RU2143867C1 - Implant for surgical treatment of internal organ diseases - Google Patents
Implant for surgical treatment of internal organ diseases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143867C1 RU2143867C1 RU97119471A RU97119471A RU2143867C1 RU 2143867 C1 RU2143867 C1 RU 2143867C1 RU 97119471 A RU97119471 A RU 97119471A RU 97119471 A RU97119471 A RU 97119471A RU 2143867 C1 RU2143867 C1 RU 2143867C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- implant
- container
- pores
- surgical treatment
- organ
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике. The invention relates to medical equipment.
Одним из методов хирургического лечения внутренних болезней является частичное или полное замещение функций заболевшего органа посредством трансплантации аналогов этого органа. В качестве таких аналогов используют трансплантаты в виде суспензий клеток соответствующих органов, изготовленных по известным технологиям. Разработаны способы и технические средства лечения таких болезней как сахарный диабет, иммунодифицитное состояние, заболевания сердца, печени, поджелудочной железы, костного мозга и др. Основную задачу при разработке и использовании трансплантатов составляет подавление иммунной реакции организма против чужеродных клеток и реакции этих клеток против организма. Одним из известных решений этой задачи является использование фармакологических средств - иммунодепрессантов. Действие их не продолжительное, чем объясняется низкая эффективность лечения, высокая послеоперационная летальность. Недостатками также являются дефицит донорских органов в условиях краткосрочности их действия, высокая стоимость операций. One of the methods of surgical treatment of internal diseases is the partial or complete replacement of the functions of a diseased organ through transplantation of analogues of this organ. As such analogues use transplants in the form of suspensions of cells of the corresponding organs, manufactured by known technologies. Methods and technical tools have been developed for the treatment of diseases such as diabetes mellitus, immunodeficiency, diseases of the heart, liver, pancreas, bone marrow, etc. The main task in the development and use of transplants is to suppress the body's immune response against foreign cells and the reaction of these cells against the body. One of the known solutions to this problem is the use of pharmacological agents - immunosuppressants. Their effect is not long, which explains the low effectiveness of treatment, high postoperative mortality. Disadvantages are also a shortage of donor organs in the context of their short duration, high cost of operations.
Более эффективна защита трансплантированных клеток помещением их в иммуноизолированные вместилища различного конструктивного оформления. В общем они представляют собой замкнутый объем (сосуд), ограниченный перфорированными стенками. При размере просвета перфораций порядка 0,3 мкм через такую стенку свободно осуществляется обмен веществ и исключается проникновение иммунных клеток, имеющих большие размеры. The protection of transplanted cells is more effective by placing them in immuno-isolated containers of various design. In general, they are a closed volume (vessel) bounded by perforated walls. When the size of the perforation lumen is about 0.3 μm, a metabolism is freely carried out through such a wall and the penetration of large-sized immune cells is excluded.
Известны устройства для хирургического лечения заболеваний внутренних органов, содержащие клеточную суспензию и вместилище в виде отдельных полимерных полупроницаемых оболочек каждой клетки. Поры оболочек имеют размер просвета не более 0,3 мкм. Known devices for the surgical treatment of diseases of internal organs, containing a cell suspension and a container in the form of individual polymer semipermeable membranes of each cell. The pores of the shells have a lumen size of not more than 0.3 μm.
Недостатком устройства является малый срок службы вследствие зарастания пор и инкапсуляции устройства грубой соединительной тканью с последующей биодеградацией. The disadvantage of this device is its short service life due to pore overgrowth and encapsulation of the device with coarse connective tissue followed by biodegradation.
Известно устройство для хирургического лечения заболеваний внутренних органов (1), содержащее клеточную суспензию, помещенную во вместилище в виде металлического контейнера с перфорированными стенками. Размер перфораций составляет порядка 0,3 мкм. Недостаток этого устройства заключается в малом сроке службы вследствие зарастания отверстий и инкапсуляции устройства грубой соединительной тканью. A device for the surgical treatment of diseases of internal organs (1), containing a cell suspension placed in a container in the form of a metal container with perforated walls. The size of the perforations is about 0.3 microns. The disadvantage of this device is its short service life due to overgrowing of the holes and encapsulation of the device with coarse connective tissue.
