RU2769248C1 - Method for obtaining acellular dermal matrix - Google Patents

Method for obtaining acellular dermal matrix Download PDF

Info

Publication number
RU2769248C1
RU2769248C1 RU2021111481A RU2021111481A RU2769248C1 RU 2769248 C1 RU2769248 C1 RU 2769248C1 RU 2021111481 A RU2021111481 A RU 2021111481A RU 2021111481 A RU2021111481 A RU 2021111481A RU 2769248 C1 RU2769248 C1 RU 2769248C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
skin
samples
dermis
dermal
dermal matrix
Prior art date
Application number
RU2021111481A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Георгиевич Шаповалов
Сергей Сергеевич Алексанин
Александр Викторович Кчеусо
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова" МЧС России (ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС Росии)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова" МЧС России (ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС Росии) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова" МЧС России (ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС Росии)
Priority to RU2021111481A priority Critical patent/RU2769248C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2769248C1 publication Critical patent/RU2769248C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/10Hair or skin implants
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/60Materials for use in artificial skin

Abstract

FIELD: veterinary medicine.
SUBSTANCE: method for obtaining an acellular dermal matrix includes cutting a split pig dermal graft without an epidermal layer with a thickness of 1.0 mm, washing it in distilled water and cutting it into equal squares with dimensions of 3 × 3 cm, followed by holding in a solution of 0.9% sodium chloride for 8-10 minutes, the obtained samples are subjected to ultrasound with a power of 900 Watts for 10-15 seconds and subsequent exposure to isostatic pressure up to 180-200 MPa for 2-3 minutes, after which the samples are dried.
EFFECT: above method makes it possible to eliminate the antigenicity of the dermal matrix while preserving the native three-dimensional protein structure of the dermis, which is important for reproducing the properties of intact skin.
1 cl, 2 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к хирургии, может быть использовано для хирургического лечения глубоких и обширных ожогов кожного покрова у пострадавших.The invention relates to medicine, namely to surgery, can be used for surgical treatment of deep and extensive burns of the skin in victims.

Летальность при критических (обширных) ожогах составляет от 60% до 94%. Сложную категорию составляют пострадавшие с глубокими ожогами более 30% поверхности тела из-за дефицита донорских областей для пересадки кожи. Доступным и высокоэффективным ресурсом для преодоления этого ограничения, могло бы быть применение донорской (трупной) кожи. В РФ в настоящее время применение трупной кожи юридически не разрешено. В этой связи представляется весьма актуальным разработка и апробация технологии (методики) получения и консервирования (хранения) ацелюлярного дермального матрикса (АДМ) (каркаса клеток) из свиной кожи для лечения глубоких и обширных ожогов кожного покрова у пострадавших Альтернативные эффективные способы консервативного лечения патологии едва ли можно указать.Mortality in critical (extensive) burns ranges from 60% to 94%. A difficult category is those with deep burns of more than 30% of the body surface due to a shortage of donor areas for skin grafting. An affordable and highly effective resource to overcome this limitation could be the use of donor (cadaveric) skin. In the Russian Federation, the use of cadaveric skin is currently not legally allowed. In this regard, it seems very relevant to develop and test a technology (method) for obtaining and preserving (storing) acellular dermal matrix (ADM) (cell scaffold) from porcine skin for the treatment of deep and extensive burns of the skin in victims. Alternative effective methods of conservative treatment of pathology are hardly can be specified.

