RU2270642C1

RU2270642C1 - Implant for strengthening cornea

Info

Publication number: RU2270642C1
Application number: RU2004119479/04A
Authority: RU
Inventors: ков Валерий Евгеньевич Дь (RU); Валерий Евгеньевич Дьяков; Юрий Сергеевич Астахов (RU); Юрий Сергеевич Астахов; Эрнест Витальевич Бойко (RU); Эрнест Витальевич Бойко; Николай Андреевич Ушаков (RU); Николай Андреевич Ушаков; Руслан Таласович Хапчаев (RU); Руслан Таласович Хапчаев; Юрий Анатольевич Кортунов (RU); Юрий Анатольевич Кортунов; Любовь Михайловна Федотова (RU); Любовь Михайловна Федотова
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "Экофлон"
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2006-02-27

Abstract

FIELD: medical engineering.

SUBSTANCE: implant is manufactured from porous polytetrafluoroethylene having structure composed of polymer elements and empty space elements with elements joined into three-dimensional network possessing empty space element volume share of 15-40%, specific space element surface of 0.25-0.55 mcm²/mcm³, mean distance between empty spaces in a volume of 25-50 mcm and mean spatial chord of 8-25 mcm. The supporting plate is manufactured as convexo-concave lens having curvature radius of 7,0-10,0 mm. Cylindrical hole is optionally available in lens center.

EFFECT: low costs and improved implant production; improved implantability characteristics.

3 cl, 7 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к медицине, в частности к имплантируемым элементам, а именно к имплантантам роговицы (роговой оболочки глаза). Оно может найти применение в офтальмохирургии при подготовке глаза к кератопротезированию.The claimed invention relates to medicine, in particular to implantable elements, namely to implants of the cornea (cornea of the eye). It may find application in ophthalmic surgery in preparing the eye for keratoprosthetics.

Помутнения роговой оболочки (бельма) возникают после проникающих корнеосклеральных ранений, химических и термических ожогов глаз, от дистрофии роговицы и др. Грубые сосудистые бельма и ретрокорнеальные шварты приводят к полной потере зрения. Любые виды кератопластики в этих случаях не дают эффекта. Единственную возможность дать слепому больному минимальное зрение представляет кератопротезирование.Clouding of the cornea (cataract) occurs after penetrating corneoscleral wounds, chemical and thermal burns of the eyes, corneal dystrophy, etc. Rough vascular cataracts and retrocorneal moorings lead to complete loss of vision. Any types of keratoplasty in these cases do not give an effect. The only way to give a blind patient minimal vision is keratoprosthetics.

Кератопротез обычно включает оптический цилиндр, выполненный из оптически прозрачного материала, и соединенную с цилиндром опорную пластину. Опорная часть протеза вводится в интраламеллярный карман роговицы.A keratoprosthesis typically includes an optical cylinder made of an optically transparent material and a support plate connected to the cylinder. The supporting part of the prosthesis is inserted into the intralamellar pocket of the cornea.

Наиболее частым осложнением кератопротезирования является асептический некроз ткани роговой оболочки впереди от опорной пластины (передних слоев бельма), что в результате ведет к отторжению кератопротеза [Федоров С.Н. и др. Кератопротезирование. М., «Медицина», 1982, с.97-113]. Для предупреждения или устранения этого осложнения проводятся вспомогательные операции укрепления роговицы (бельма) подходящим имплантатом.The most common complication of keratoprosthetics is aseptic necrosis of the corneal tissue in front of the base plate (anterior layers of the cataract), which as a result leads to rejection of the keratoprosthesis [Fedorov S.N. and other Keratoprosthetics. M., "Medicine", 1982, S. 97-113]. To prevent or eliminate this complication, auxiliary operations are performed to strengthen the cornea (thorn) with a suitable implant.