Изобретение решает задачу увеличения срока службы имплантата. Технический результат состоит в обеспечении биосовместимости имплантата с окружающими тканями. The invention solves the problem of increasing the life of the implant. The technical result consists in ensuring the biocompatibility of the implant with surrounding tissues.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для хирургического лечения заболеваний внутренних органов, содержащем иммуноизолированное вместилище и помещенную в него клеточную суспензию, вместилище выполнено из пористого проницаемого никелида титана, сформированного в виде сплошного объема. The specified technical result is achieved in that in a device for the surgical treatment of diseases of internal organs containing an immuno-isolated container and a cell suspension placed in it, the container is made of porous permeable titanium nickelide formed in the form of a continuous volume.
Предпочтительна структура пористости с преобладанием пор размером 0,3 - 0,5 мкм. Предпочтительна уплощенная форма вместилища. Предпочтительная сферическая форма вместилища. A preferred porosity structure with a pore predominance of 0.3-0.5 microns in size. A flattened receptacle shape is preferred. The preferred spherical shape of the container.
По принципу действия предлагаемый имплантат сходен с упомянутыми аналогами. Изготовленную по специальной технологии клеточную суспензию, соответствующую заболевшему органу, помещают во вместилище из пористого никелида титана (пропитывают последний клеточной суспензией) и имплантируют в тело больного. После периода адаптации клетки начинают действовать, замещая частично или полностью функцию заболевшего органа и создавая возможность его лечения. При этом через поры вместилища осуществляется диффузия метаболитов, и не проникают иммунные клетки, поскольку их размеры превышают размеры пор. According to the principle of action, the proposed implant is similar to the mentioned analogues. A cell suspension produced by special technology corresponding to a diseased organ is placed in a container of porous titanium nickelide (impregnated with the last cell suspension) and implanted into the patient's body. After a period of adaptation, the cells begin to act, replacing partially or completely the function of the diseased organ and creating the possibility of its treatment. In this case, metabolites are diffused through the pores of the receptacle, and immune cells do not penetrate, since their sizes exceed the pore sizes.
Достижимость технического результата обусловлена высокой биомеханической совместимостью никелида титана, вследствие чего выполненные из него устройства не капсулируются, и диффузионная способность вместилища сохраняется длительное время. The technical result is achievable due to the high biomechanical compatibility of titanium nickelide, as a result of which the devices made from it are not encapsulated, and the diffusion capacity of the container is maintained for a long time.
Более того, эффективность работы устройства увеличивается со временем, т. к. пористая структура вместилища прорастает сосудами и пассивная диффузия метаболитов дополняется активным синтезом и экскрекцией веществ, присущим "родным" органам в естественных условиях. Moreover, the efficiency of the device increases with time, because the porous structure of the container sprouts vessels and the passive diffusion of metabolites is supplemented by the active synthesis and excretion of substances inherent in the "native" organs in natural conditions.
При наличии пор с размерами просвета, превышающими 0,5 мкм, создается возможность проникновения иммунных клеток, т.е. сокращения срока службы трансплантированных клеток и, следовательно, всего устройства. Поэтому для увеличения срока службы устройства предпочтителен выбор материала с преобладанием пор в указанном интервале 0,3 - 0,5 мкм. Устройство имплантируют в анатомически и физиологически показанные места организма. Удобным местом является брыжейка кишечника - орган листовой геометрии. Поэтому предпочтительна уплощенная форма вместилища. In the presence of pores with lumen sizes exceeding 0.5 μm, the possibility of the penetration of immune cells, i.e. shortening the life of the transplanted cells and, therefore, the entire device. Therefore, to increase the service life of the device, it is preferable to choose a material with a predominance of pores in the specified range of 0.3 - 0.5 microns. The device is implanted in the anatomically and physiologically indicated places of the body. A convenient place is the mesentery of the intestine - an organ of leaf geometry. Therefore, a flattened container shape is preferred.