В последние десятилетия у пострадавших от ожоговой травмы, благодаря раннему хирургическому лечению удается быстро удалить ожоговый струп, предотвратить ранний сепсис, развитие ожоговой болезни. Тяжелой проблемой при этом является временное замещение кожного покрова, поскольку темп иссечения мертвых тканей всегда превышает возможности оперативного восстановления собственного кожного покрова. Несмотря на широкое применение имеющихся ксеногенных (лиофилизированная свиная кожа - Ксенодерм) и синтетических временных раневых покрытий, глубокие ожоги свыше 40-50% поверхности тела практически предопределяют летальный исход. Несмотря на совершенствование применяемых хирургических техник закрытия ожоговых ран после некрэктомии консенсус в отношении превосходства того или иного подхода не достигнут.In recent decades, in victims of burn injury, due to early surgical treatment, it is possible to quickly remove the burn scab, prevent early sepsis, and the development of burn disease. A serious problem in this case is the temporary replacement of the skin, since the rate of excision of dead tissues always exceeds the possibility of prompt restoration of one's own skin. Despite the widespread use of available xenogenic (lyophilized pigskin - Xenoderm) and synthetic temporary wound dressings, deep burns over 40-50% of the body surface practically predetermine a lethal outcome. Despite the improvement of the applied surgical techniques for closing burn wounds after necrectomy, a consensus on the superiority of one or another approach has not been reached.

Дермальные матриксы («скаффолды») в контексте клеточных технологий представляют собой трехмерную подложку или временный каркас для клеток, они протезируют дермальный слой кожи и позволяют на своей основе сформироваться полноценному кожному покрову. По происхождению скаффолды классифицируются на биологические, синтетические и генно-инженерные, последние являются инновационным биотехническим продуктом, наименее отторгаемы (более приживляемы), безопасны и эффективны. Их применение позволит на стационарном этапе оказания медицинской помощи пострадавшим с ожоговой травмой сократить сроки лечения и кратно повысить выживаемость.Dermal matrices (“scaffolds”) in the context of cellular technologies are a three-dimensional substrate or a temporary scaffold for cells, they prosthetize the dermal layer of the skin and allow a full-fledged skin cover to form on its basis. By origin, scaffolds are classified into biological, synthetic and genetically engineered, the latter being an innovative biotechnical product, the least rejected (more accustomed), safe and effective. Their use will allow at the inpatient stage of providing medical care to victims with burn injuries to reduce the time of treatment and multiply increase the survival rate.

В последние десятилетия за решение этой проблемы взялась тканевая инженерия. Целью работ является создание биологически совместимого, имеющего устойчивую трехмерную структуру, способного к полному приживлению заменителя дермы. Кожные тканеинженерные аналоги как бесклеточные, так и на основе клеток являются примером технологий, прочно укрепившихся на рынке передовых средств. Впервые появившиеся 30 лет назад данные продукты уже доказали свою эффективность и безопасность в лечении обширных ожогов и хронических ран, неподдающихся традиционным методам воздействия. Кожные заместители можно разделить на бесклеточные и содержащие клетки кожи.In recent decades, tissue engineering has taken up the solution to this problem. The aim of the work is to create a biologically compatible, having a stable three-dimensional structure, capable of complete engraftment of the dermis substitute. Skin tissue-engineered analogues, both cell-free and cell-based, are examples of technologies that have firmly established themselves in the advanced market. First introduced 30 years ago, these products have already proven to be effective and safe in the treatment of extensive burns and chronic wounds refractory to conventional treatments. Skin substituents can be divided into acellular and containing skin cells.

