RU2637634C1 - Antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds and method of its production - Google Patents

Antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds and method of its production Download PDF

Info

Publication number
RU2637634C1
RU2637634C1 RU2016141371A RU2016141371A RU2637634C1 RU 2637634 C1 RU2637634 C1 RU 2637634C1 RU 2016141371 A RU2016141371 A RU 2016141371A RU 2016141371 A RU2016141371 A RU 2016141371A RU 2637634 C1 RU2637634 C1 RU 2637634C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protein
sponge
antibacterial
agents
protein sponge
Prior art date
Application number
RU2016141371A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иосифович Лозинский
Илья Александрович Родионов
Арчил Важаевич Цискарашвили
Николай Александрович Еськин
Original Assignee
Владимир Иосифович Лозинский
Илья Александрович Родионов
Арчил Важаевич Цискарашвили
Николай Александрович Еськин
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 Владимир Иосифович Лозинский, Илья Александрович Родионов, Арчил Важаевич Цискарашвили, Николай Александрович Еськин filed Critical Владимир Иосифович Лозинский
Priority to RU2016141371A priority Critical patent/RU2637634C1/en
Priority to PCT/RU2017/050108 priority patent/WO2018074951A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2637634C1 publication Critical patent/RU2637634C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/38Albumins
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K45/00Medicinal preparations containing active ingredients not provided for in groups A61K31/00 - A61K41/00
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2121/00Preparations for use in therapy

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds contains protein basis, including serum albumin or serum total protein or plasma total protein and medicinal agent or agents possessing antibiotic activity against pathogens causing purulent inflammations. It also provides a method of obtaining antibacterial protein sponge, including freezing solution containing serum albumin or serum total protein or plasma total protein, keeping in frozen state, defrosting, washing resulting protein sponge from not included in its composition components, mechanical spin of free liquid from washed protein sponge swelling of squeezed protein sponge in the solution of one or more agents with antibiotic activity, freezing swelled protein sponge and its drying by lyophilization.
EFFECT: new effective medical material - antibacterial protein sponge, designed for chemotherapy of infected wounds.
3 cl, 5 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к междисциплинарным техническим решениям, объединяющим химию высокомолекулярных соединений, медицину, биотехнологию и разработку функциональных биоматериалов на основе природных биополимеров - белков. Более конкретно изобретение касается обладающих антибактериальной активностью макропористых белковых губок и способов их получения. В частности, заявляемая антибактриальная губка включает или основной белок плазмы крови - сывороточный альбумин, или суммарный белок сыворотки крови, или суммарный белок плазмы крови [Peters Т. All About Albumin: Biochemistry, Genetics, and Medical Application. // London: Academic Press; 1995. 432 p.], а также один или несколько агентов с антибиотической активностью, проявляющих свое действие в отношении патогенных микроорганизмов-возбудителей гнойных воспалений. Наиболее эффективно заявляемый материал может быть использован для биомедицинских целей, например, в качестве средства для лечения гнойно-некротических ран.The invention relates to interdisciplinary technical solutions combining the chemistry of macromolecular compounds, medicine, biotechnology and the development of functional biomaterials based on natural biopolymers - proteins. More specifically, the invention relates to macroporous protein sponges having antibacterial activity and methods for their preparation. In particular, the claimed anti-bacterial sponge includes either a major plasma protein — serum albumin, or total serum protein, or total plasma protein [Peters T. All About Albumin: Biochemistry, Genetics, and Medical Application. // London: Academic Press; 1995. 432 p.], As well as one or more agents with antibiotic activity, manifesting their action against pathogenic microorganisms that cause purulent inflammation. The most effectively claimed material can be used for biomedical purposes, for example, as a means for the treatment of purulent-necrotic wounds.

В частности, известны различные полимерные губчатые материалы, включая и губки на основе веществ белковой природы, которые используются при лечении ран и ожогов [М.И. Штильман. Введение в технологию полимеров медико-биологического назначения. М.: Из-во РХТУ, 2000. 247 с.]. Эти губки имеют общее специфическое свойство - выраженную сорбционную способность по отношению к жидкому экссудату, выделяемому раной или ожогом [http://www.terra-medica.spb.ru/st1_2003/balin.htm]. Известными примерами белковых материалов такого типа являются гемостатические коллагеновые губки [http://dic.academic.ru/dic.nsf/meditem/486]. Как правило, абсорбционная способность подобных покрытий на раны и ожоги обусловлена системой капилляров, пронизывающих хорошо смачиваемую биологической жидкостью полимерную матрицу. При этом растворимые вещества, первоначально входящие в состав таких губок, например кровоостанавливающие агенты, высвобождаются в жидкую фазу.In particular, various polymeric spongy materials are known, including sponges based on substances of protein nature, which are used in the treatment of wounds and burns [M.I. Shtilman. Introduction to polymer technology for biomedical applications. M.: From RKhTU, 2000. 247 p.]. These sponges have a common specific property - pronounced sorption ability with respect to fluid exudate secreted by a wound or burn [http://www.terra-medica.spb.ru/st1_2003/balin.htm]. Known examples of protein materials of this type are hemostatic collagen sponges [http://dic.academic.ru/dic.nsf/meditem/486]. As a rule, the absorption capacity of such coatings for wounds and burns is due to a system of capillaries that penetrate a polymer matrix that is well wetted by biological fluid. In this case, the soluble substances initially included in the composition of such sponges, for example hemostatic agents, are released into the liquid phase.

Известен ряд материалов биомедицинского назначения на основе сывороточного альбумина, которые получают различными способами, наиболее часто - посредством гелеобразования растворов этого белка, например, вызываемого нагреванием [Gosal W.S., Ross-Murphy S.В. Globular protein gelation // Curr. Opinion Coll. Interface Sci. 2000. V. 5. №3-4. P. 188-194; Clark A.H., Tuffnell C.D. Small-angle X-ray-scattering studies of thermally-induced globular protein gels // Int. J. Peptide Protein Res. 1980. V. 16. №4. P. 339-351], воздействием высокого давления [Galazka V.B., Dickinson E., Ledward D.A. Influence of high pressure processing on protein solutions and emulsions // Curr. Opinion Coll. Interface Sci. 2000. V. 5. №3-4. P. 182-187], денатурацией белка ПАВ'ами или эмульгированием водной фазы в гидрофобных жидкостях [Автушенко С.С., Николаев Б.П., Шляков A.M. Структурирование белков в эмульсиях вода-масло согласно 1Н-ЯМР данным // Колл. ж. 1993. Т. 55. №1. С.3-5], а также ковалентным сшиванием белковых макромолекул химическими кросс-агентами или облучением [Hopwood D. A comparison of the crosslinking abilities of glutaraldehyde, formaldehyde and alpha-hydroxyadipaldehyde with bovine serum albumin and casein. // Histochemistry 1969. V. 17. №2. P. 151-161; Vermonden Т., Censi R., Hennik W.E. Hydrogels for protein delivery // Chem. Revs. 2012. V. 112. №5. P. 2853-2888; Бычкова А.В., Розенфельд M.A., Леонова В.Б., Сорокина О.Н., Ломакин С.М., Коварский А.Л. Свободно-радикальное сшивание молекул сывороточного альбумина на поверхности наночастиц магнетита в водной дисперсии // Колл. ж. 2013. Т. 75. №1. С. 9-16]. Подобные белковые материалы предложено использовать в качестве носителей для контролируемого высвобождения лекарств, а также как биоспецифические сорбенты, сорбционные матрицы экстракорпоральных устройств для детоксикации крови и др. [Lundblad R.L. Biotechnology of Plasma Proteins. // CRC Press, Boca Raton e.a., 2013. P. 83-182].A number of serum albumin-based biomedical materials are known that are prepared in various ways, most often by gelation of solutions of this protein, for example, caused by heat [Gosal W.S., Ross-Murphy S.V. Globular protein gelation // Curr. Opinion Coll. Interface Sci. 2000. V. 5. No. 3-4. P. 188-194; Clark A.H., Tuffnell C.D. Small-angle X-ray-scattering studies of thermally-induced globular protein gels // Int. J. Peptide Protein Res. 1980. V. 16. No. 4. P. 339-351], exposure to high pressure [Galazka V.B., Dickinson E., Ledward D.A. Influence of high pressure processing on protein solutions and emulsions // Curr. Opinion Coll. Interface Sci. 2000. V. 5. No. 3-4. P. 182-187], protein denaturation with surfactants or emulsification of the aqueous phase in hydrophobic liquids [Autushenko S. S., Nikolaev B. P., Shlyakov A.M. Structuring of proteins in water-oil emulsions according to 1 H-NMR data // Coll. g. 1993.V. 55. No. 1. C.3-5], as well as covalent crosslinking of protein macromolecules by chemical cross-agents or irradiation [Hopwood D. A comparison of the crosslinking abilities of glutaraldehyde, formaldehyde and alpha-hydroxyadipaldehyde with bovine serum albumin and casein. // Histochemistry 1969. V. 17. No. 2. P. 151-161; Vermonden T., Censi R., Hennik W.E. Hydrogels for protein delivery // Chem. Revs. 2012. V. 112. No. 5. P. 2853-2888; Bychkova A.V., Rosenfeld M.A., Leonova V.B., Sorokina O.N., Lomakin S.M., Kovarsky A.L. Free radical crosslinking of serum albumin molecules on the surface of magnetite nanoparticles in an aqueous dispersion // Coll. g. 2013.V. 75. No. 1. S. 9-16]. It is proposed to use such protein materials as carriers for the controlled release of drugs, as well as biospecific sorbents, sorption matrices of extracorporeal devices for blood detoxification, etc. [Lundblad R.L. Biotechnology of Plasma Proteins. // CRC Press, Boca Raton e.a., 2013. P. 83-182].

Структуре такого типа белковых материалов свойственна гелевая микропористость, т.е. если в объем гелевой матрицы включены какие-либо растворимые агенты, проявляющие лекарственное действие, то при помещении такого материала в избыток жидкости (в частности, кровь, экссудат, раневую или ожоговую среду) скорость высвобождения таких лекарственных агентов (например, болеутоляющих средств, антибиотиков и др.) во внешнюю жидкость будет невысокой, определяющейся их медленной диффузией в массе геля и далее из него. Когда же подобный гель, содержащий в своем объеме растворимые вещества, высушивается и лишь затем помещается в избыток жидкости, интенсивность высвобождения лекарства еще в большей степени снижается, т.к. требуется дополнительное время на медленное набухание сухого полимера. Указанные свойства таких гелевых систем, содержащих лекарственные агенты и называемые их «депо-формами», являются недостатком микропористых белковых гелей в случае применения подобных материалов в биомедицинских системах.The structure of this type of protein materials is characterized by gel microporosity, i.e. if any soluble agents exhibiting a medicinal effect are included in the volume of the gel matrix, then when such material is placed in excess fluid (in particular, blood, exudate, wound or burn medium), the release rate of such medicinal agents (for example, painkillers, antibiotics and etc.) to the external liquid will be low, determined by their slow diffusion in the gel mass and further from it. When a similar gel containing soluble substances in its volume is dried and only then placed in excess liquid, the intensity of drug release is even more reduced, because additional time is required for the slow swelling of the dry polymer. The indicated properties of such gel systems containing medicinal agents and called their “depot forms” are a disadvantage of microporous protein gels in the case of the use of such materials in biomedical systems.