Во всех прочих случаях наиболее рациональной по соотношению объема и площади поверхности является сферическая форма вместилища. In all other cases, the most rational in terms of volume and surface area is the spherical shape of the container.
Достижимость технического результата подтверждена конкретными примерами испытаний предлагаемого изобретения на подопытных животных. The attainability of the technical result is confirmed by specific examples of tests of the invention on experimental animals.
Пример 1. Лечение сахарного диабета. Example 1. The treatment of diabetes.
Испытание устройства проводилось в 1996-97 гг. на мышах серии C 57 BL/6. Использовано устройство, подготовленное и имплантированное по следующей методике:
1. В стерильных условиях производят забор поджелудочной железы у неонатальных поросят после внутрибрюшинного введения оксибутирата натрия 20%, 2 мл (3). Общий желчный проток пережимают у места впадения в 12-перстную кишку, перерезают аорту и нижнюю полую вену. В общий желчный проток вводят раствор Хэнкса с температурой 4oC с содержанием коллагеназы "SERNA" активности 150 ед/мг.The device was tested in 1996-97. on mice of the C 57 BL / 6 series. A device prepared and implanted according to the following procedure was used:
1. Under sterile conditions, the pancreas is taken from neonatal piglets after intraperitoneal administration of sodium oxybutyrate 20%, 2 ml (3). The common bile duct is squeezed at the confluence with the duodenum, the aorta and inferior vena cava are cut. A Hanks solution with a temperature of 4 ° C. was introduced into the common bile duct with a collagenase content of “SERNA” activity of 150 u / mg.
Набухшую поджелудочную железу удаляют и помещают на водяную баню при 37oC на 40 мин. После переваривания добавляют раствор Хэнкса при 4oC, энергично встряхивают ткань, фильтруют через сито с отверстиями диаметром 0,6 - 0,8 мкм, трижды отмывают раствором Хэнкса при центрифугировании 100 у, 10 с. Взвесь ткани центрифугируют в 4-х ступенчатом градиенте плотности Фиккола: 1,078, 1,070, 1,060, 1,045. С границы между двумя средними слоями собирают островки Лангенгарса, отмывают от Фиккола с центрифугированием 100 у, 10 с раствором Хэнкса (2 раза) и физиологическим раствором (1 раз). Полученные островки последовательно помещают в 0,02% раствор ЭДТА 15 мин при комнатной температуре, в 0,25% раствор трипсина при 4oC на 15 мин и аккуратно пипетируют до превращения островков Лангенгарса в однородную клеточную суспензию. После отмывания клеток раствором РПМИ с добавлением 10% телячьей сыворотки производят подсчет жизнеспособных клеток с помощью камеры Горяева и трипанового синего. Удовлетворительным считают содержание живых клеток не менее 90%.The swollen pancreas is removed and placed in a water bath at 37 ° C. for 40 minutes. After digestion, Hanks solution is added at 4 o C, the fabric is vigorously shaken, filtered through a sieve with holes with a diameter of 0.6 - 0.8 μm, washed three times with Hanks solution by centrifugation for 100 y, 10 s. A tissue suspension is centrifuged in a 4-step gradient of Ficcol density: 1,078, 1,070, 1,060, 1,045. Langengars islands are collected from the boundary between the two middle layers, washed from Fikkola with centrifugation at 100, 10 with Hanks solution (2 times) and physiological saline (1 time). The resulting islands are sequentially placed in a 0.02% EDTA solution for 15 minutes at room temperature, in a 0.25% trypsin solution at 4 ° C. for 15 minutes and gently pipetted until the Langengars islets become a homogeneous cell suspension. After washing the cells with a solution of RPMI with the addition of 10% calf serum, viable cells are counted using a Goryaev chamber and trypan blue. Satisfactory consider the content of living cells at least 90%.