Известен имплантат - аутослизистая с губы, которую пересаживали на бельмо, см., например, Пучковская Н.А. и др. Офтальмологический журнал, 1978, с. 498-500, №7]. Кроме пересадки аутослизистой через 1,5-2 месяца больному проводится интраламеллярная керато- или склеропластика с использованием гомороговичных или склеральных трансплантатов, высушенных над силикагелем или свежих. Кератопротезирование проводилось через 3-4 месяца после укрепления бельма.A known implant is an autosmucous lip, which was transplanted into a thorn, see, for example, Puchkovskaya N.A. et al. Ophthalmological Journal, 1978, p. 498-500, No. 7]. In addition to transplantation of an autosmucosa, an intralamellar kerato- or scleroplasty is performed after 1.5-2 months, using homologous or scleral grafts dried over silica gel or fresh. Keratoprosthetics was performed 3-4 months after the strengthening of the thorn.

Однако в ходе этой операции обнаруживалось истончение пересаженной аутослизистой с губы и почти полное рассасывание (лизис) гомороговичных трансплантатов. Склеральные трансплантаты меньше лизировались, чем гомороговичные, но не были полностью проросшими сосудами, и можно было ожидать их дальнейшего лизиса.However, during this operation, a thinning of the transplanted autosucous membrane from the lip and almost complete resorption (lysis) of homogenous grafts were detected. Scleral grafts were less lysed than homologous, but were not completely sprouted vessels, and further lysis could be expected.

Также известен имплантат для укрепления роговицы - аутохрящ ушной раковины [Краснов М.М. и др. Офтальмологический журнал, 1978, №7, с.392-394]. Аутохрящ довольно эластичен, достаточно плотен и гистологически близок к ткани роговицы. Для полного его приживления достаточно 3-4 месяцев, после чего возможно кератопротезирование.Also known is an implant for strengthening the cornea - autoarticle of the auricle [Krasnov M.M. and other Ophthalmological journal, 1978, No. 7, S. 392-394]. The auto-cartilage is quite elastic, quite dense and histologically close to the corneal tissue. For complete engraftment 3-4 months are enough, after which keratoprosthetics are possible.

Также известен имплантат для укрепления роговицы - аутонадкостница большеберцовой кости больного [Волков В.В., Ушаков Н.А, в кн. «Вопросы восстановительной офтальмологии. Л., 1972, с.37]. Кусочек аутонадкостницы вводится в карман расслоенного на уровне средних слоев бельма и фиксируется узловыми швами к глубоким слоям бельма. Надкостница обычно хорошо приживается в слоях бельма. Кератопротезирование возможно через 2-3 месяца, при этом опорную пластину кератопротеза помещают под слой приживленной надкостницы.Also known is an implant for strengthening the cornea - autopodiosteum of the tibia of the patient [Volkov V.V., Ushakov N.A., in the book. “Questions of reconstructive ophthalmology. L., 1972, p. 37]. A piece of auto-periosteum is inserted into the pocket of the layer that is layered at the level of the middle layers of the eyesore and fixed with interrupted sutures to the deep layers of the eyesore. The periosteum usually takes root well in the layers of the thorn. Keratoprosthetics is possible after 2-3 months, while the keratoprosthesis base plate is placed under the layer of the implanted periosteum.