Например, известна группа белковых материалов на основе сывороточного альбумина, химически сшитого с пектином, и содержащая ионы меди в качестве антибактериального агента [R. Harris, W. Nasi. Gels for use in wound management // WO 2008015475]. Такого типа обладающий антибактериальной активностью белковый материал получают из содержащего добавки соли меди водного раствора смеси сывороточного альбумина и пектина химическим сшиванием этих биополимеров с помощью водорастворимого карбодиимида. При определенных соотношениях указанных ингредиентов образуются гидрогели, которые предложено использовать для лечения различных, в том числе и инфицированных, ран. Это техническое решение имеет ряд недостатков. Так, получаемый гелевый белковый материал обладает микропористой структурой, которая обеспечивает только медленное диффузионно-ограниченное высвобождение антибактерильного агента, в данном случае - ионов меди, либо их переход в растворимое состояние при биодеградации белковой основы материала под действием протеиназ организма пациента. Поэтому для создания высоких терапевтических концентраций антибактерильного агента, необходимых в случае сильно инфицированных ран, требуется использовать большие объемы гелевого материала, что часто технически осложняет проводимые хирургические процедуры (оперативное вмешательство, перевязки и т.д.), а также дорого с экономической точки зрения. Для гелеобразования через химическое сшивание биополимеров, входящих в состав материала, применяется водорастворимый карбодиимид (конкретно, 1-этил-3-(диметиламинопропил)-карбодимид), непрореагировавшая часть которого так и остается в объеме геля и никак оттуда не удаляется каким-либо промыванием. Поэтому при помещении образовавшего геля в рану возникает опасность токсического воздействия такого карбодиимида на организм пациента за счет нежелательной химической модификации собственных белков и пептидов организма. Поскольку данное техническое решение предусматривает получение конечного белкового материала только во влажном виде, то хранимость подобного изделия невысока, а также резко увеличиваются издержки на транспортировку материала, т.к. в его составе приходится перевозить просто 80-90% воды.For example, a group of protein materials based on serum albumin chemically crosslinked with pectin and containing copper ions as an antibacterial agent is known [R. Harris, W. Nasi. Gels for use in wound management // WO 2008015475]. This type of protein material having antibacterial activity is obtained from an aqueous solution of a mixture of copper salt containing a mixture of serum albumin and pectin by chemical crosslinking of these biopolymers with water-soluble carbodiimide. At certain ratios of these ingredients, hydrogels are formed, which are proposed to be used to treat various, including infected, wounds. This technical solution has several disadvantages. Thus, the obtained gel protein material has a microporous structure, which provides only a slow diffusion-limited release of an antibacterial agent, in this case, copper ions, or their transition to a soluble state during biodegradation of the protein base of the material under the action of the patient's proteinases. Therefore, to create high therapeutic concentrations of the antibacterial agent necessary in the case of severely infected wounds, it is required to use large volumes of gel material, which often technically complicates the surgical procedures (surgery, dressings, etc.), and is also expensive from an economic point of view. For gelation through chemical crosslinking of the biopolymers that make up the material, water-soluble carbodiimide (specifically, 1-ethyl-3- (dimethylaminopropyl) -carbodimide) is used, the unreacted part of which remains in the gel volume and is not removed by any washing. Therefore, when placing the formed gel in the wound, there is a danger of toxic effects of such carbodiimide on the patient's body due to undesirable chemical modification of the body's own proteins and peptides. Since this technical solution provides for obtaining the final protein material only in a wet form, the storage of such a product is low, and the cost of transporting the material increases sharply, because in its composition you have to transport just 80-90% of the water.

В свою очередь, в тех случаях, когда необходимо быстро обеспечить высокую терапевтическую дозу лекарственного агента, лучше подходят крупнопористые материалы, у которых основная транспортная функция обеспечивается не медленной диффузией, а конвекцией жидкости по системе сообщающихся пор капиллярного размера.In turn, in cases where it is necessary to quickly provide a high therapeutic dose of a medicinal agent, large-porous materials are best suited, in which the main transport function is provided not by slow diffusion, but by convection of fluid through a system of interconnected pores of capillary size.

В частности, такой специфической микроструктурой обладают полимерные, в том числе и белковые, материалы, получаемые методами так называемого криоструктурирования - криотропным гелеобразованием, лиофилизацией, криоэкстракцией [Лозинский В.И. Криогели на основе природных и синтетических полимеров: получение, свойства и области применения // Успехи химии. 2002. Т. 71. №6. С.559-585; Lozinsky V.I., Okay О. Basic principles of cryotropic gelation // Adv. Polym. Sci. 2014. V. 263. Р. 49-101]. Характерная особенность всех типов криогелей и криоструктуратов - их макропористость, формируемая поликристаллами замерзшего растворителя, после или плавления, или сублимации, или криоэкстракции которых в массе образца остаются сообщающиеся поры капиллярной величины [Лозинский В.И. Новое семейство макропористых и сверхмакропористых материалов биотехнологического назначения - полимерные криогели. // Известия РАН, Сер. хим. 2008. №5. С.996-1013; Okay О., Lozinsky. V.I. Synthesis, structure-property relationships of cryogels. // Adv. Polym. Sci. 2014. V. 263. Р. 103-157].In particular, polymeric, including protein, materials obtained by the so-called cryostructuring methods, such as cryotropic gelation, lyophilization, cryoextraction, possess such a specific microstructure [Lozinsky V.I. Cryogels based on natural and synthetic polymers: production, properties and applications // Uspekhi Khimii. 2002.V. 71. No. 6. S.559-585; Lozinsky V.I., Okay O. Basic principles of cryotropic gelation // Adv. Polym. Sci. 2014. V. 263. R. 49-101]. A characteristic feature of all types of cryogels and cryostructures is their macroporosity, formed by polycrystals of a frozen solvent, after either melting, or sublimation, or cryoextraction of which communicating pores of capillary size remain in the sample mass [Lozinsky V.I. A new family of macroporous and supermacroporous materials for biotechnological purposes - polymer cryogels. // Bulletin of the Russian Academy of Sciences, Ser. Chem. 2008. No5. S.996-1013; Okay O., Lozinsky. V.I. Synthesis, structure-property relationships of cryogels. // Adv. Polym. Sci. 2014. V. 263. R. 103-157].

Например, в медицинской практике применяется гемостатическая губка из нативной плазмы, получаемая лиофилизацией плазмы крови, главным белковым компонентом которой, как известно, является сывороточный альбумин [Lundblad R.L. Biotechnology of Plasma Proteins. // CRC Press, Boca Raton e.a., 2013. Р. 83-182]. Такая губка обладает выраженным кровоостанавливающим действием, но очень хрупкая и к тому же быстро растворяется в биологической жидкости раны [http://znaiu.ru/art/4002390600.php], что является функциональным недостатком этого и подобных ему материалов.For example, in medical practice, a hemostatic native plasma sponge is used, obtained by lyophilization of blood plasma, the main protein component of which, as you know, is serum albumin [Lundblad R.L. Biotechnology of Plasma Proteins. // CRC Press, Boca Raton e.a., 2013. P. 83-182]. Such a sponge has a pronounced hemostatic effect, but is very fragile and also quickly dissolves in the biological fluid of the wound [http://znaiu.ru/art/4002390600.php], which is a functional disadvantage of this and similar materials.

Известна макропористая альбуминовая лиофилизованная композиция, имеющая текстуру губки и обладающая активностью к индукции иммунного ответа на флавивирус.[Д.К. Веллом, Д.Е. Войсвилло, П. Деджорж, П. Чараметаро. Лиофилизованная композиция для индукции иммунного ответа на флавивирус, композиция и способ ее получения // Пат. РФ №2541784 (2007); Б.И. №5 (2015)]. Данную белковую губку получают из композиции, включающей определенные концентрации живого ослабленного флавивируса (биологически активный ингредиент композиции), стабилизатора (в качестве такового в данном известном изобретении используется сывороточный альбумин), компоненты буферного раствора, лактозу и аморфный маннит. Соответствующую жидкую композицию замораживают в многоступенчатом режиме и высушивают лиофильно, в ходе сушки также ступенчато изменяя параметры (вакуум и температуру) процесса. В результате получают макропористый белковый продукт, представляющий собой альбуминовую губку, содержащую лекарственный агент (в данном случае, ослабленные вирусные частицы), обладающий целевой биологической активностью - способностью индуцировать иммунный ответ организма на заражение флавивирусами. Основными преимуществами такой белковой губки являются устойчивость при транспортировке и хорошая хранимость биологически значимого компонента.Known macroporous albumin lyophilized composition having a sponge texture and having activity to induce an immune response to flavivirus. [D.K. Wellom, D.E. Voisvillo, P. Dedgeorge, P. Charametaro. Lyophilized composition for inducing an immune response to flavivirus, composition and method for its preparation // Pat. RF No 2541784 (2007); B.I. No. 5 (2015)]. This protein sponge is obtained from a composition comprising certain concentrations of live attenuated flavivirus (a biologically active ingredient of the composition), a stabilizer (as such, serum albumin is used in this known invention), components of a buffer solution, lactose and amorphous mannitol. The corresponding liquid composition is frozen in a multi-stage mode and freeze-dried, while drying also stepwise changing the parameters (vacuum and temperature) of the process. The result is a macroporous protein product, which is an albumin sponge containing a medicinal agent (in this case, attenuated viral particles), which has the target biological activity - the ability to induce the body's immune response to infection with flaviviruses. The main advantages of such a protein sponge are transport stability and good storage of a biologically significant component.

Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявляемому изобретению в отношении типа белковой основы губки, т.е. сывороточного альбумина и содержание в ней лекарственного агента, а также способа получения, предусматривающего лиофилизацию исходной жидкой композиции, принято за прототип.This technical solution, as the closest to the claimed invention in relation to the type of protein base of the sponge, i.e. serum albumin and the content of a medicinal agent in it, as well as a production method involving the lyophilization of the original liquid composition, is taken as a prototype.

Однако такая биологически активная белковая губка и способ ее получения имеют ряд недостатков:However, such a biologically active protein sponge and its production method have several disadvantages:

1. Одним из основных недостатков является быстрая растворимость альбуминовой губки в физиологических средах (это не позволяет достичь пролонгации проявления биологической активности).1. One of the main disadvantages is the fast solubility of the albumin sponge in physiological environments (this does not allow to prolong the manifestation of biological activity).

2. Сложный состав замораживаемой композиции с особыми требованиями к типу одного из компонентов - использование исключительно аморфного маннита существенно удорожают конечный продукт.2. The complex composition of the frozen composition with special requirements for the type of one of the components — the use of exclusively amorphous mannitol significantly increases the cost of the final product.

3. Многостадийный режим замораживания-лиофилизации исходной композиции сильно усложняет способ в целом и снижает его технологичность.3. The multi-stage freeze-lyophilization regime of the initial composition greatly complicates the process as a whole and reduces its manufacturability.

4. Кроме того, в составе данного губчатого белкового материала не предусматривает использование каких-либо агентов, обладающих антибактериальной активностью, что усиливает опасность микробной контаминации как самого материала, так и операционного поля, куда он вносится во время хирургического вмешательства в организм.4. In addition, the composition of this spongy protein material does not provide for the use of any agents with antibacterial activity, which increases the risk of microbial contamination of both the material itself and the surgical field, where it is introduced during surgery into the body.

В этой связи, задачами предлагаемого изобретения являются как собственно создание нового эффективного материала медицинского назначения - антибактериальной белковой губки, предназначенной для химиотерапии инфицированных ран, так и разработка более технологичного по сравнению с аналогами и прототипом способа получения этого материала.In this regard, the objectives of the invention are both the creation of a new effective material for medical use - an antibacterial protein sponge intended for chemotherapy of infected wounds, and the development of a more technologically advanced method for producing this material compared to analogs and a prototype.