2. В объеме вместилища из проницаемо-пористого никелида титана с преимущественным размером пор 0,3 - 0,5 мкм культивируют клеточную культуру после пропитывания объема вместилища клеточной суспензией в течении 48 часов. 2. In the volume of the container of permeable-porous titanium nickelide with a predominant pore size of 0.3 - 0.5 μm, the cell culture is cultured after the container volume is soaked in cell suspension for 48 hours.
Под общим эфирным обезболиванием группе мышей (10 особей) производят лапаротомию и осуществляют свободную трансплантацию устройства в брюшную полость. Under general etheric anesthesia, a group of mice (10 animals) produce a laparotomy and carry out a free transplantation of the device into the abdominal cavity.
Сахарный диабет у мышей вызывают аллоксаном в дозе 15 мг/кг. Для сопоставительного анализа работы предлагаемого устройства в эксперимент введены дополнительно 2 контрольные группы мышей по 10 особей. Diabetes mellitus in mice is caused by alloxan at a dose of 15 mg / kg. For a comparative analysis of the operation of the proposed device, an additional 2 control groups of mice of 10 animals were introduced into the experiment.
Мыши первой контрольной группы получали инсулин по общепринятой методике, второй контрольной группе имплантированы диффузионные камеры (устройство-прототип). The mice of the first control group received insulin according to the generally accepted method, the second control group implanted diffusion chambers (prototype device).
3. Результаты испытаний. 3. Test results.
Контроль сахара в крови мышей осуществляется прибором "One Touch" фирмы "Jonson & Jonson". Через 1 год в первой контрольной группе осталось в живых 3 мыши, во второй - 5. В основной группе в живых осталось 8 мышей. Причина смерти во всех случаях - развитие вторичных осложнений (диабетическая ангиопатия, нефропатия). Падеж животных в первой контрольной группе начался через месяц после начала лечения, во второй группе через месяц начались явления отторжения имплантатов и падеж животных через 3 месяца. Control of blood sugar in mice is carried out by the device "One Touch" company "Jonson & Jonson". After 1 year, 3 mice remained alive in the first control group, and 5 in the second. In the main group, 8 mice remained alive. The cause of death in all cases is the development of secondary complications (diabetic angiopathy, nephropathy). The death of animals in the first control group began a month after the start of treatment, in the second group a month later, the phenomena of rejection of implants and death of animals after 3 months began.
В основной группе через 7,5 месяцев погибло 2 мыши от нефропатии. После выведения мышей из эксперимента морфологически и гистологически выявлена тонкая соединительная ткань на поверхности устройства с просвечивающимися кровеносными сосудами. Обнаружены функционально активные островки Лангенгарса, свидетельствующие о работоспособности устройства. In the main group, after 7.5 months, 2 mice died from nephropathy. After removing the mice from the experiment, morphologically and histologically revealed thin connective tissue on the surface of the device with translucent blood vessels. Functionally active islets of Langengars were discovered, indicating the operability of the device.