Многие компании используют бесклеточные, различным образом обработанные алло или ксенотрансплантаты. Такие продукты объединены термином "бесклеточные дермальные матриксы" (accelular dermal matrix - ADM), они лишены эпидермального слоя и играют роль матриц, обеспечивающих формирование новой ткани на месте раневой поверхности и стимулируют реэпителизацию. Удаление клеточного материала значительно снижает антигенные свойства, обеспечивая постоянное приживление такого покрытия к раневому ложу с прорастанием сосудов и постепенным заполнением собственными клетками реципиента (Garfein 2003). Благодаря входящим в структуру нативной дермы биоактивным компонентам они оказывают стимулирующее влияние на ангиогенез и миграцию клеток (Greaves 2015). Наличие собственной биологической активности отличает препараты бесклеточной дермы от поколения синтетических дермальных эквивалентов, полученных из отдельных ее компонентов: коллагена, гликозаминогликанов, гиалуроновой кислоты путем химической сшивки. Наличие хороших механических свойств, устойчивость к инфекции, по сравнению с синтетическими имплантатами, привели к широкому использованию препаратов бесклеточной дермы в реконструктивной хирургии брюшной стенки и молочной железы, ринопластике и хирургии пародонта. В перспективе децеллюляризированные дермальные матриксы рассматриваются, как один из основных вариантов каркаса для создания биоинженерного аутологичного эквивалента кожи (Shevchenko 2010, Debels 2015).Many companies use cell-free, variously processed allo or xenografts. Such products are united by the term "accelular dermal matrix" (ADM), they are devoid of the epidermal layer and play the role of matrices that ensure the formation of new tissue at the site of the wound surface and stimulate re-epithelialization. Removal of cellular material significantly reduces the antigenic properties, providing permanent engraftment of such a dressing to the wound bed with vascular germination and gradual filling with the recipient's own cells (Garfein 2003). Due to the bioactive components included in the structure of the native dermis, they have a stimulating effect on angiogenesis and cell migration (Greaves 2015). The presence of its own biological activity distinguishes cell-free dermis preparations from the generation of synthetic dermal equivalents obtained from its individual components: collagen, glycosaminoglycans, hyaluronic acid by chemical crosslinking. The presence of good mechanical properties, resistance to infection, compared with synthetic implants, has led to the widespread use of cell-free dermis preparations in reconstructive surgery of the abdominal wall and breast, rhinoplasty and periodontal surgery. In the future, decellularized dermal matrices are considered as one of the main scaffold options for creating a bioengineered autologous skin equivalent (Shevchenko 2010, Debels 2015).

Требования, предъявляемые к дермальным матрицам: дермальные заместители должны воспроизводить основные свойства и функции дермы, а именно:Requirements for dermal matrices: dermal substitutes must reproduce the main properties and functions of the dermis, namely:

1. Создание защиты от потери влаги и проникновения инфекции;1. Creation of protection against moisture loss and infection;

2. Восстановление анатомической структуры и механических свойств кожи;2. Restoration of the anatomical structure and mechanical properties of the skin;

3. Биосовместимость - дермальные матрицы не должны вызывать иммунного ответа, способствовать клеточной адгезии, миграции и васкуляризации;3. Biocompatibility - dermal matrices should not cause an immune response, promote cell adhesion, migration and vascularization;

4. Биорезорбируемость - со временем такие матрицы должны постепенно деградировать с замещением вновь образованной тканью.4. Bioresorbability - over time, such matrices should gradually degrade with replacement by newly formed tissue.

Преимущества бесклеточных натуральных дермальных матриц:Benefits of cell-free natural dermal matrices:

1. Сохранение нативной 3D структуры коллагеново-эластиновых компонентов и пористости обеспечивает водо-газопроницаемость и механическую прочность;1. Preservation of the native 3D structure of collagen-elastin components and porosity ensures water-gas permeability and mechanical strength;

2. Сохранение базальной мембраны обеспечивает адгезию кератиноцитов и формирование эпидермиса;2. Preservation of the basement membrane ensures the adhesion of keratinocytes and the formation of the epidermis;

3. Элиминация клеток обеспечивает снижение антигенных свойств кожи.3. Elimination of cells provides a decrease in the antigenic properties of the skin.

Недостатки бесклеточных натуральных дермальных матриц:Disadvantages of cell-free natural dermal matrices:

1. Риск передачи инфекций;1. Risk of transmission of infections;

2. Частичное сохранение антигенных свойств;2. Partial preservation of antigenic properties;

3. Зачастую сложные процедуры получения и высокая стоимость.3. Often complex procedures for obtaining and high cost.