Указанные задачи решаются тем, что заявляемая антибактериальная белковая губка для химиотерапии инфицированных ран содержит один или несколько лекарственных агентов, причем белковая основа губки включает или альбумин сыворотки крови, или общий белок сыворотки крови, или общий белок плазмы крови, а лекарственный агент или агенты обладают антибиотической активностью в отношении патогенных микроорганизмов-возбудителей гнойных воспалений. Заявляемую антибактериальную белковую губку формируют замораживанием раствора, содержащего или альбумин сыворотки крови, или общий белок сыворотки крови, или общий белок плазмы крови, выдерживанием в замороженном состоянии, затем оттаиванием, промывкой образовавшейся белковой губки от не вошедших в ее состав компонентов с последующим механическим отжимом свободной жидкости из промытой белковой губки, набуханием промытой и отжатой белковой губки в растворе одного или нескольких агентов, обладающих антибиотической активностью, далее замораживанием набухшей белковой губки и ее высушиванием лиофилизацией. При этом замораживание раствора, содержащего 3-6 мас. % или альбумина сыворотки крови, или общего белка сыворотки крови, или общего белка плазмы крови, 6-18 мас. % мочевины и 0.1-0.2 мас. % цистеина, проводят при -10…-30°С в течение 6-36 ч, а набухание промытой и отжатой белковой губки в растворе одного или нескольких агентов, обладающих антибиотической активностью и выбранных из группы, включающей ванкомицин, линкомицин, кларитромицин, торбамицин, гентамицин или их смеси, при концентрации таких агентов, равной или выше 2 мас. %, осуществляют при 5-35°С в течение 3-24 ч.These problems are solved by the fact that the inventive antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds contains one or more medicinal agents, the protein base of the sponge or serum albumin, or total blood serum protein, or total blood plasma protein, and the drug agent or agents have antibiotic activity against pathogenic microorganisms causative agents of purulent inflammation. The inventive antibacterial protein sponge is formed by freezing a solution containing either serum albumin, or a total blood serum protein, or a total blood plasma protein, keeping it frozen, then thawing, washing the formed protein sponge from components not included in it, followed by mechanical extraction of free liquid from the washed protein sponge, swelling of the washed and squeezed protein sponge in a solution of one or more agents with antibiotic activity, then freezing a swollen protein sponge and drying it by lyophilization. While freezing a solution containing 3-6 wt. % or serum albumin, or total serum protein, or total plasma protein, 6-18 wt. % urea and 0.1-0.2 wt. % cysteine is carried out at -10 ... -30 ° C for 6-36 h, and the swelling of the washed and squeezed protein sponge in a solution of one or more agents with antibiotic activity and selected from the group consisting of vancomycin, lincomycin, clarithromycin, torbamycin, gentamicin or mixtures thereof, at a concentration of such agents equal to or higher than 2 wt. %, carried out at 5-35 ° C for 3-24 hours

Получаемая указанным способом антибактериальная белковая губка может быть изготовлена любой геометрической формы: в виде блоков, пластин, дисков, гранул, частиц неправильной формы (получаются измельчением блока), трубок и др., а включаемые в ее состав одно или несколько веществ, обладающих антибиотической активностью, не ограничиваются вышеперечисленными вариантами, и их номенклатура может быть легко расширена в зависимости от вида инфекции, для подавления которой предназначается конкретный тип такой антибактериальной губки.The antibacterial protein sponge obtained by this method can be made of any geometric shape: in the form of blocks, plates, disks, granules, irregularly shaped particles (obtained by grinding the block), tubes, etc., and one or more substances with antibiotic activity included in its composition , are not limited to the above options, and their nomenclature can be easily expanded depending on the type of infection, the specific type of such an antibacterial sponge is intended to suppress.

Конкретные параметры заявляемого технического решения определяются следующими факторами:The specific parameters of the proposed technical solution are determined by the following factors:

1) Состав заявляемой антибактериальной белковой губки и растворов, используемых при ее получении.1) The composition of the claimed antibacterial protein sponge and solutions used in its preparation.

Белковая основа губки состоит или из альбумина сыворотки крови, или общего белка сыворотки крови, или общего белка плазмы крови, являющихся нетоксичными абсолютно биосовместимыми компонентами, которые не нуждаются в последующем извлечении из раны, могут быть оставлены там, где впоследствии постепенно рассасываются под действием протеолитических ферментов самого организма пациента. The sponge protein base consists of either serum albumin, or total serum protein, or total blood plasma protein, which are non-toxic absolutely biocompatible components that do not need to be removed from the wound, can be left where they are subsequently gradually absorbed by proteolytic enzymes the patient’s body itself.

Входящие же в состав такой губки лекарственные вещества, обладающие антибиотической активностью в отношении патогенных микроорганизмов-возбудителей гнойных воспалений, относятся к различным группам антибиотиков, разрешенных отечественной и международными Фармакопеями для использования в медицинской практике.The medicinal substances that make up such a sponge, which have antibiotic activity against pathogenic microorganisms that cause purulent inflammations, belong to different groups of antibiotics that are allowed by domestic and international Pharmacopoeias for use in medical practice.

Концентрация альбумина или суммы белков плазмы и сыворотки в исходном растворе найдена экспериментально и находится в пределах 3-6 мас. %. При меньшем чем 3 мас. % содержании получающаяся белковая губка имеет низкую прочность, плохо сохраняет форму и целостность при манипуляциях в физиологических средах. Если же концентрация белка в исходном растворе превышает 6 мас. %, получающаяся белковая губка, напротив, слишком жесткая и хрупкая в сухом виде, а в водной среде плохо впитывает жидкость из-за недостаточной пористости.The concentration of albumin or the sum of plasma and serum proteins in the initial solution was found experimentally and is in the range of 3-6 wt. % With less than 3 wt. % of the resulting protein sponge has low strength, poorly retains its shape and integrity during manipulations in physiological environments. If the concentration of protein in the initial solution exceeds 6 wt. %, the resulting protein sponge, on the contrary, is too hard and brittle in a dry form, and poorly absorbs liquid in the aquatic environment due to insufficient porosity.

Помимо белковых компонентов в состав исходных растворов вводятся добавки мочевины и цистеина в количестве 6-18 мас. % и 0.1-0.2 мас. % соответственно. Эти вещества необходимы для криотропного гелеобразования белков с образованием межмолекулярных цистиновых мостиков, что обеспечивает целостность губки в водных средах и довольно медленную ее биодеградацию при нахождении в раневом пространстве. Указанные концентрационные диапазоны этих веществ найдены экспериментально: при их содержании в исходном растворе, меньшем чем нижние пределы, белковая губка не сохраняет своей целостности после оттаивания замороженной системы, а при превышении верхних пределов вместо губчатого криогеля получается вязкий мутный коллоидный раствор.In addition to protein components, urea and cysteine additives in the amount of 6-18 wt. % and 0.1-0.2 wt. % respectively. These substances are necessary for cryotropic gelation of proteins with the formation of intermolecular cystine bridges, which ensures the integrity of the sponge in aqueous media and its rather slow biodegradation when located in the wound space. The indicated concentration ranges of these substances were found experimentally: when their content in the initial solution is less than the lower limits, the protein sponge does not maintain its integrity after thawing the frozen system, and if the upper limits are exceeded, a viscous turbid colloidal solution is obtained.

Входящие в состав заявляемой антибактериальной белковой губки лекарственные вещества, обладающие антибиотической активностью в отношении патогенных микроорганизмов-возбудителей гнойных воспалений, вводятся в белковую основу после ее формирования, промывки и отжима от свободной жидкости, а именно на стадии набухания губки в растворе антибиотиков или смеси антибиотиков. Их концентрация в таком растворе также найдена экспериментально и определяется, во-первых, растворимостью конкретного вещества или смеси веществ и, во-вторых, количеством антибиотика или смеси антибиотиков, которое нужно ввести в конечное изделие. Варьированием концентрации такого раствора легко регулировать содержание лекарства в получаемой антибактериальной белковой губке. Согласно предлагаемому техническому решению концентрация антибиотика в растворе для набухания равна 2 мас. % и, когда необходимо, выше. При меньшей концентрации, чем нижнее значение, в губке оказывается количество антибиотика, недостаточное для достижения положительного терапевтического эффекта. Верхний предел концентраций в растворе для набухания губчатой белковой основы зависит от растворимости конкретного антибиотика или их смеси.Medicinal substances included in the inventive antibacterial protein sponge having antibiotic activity against pathogenic microorganisms causing purulent inflammation are introduced into the protein base after its formation, washing and squeezing from free fluid, namely at the stage of sponge swelling in a solution of antibiotics or a mixture of antibiotics. Their concentration in such a solution was also found experimentally and is determined, firstly, by the solubility of a particular substance or mixture of substances and, secondly, by the amount of antibiotic or mixture of antibiotics that must be introduced into the final product. By varying the concentration of such a solution, it is easy to regulate the drug content in the resulting antibacterial protein sponge. According to the proposed technical solution, the concentration of the antibiotic in the swelling solution is 2 wt. % and, when necessary, higher. At a lower concentration than the lower value, the amount of antibiotic in the sponge is insufficient to achieve a positive therapeutic effect. The upper limit of concentration in a solution for swelling a spongy protein base depends on the solubility of a particular antibiotic or a mixture thereof.

2) Режимы осуществления заявляемого технического решения2) Modes for implementing the proposed technical solution

Процесс получения заявляемой антибактериальной белковой губки включает следующие стадии:The process of obtaining the inventive antibacterial protein sponge includes the following stages:

- приготовление исходного раствора;- preparation of the initial solution;

- его замораживание, выдерживание в замороженном состоянии в течение определенного времени с последующим оттаиванием;- its freezing, keeping in a frozen state for a certain time, followed by thawing;

- промывку образовавшейся белковой губки от не вошедших в ее состав компонентов;- washing the formed protein sponge from components not included in its composition;

- механический отжим свободной жидкости из промытой губки;- mechanical extraction of free fluid from the washed sponge;

- набухание отжатого материала в растворе одного или нескольких веществ, обладающих антибиотической активностью;- swelling of pressed material in a solution of one or more substances with antibiotic activity;

- замораживание набухшей губки и ее высушивание лиофилизацией.- freezing a swollen sponge and drying it by lyophilization.

Данная технологическая схема обеспечивает получение заявляемого материала, при этом предпочтительнее проведение указанных стадий в стерильных условиях.This process flow chart provides the production of the inventive material, while it is preferable to carry out these stages in sterile conditions.

Режимы замораживания исходных растворов и их выдерживания в замороженном состоянии определены экспериментально. Заявляемый способ получения антибактериальной белковой губки предусматривает осуществление этих процессов при -10…-30°С в течение 6-36 ч. Верхний предел заявляемого температурного диапазона обусловлен тем, что при более высокой минусовой температуре из-за эффектов переохлаждения композиции заявляемого состава часто не замерзают, а использование температур ниже -30°С нецелесообразно, т.к. при этом резко падает эффективность криотропного гелеобразования в данных системах, что проявляется в снижении выхода сшитого белкового криогеля и в ухудшении его губчатой текстуры.The modes of freezing the initial solutions and keeping them in the frozen state were determined experimentally. The inventive method for producing an antibacterial protein sponge provides for the implementation of these processes at -10 ... -30 ° C for 6-36 hours. The upper limit of the claimed temperature range is due to the fact that at higher subzero temperatures due to supercooling effects the compositions of the claimed composition often do not freeze , and the use of temperatures below -30 ° C is impractical, because in this case, the efficiency of cryotropic gelation in these systems sharply decreases, which is manifested in a decrease in the yield of cross-linked protein cryogel and in the deterioration of its spongy texture.

