RU2343934C1 - Способ получения костного аллоимплантата с высокими механическими свойствами - Google Patents

Способ получения костного аллоимплантата с высокими механическими свойствами Download PDF

Info

Publication number
RU2343934C1
RU2343934C1 RU2007131224/15A RU2007131224A RU2343934C1 RU 2343934 C1 RU2343934 C1 RU 2343934C1 RU 2007131224/15 A RU2007131224/15 A RU 2007131224/15A RU 2007131224 A RU2007131224 A RU 2007131224A RU 2343934 C1 RU2343934 C1 RU 2343934C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hours
ethanol
solution
osteal
mechanical properties
Prior art date
Application number
RU2007131224/15A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Васильевич Лекишвили (RU)
Михаил Васильевич Лекишвили
Владимир Николаевич Меркулов (RU)
Владимир Николаевич Меркулов
Максим Геннадьевич Васильев (RU)
Максим Геннадьевич Васильев
Александр Иванович Дорохин (RU)
Александр Иванович Дорохин
Original Assignee
ФГУ Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова Росмедтехнологий
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 ФГУ Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова Росмедтехнологий filed Critical ФГУ Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова Росмедтехнологий
Priority to RU2007131224/15A priority Critical patent/RU2343934C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2343934C1 publication Critical patent/RU2343934C1/ru