Общим недостатком аутоимплантатов является то, что они все подвержены лизису в раннем или позднем послеоперационном периоде, что зачастую требует повторения всего комплекса оперативных вмешательств. Кроме того, отбор аутоимплантатов связан с дополнительными операциями и заживлением, часто болезненным и продолжительным, ран после изъятия аутоимплантатов.A common disadvantage of autoimplants is that they are all lysed in the early or late postoperative period, which often requires a repetition of the entire complex of surgical interventions. In addition, the selection of autoimplants is associated with additional operations and healing, often painful and prolonged, of wounds after the removal of autoimplants.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому имплантату является имплантат из пористого растянутого (expanded) политетрафторэтилена, исследованный в эксперименте на кроликах [Legeasis Y-M. Et al. Exp. Eye Res., 1994, v.58, p.41-52]. Пористый растянутый политетрафторэтилен (ПТФЭ) имеет структуру в виде узлов полимера, соединенных фибриллами длиной в 7-8 мкм. Дополнительно материал пронизали вертикальными, перпендикулярными к поверхности пленки порами диаметром 20 мкм и в другом случае 50 мкм. Суммарная пористость имплантата была 44±5% в случае пор диаметром 20 мкм и 88±4% в случае 50 мкм пор. Однородные по толщине диски имели 0,2 мм (200 мкм) толщины и 6 мм в диаметре. При наличии указанных пор авторы наблюдали прорастание имплантата клетками стромы в глазу, причем в случае пор диаметром 50 мкм результат был более успешным. В отсутствие дополнительных пор пористый растянутый ПТФЭ, имеющий узелково-фибриллярную структуру, не прорастает клетками стромы и отторгается роговицей.The closest set of essential features to the claimed implant is an implant made of porous expanded polytetrafluoroethylene, studied in an experiment on rabbits [Legeasis Y-M. Et al. Exp. Eye Res., 1994, v. 58, p.41-52]. Porous stretched polytetrafluoroethylene (PTFE) has a structure in the form of polymer nodes connected by fibrils with a length of 7-8 microns. Additionally, the material was pierced by vertical, perpendicular to the film surface, pores with a diameter of 20 μm and, in another case, 50 μm. The total porosity of the implant was 44 ± 5% for pores with a diameter of 20 μm and 88 ± 4% for 50 μm pores. Disks uniform in thickness were 0.2 mm (200 μm) thick and 6 mm in diameter. In the presence of these pores, the authors observed implant germination by stromal cells in the eye, and in the case of pores with a diameter of 50 μm, the result was more successful. In the absence of additional pores, porous stretched PTFE having a nodular fibrillar structure does not germinate with stromal cells and is rejected by the cornea.

ПТФЭ обладает высокой химической инертностью и устойчив к биодеструкции как клеточной, так и неклеточной. Его термическая устойчивость (разлагается при температуре выше 350-380°С) позволяет применять термическую стерилизацию. Пористый растянутый ПТФЭ получают ориентацией экструдированной пленки, полученной из эмульсионного ПТФЭ, например фторопласта-4Д. Однако с целью получения материала для укрепления роговицы пористый растянутый ПТФЭ нужно пронизать вертикальными порами диаметром 20 или 50 мкм, что является сложной технической и дорогостоящей операцией: каждую пору получают отдельно с помощью лазера или другой технологии.PTFE has a high chemical inertness and is resistant to biodegradation of both cellular and non-cellular. Its thermal stability (decomposes at temperatures above 350-380 ° C) allows the use of thermal sterilization. Porous stretched PTFE is obtained by orientation of an extruded film obtained from emulsion PTFE, for example fluoroplast-4D. However, in order to obtain material for corneal strengthening, porous stretched PTFE must be pierced with vertical pores with a diameter of 20 or 50 μm, which is a complex technical and expensive operation: each pore is obtained separately using a laser or other technology.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является упрощение и удешевление получения материала, хорошо вживляющегося в роговицу.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to simplify and reduce the cost of obtaining material that is well implanted in the cornea.

Указанный технический результат достигается тем, что имплантат для укрепления роговицы, выполненный из пористого ПТФЭ, получен прессованием порошка фракции 0.25-1,6 мм термостатированного суспензионного ПТФЭ при давлении 30±5 МПа и спеканием при температуре 380±10°С и имеет структуру в виде элементов полимера и элементов пространства пустот с соединением указанных элементов в трехмерную сеть, имеющую объемную долю пространства пустот 15-40%, удельную поверхность пространства пустот 0,25-0,55 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 25-50 мкм и среднюю объемную хорду 8-25 мкм.The indicated technical result is achieved in that the corneal implant made of porous PTFE is obtained by pressing a powder of a fraction of 0.25-1.6 mm of thermostated suspension PTFE at a pressure of 30 ± 5 MPa and sintering at a temperature of 380 ± 10 ° C and has a structure in the form polymer elements and elements of the void space with the connection of these elements into a three-dimensional network having a volume fraction of void space of 15-40%, a specific surface of the void space of 0.25-0.55 μm ² / μm ³ , the average distance between voids in the volume 25-50 microns and an average volume chord of 8-25 microns.