Промывание полученной белковой губки от не вошедших в ее состав белковых компонентов, а также от добавок мочевины и цистеина проводят известными приемами предпочтительнее с использованием стерильной воды. Отжим свободной жидкости из промытой губки осуществляют при нагрузках, не приводящих к раздавливанию и разрушению мягкого губчатого белкового материала.The washing of the obtained protein sponge from protein components not included in its composition, as well as from the addition of urea and cysteine, is carried out by known methods, preferably using sterile water. The free liquid is squeezed out of the washed sponge under loads not leading to crushing and destruction of the soft spongy protein material.

Заявляемые условия набухания промытой и отжатой от свободной жидкости белковой губки в растворе одного или смеси нескольких антибиотиков обусловлены потребностями конкретного технологического процесса. Если желательно провести процесс быстро, но не добиваться достижения равновесия набухания и максимального насыщения губки лекарством, можно осуществить набухание при умеренном нагревании (т.е. при 30-35°С) в течение 3-5 ч. Если необходимо максимально возможное насыщение губки антибиотиком, то предпочтителен более продолжительный период набухания (до 24 ч) и его проведение при пониженной (10…5°С) положительной температуре.The inventive conditions for the swelling of the washed and squeezed from the free liquid of the protein sponge in a solution of one or a mixture of several antibiotics are due to the needs of a particular process. If it is desirable to carry out the process quickly, but not achieve equilibrium of swelling and maximum saturation of the sponge with medicine, swelling can be carried out with moderate heating (i.e. at 30-35 ° C) for 3-5 hours. If the maximum possible saturation of the sponge with antibiotic is necessary , then a longer swelling period (up to 24 hours) and its holding at a low (10 ... 5 ° C) positive temperature are preferable.

Замораживание набухшей в растворе антибиотика белковой губки и ее лиофильное высушивание проводится в известных режимах; основное условие этой стадии заявляемого способа - строгое предотвращение размораживания образцов и сохранение их стерильности при сбросе вакуума по окончании сушки.The freezing of a protein sponge swollen in an antibiotic solution and its freeze drying is carried out in known modes; the main condition of this stage of the proposed method is the strict prevention of thawing of the samples and the preservation of their sterility when the vacuum is released after drying.

Заявляемая антибактериальная белковая губка, предназначенная для химиотерапии инфицированных ран; способ получения такого материала, а также заявляемое сочетание признаков, ранее известны не были, то есть предлагаемое техническое решение отвечает критерию «новизна».The inventive antibacterial protein sponge intended for chemotherapy of infected wounds; the method of obtaining such material, as well as the claimed combination of features, were not previously known, that is, the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."

Ниже описываются типичные примеры реализации заявляемого технического решения, которые иллюстрируют, но не ограничивают его объем, остальные примеры суммированы в таблице, а приводимые ниже рисунки содержат следующую информацию:Typical examples of the implementation of the claimed technical solution are described below, which illustrate but do not limit its scope, the remaining examples are summarized in the table, and the figures below contain the following information:

Фиг. 1. Результаты определения активности in vitro (диско-диффузионный метод) антибактерильных белковых губок, полученных по примеру 1(а-в) из бычьего сывороточного альбумина (БСА) и нагруженных ванкомицином (В), гентамицином (Г) и кларитромицином (К); тест-культура - Staphylococcus aureus MRSA.FIG. 1. Results of determining the in vitro activity (disco-diffusion method) of antibacterial protein sponges obtained in Example 1 (a-c) from bovine serum albumin (BSA) and loaded with vancomycin (B), gentamicin (G) and clarithromycin (K); test culture - Staphylococcus aureus MRSA.

Фиг. 2. In-vivo-биотестирование антибактерильных белковых губок, полученных по примеру 1(а-б) из бычьего сывороточного альбумина (БСА) и нагруженных гентамицином и ванкомицином:FIG. 2. In-vivo biotesting of antibacterial protein sponges obtained in example 1 (a-b) from bovine serum albumin (BSA) and loaded with gentamicin and vancomycin:

а) Фиксация лабораторного животного на предметном столике и удаление участка волосяного покрова.a) Fixation of the laboratory animal on the stage and removal of the hairline.

б) Подготовка участка для введения тефлонового кольца.b) Preparation of the site for the introduction of the Teflon ring.

в) Внешний вид операционного поля после имплантации тефлонового кольца.c) The appearance of the surgical field after implantation of a teflon ring.

г) Инфицирование раны патогенной культурой метицеллин-резистентного штамма Staphylococcus aureus MRSA.d) Wound infection by a pathogenic culture of a methicellin-resistant strain of Staphylococcus aureus MRSA.

д) Изолирование раны от внешней среды с помощью ватно-марлевого тампона.e) Isolation of the wound from the external environment using a cotton-gauze swab.

е) Внешний вид раны через 5 суток и отбор пробы на микробиологический анализ.f) Appearance of the wound after 5 days and sampling for microbiological analysis.

ж) Внесение в инфицированную рану БСА-губки, нагруженной гентамицином.g) Insertion of an BSA sponge loaded with gentamicin into the infected wound.

з) Внесение в инфицированную рану БСА-губки, нагруженной ванкомицином.h) Insertion of an BSA sponge loaded with vancomycin into the infected wound.

и) Внешний вид операционного поля с БСА-губкой, нагруженной гентамицином, через 10 суток после начала лечения.i) The appearance of the surgical field with a BSA sponge loaded with gentamicin, 10 days after the start of treatment.

к) Отбор пробы на микробиологический анализ из операционного поля с БСА-губкой, нагруженной гентамицином, через 10 суток после начала лечения.j) Sampling for microbiological analysis from the surgical field with a BSA sponge loaded with gentamicin 10 days after the start of treatment.

л) Внешний вид операционного поля с БСА-губкой, нагруженной ванкомицином, через 10 суток после начала лечения.k) The appearance of the surgical field with a BSA sponge loaded with vancomycin, 10 days after the start of treatment.

м) Отбор пробы на микробиологический анализ из операционного поля с БСА-губкой, нагруженной ванкомицином, через 10 суток после начала лечения.m) Sampling for microbiological analysis from the surgical field with a BSA sponge loaded with vancomycin 10 days after the start of treatment.

Фиг. 3. Результаты определения активности in vitro (диско-диффузионный метод) антибактерильных белковых губок, полученных по примеру 2(б-г) из общего белка сыворотки крови овцы (ССО) и нагруженных ванкомицином (В), гентамицином (Г) и кларитромицином (К); тест-культура - Escherichia coli sp.FIG. 3. The results of determining the in vitro activity (disco-diffusion method) of antibacterial protein sponges obtained in Example 2 (b-d) from total sheep serum protein (CCO) and loaded with vancomycin (B), gentamicin (G) and clarithromycin (K ); test culture - Escherichia coli sp.

Фиг. 4. Результаты определения активности in vitro (диско-диффузионный метод) антибактерильных белковых губок, полученных по примеру 3(в-д) из общего белка плазмы крови человека (ОПЧ) и нагруженных ванкомицином (В), гентамицином (Г) и кларитромицином (К); тест-культура - Pseusomonas aeruginosaEscherichia coli sp.FIG. 4. Results of determining the in vitro activity (disco-diffusion method) of antibacterial protein sponges obtained in Example 3 (c-d) from total human blood plasma protein (HSP) and loaded with vancomycin (B), gentamicin (G) and clarithromycin (K ); test culture - Pseusomonas aeruginosa Escherichia coli sp.

Фиг. 5. In-vivo-биотестирование антибактерильных белковых губок, полученных по примеру 3(в-д) из общего белка плазмы крови человека (ПКЧ) и нагруженных гентамицином и ванкомицином:FIG. 5. In-vivo biotesting of antibacterial protein sponges obtained in Example 3 (c-d) from total human blood plasma protein (PCP) and loaded with gentamicin and vancomycin:

а) Фиксация лабораторного животного на предметном столике и удаление участка волосяного покрова на задней нижней конечности.a) Fixation of a laboratory animal on a stage and removal of a section of hair on the hind limb.

б) Внешний вид фиксированного ранорасширителем продольного разреза после рассечения мышечной фасции.b) Appearance of a longitudinal incision fixed by a retractor after dissection of the muscle fascia.

в) Инфицирование раны патогенной культурой метицеллин-резистентного штамма Staphylococcus aureus MRSA.c) Wound infection by a pathogenic culture of a methicellin-resistant strain of Staphylococcus aureus MRSA.

г) Внешний вид раны через 3 суток после инфицирования.g) The appearance of the wound 3 days after infection.

д) Внесение в инфицированную рану ПКЧ-губки, нагруженной гентамицином.d) The introduction into the infected wound of the PKC-sponge loaded with gentamicin.

е) Внесение в инфицированную рану ПКЧ-губки, нагруженной ванкомицином.f) Insertion of a vancomycin-loaded sponge into the infected wound.

ж) Внешний вид ушитой раны с имплантированной ПКЧ-губкой, нагруженной гентамицином.g) Appearance of a sutured wound with an implanted PCC sponge loaded with gentamicin.

з) Внешний вид ушитой раны с имплантированной ПКЧ-губкой, нагруженной ванкомицином.h) Appearance of a sutured wound with an implanted PCC sponge loaded with vancomycin.

и) Внешний вид рубца (без признаков воспаления) в области оперативного вмешательства через 12 суток после имплантации в рану ПКЧ-губки, нагруженной гентамицином.i) Appearance of the scar (without signs of inflammation) in the area of surgical intervention 12 days after implantation in the wound of the RCC sponge loaded with gentamicin.

к) Внешний вид рубца (без признаков воспаления) в области оперативного вмешательства через 12 суток после имплантации в рану ПКЧ-губки, нагруженной ванкомицином.j) The appearance of the scar (without signs of inflammation) in the area of surgical intervention 12 days after implantation in the wound of the RCC sponge loaded with vancomycin.

л) Декапитация рубца для микробиологического контроля модели гнойной раны, подвергнутой лечению имлантированной ПКЧ-губкой, нагруженной гентамицином.k) Scap decapitation for microbiological control of a model of a purulent wound treated with an implanted PKC-sponge loaded with gentamicin.

м) Декапитация рубца для микробиологического контроля модели гнойной раны, подвергнутой лечению имлантированной ПКЧ-губкой, нагруженной ванкомицином.m) Scap decapitation for microbiological control of a model of a purulent wound treated with an implanted RCC sponge loaded with vancomycin.

н) Отбор пробы на микробиологический анализ из декапитацированного рубца после лечения модели гнойной раны с помощью имлантированной ПКЧ-губки, нагруженной гентамицином.m) Sampling for microbiological analysis from a decapitated scar after treatment of a model of a purulent wound using an implanted PKC-sponge loaded with gentamicin.

о) Отбор пробы на микробиологический анализ из декапитацированного рубца после лечения модели гнойной раны с помощью имлантированной ПКЧ-губки, нагруженной ванкомицином.o) Sampling for microbiological analysis from a decapitated scar after treatment of a purulent wound model using an implanted RCC sponge loaded with vancomycin.

Пример 1. Антибактериальная белковая губка, сформированная согласно протоколу №1(а-в) таблицы примеров.Example 1. An antibacterial protein sponge formed according to the protocol No. 1 (a-b) of the table of examples.