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, к заготовке и консервации костной ткани, может быть применено в работе «тканевых банков» для обеспечения костно-пластическим материалом учреждений здравоохранения. Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является получение костных аллоимплантатов с высокими механическими свойствами, близкими к нативной костной ткани, которые могут быть использованы для замещения обширных костных дефектов, и являться основой для других изделий медицинского назначения. Сущность способа: после механической очистки кортикальную кость распиливают на пластины нужного размера, обрабатывают 3% раствором перекиси водорода в ультразвуковой ванне при температуре 30°С с двукратной сменой раствора в течение 10-20 часов, промывают в проточной воде, обрабатывают 6 М раствором мочевины в течение 18 часов, пятикратно промывают водой, обезжиривают и одновременно дегидратируют в смеси этанол:хлороформ в соотношении 1:1 в течение 8 часов, затем двукратно промывают в 96% этаноле из расчета на 1 г ткани 10-15 мл этанола, досушивают в специальном контейнере при давлении 60-80 Торр в течение 2 часов, упаковывают в двойной пластиковый пакет и стерилизуют потоком быстрых электронов дозой 18-25 кГр.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, к заготовке и консервации костной ткани, может быть применено в работе «тканевых банков» для обеспечения костно-пластическим материалом учреждений здравоохранения.
В практике травматологии и ортопедии существует потребность в аллоимплантатах с высокой механической прочностью, соизмеримой с механическими свойствами нативной костной ткани длинных костей, ее кортикального слоя.
Известен способ изготовления аллоимплантата, который заключается в последовательно проводимых механической очистке донорской костной ткани, обработке ее растворами перекиси водорода, стерилизации парами формалина, размещении в герметизируемые стеклянные ампулы, замораживании и последующем хранении в холодильной камере при температуре минус 30°С до его клинического использования (см. кн.: Имамалиев А.С. Биологическая оценка трансплантируемых тканей. - М.: Наука, 1975 г., с.48-57 [1]).
Полученный таким способом замороженный кортикальный аллоимплантат отличается высокой механической прочностью. Срок его хранения - 6 месяцев при температуре минус 20-30°С.
Недостатками этого способа является то, что формальдегид обладают цитотоксическим и канцерогенным эффектом, пропорциональным концентрации применяемого формалина и длительности его воздействия на биологические объекты (см. сб.: Скрипнюк П.А. с соавт. Деминерализованные костные трансплантаты и их использование в восстановительной хирургии, С.-Пб., 1996 г., с.106-109, Фейгельман С.С. Ортопедия, травматология, 1980, №12, с.45-50). Использование формалина в качестве консерванта и стерилизатора влечет за собой ряд проблем, обусловленных ограничением времени хранения аллоимплантата (не более 6 месяцев), необходимостью длительной отмывки имплантата перед клиническим использованием, хранения с использованием низкотемпературных холодильников и неудобством транспортировки.
Известен способ изготовления костного аллотрансплантата (Патент РФ №2147800 от 17.02.1999). Способ включает проведение механической обработки и промывки заготовки из костного материала, деминерализацию в растворе соляной кислоты, консервацию деминерализованной заготовки с помощью лиофильной сушки, стерилизацию после окончания сушки, осуществляемую путем облучения заготовки, помещенную в герметичную упаковку, потоком быстрых электронов дозой 15-18 кГр. Этот способ был взят за прототип, поскольку по совокупности существенных признаков является наиболее близким к заявленному способу.
Недостатками этого способа является то, что использование дегидратации костной ткани методом сублимации (высушивание из замороженного состояния в условиях вакуума) делает недеминерализованную костную ткань хрупкой, за счет повреждения микроструктуры, главным образом, коллагена (Матвейчук И.В. Структурно-функциональная адаптация костной ткани как композита с учетом видовых, возрастных и функциональных особенностей: Дисс.…докт. биол. наук. - М., 1998). Процесс деминерализации костной ткани растворами соляной кислоты резко снижает ее механические свойства (Лекишвили М.В. Технологии изготовления костного пластического материала для применения в восстановительной хирургии: Дисс.…докт. мед. наук. - М., 2005).
Задачей заявленного изобретения является повышение качества аллоимплантата и улучшение его эксплуатационных свойств за счет сохранения высоких механических свойств кортикального слоя длинных костей.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является получение костных аллоимплантатов с механическими свойствами, близкими к нативной костной ткани, которые могут быть использованы для замещения обширных костных дефектов, и являться основой для других изделий медицинского назначения.
Технический результат достигается тем, что очищенную от мягких тканей кортикальную кость распиливают на пластины нужного размера, затем обрабатывают 3% раствором перекиси водорода в ультразвуковой ванне при температуре 30°С в течение 10-20 часов с двукратной сменой раствора, обрабатывают 6 М раствором мочевины в ультразвуковой ванне в течение 18 часов, отмывают проточной водой, обезжиривают в смеси этанол:хлороформ в соотношении 1:1, промывают 96% этанолом, высушивают в камере с отрицательным давлением, упаковывают в двойной пластиковый пакет и стерилизуют потоком быстрых электронов дозой облучения 18-25 кГр.
Материалом для изготовления аллоимплантатов служит кортикальная костная ткань человека, полученная из диафизарной части трубчатых костей.