По аналогичной методике с использованием соответствующих клеточных культур проведены испытания предлагаемого устройства при лечении печеночной недостаточности, иммунодифицитных состояний, при пересадке костного мозга. By a similar method using the appropriate cell cultures, the proposed device was tested in the treatment of liver failure, immunodeficiency conditions, and bone marrow transplantation.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119471A RU2143867C1 (en) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | Implant for surgical treatment of internal organ diseases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119471A RU2143867C1 (en) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | Implant for surgical treatment of internal organ diseases |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97119471A RU97119471A (en) | 1999-08-10 |
| RU2143867C1 true RU2143867C1 (en) | 2000-01-10 |
Family
ID=20199313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97119471A RU2143867C1 (en) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | Implant for surgical treatment of internal organ diseases |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2143867C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001087370A1 (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-22 | Vidam Technology Ltd. | Porous nickel-titanium structure used as a carrier for living cells |
| US7910359B2 (en) | 2004-07-29 | 2011-03-22 | University Of Miami | Hybrid device for cell therapies |
| US8702684B2 (en) | 2007-02-02 | 2014-04-22 | University Of Miami | Therapeutic hybrid implantable devices |
| RU2638819C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-12-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | Permeable incubator from titanium nickelide |
| RU2765913C1 (en) * | 2020-12-14 | 2022-02-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Method for creating cell transplants for treatment of type 1 diabetes mellitus |
-
1997
- 1997-11-12 RU RU97119471A patent/RU2143867C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Immunosuppression, macroencapsulation and ultraviolet-Birradiation asimmunoprotection in porcine parcreatic islet xenotransplantation-Pharmacol Toxicol, 1995, Jun/ 2. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001087370A1 (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-22 | Vidam Technology Ltd. | Porous nickel-titanium structure used as a carrier for living cells |
| US7910359B2 (en) | 2004-07-29 | 2011-03-22 | University Of Miami | Hybrid device for cell therapies |
| US8702684B2 (en) | 2007-02-02 | 2014-04-22 | University Of Miami | Therapeutic hybrid implantable devices |
| RU2638819C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-12-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | Permeable incubator from titanium nickelide |
| RU2765913C1 (en) * | 2020-12-14 | 2022-02-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Method for creating cell transplants for treatment of type 1 diabetes mellitus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5770193A (en) | Preparation of three-dimensional fibrous scaffold for attaching cells to produce vascularized tissue in vivo | |
| Dixit et al. | Restoration of liver function in Gunn rats without immunosuppression using transplanted microencapsulated hepatocytes | |
| Tzanakakis et al. | Extracorporeal tissue engineered liver-assist devices | |
| FI111335B (en) | A bio-artificial endocrine device | |
| JP4023828B2 (en) | Artificial kidney and its use to treat kidney disease | |
| CN105324136B (en) | Matrix and implantation material for organizational project | |
| US5736399A (en) | Medium-penetrating cell culture carrier, a culturing method and a device using this carrier | |
| US6673339B1 (en) | Prosthetic kidney and its use for treating kidney disease | |
| CA2156732A1 (en) | Method for implanting tissue in a host | |
| JPH08504615A (en) | Implantable and refillable biohybrid artificial pancreas and refilling method thereof | |
| JPH08500033A (en) | Use of pouch for live cell transplant | |
| US20040167634A1 (en) | Prosthetic kidney and its use for treating kidney disease | |
| JPH062138B2 (en) | Container device for transplanted cells | |
| CN101495067B (en) | Intervertebral disk transplant and implantation method | |
| US5116493A (en) | Artificial pancreatic perfusion device with reseedable matrix | |
| JPS60123422A (en) | Control of human glycemia | |
| RU2143867C1 (en) | Implant for surgical treatment of internal organ diseases | |
| Ambrosino et al. | Hepatocyte transplantation in the treatment of acute liver failure: microencapsulated hepatocytes versus hepatocytes attached to an autologous biomatrix | |
| Kokorev et al. | Evaluation of allogenic hepato-tissue engineered in porous TiNi-based scaffolds for liver regeneration in a CCl4-induced cirrhosis rat model | |
| ES2377464T3 (en) | Cell therapy: a method and composition to treat diabetes | |
| RU2445940C1 (en) | Method for producing allogenic transplants of cardiac vessels with valves | |
| Galletti | Bioartificial organs | |
| Hayashi et al. | Application of a novel B cell line MIN6 to a mesh-reinforced polyvinyl alcohol hydrogel tube and three-layer agarose microcapsules: an in vitro study | |
| CN112587730A (en) | Composite cell scaffold and preparation method thereof | |
| Andrews | The ultrastructure of the heart and kidney of the pilid gastropod mollusc Marisa cornuarietis, with special reference to filtration throughout the Architaenioglossa |