А) Получение губчатой белковой основыA) Obtaining a spongy protein base

Водный раствор, содержащий 4 мас. % бычьего сывороточного альбумина (БСА), 12 мас. % мочевины и 0.1 мас. % цистеина, наливают слоем высотой 0.5 см в плоскодонные стеклянные флаконы с внутренним диаметром 1 см, которые помещают в камеру ультракриостата F-32 (Julabo, Германия), где замораживают содержимое флаконов при -20°С в течение 18 ч, а затем оттаивают при комнатной температуре. Сформированные таким образом губчатые альбуминовые диски промывают от растворимых компонентов стерильной водой.An aqueous solution containing 4 wt. % bovine serum albumin (BSA), 12 wt. % urea and 0.1 wt. % cysteine is poured with a layer 0.5 cm high into flat-bottomed glass bottles with an inner diameter of 1 cm, which are placed in the chamber of an F-32 ultra-cryostat (Julabo, Germany), where the contents of the bottles are frozen at -20 ° C for 18 hours, and then thawed room temperature. The spongy albuminous disks formed in this way are washed from soluble components with sterile water.

Б) Насыщение белковой губки лекарственным вещестом, обладающим антибиотической активностью в отношении патогенных микроорганизмов-возбудителей гнойных воспаленийB) Saturation of a protein sponge with a drug substance that has antibiotic activity against pathogenic microorganisms that cause purulent inflammation

Каждый набухший в воде диск помещают на стеклянный фильтр и отжимают несвязанную жидкость под вакуумом водоструйного насоса в течение 1 мин. Затем диски помещают в или водный раствор (4 мас. %) ванкомицина (Elli Lilly, США), или гентамицинина (Борисовский завод медпрепаратов, Республика Беларусь), или кларитромицина (Abbott, Франция), где инкубируют 6 ч при 10°C с периодическим перемешиванием. Набухшие в растворе антибиотика губчатые диски переносят на чашку Петри, замораживают известными приемами и высушивают лиофильно с помощью сублимационной установки ALPHA 1-2 LD plus (Martin Christ, Германия). Полученные сухие препараты хранят в герметичной таре при -20°С.Each water-swollen disk is placed on a glass filter and the unbound liquid is squeezed out under a vacuum of a water-jet pump for 1 min. Then the disks are placed in either an aqueous solution (4 wt.%) Of vancomycin (Elli Lilly, USA), or gentamicin (Borisov factory of medicinal products, Belarus), or clarithromycin (Abbott, France), where they are incubated for 6 h at 10 ° C with periodic by stirring. Spongy disks swollen in an antibiotic solution are transferred to a Petri dish, frozen by known methods, and freeze-dried using an ALPHA 1-2 LD plus freeze-dryer (Martin Christ, Germany). The resulting dry preparations are stored in an airtight container at -20 ° C.

В) Биотестирование антибактериальной белковой губки in vitroC) In vitro bioassay of an antibacterial protein sponge

Для оценки антимикробной активности образцов альбуминовых губок, полученных по пр. 1а-в, использовали тест-культуру метицеллин-резистентного микроорганизма, относящегося к виду: Staphylococcus aureus. Микробную взвесь готовили на физиологическом растворе в концентрации, соответствующей стандарту мутности 0,5 Мак Фарланд, а затем наносили на поверхность агара Мюллера-Хинтона в чашках Петри. Равномерно распределяли и подсушивали идентично способу определения антибиотикорезистентности микроорганизмов диско-диффузным методом. Исследуемые образцы альбуминовых губок (диаметр 10 мм, толщина 8 мм), нагруженных антибиотиками, наносили на поверхность агара. Чашки инкубировали в термостате при температуре 35°С в течении 18-24 часов. Результаты учитывали путем измерения (в мм) зоны задержки роста тест-культуры микроорганизма вокруг исследуемого образца. Найдено (фиг. 1), что вокруг альбуминовой губки с ванкомицином задержка роста клеток St. aureus MRSA составила 27 мм, губки с гентамицином - 24 мм; губки с кларитромицином - 0 мм (это было обусловлено резистентностью культуры к данному антибиотику).To assess the antimicrobial activity of samples of albumin sponges obtained according to Project 1a-c, a test culture of a methicellin-resistant microorganism belonging to the species: Staphylococcus aureus was used. A microbial suspension was prepared on physiological saline in a concentration corresponding to a turbidity standard of 0.5 Mack Farland, and then applied to the surface of Muller-Hinton agar in Petri dishes. Evenly distributed and dried identical to the method for determining the antibiotic resistance of microorganisms by the disk-diffuse method. The studied samples of albumin sponges (diameter 10 mm, thickness 8 mm) loaded with antibiotics were applied to the surface of the agar. The cups were incubated in a thermostat at a temperature of 35 ° C for 18-24 hours. The results were taken into account by measuring (in mm) the growth inhibition zone of the test culture of the microorganism around the test sample. It was found (Fig. 1) that around the albumin sponge with vancomycin, cell growth retardation was St. aureus MRSA was 27 mm, sponges with gentamicin - 24 mm; sponges with clarithromycin - 0 mm (this was due to the resistance of the culture to this antibiotic).

Г) Биотестирование антибактериальной белковой губки in vivoD) In vivo bioassay of the antibacterial protein sponge

Экспериментальные исследования выполнялись на нелинейных крысах-самцах породы Wistar, массой 250±10 г, у которых моделировалась гнойная рана для констатации и объективной оценки раневого процесса.Experimental studies were performed on non-linear male rats of the Wistar breed, weighing 250 ± 10 g, in which a purulent wound was simulated to ascertain and objectively evaluate the wound process.

Под внутримышечным калипсоловым наркозом животное фиксировали на предметном столике, удаляли волосяной покров на участке размером 3×3 см (фиг. 2а и 2б), иссекали кожу и подкожно жировую клетчатку диаметром 2 см (314 мм2) и к месту кожного дефекта подшивали тефлоновое кольцо с бортиком 1 см такого же диаметра (фиг. 2в). После чего фасция и предлежащая мышечная ткань, внутри колпачка, раздавливали кохером. В полость колпачка шприцом вводили около 1 мл раствора с патогенной флорой метицеллин-резистентного золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus MRSA) в количестве 107 клеток (фиг. 2г), после чего кольцо изолировали от внешней среды (фиг. 2д). На 5-е сутки с момента моделирования гнойной раны все животные были вялыми, заторможенными, со сниженной агрессией на внешние раздражители, аппетит понижен. Местно отмечался перифокальный отек, гиперемия предлежащей кожи по краю раны. В области раны выраженное гнойное отделяемое, фибринозный налет с участками некроза (фиг. 2е). При микробиологическом исследовании биоптатов из области раневого покрытия выявлено, что степень обсемененности Staphylococcus aureus MRSA на грамм ткани была 109 клеток и соответствовала выраженному гнойному процессу. После этого у животных после обработки поверхности раны физиологическим раствором начато местное лечение гнойных ран губками из альбумина, нагруженными гентамицином (фиг. 2ж) и ванкомицином (фиг. 2з).Under intramuscular calypsol anesthesia, the animal was fixed on a stage, hair was removed on a 3 × 3 cm site (Figs. 2a and 2b), the skin and subcutaneous fatty tissue 2 cm in diameter (314 mm 2 ) were excised, and a teflon ring was sutured to the site of the skin defect. with a side 1 cm of the same diameter (Fig. 2B). After that, the fascia and the underlying muscle tissue, inside the cap, were crushed by a kocher. About 1 ml of a solution with pathogenic flora of methicellin-resistant Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus MRSA) in the amount of 10 7 cells (Fig. 2d) was injected into the cavity of the cap with a syringe, after which the ring was isolated from the external environment (Fig. 2e). On the 5th day after the simulation of a purulent wound, all animals were lethargic, inhibited, with reduced aggression on external stimuli, appetite was reduced. Locally observed perifocal edema, hyperemia of the underlying skin along the edge of the wound. In the wound area pronounced purulent discharge, fibrinous plaque with areas of necrosis (Fig. 2E). Microbiological examination of biopsy samples from the wound site revealed that the degree of dissemination of Staphylococcus aureus MRSA per gram of tissue was 10 9 cells and corresponded to a pronounced purulent process. After that, in animals after treatment of the wound surface with physiological saline, local treatment of purulent wounds was started with albumin sponges loaded with gentamicin (Fig. 2g) and vancomycin (Fig. 2h).

При динамическом наблюдении за животными, на 4-е сутки от начала лечения, выявлено, что у животных сохранялась контурная инфильтрация вокруг ран, умеренная гиперемия, незначительный отек, незначительное гнойное отделяемое, наблюдались участки некроза по периметру раны. Но все эти симптомы были менее выражены по сравнению с периодом до нанесения губки. На 4-е, 10-е и 15-е сутки с момента начала лечения производили планиметрию ран. В эти же сроки забирали биопсийный материал для микробиологического исследования. Средние сроки очищения ран от гнойных и некротических масс при использовании раствора трипсина в первой фазе травматического воспаления (контрольная группа) составили 14±0.5 суток, а сроки полного заживления - 17±0.3 суток. В группе животных, при лечении которых использовались альбуминовые губки с гентамицином, раны очищались на 6±0.3 сутки, а заживление происходило к 13±0.4 дню. К 11±0.6 суткам в группе животных, где для лечения использовались альбуминовые губки с ванкомицином, раны полностью очищались от гнойно-некротических масс. На 5±0.4 сутки у животных этой группы на фоне очищения ран имели место появление мелкозернистой грануляционной ткани. Животные в эти сроки были более активны, в ответ на агрессию большинство крыс энергично сопротивлялись, потребление пищи возрастало. К 4.5±0.5 суткам наблюдения гиперемия вокруг ран не отмечалась, кожа легко собиралась, т.е. было отмечено уменьшение диаметра. На 10 сутки стала отмечаться краевая эпителизация, при этом было выявлено значительное уменьшение размера губок почти на 70% как с гентамицином, (фиг. 2и и 2к), так и с ванкомицином (фиг. 2л и 2м), т.е. их постепенное рассасывание. При исследовании микробиологического материала рост патологической микрофлоры не был обнаружен. Таким образом, продемонстрирована эффективность применения альбуминовых губок, нагруженных антибиотиками, для химиотерапии инфицированных ран.During dynamic observation of animals, on the 4th day from the start of treatment, it was revealed that the animals retained contour infiltration around the wounds, moderate hyperemia, slight edema, slight purulent discharge, there were areas of necrosis along the wound. But all these symptoms were less pronounced compared with the period before applying the sponge. On the 4th, 10th and 15th day from the start of treatment, wound planimetry was performed. At the same time, biopsy material was taken for microbiological examination. The average time for cleansing wounds from purulent and necrotic masses using trypsin solution in the first phase of traumatic inflammation (control group) was 14 ± 0.5 days, and the time for complete healing was 17 ± 0.3 days. In the group of animals treated with albumin sponges with gentamicin, the wounds were cleaned at 6 ± 0.3 days, and healing took place at 13 ± 0.4 days. By 11 ± 0.6 days in the group of animals, where albumin sponges with vancomycin were used for treatment, the wounds were completely cleansed of purulent-necrotic masses. On 5 ± 0.4 days, in the animals of this group, against the background of wound cleansing, the appearance of fine-grained granulation tissue took place. Animals during these periods were more active, in response to aggression, most rats vigorously resisted, food consumption increased. By 4.5 ± 0.5 days of observation, hyperemia around the wounds was not observed, the skin was easily collected, i.e. a decrease in diameter was noted. On the 10th day, marginal epithelization began to be noted, while a significant decrease in the size of the sponges was detected by almost 70% with both gentamicin (Fig. 2i and 2k) and vancomycin (Fig. 2l and 2m), i.e. their gradual resorption. In the study of microbiological material, the growth of pathological microflora was not detected. Thus, the effectiveness of the use of antibiotic-loaded albumin sponges for chemotherapy of infected wounds has been demonstrated.