На начальном этапе изготовления аллоимплантатов необходима механическая очистка кости от окружающих мягких тканей и крови.
После этого кость распиливают на пластины длиной от 5 см до 25 см, шириной от 1 см до 3 см. Толщина пластин может колебаться от 0,1 см - 1 см.
После нарезки пластины обрабатывают 3% раствором перекиси водорода в ультразвуковой ванне при температуре 30°С с двукратной сменой раствора. Необходимое время обработки зависит от толщины пластин и варьирует от 10 до 20 часов. На этом этапе из заготовок удаляют основную часть неколлагеновых белков и жира, удаляют разрушенные клетки крови и костной ткани, ряд других соединений. Использование ультразвуковой ванны ускоряет процесс обработки и делает его более эффективным.
Затем заготовки отмывают от перекиси водорода в проточной воде и далее обрабатывают 6 М раствором мочевины в течение 18 часов.
Такая обработка позволяет удалить остатки неколлагеновых белков, фрагменты клеточных мембран, гликопротеинов и т.д. Для большей эффективности процесс проводят в ультразвуковой ванне при комнатной температуре. После этого образцы пятикратно промывают водой.
Введение в способ этапа обезжиривания с последующим промыванием образцов в 96% этаноле необходимо по двум причинам.
Во-первых, в образцах еще остается большое количество липидов как в свободном состоянии, так и в виде соединений, а их присутствие в аллоимплантатах может вызывать осложнения воспалительного характера.
Во-вторых, на этом этапе происходит дегидратация образцов, что позволяет отказаться от лиофильного высушивания, что, в свою очередь, позволяет полностью сохранить архитектонику костной ткани, тем самым сохраняя механические характеристики костной ткани.
Обезжиривание проводят в смеси этанол:хлороформ в соотношении 1:1 в течение 8 часов. Для удаления хлороформа и остатков липидов образцы двукратно промывают 96% этанолом из расчета на 1 г ткани 10-15 мл этанола.
Затем образцы помещают в специальный контейнер, где при отрицательном давлении (60-80 Торр) производят окончательное высушивание в течение 2 часов.
Приготовленный таким образом материал упаковывают в двойной пластиковый пакет и стерилизуют потоком быстрых электронов.
Необходимая для наиболее эффективной стерилизации доза радиационного облучения, как показали опыты, составляет 18-25 кГр, что делает материал безопасным в плане бактериальной и грибковой инфекции.
Механическую прочность образцов испытывали на 3-точечный изгиб на универсальной испытательной машине «Zwick 1464» (Германия). Скорость нагружения составляла 15 мм/мин.
Образцы укладывали на специальные опоры, прикрепленные к подвижной траверсе, база равнялась 60 мм. Образцы нагружали до их разрушения. Передача силы производилась через специальный индентор, зафиксированный на датчике силы, укрепленном на верхней, неподвижной перекладине силовой рамы. Использовали датчик силы 1 кН. Точность измерения составила ±1%. Прилагаемая сила и деформация образцов автоматически записывалась самописцем в координатах «сила - удлинение». По полученным данным высчитывали удельную прочность образцов как отношение силы давления индентора в момент разрушения образца к площади сечения образца. Испытания показали, что средняя удельная прочность образцов, обработанных по предлагаемому способу, равна 8,62 Н/мм2, а средняя удельная прочность нативной кости - 9,5 Н/мм2.
Пример 1 осуществления способа
Полученный от донора фрагмент диафиза большеберцовой кости (кортикальная часть) механически очищают от мягких тканей и надкостницы, кость распиливают на пластины длиной 20 см и шириной 2 см, помещают в ультразвуковую ванну, заливают 3% раствором перекиси водорода и обрабатывают в течение 18 часов при температуре 30°С с двукратной сменой раствора, раствор сливают, пластины промывают в проточной воде и помещают в ультразвуковую ванну с 6 М раствором мочевины на 18 часов, пятикратно промывают водой и помещают в смесь этанол:хлороформ в соотношении 1:1 на 8 часов, двукратно промывают в 96% этаноле из расчета на 1 г ткани 15 мл этанола, помещают в контейнер, где досушивают при давлении внутри контейнера 60-80 Торр в течение 2 часов, пластины упаковывают в двойной пластиковый пакет и стерилизуют потоком быстрых электронов дозой 18-15 кГр. В таком виде аллоимплантат готов к клиническому использованию.
Перед хирургической операцией аллоимплантат, после вскрытия упаковки, можно использовать сразу или регидратировать раствором антибиотика в течение 5-10 минут для создания дополнительного уровня профилактики послеоперационных осложнений.
Пример 2 клинического использования
Больной X., 17 лет, и.б. 3474. Диагноз: полиосальная форма фиброзной дисплазии дистального отдела бедренной кости. Жалобы на боли в области нижней трети бедренной кости справа, где на рентгенограммах выявлен патологический очаг. Больной госпитализирован в ЦИТО, где ему под наркозом произведена краевая резекция патологического очага и последующая аллопластика дефекта, ввиду высокой нагружаемости этого участка конечности, кортикальными аллоимплантатами, способ изготовления которых представлен в заявке. Рана зажила первичным натяжением. На 11-е сутки после операции сняты швы, конечность фиксирована гипсовой повязкой.
В ходе динамического контроля явные признаки инкорпорации аллоимплантатов наблюдалось через 6 месяцев после хирургического вмешательства, больной полностью пользуется конечностью, жалоб нет.
Таким образом, предложенный способ получения костного аллоимплантата позволяет изготовить материал для замещения обширных дефектов кости с высокими механическими свойствами.