Заявляемый имплантат может выполняться в форме круглой или овальной пластины, в форме трилистника или ромашки или в форме выпукло- вогнутой линзы (последнее предпочтительно), имеющей радиус кривизны 7-10 мм; линза может иметь в центре цилиндрическое отверстие.The inventive implant can be made in the form of a round or oval plate, in the form of a trefoil or chamomile, or in the form of a convex-concave lens (the latter preferably) having a radius of curvature of 7-10 mm; the lens may have a cylindrical hole in the center.

Заявляемый имплантат получен нами следующим образом.The inventive implant obtained by us as follows.

Суспензионный ПТФЭ, например марки Ф-4 (ГОСТ 10007-80), в виде порошка термостатируют при температуре 380±10°С и дополнительно измельчают в дробилке. Порошок рассеивают на ситах, отбирая фракцию 0,25-1,60 мм. Из отобранной фракции прессуют заготовку при давлении 30±5 МПа. Заготовку спекают при температуре 380±10°С в течение 5-6 часов. Пленку заданной толщины получают строжкой. Пленка легко разрезается ножницами и формируется для придания нужной формы.Suspension PTFE, for example, grade F-4 (GOST 10007-80), in the form of a powder is thermostated at a temperature of 380 ± 10 ° C and further crushed in a crusher. The powder is dispersed on the sieves, taking a fraction of 0.25-1.60 mm A preform is pressed from the selected fraction at a pressure of 30 ± 5 MPa. The billet is sintered at a temperature of 380 ± 10 ° C for 5-6 hours. A film of a given thickness is obtained by gouging. The film is easily cut with scissors and formed to give the desired shape.

Стереологические (объемные) параметры заявляемого имплантата определены по известной методике [Пантелеев В.Г., Рамм К.С. Неорганические материалы, 1986, том 22, №12, с.1941-1951; Автангило Г.Г. и др. Системная стереометрия в изучении патологического процесса. М., Медицина, 1981; Чернявский К.С. Стереология в металловедении. М., Металлургия, 1977].The stereological (volumetric) parameters of the claimed implant are determined by a known method [Panteleev V.G., Ramm K.S. Inorganic Materials, 1986, Volume 22, No. 12, pp. 1941-1951; Avtangilo G.G. et al. Systemic stereometry in the study of the pathological process. M., Medicine, 1981; Chernyavsky K.S. Stereology in metal science. M., Metallurgy, 1977].

Согласно определению структура материала имплантата имеет объемную долю пространства пустот 15-40%, удельную поверхность пространства пустот 0,25-0,55 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 25-50 мкм и среднюю объемную хорду 8-25 мкм.According to the definition, the structure of the implant material has a volume fraction of void space of 15–40%, a specific surface space of voids of 0.25–0.55 μm ² / μm ³ , an average distance between voids in a volume of 25–50 μm, and an average volume chord of 8–25 μm .

На фиг.1 представлен снимок поверхности имплантата, сделанный под микроскопом. Отчетливо видна трехмерная сеть, образованная пространством пустот, и узлы полимерной матрицы.Figure 1 presents a snapshot of the surface of the implant made under a microscope. The three-dimensional network formed by the space of voids and the nodes of the polymer matrix are clearly visible.