Пример 2. Антибактериальная белковая губка, сформированная согласно протоколу №2(б-г) таблицы примеров.Example 2. An antibacterial protein sponge formed according to protocol No. 2 (b-d) of the table of examples.

А) Получение губчатой белковой основыA) Obtaining a spongy protein base

Свежеполученную сыворотку крови овцы с содержанием общего белка 7.6 мас. % разбавляют стерильной водой таким образом, чтобы концентрация белка составляла 4.5 мас. %. В полученный раствор вносят мочевину и цистеин в количестве, отвечающем их концентрации в смеси 14 и 0.18 мас. % соответственно. Такую жидкую систему порциями 0.4 мл дозируют в 10-мм лунки пластикового планшета, которые помещают в морозильную камеру RL 48RRCSW (Samsung, Ю. Корея), где замораживают содержимое лунок при -18°С в течение 24 ч, а затем оттаивают при комнатной температуре. Сформированные таким образом губчатые белковые диски промывают от растворимых компонентов стерильной водой.Freshly obtained sheep blood serum with a total protein content of 7.6 wt. % diluted with sterile water so that the protein concentration was 4.5 wt. % Urea and cysteine are added to the resulting solution in an amount corresponding to their concentration in a mixture of 14 and 0.18 wt. % respectively. Such a liquid system is dispensed in portions of 0.4 ml into 10 mm wells of a plastic tablet, which are placed in an RL 48RRCSW freezer (Samsung, South Korea), where the contents of the wells are frozen at -18 ° C for 24 hours and then thawed at room temperature . The spongy protein disks thus formed are washed from soluble components with sterile water.

Б) Насыщение белковой губки лекарственным вещестом, обладающим антибиотической активностью в отношении патогенных микроорганизмов-возбудителей гнойных воспаленийB) Saturation of a protein sponge with a drug substance that has antibiotic activity against pathogenic microorganisms that cause purulent inflammation

Промытые белковые диски отжимают от несвязанной воды на фильтровальной бумаге и помещают или в водный раствор (3.5 мас. %) ванкомицина (Teva, Израиль), или гентамицинина (Борисовский завод медпрепаратов, Республика Беларусь), или кларитромицина (Abbott, Франция), где инкубируют 24 ч при 5°C с периодическим перемешиванием. Набухшие в растворе антибиотика губчатые диски переносят на чашку Петри, замораживают известными приемами и высушивают лиофильно с помощью сублимационной установки ALPHA 1-2 LD plus (Martin Christ, Германия). Полученные сухие препараты хранят в герметичной таре при -20°С.The washed protein disks are squeezed from unbound water on filter paper and placed either in an aqueous solution (3.5 wt.%) Of vancomycin (Teva, Israel), or gentamicin (Borisov factory of medications, Belarus), or clarithromycin (Abbott, France), where they are incubated 24 hours at 5 ° C with occasional stirring. Spongy disks swollen in an antibiotic solution are transferred to a Petri dish, frozen by known methods, and freeze-dried using an ALPHA 1-2 LD plus freeze-dryer (Martin Christ, Germany). The resulting dry preparations are stored in an airtight container at -20 ° C.

В) Биотестирование антибактериальной белковой губки in vitro Для оценки антимикробной активности образцов белковых губок, полученных по пр. 2б-г, используют тест-культуру микроорганизма, относящегося к виду Escherichia coli sp. Дальнейшие манипуляции осуществляют аналогично методикам, изложенным в п. "В" примера 1. Найдено (фиг. 3), что вокруг белковой губки с гентамицином задержка роста клеток Escherichia coli sp. составила 36 мм, а губки с ванкомицином и кларитромицином показали минимальный эффект, это обусловлено с высокой резистентностью кишечной микрофлоры к данным антибиотикам. Таким образом, показана эффективность белковых губок, приготовленных из суммарного белка сыворотки крови и нагруженных антибиотиком, активным в отношении кишечных микроорганизмов, при использовании таких депо-форм в качестве антибактериальных препаратов.C) In vitro biotesting of an antibacterial protein sponge. To evaluate the antimicrobial activity of protein sponge samples obtained according to Project 2b-d, a test culture of a microorganism belonging to the species Escherichia coli sp. Further manipulations are carried out similarly to the methods described in paragraph "B" of example 1. It was found (Fig. 3) that around the protein sponge with gentamicin cell growth retardation of Escherichia coli sp. amounted to 36 mm, and sponges with vancomycin and clarithromycin showed a minimal effect, this is due to the high resistance of the intestinal microflora to these antibiotics. Thus, the effectiveness of protein sponges prepared from total serum protein and loaded with an antibiotic active against intestinal microorganisms is shown when using such depot forms as antibacterial drugs.

Пример 3. Антибактериальная белковая губка, сформированная согласно протоколу №3в-д таблицы примеров.Example 3. An antibacterial protein sponge formed according to the protocol No. 3c-d of the table of examples.

А) Получение губчатой белковой основыA) Obtaining a spongy protein base

Быстрозамороженную плазму крови человека с содержанием общего белка 7.8 мас. % оттаивают при 30°С и разбавляют стерильной водой таким образом, чтобы общая концентрация белка составляла 4 мас. %. В полученный раствор вносят мочевину и цистеин в количестве, отвечающем их концентрации в смеси 13 и 0.13 мас. % соответственно. Такую жидкую систему порциями 0.15 мл дозируют в конические пластиковые флаконы, которые герметизируют и помещают в камеру ультракриостата Proline RP 1840 (Lauda, Германия), где замораживают содержимое флаконов при -17.5°С в течение 12 ч, а затем оттаивают при 4°С. Сформированные таким образом белковые губки, которые имеют форму конуса, промывают от растворимых компонентов стерильной водой.Quick-frozen human blood plasma with a total protein content of 7.8 wt. % thawed at 30 ° C and diluted with sterile water so that the total protein concentration was 4 wt. % Urea and cysteine are added to the resulting solution in an amount corresponding to their concentration in a mixture of 13 and 0.13 wt. % respectively. Such a liquid system is dosed in 0.15 ml portions into conical plastic bottles, which are sealed and placed in the chamber of a Proline RP 1840 ultra-cryostat (Lauda, Germany), where the contents of the bottles are frozen at -17.5 ° С for 12 h, and then thawed at 4 ° С. Thus formed protein sponges, which are in the form of a cone, are washed from soluble components with sterile water.

Б) Насыщение белковой губки лекарственным вещестом, обладающим антибиотической активностью в отношении патогенных микроорганизмов-возбудителей гнойных воспаленийB) Saturation of a protein sponge with a drug substance that has antibiotic activity against pathogenic microorganisms that cause purulent inflammation

Промытые белковые губки отжимают от несвязанной воды на фильтровальной бумаге и помещают или в водный раствор ванкомицина (Teva, Израиль) (5 мас. %), или гентамицинина (Борисовский завод медпрепаратов, Республика Беларусь) (4 мас. %), или кларитромицина (Abbott, Франция) (6 мас. %), где инкубируют 18 ч при 18°C с периодическим перемешиванием. Набухшие в растворе антибиотика белковые губки помечают на чашку Петри, замораживают известными приемами и высушивают лиофильно с помощью сублимационной установки Freezone 1L (Labconco, США). Полученные сухие препараты хранят в герметичной таре при -20°С.The washed protein sponges are squeezed from unbound water on filter paper and placed either in an aqueous solution of vancomycin (Teva, Israel) (5 wt.%), Or gentamicin (Borisov Plant of Medications, Belarus) (4 wt.%), Or clarithromycin (Abbott , France) (6 wt.%), Where they are incubated for 18 hours at 18 ° C with periodic stirring. Protein sponges swollen in an antibiotic solution are labeled on a Petri dish, frozen by known methods and freeze-dried using a Freezone 1L freeze-drying machine (Labconco, USA). The resulting dry preparations are stored in an airtight container at -20 ° C.

В) Биотестирование антибактериальной белковой губки in vitroC) In vitro bioassay of an antibacterial protein sponge

Для оценки антимикробной активности образцов белковых губок, полученных по пр. 3(в-д), используют тест-культуру синегнойной палочки Pseusomonas aeruginosa. Дальнейшие манипуляции осуществляют аналогично методикам, изложенным в п. "В" примера 1. Найдено (фиг.4), что вокруг белковой губки с гентамицином задержка роста клеток Ps. aeruginosa составила 44 мм, губки с кларитромицином - 23 мм. Препарат белковой губки, нагруженной ванкомицином, не оказывал воздействия на тест-культуру, что обусловлено с высокой резистентностью синегной палочки к этому антибиотику. Таким образом, показана эффективность белковых губок, приготовленных из общего белка плазмы крови и нагруженных антибиотиками, активными в отношении гнилостных микроорганизмов, при использовании таких депо-форм в качестве антибактериальных препаратов.To assess the antimicrobial activity of protein sponge samples obtained according to Project 3 (c-d), a Pseusomonas aeruginosa Pseudomonas aeruginosa test culture is used. Further manipulations are carried out similarly to the methods described in paragraph “B” of Example 1. It was found (Fig. 4) that growth retardation of Ps cells around a protein sponge with gentamicin. aeruginosa was 44 mm, sponges with clarithromycin - 23 mm. The preparation of a protein sponge loaded with vancomycin did not affect the test culture, which is due to the high resistance of Pseudomonas aeruginosa to this antibiotic. Thus, the effectiveness of protein sponges prepared from total plasma protein and loaded with antibiotics active against putrefactive microorganisms is shown when using such depot forms as antibacterial drugs.

Г) Биотестирование антибактериальной белковой губки in vivoD) In vivo bioassay of the antibacterial protein sponge

Экспериментальные исследования выполнялись на нелинейных крысах-самцах породы Wistar, массой 250±10 г, у которых моделировалась гнойная рана для констатации и объективной оценки раневого процесса.Experimental studies were performed on non-linear male rats of the Wistar breed, weighing 250 ± 10 g, in which a purulent wound was simulated to ascertain and objectively evaluate the wound process.

Под внутримышечным калипсоловым наркозом животное фиксировали на предметном столике и удаляли волосяной покров на задней нижней конечности (бедро) (фиг. 5а). Далее скальпелем выполняли продольный разрез кожи длиной 1 см, рассекали мышечную фасцию и осуществляли доступ к мышцам. Рану в открытом виде фиксировали ранорасширителем. (фиг. 5б). В полость раны шприцом вводили около 1 мл раствора патогенной микрофлорой метицелин-резистентного золотистого стафилококка St. aureus MRSA в количестве 107 клеток (фиг. 5в) и выполняли перевязку инфицированной конечности. Через 72 ч повязку снимали и отбирали пробу на микробиологическое исследование, показавшее степень обсемененности патогенной микрофлорой St. aureus MRSA на уровне 109 клеток на грамм ткани, что соответствовало выраженному гнойному процессу (фиг. 5г). Полость раны промывали 20 мл физиологического раствора, после чего осуществляли имплантацию белковых губок с гентамицином (фиг. 5д) и с ванкомицином (фиг. 5е) в раневую полость. Далее рану ушивали послойно хирургическим шовным материалом полигликолид-ко-лактид, плетенный фиолетовый, USP 1(4metric) (фиг. 5ж и 5з).Under intramuscular calypsol anesthesia, the animal was fixed on a stage and the hairline on the hind limb (thigh) was removed (Fig. 5a). Then, with a scalpel, a longitudinal skin incision of 1 cm was performed, the muscle fascia was dissected, and the muscles were accessed. The open wound was fixed with a retractor. (Fig. 5b). About 1 ml of a solution of pathogenic microflora of meticelin-resistant Staphylococcus aureus St. Was injected into the wound cavity with a syringe. aureus MRSA in the amount of 10 7 cells (Fig. 5B) and the infected limb was ligated. After 72 hours, the dressing was removed and a sample was taken for microbiological examination, which showed the degree of contamination with the pathogenic microflora St. aureus MRSA at 10 9 cells per gram of tissue, which corresponded to a pronounced purulent process (Fig. 5g). The wound cavity was washed with 20 ml of physiological saline, after which protein sponges were implanted with gentamicin (Fig. 5e) and vancomycin (Fig. 5e) into the wound cavity. Next, the wound was sutured in layers with surgical suture material polyglycolide-co-lactide, braided purple, USP 1 (4metric) (Figs. 5g and 5h).