Claims (1)

  1. Способ получения костного аллоимплантата с высокими механическими свойствами, включающий механическую очистку кортикальной костной ткани, распиливание на пластины, обработку перекисью водорода, высушивание, упаковку и стерилизацию, отличающийся тем, что обработку 3% перекисью водорода проводят в ультразвуковой ванне при температуре 30°С в течение 10-20 ч с двукратной сменой раствора, пластины промывают в проточной воде, обрабатывают 6М раствором мочевины в течение 18 ч, пятикратно промывают водой, обезжиривают и одновременно дегидратируют в смеси этанол:хлороформ в соотношении 1:1 в течение 8 ч, двукратно промывают 96% этанолом из расчета на 1 г ткани 10-15 мл этанола, проводят окончательное высушивание в контейнере при давлении 60-80 Торр в течение 2 ч.
RU2007131224/15A 2007-08-16 2007-08-16 Способ получения костного аллоимплантата с высокими механическими свойствами RU2343934C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007131224/15A RU2343934C1 (ru) 2007-08-16 2007-08-16 Способ получения костного аллоимплантата с высокими механическими свойствами

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007131224/15A RU2343934C1 (ru) 2007-08-16 2007-08-16 Способ получения костного аллоимплантата с высокими механическими свойствами

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2343934C1 true RU2343934C1 (ru) 2009-01-20

Family

ID=40375928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007131224/15A RU2343934C1 (ru) 2007-08-16 2007-08-16 Способ получения костного аллоимплантата с высокими механическими свойствами

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2343934C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527167C1 (ru) * 2013-02-20 2014-08-27 Александр Григорьевич Волков Способ предоперационной подготовки деминерализованного костного трансплантата к пластике в эксперименте
US10821206B2 (en) 2015-11-04 2020-11-03 Ilaya Usa Corporation Human cell-based medicinal products and methods for osteoreparation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527167C1 (ru) * 2013-02-20 2014-08-27 Александр Григорьевич Волков Способ предоперационной подготовки деминерализованного костного трансплантата к пластике в эксперименте
US10821206B2 (en) 2015-11-04 2020-11-03 Ilaya Usa Corporation Human cell-based medicinal products and methods for osteoreparation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11883437B2 (en) Xenograft soft tissue implants and methods of making
JP5940095B2 (ja) ウォートン・ジェリーで構成されている積層組織移植片ならびにそれを作成および使用する方法
JP6254094B2 (ja) 架橋脱水された胎盤組織移植片ならびにそれを作製および使用する方法
JP2018184420A (ja) 骨移植片からなる微粉化組成物ならびにその製造および使用方法
EP3220970B1 (en) Fenestration kits for making fenestrated placental tissue allografts and methods of using the same
CA2382472A1 (en) Method of treating bone for implantation and resulting bone
US9610383B2 (en) Method for producing a bone transplant material, and bone transplant material produced by same
US9855301B1 (en) Human birth tissue laminate and methods of use
JP2022531489A (ja) 組織由来多孔質マトリックス並びにその作製及び使用方法
RU2343934C1 (ru) Способ получения костного аллоимплантата с высокими механическими свойствами
RU2147800C1 (ru) Способ изготовления костного аллотрансплантата
RU2524618C1 (ru) Комбинированный костный аллотрансплантат и способ его получения
RU2715238C1 (ru) Способ изготовления аллогенного костнозамещающего материала
RU2722266C1 (ru) Лиофилизированный биологический биодеградируемый минерализованный костнопластический материал и способ его изготовления
RU2172104C1 (ru) Способ изготовления имплантатов из губчатой костной ткани
RU2721604C1 (ru) Способ получения остеопластических биоматериалов из костной ткани
RU2440730C1 (ru) Способ изготовления губчатых костных трансплантатов
KR100519199B1 (ko) 흡수지연성 골절고정물의 제조방법
Baadsgaard Transplantation of pedicle bone grafts to fresh skeletal defects and defect pseudarthroses: an experimental study
RU2411923C1 (ru) Способ изготовления аллоимплантата на основе хрящевой ткани
UA119699C2 (uk) Спосіб виготовлення імплантаційного дегідратованого кісткового біоматеріалу алогенного походження
RU2189142C1 (ru) Способ получения биопротеза для артериальной реконструкции
CA2420113A1 (en) Method of treating and dehydrating bone for implantation
RU2213525C1 (ru) Способ профилактики тромбэндокардита при протезировании клапанов сердца
UA119700C2 (uk) Спосіб виготовлення імплантаційного дегідратованого кісткового біоматеріалу алогенного походження у вигляді порошку

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110817