Коммерческие продукты на основе децелюляризированных дермальных матриксов:Commercial products based on decellularized dermal matrices:

Аллогенные - на основе донорской кожи человекаAllogeneic - based on donor human skin

- AlloDerm® (Life Corporation, ТХ, US) - наиболее широко используемый продукт представляет собой химически обработанную донорскую кожу (Ralston 1999).Свежая донорская кожа обрабатывается солевым раствором для удаления эпидермального слоя и экстракции клеток, затем подвергается процедуре заморозки- высушивания. Применяется для лечения ожогов с 1992 г. Как показала практика, продукт хорошо приживается, заселяется собственными клетками пациента и снижает степень рубцевания (Jones 2002).- AlloDerm® (Life Corporation, TX, US) - the most widely used product is chemically treated donor skin (Ralston 1999). Fresh donor skin is treated with saline to remove the epidermal layer and extract cells, then subjected to a freeze-dry procedure. It has been used to treat burns since 1992. The product has been shown to take root well, colonize the patient's own cells and reduce scarring (Jones 2002).

- GLYADERM® - Глиадерм производится EuroSkin Bank (Netherland) из глицеринезированной кожи путем ее длительной обработки в щелочи (Richters2008). Глицерин используется в качестве консервирующего средства. Также глицерин обладает бактерицидным свойством и процедура глицеринизации в ростворах глицерина высокой концентрации (до 85%) приводит к постепенной инактивации микроорганизмов. Глицеринезированная кожа теряет свою эластичность и становится более жесткой, при данной процедуре все клетки погибают, но вместе с ними снижается и имунногенность продукта, что продлевает сроки приживления. При обработке щелочью происходит удаление всех клеточных компонентов волос и, соответсвенно, антигенных структур, удаление всех связанных с матриксом ростовых факторов, резко ухудшаются физико-химические свойства дермы, но сохраняются коллагеновые и эластические волокна, обеспечивающие механические свойства дермы. Глиадерм может использоваться в качестве заместителя дермы.- GLYADERM® - Gliaderm is produced by EuroSkin Bank (Netherland) from glycerinized leather by long-term treatment in alkali (Richters2008). Glycerin is used as a preservative. Also, glycerol has a bactericidal property and the procedure of glycerinization in high concentration glycerol solutions (up to 85%) leads to a gradual inactivation of microorganisms. Glycerinized skin loses its elasticity and becomes more rigid, during this procedure all cells die, but the immunogenicity of the product decreases along with them, which prolongs the engraftment period. When treated with alkali, all cellular components of the hair and, accordingly, antigenic structures are removed, all growth factors associated with the matrix are removed, the physicochemical properties of the dermis deteriorate sharply, but collagen and elastic fibers are preserved, providing the mechanical properties of the dermis. Gliaderm can be used as a substitute for the dermis.

Ксеногенные - на основе кожи животных.Xenogenic - based on animal skin.

Дермальные матрицы на основе свиной кожи очень похожи по своим свойствам на аллогенные и представляют собой первый пример натурального тканевого заместителя на основе материала животного происхождения. Доступность исходного сырья позволяет значительно упростить и удешевить производство продуктов на его основе, также снижается риск передачи таких вирусных агентов, как HIV и НерВ. Несмотря на все недостатки, связанные с использованием ксеногенного материала, многие исследователи предполагают,что в будущем подобные продукты будут преобладать на рынках биоматериалов (Ge 2009, Shahrokhi 2014).Pigskin dermal matrices are very similar in properties to allogeneic matrices and represent the first example of a natural tissue substitute based on animal material. The availability of raw materials makes it possible to significantly simplify and reduce the cost of manufacturing products based on it, and the risk of transmission of viral agents such as HIV and NerV is also reduced. Despite all the disadvantages associated with the use of xenogenic material, many researchers suggest that in the future such products will dominate the markets for biomaterials (Ge 2009, Shahrokhi 2014).

На сегодняшний день на коммерческом рынке представлено несколько ксеногенных матриц:To date, there are several xenogenic matrices on the commercial market:

- Permacol® - децелюлизированная свиная дерма, состоящая из химически сшитых коллагеновых и эластиновых волокон (Parker 2006). Предназначена для абдоминальной пластики, имеет сниженные свойства биоинтеграции и васкуляризации.- Permacol® - decellularized porcine dermis, consisting of chemically cross-linked collagen and elastin fibers (Parker 2006). Designed for abdominal plasty, has reduced properties of biointegration and vascularization.