При динамическом наблюдении за животными со следующего дня от начала лечения выявлено, что животные были активны, со 2-3 дня почти все животные в ответ на агрессию энергично сопротивлялись, потребление пищи возрастало. К 5±0.5 суткам наблюдения гиперемия вокруг ран не отмечалась; через неделю признаки воспаления уменьшились. Через 7 дней швы были сняты, поверхность кожи через день после снятия швов стала гладкой. Через 12 суток все животные полностью восстановились, наблюдалась картина полного заживления, рубцы в области оперативного вмешательства были без признаков воспаления (фиг. 5и и 5к). Далее все животные были выведены из эксперимента, под эфирным наркозом произведена декапитация (фиг. 5л и 5м) для микробиологического контроля подвергнутой лечению модели гнойной раны (фиг. 5н и 5о). После 14 суток при микробиологическом исследовании материала рост патологической микрофлоры не обнаружен, а сама губка подверглась биодеградации почти на 95-100%.During dynamic observation of animals from the next day from the start of treatment, it was found that the animals were active, from 2-3 days almost all the animals vigorously resisted in response to aggression, food consumption increased. By 5 ± 0.5 days of observation, hyperemia around the wounds was not observed; after a week, signs of inflammation decreased. After 7 days, the sutures were removed, the surface of the skin a day after removing the sutures became smooth. After 12 days, all animals fully recovered, a picture of complete healing was observed, the scars in the area of surgical intervention were without signs of inflammation (Fig. 5i and 5k). Further, all animals were withdrawn from the experiment, decapitation was performed under ether anesthesia (Figs. 5l and 5m) for microbiological control of the treated model of a purulent wound (Figs. 5n and 5o). After 14 days during microbiological examination of the material, the growth of pathological microflora was not detected, and the sponge itself underwent biodegradation by almost 95-100%.

Проведенные наблюдения за клиникой экспериментальных гнойных ран показали, что использованные в экспериментах белковые губки, нагруженные гентамицином и ванкомицином, а также другими антибитотиками или их смесями (таблица примеров), обладают большей клинической эффективностью. Таким образом, продемонстрирована применимость таких антибактериальных белковых губок, нагруженных антибиотиками, для химиотерапии инфицированных ран.Observations of the clinic of experimental purulent wounds showed that the protein sponges used in the experiments, loaded with gentamicin and vancomycin, as well as other antibiotics or their mixtures (table of examples), have greater clinical efficacy. Thus, the applicability of such antibacterial protein sponges loaded with antibiotics for chemotherapy of infected wounds has been demonstrated.

Заявляемое техническое решение имеет следующие преимущества перед аналогами и прототипом:The claimed technical solution has the following advantages over analogues and prototype:

1. По сравнению с аналогами антибактериальных депо-форм на основе мелкопористых белковых гелей заявляемые широкопористые антибактериальные губки, нагруженные антибиотиками, позволяют быстро достичь высоких концентраций лекарства в инфицированной ране, что создает условия для интенсивного уничтожения в ней гнойной микрофлоры и способствует эффективному очищению раны. Это обеспечивается специфической структурой заявляемых губок с большим количеством сообщающихся макропор капиллярного размера, что и позволяет добиваться высоких терапевтических концентраций антибактерильного агента, необходимых в случае сильно инфицированных ран, и при этом не требуется использовать большие (как в случае аналогов) объемы материала, а это существенно упрощает проводимые хирургические процедуры (оперативное вмешательство, перевязки и т.д.), а также снижает затраты на лечение.1. Compared with analogs of antibacterial depots based on finely porous protein gels, the inventive broad-porous antibacterial sponges loaded with antibiotics can quickly achieve high drug concentrations in an infected wound, which creates conditions for the intensive destruction of purulent microflora in it and promotes effective wound cleansing. This is ensured by the specific structure of the inventive sponges with a large number of interconnecting macropores of capillary size, which allows one to achieve high therapeutic concentrations of the antibacterial agent necessary in the case of severely infected wounds, and it does not require the use of large (as in the case of analogues) volumes of material, and this is essential simplifies ongoing surgical procedures (surgery, dressings, etc.), and also reduces treatment costs.

2. В отличие от известных аналогов, где для гелеобразования через химическое сшивание биополимеров, входящих в состав материала, применяется водорастворимый карбодиимид, непрореагировавшая часть которого остается в объеме геля и никак оттуда не удаляется, т.е. имеется опасность токсического воздействия такого карбодиимида на организм пациента за счет нежелательной химической модификации собственных белков и пептидов организма, в заявляемом способе применяются только нетоксичные, фактически биогенные, ингредиенты (белок, мочевина, цистеин), растворимая часть которых удаляется промывкой губки после ее формирования. Таким образом, исключается опасность привнесения токсических веществ с материалом губки, а ее последующее нагружение разрешенными к биомедицинскому применению антибиотиками определяется только допустимыми концентрациями этих веществ.2. In contrast to the known analogues, where water-soluble carbodiimide is used for gelation through chemical crosslinking of the biopolymers included in the material, the unreacted part of which remains in the gel volume and is not removed from it, that is, there is a risk of toxic effects of such carbodiimide on the patient’s body due to undesirable chemical modification of their own proteins and peptides of the body, in the present method, only non-toxic, actually biogenic, ingredients (protein, urea, cysteine) are used, the soluble part of which is removed by washing the sponge after its formation. Thus, the risk of introducing toxic substances with the material of the sponge is excluded, and its subsequent loading with antibiotics permitted for biomedical use is determined only by the permissible concentrations of these substances.

3. В противоположность известному аналогу, предусматривающему получение конечного белкового материала только во влажном виде, заявляемое техническое решение обеспечивает приготовление сухой формы антибактериальной белковой губки, что резко улучшает показатели хранимости конечного изделия и снижает издержки на его транспортировку.3. In contrast to the well-known analogue, providing for the receipt of the final protein material only in the wet form, the claimed technical solution provides the preparation of a dry form of an antibacterial protein sponge, which dramatically improves the storage performance of the final product and reduces the cost of its transportation.

4. В противоположность содержащим лекарственные компоненты быстро растворяющимся альбуминовым губкам на основе просто лиофильно-высушенного альбумина как в прототипе заявляемое техническое решение позволяет получать белковые губки не только из изолированного сывороточного альбумина, но и из экономически более доступных сыворотки крови и цельной плазмы крови, а также обеспечивает медленное рассасывание белковой губки в условиях in vivo, т.е. обладает пролонгированным действием.4. In contrast to medicinal components of rapidly dissolving albumin sponges based on simply lyophilized-dried albumin as in the prototype, the claimed technical solution allows to obtain protein sponges not only from isolated serum albumin, but also from more affordable blood serum and whole blood plasma, as well as provides slow absorption of the protein sponge in vivo, i.e. has a prolonged effect.

5. В заявляемом техническом решении не используются какие-либо особые формы предшественников типа исключительно аморфного маннита, как в способе-прототипе, что упрощает процесс получения целевого продукта.5. In the claimed technical solution does not use any special forms of precursors such as exclusively amorphous mannitol, as in the prototype method, which simplifies the process of obtaining the target product.

6. Присутствие в заявляемых белковых губках высоких концентраций веществ с антибактериальной активностью, в частности антибиотиков, обеспечивает надежную защиту препаратов от микробного заражения.6. The presence in the inventive protein sponges of high concentrations of substances with antibacterial activity, in particular antibiotics, provides reliable protection of drugs against microbial infection.

7. К достоинствам заявляемых антибактериальных белковых губок также относятся: а) простота и удобство в использовании для врачей и пациентов; б) эффективность применения, безопасность и атравматичность смены повязок; в) способность таких препаратов разрушать бактериальную биопленку как на имплантах, так и на биологических тканях; г) возможность обеспечивать высокую концентрацию антибиотика в областях с низкой перфузией крови в тканях; д) за счет высокой концентрации аминогликозидов и циклических гликопептидов (например, гентамицина, ванкомицина или кларитромицина) не позволять развиваться в ранах устойчивым штаммам бактерий; д) наблюдаемое в экспериментах местное гемостатическое действие; е) поскольку заявляемые белковые губки являются биодеградируемыми материалами, то их применение не требует дальнейших манипуляций по удалению губок из рубца уже подвергнутой лечению раны.7. The advantages of the claimed antibacterial protein sponges also include: a) simplicity and ease of use for doctors and patients; b) the effectiveness of the application, safety and non-invasiveness of changing dressings; c) the ability of such drugs to destroy the bacterial biofilm both on implants and on biological tissues; d) the ability to provide a high concentration of antibiotic in areas with low perfusion of blood in tissues; e) due to the high concentration of aminoglycosides and cyclic glycopeptides (for example, gentamicin, vancomycin or clarithromycin), do not allow resistant bacterial strains to develop in wounds; e) the local hemostatic effect observed in the experiments; e) since the claimed protein sponges are biodegradable materials, their use does not require further manipulations to remove the sponges from the scar of the wound that has already been treated.

8. Заявляемые антибактериальные белковые губки проявляют дюрантное действие благодаря медленному выходу активных компонентов (антибиотиков) по мере биодеградации белковой основы. Обладая сорбционными, некролитическими, антибактериальными, стимулирующими свойствами, препараты способствуют многокомпонентному направленному действию на процессы репаративной регенерации гнойных ран, что позволяет рекомендовать такие антибактериальные белковые губки для клинического применения.8. The inventive antibacterial protein sponges exhibit a durant effect due to the slow release of active components (antibiotics) as the protein base biodegrades. Possessing sorption, necrolytic, antibacterial, stimulating properties, the preparations contribute to a multicomponent directed action on the processes of reparative regeneration of purulent wounds, which makes it possible to recommend such antibacterial protein sponges for clinical use.

Технический результатTechnical result

Новая биосовместимая, нетоксичная, со временем рассасывающаяся в ране и эффективно очищающая ее от патогенных микроорганизмов антибактериальная белковая губка, а также удобный и экономичный способ получения такого материала.The new biocompatible, non-toxic, absorbable in the wound over time and effectively cleans it of pathogenic microorganisms antibacterial protein sponge, as well as a convenient and economical way to obtain such material.