Заявляемый имплантат представлен на фиг.2 (а, б). Он представляет собой выпукло- вогнутую линзу (фиг.2а, вид сбоку), имеющую радиус кривизны, соответствующий радиусу кривизны роговицы больного. В центральной части имплантат имеет толщину 0,3-0,7 мм, по краям сходящую до 0,01 мм. В центральной части имплантат может иметь цилиндрическое отверстие (фиг.2б), необходимое для последующего кератопротезирования.The inventive implant is presented in figure 2 (a, b). It is a convex-concave lens (Fig. 2a, side view) having a radius of curvature corresponding to the radius of curvature of the cornea of the patient. In the central part, the implant has a thickness of 0.3-0.7 mm, descending along the edges to 0.01 mm. In the central part, the implant may have a cylindrical hole (fig.2b), necessary for subsequent keratoprosthetics.

Испытание заявляемого имплантата проводилось на кроликах породы шиншилла весом 3,7-4,3 кг. Под общей и капельной анестезией производился разрез роговицы протяженностью 5 мм на 4/5 ее глубины концентрично лимбу. В данной плоскости формировали роговичный интраламеллярный карман, в который вводили имплантат. Роговичные швы не накладывали. У животных оперировали один глаз для сохранения ориентации в окружающем пространстве.The test of the claimed implant was carried out on chinchilla rabbits weighing 3.7-4.3 kg Under general and drip anesthesia, a 5 mm cornea was cut into 4/5 of its depth concentrically to the limb. A corneal intralamellar pocket was formed in this plane, into which an implant was inserted. Corneal sutures were not applied. One eye was operated on in animals to maintain orientation in the surrounding space.

Спустя 4 месяца препараты были взяты на гистологическое исследование путем трепанации всей толщи роговицы. Результаты гистологических исследований представлены на фиг.3-6. Как видно на представленных микрофотографиях поперечных срезов укрепленной роговицы соединительная ткань (а) и единичные кровеносные сосуды (б) врастают в пространство пустот имплантата между элементами полимера (в). Участок роговицы (г) над имплантатом и в других отделах оставался прозрачным, без каких-либо признаков гипоксии и нарушения трофики тканей стромы, Боуменовой оболочки и эпителия. Представленные результаты свидетельствуют об отсутствии барьерной функции заявляемого имплантата для диффузии питательных веществ и кислорода внутри тканей роговицы. Не наблюдалось случаев отторжения имплантата в течение более чем 6 месяцев.After 4 months, the preparations were taken for histological examination by trepanation of the entire thickness of the cornea. The results of histological studies are presented in figure 3-6. As can be seen in the presented micrographs of transverse sections of the reinforced cornea, the connective tissue (a) and single blood vessels (b) grow into the space of the implant voids between the polymer elements (c). The corneal area (g) above the implant and in other departments remained transparent, without any signs of hypoxia and trophic disturbance of the stroma tissue, Bowman membrane and epithelium. The presented results indicate the absence of the barrier function of the claimed implant for diffusion of nutrients and oxygen inside the corneal tissue. There were no cases of implant rejection for more than 6 months.

Claims

1. An implant for strengthening the cornea made of porous polytetrafluoroethylene, characterized in that the porous polytetrafluoroethylene is obtained by pressing a powder of a fraction of 0.25-1.6 mm of thermostated polytetrafluoroethylene at a pressure of 30 ± 5 MPa and sintering at a temperature of 380 ± 10 ° C and has the structure in the form of polymer elements and elements of the void space with the connection of these elements into a three-dimensional network having a volume fraction of void space of 15-40%, a specific surface of the void space of 0.25-0.55 μm ² / μm ³ , the average distance between voids in the volume of 25-50 microns and an average volume chord of 8-25 microns.

2. The implant for strengthening the cornea according to claim 1, characterized in that it is made in the form of a convex-concave lens having a radius of curvature of 7.0-10.0 mm

3. The implant for strengthening the cornea according to claim 2, characterized in that the lens has a cylindrical hole in the center.