorac. Cardiovasc. Surg, 1987-v. 93, N 6, p. 867-877.

Claims (1)

СПОСОБ КОНСЕРВИРОВАНИЯ БИОТКАНИ ДЛЯ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ КЛАПАНОВ СЕРДЦА И СОСУДОВ, включающий обработку их диглицидиловым эфиром этиленгликоля, отличающийся тем, что, с целью подавления процессов кальцификации и тромбообразования, обработку ведут 2 - 5% -ным раствором диглиц дилового эфира этиленгликоля с последующей обработкой раствором гепарина с концентрацией не менее 100 МЕ/мл. METHOD FOR CONSERVING BIOTABLES FOR PROSTHESIS OF HEART VALVES AND VESSELS, including treating them with ethylene glycol diglycidyl ether, characterized in that, in order to suppress calcification and thrombosis processes, the treatment is carried out with a 2-5% solution of diglyc solution of heparine ethylene glycol with ethylene glycol dilated with ethylene glycol solution not less than 100 IU / ml.
SU5024513 1992-01-23 1992-01-23 Method for conservation of biological tissues for prosthetics of heart and vessel valves RU2008767C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5024513 RU2008767C1 (en) 1992-01-23 1992-01-23 Method for conservation of biological tissues for prosthetics of heart and vessel valves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5024513 RU2008767C1 (en) 1992-01-23 1992-01-23 Method for conservation of biological tissues for prosthetics of heart and vessel valves

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2008767C1 true RU2008767C1 (en) 1994-03-15

Family

ID=21595513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5024513 RU2008767C1 (en) 1992-01-23 1992-01-23 Method for conservation of biological tissues for prosthetics of heart and vessel valves

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2008767C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563251C1 (en) * 2014-07-18 2015-09-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук Method of production of pentaglycidyl ether of glucose and composition based on it for chemical linking of collagen-containing endoprostheses of biological origin

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563251C1 (en) * 2014-07-18 2015-09-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук Method of production of pentaglycidyl ether of glucose and composition based on it for chemical linking of collagen-containing endoprostheses of biological origin

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3797673B2 (en) Method for treating implantable biological tissue to reduce calcification and bioprosthesis treated in such a manner
CA2666485C (en) Biological tissue for surgical implantation
US6214055B1 (en) Method and kit for rapid preparation of autologous tissue medical devices
US6630001B2 (en) Compliant dehyrated tissue for implantation and process of making the same
CA2169381C (en) Enhanced cross-linking of natural tissues
JPH10507673A (en) Calcification-resistant bio-complementary tissue and its production method
KR20070106696A (en) An implantable biomaterial and a method of producing same
WO1995011047A1 (en) Method of making calcification-resistant bioprosthetic tissue
EP0614345A1 (en) Fetal membrane tubes for nerve and vessel grafts
CA1142430A (en) Bone substitute material and its use
WO2004047622A2 (en) Substantially non-immunogenic injectable collagen
RU2374843C1 (en) Method of anticalcium treatment of biological prostheses of heart valves
RU2008767C1 (en) Method for conservation of biological tissues for prosthetics of heart and vessel valves
RU2122321C1 (en) Method of treating biological prosthetic means for cardiovascular surgery
KR20010038098A (en) Calcification-resistant Heparinized Bioprosthetic Tissue Implants And Preparation Thereof
RU2802349C1 (en) Method of decellularization of a cardiovascular system homograft with supercritical carbon dioxide
RU2429023C1 (en) Method for making biological venous-valve prosthesis
Kim et al. Negative cilia model for biocompatibility: Sulfonated peo‐grafted polymers and tissues
RU2228030C2 (en) Method for treating biological vascular prosthesis
RU2196424C1 (en) Method for treating biomaterials for cardiovascular surgery
RU2228031C1 (en) Method for treating biological vascular prosthesis
CN117815452A (en) Artificial blood vessel medicine carrying method and artificial blood vessel
RU1836940C (en) Method for preserving valve and vessels of heart
Murabayashi et al. Biolized Material for Cardiac Prosthesis
GB2183475A (en) Tissue immunodespeciating and conserving product

Legal Events

Date Code Title Description
QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20021016

REG Reference to a code of a succession state

Ref country code: RU

Ref legal event code: MM4A

Effective date: 20100124