Наиболее эффективно заявляемое техническое решение и получаемые согласно ему антибактериальные белковые губки могут быть использованы в следующих областях The most effectively claimed technical solution and the antibacterial protein sponges obtained according to it can be used in the following areas

практической медицины: а) в гнойной хирургии (лечение абсцессов и флегмон); б) травматологии-ортопедии (профилактика и лечение посттравматического и гематогенного остеомиелита - для заполнения полостей после трепанационной и резекционной секвестронекрэктомии пораженных костей, инфекционное поражение мягких тканей, парапротезные инфекции крупных и мелких суставов); в) в медицине катастроф и комбустологии; г) в общей хирургии (мастэктомии, при лечение диабетических стоп, трофических язв, при гепатэктомии и панкреотомии с целью профилактики и лечения послеоперационных инфекционных осложнений; при проведении операций удалении части желудочно-кишечного тракта, гепатэктомии, панкреотомии и аппендэктомии); д) в кардиохирургии (профилактика и лечение остеомиелита грудины и медиастенита, а также разных инфекционных осложнений); е) в отоларингологии и стоматологии.practical medicine: a) in purulent surgery (treatment of abscesses and phlegmon); b) traumatology-orthopedics (prevention and treatment of post-traumatic and hematogenous osteomyelitis - to fill the cavities after trepanation and resection sequestronecrectomy of the affected bones, infectious damage to the soft tissues, paraprosthetic infections of large and small joints); c) in disaster medicine and combustology; d) in general surgery (mastectomy, in the treatment of diabetic feet, trophic ulcers, with hepatectomy and pancreotomy for the prevention and treatment of postoperative infectious complications; when performing operations to remove part of the gastrointestinal tract, hepatectomy, pancreotomy and appendectomy); e) in cardiac surgery (prevention and treatment of sternal osteomyelitis and mediastinitis, as well as various infectious complications); e) in otolaryngology and dentistry.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

* БСА - бычий сывороточный альбумин; ССА - сывороточный альбумин свиньи; ЧСА - альбумин сыворотки крови человека; СКС - общий белок сыворотки крови крупного рогатого скота; СКО - общий белок сыворотки крови овцы; СКЧ - общий белок сыворотки крови человека; ПКТ - общий белок плазмы крови теленка; ПКЛ - общий белок лошади; ПКЧ - общий белок плазмы крови человека.* BSA - bovine serum albumin; CCA - pig serum albumin; HSA - human serum albumin; SCS - total serum protein of cattle; SKO - total serum protein of sheep; SKH - total human serum protein; PCT - total protein of the blood plasma of the calf; PKL - total horse protein; PCC is a common plasma protein of human blood.

** Данные по определению активности in vitro (диско-диффузионный метод) антибактерильных белковых губок (тест-культура/диаметр области задержки роста клеток).** Data on the determination of in vitro activity (disco-diffusion method) of antibacterial protein sponges (test culture / diameter of the region of growth inhibition of cells).

*** Указано время заживления модели наружной гнойной раны (МНГР) или модели полостной гнойной раны (МПГР), инфицированных метицелин-резистентным штаммом золотистого стафилококка St. aureus MRSA.*** The healing time of the model of external purulent wound (MNGR) or the model of cavity purulent wound (MPHR) infected with the Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus strain is indicated. aureus MRSA.

**** Эксперименты не проводились.**** No experiments have been conducted.

Claims (3)

1. Антибактериальная белковая губка для химиотерапии инфицированных ран, содержащая один или несколько лекарственных агентов, отличающаяся тем, что белковая основа губки включает или альбумин сыворотки крови, или общий белок сыворотки крови, или общий белок плазмы крови, а лекарственный агент или агенты обладают антибиотической активностью в отношении патогенных микроорганизмов-возбудителей гнойных воспалений.1. An antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds containing one or more medicinal agents, characterized in that the protein base of the sponge includes either serum albumin, or total blood serum protein, or total blood plasma protein, and the drug agent or agents have antibiotic activity in relation to pathogenic microorganisms causative agents of purulent inflammation. 2. Способ получения антибактериальной белковой губки по п. 1, включающий замораживание раствора, содержащего или альбумин сыворотки крови, или общий белок сыворотки крови, или общий белок плазмы крови, выдерживание в замороженном состоянии, оттаивание, промывку образовавшейся белковой губки от не вошедших в ее состав компонентов, механический отжим свободной жидкости из промытой белковой губки, набухание отжатой белковой губки в растворе одного или нескольких агентов, обладающих антибиотической активностью, замораживание набухшей белковой губки и ее высушивание лиофилизацией.2. A method of obtaining an antibacterial protein sponge according to claim 1, including freezing a solution containing either serum albumin, or a total blood serum protein, or a total blood plasma protein, holding in a frozen state, thawing, washing the formed protein sponge from those not included in it the composition of the components, mechanical extraction of free liquid from the washed protein sponge, swelling of the pressed protein sponge in a solution of one or more agents with antibiotic activity, freezing of the swollen protein howling sponge and its drying by lyophilization. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что замораживание раствора, содержащего 3-6 мас. % или альбумина сыворотки крови, или общего белка сыворотки крови, или общего белка плазмы крови, 6-18 мас. % мочевины и 0.1-0.2 мас. % цистеина, проводят при -10…-30°C с последующим выдерживанием в замороженном состоянии в течение 6-36 ч, а набухание промытой и отжатой белковой губки в растворе одного или нескольких агентов, обладающих антибиотической активностью и выбранных из группы, включающей ванкомицин, линкомицин, кларитромицин, торбамицин, гентамицин или их смеси, при концентрации таких агентов, равной или выше 2 мас. %, осуществляют при 5-35°С в течение 3-24 ч.3. The method according to p. 2, characterized in that the freezing of a solution containing 3-6 wt. % or serum albumin, or total serum protein, or total plasma protein, 6-18 wt. % urea and 0.1-0.2 wt. % cysteine is carried out at -10 ... -30 ° C, followed by keeping it frozen for 6-36 hours, and the swollen washed and squeezed protein sponge in a solution of one or more agents with antibiotic activity and selected from the group comprising vancomycin, lincomycin, clarithromycin, torbamycin, gentamicin or a mixture thereof, at a concentration of such agents equal to or higher than 2 wt. %, carried out at 5-35 ° C for 3-24 hours
RU2016141371A 2016-10-21 2016-10-21 Antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds and method of its production RU2637634C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141371A RU2637634C1 (en) 2016-10-21 2016-10-21 Antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds and method of its production
PCT/RU2017/050108 WO2018074951A1 (en) 2016-10-21 2017-10-19 Antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds and method for producing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141371A RU2637634C1 (en) 2016-10-21 2016-10-21 Antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds and method of its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2637634C1 true RU2637634C1 (en) 2017-12-05

Family

ID=60581280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016141371A RU2637634C1 (en) 2016-10-21 2016-10-21 Antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds and method of its production

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2637634C1 (en)
WO (1) WO2018074951A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2729025C1 (en) * 2019-07-19 2020-08-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова" Минздрава России) Method for surgical treatment of pyoinflammatory processes of bone and soft tissue structures of patient's locomotor system using soft spacers impregnated with antibacterial agents

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101279104A (en) * 2007-04-05 2008-10-08 辽宁绿谷药械有限公司 Preparation of collagen protein sponge containing growth factor
US20120318262A1 (en) * 2011-03-21 2012-12-20 Ethan Lee Pyrvinium Wound Treatment Methods and Devices
US20140235539A1 (en) * 2011-07-28 2014-08-21 Shanshan WANG Composite Collagen Sponge and Preparation Method Thereof
RU2541784C2 (en) * 2006-11-07 2015-02-20 Санофи Пастер Байолоджикс Ко. Lyophilised composition for inducing immune response to flavivirus, composition and method for preparing it

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT407117B (en) * 1997-09-19 2000-12-27 Immuno Ag FIBRINE SPONGE
US8290579B2 (en) * 2003-02-19 2012-10-16 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem, Ltd. Device, methods and sponges for iontophoretic drug delivery
US7335508B2 (en) * 2004-07-22 2008-02-26 Prochon Biotech Ltd. Porous plasma protein matrices and methods for preparation thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2541784C2 (en) * 2006-11-07 2015-02-20 Санофи Пастер Байолоджикс Ко. Lyophilised composition for inducing immune response to flavivirus, composition and method for preparing it
CN101279104A (en) * 2007-04-05 2008-10-08 辽宁绿谷药械有限公司 Preparation of collagen protein sponge containing growth factor
US20120318262A1 (en) * 2011-03-21 2012-12-20 Ethan Lee Pyrvinium Wound Treatment Methods and Devices
US20140235539A1 (en) * 2011-07-28 2014-08-21 Shanshan WANG Composite Collagen Sponge and Preparation Method Thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LAATO M et al. Stimulation of wound healing by epidermal growth factor. A dose-dependent effect. Ann Surg., 1986, 203(4), p.379-81. *
RODIONOV IA et al. Cryostructuring of polymer systems. Proteinaceous wide-pore cryogels generated by the action of denaturant/reductant mixtures on bovine serum albumin in moderately frozen aqueous media. Soft Matter, 2015, 11(24), p.4921-31. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2729025C1 (en) * 2019-07-19 2020-08-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова" Минздрава России) Method for surgical treatment of pyoinflammatory processes of bone and soft tissue structures of patient's locomotor system using soft spacers impregnated with antibacterial agents

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018074951A1 (en) 2018-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rajendran et al. A review on nanoparticle based treatment for wound healing
Boateng et al. Advanced therapeutic dressings for effective wound healing—a review
Thattaruparambil Raveendran et al. Ciprofloxacin-and fluconazole-containing fibrin-nanoparticle-incorporated chitosan bandages for the treatment of polymicrobial wound infections
RU2640084C2 (en) In situ crosslinked polymeric compositions and methods for them
Hixon et al. A critical review and perspective of honey in tissue engineering and clinical wound healing
CN106983905B (en) A kind of injectable type self-healing hemostatic material and its preparation method and application
Yin et al. Rhein incorporated silk fibroin hydrogels with antibacterial and anti-inflammatory efficacy to promote healing of bacteria-infected burn wounds
KR102516009B1 (en) Amniotic membrane powder and its use in wound healing and tissue engineering constructs
JP2021020964A (en) Compositions and uses of antimicrobial materials with tissue-compatible properties
ES2934158T3 (en) Bioactive collagen biomaterials and methods for their manufacture
Nepal et al. Advances in haemostatic sponges: Characteristics and the underlying mechanisms for rapid haemostasis
Zhou et al. Research on a novel poly (vinyl alcohol)/lysine/vanillin wound dressing: Biocompatibility, bioactivity and antimicrobial activity
CN106456563A (en) Nitrogen oxide-releasing wound treatment film and preparation method therefor
Chen et al. Tetracycline hydrochloride loaded citric acid functionalized chitosan hydrogel for wound healing
JP5868592B2 (en) Wound healing composition containing keratin biomaterial
Cao et al. Porous gelatin microspheres for controlled drug delivery with high hemostatic efficacy
CN112386736B (en) Injectable degradable dry hemostasis crystal gel with good shape memory and blood coagulation capacity and preparation method and application thereof
Rathinamoorthy et al. In Vivo–Wound healing studies of Leptospermum scoparium honey loaded chitosan bioactive wound dressing
Wang et al. An antibacterial and antiadhesion in situ forming hydrogel with sol–spray system for noncompressible hemostasis
JP2015516189A (en) Polymer composites having antibacterial and biodegradable properties and uses thereof
Zahra et al. Exploring the recent developments of alginate silk fibroin material for hydrogel wound dressing: a review
CN114288464B (en) Antibacterial healing-promoting hydrogel dressing and preparation method and application thereof
RU2699362C2 (en) Composition based on cerium dioxide nanoparticles and brown algae polysaccharides for treating wounds
RU2637634C1 (en) Antibacterial protein sponge for chemotherapy of infected wounds and method of its production
RU2582220C1 (en) Wound dressing based on chitosan

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180814

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20191003

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191022