- MatriDerm® (Medskin solutions Dr. Suwelack AG, Germany) - продукт бычьего происхождения, представляет собой коллагеновый матрикс покрытый гидролизатом эластина, лиофилизованный (Kolokythas 2008, Haslik 2010).- MatriDerm® (Medskin solutions Dr. Suwelack AG, Germany) - a product of bovine origin, is a collagen matrix coated with elastin hydrolyzate, lyophilized (Kolokythas 2008, Haslik 2010).

- Strattice® (Kinetic Concept Inc) децелюляризированная свиная дерма, предназначена для реконструктивной хирургии молочных желез.- Strattice® (Kinetic Concept Inc) decellularized porcine dermis, designed for reconstructive breast surgery.

- Xenoderm® - лиофилизованная свиная кожа.- Xenoderm® - lyophilized pigskin.

- Ксенодерм (ЗАО «АБ Медикал») - отечественное биологическое покрытие из лиофилизированной свиной кожи, разработанное и прошедшее клинические испытания в России. Для его изготовления используется расщепленная кожа молодых особей, прошедших ветеринарный контроль на отсутствие инфекционных и паразитарных заболеваний. Покрытие стерилизуется ионизирующим излучением и консервируется лиофильным способом путем замораживания и высушивания в вакууме. Оно изготавливается в виде сплошных или перфорированных пластин белого или желтоватого «слоновой кости» цвета, размером 10 на 10 см и 10 на 15 см. Основным показанием к применению покрытия «Ксенодерм» являются: раны после хирургической некрэктомии при невозможности их одномоментного закрытия и гранулирующие раны, очищенные от некроза в период подготовки их к ау то дермопластике. Кроме того, покрытия «Ксенодерм» используют для защиты пересаженных расщепленных перфорированных аутодермотрансплантатов и донорских ран.- Xenoderm (CJSC AB Medical) is a domestic biological coating made of lyophilized pigskin, developed and clinically tested in Russia. For its manufacture, the split skin of young individuals that have passed veterinary control for the absence of infectious and parasitic diseases is used. The coating is sterilized by ionizing radiation and freeze-dried by freezing and drying in a vacuum. It is made in the form of solid or perforated plates of white or yellowish “ivory” color, 10 by 10 cm and 10 by 15 cm in size. , cleared of necrosis during the period of their preparation for auto dermoplasty. In addition, Xenoderm coatings are used to protect transplanted split perforated autodermal grafts and donor wounds.

Использование бесклеточных матриксов на основе донорской кожи в тканевой инженерии и регенеративной медицине с каждым годом растет, в настоящее время разработаны методики получения таких продуктов как для отдельных тканей (дермы, мезотелия, перикарда), так и для целых органов (сердце, почка, трахея, мочевой пузырь) (Atala 2012, Ashkan and Atala 2017). Бесклеточные матриксы за счет сохранения трехмерной архитектоники структурных компонентов и связанных с ними ростовых факторов, молекул адгезии, мембранных компонентов способны стимулировать различные биологические процессы: пролиферацию, миграцию и ремоделирование. Несмотря на то, что ВКМ существенно стимулируют репарацию ткани, успех их применения находится в сильной зависимости от способа их получения (метода децеллюляции). Методы, применяемые для децеллюляризации, воздействуют параллельно на элементы внеклеточного матрикса и приводят к изменению механические и биологические свойства ткани. Между этими двумя свойствами существуют прямая зависимость, поэтому важно найти такой баланс, при котором сохранение основных механических и биологических свойств сочеталось бы с максимальным удалением антигенных детерминант.The use of cell-free matrices based on donor skin in tissue engineering and regenerative medicine is growing every year; currently, methods have been developed for obtaining such products both for individual tissues (dermis, mesothelium, pericardium) and for entire organs (heart, kidney, trachea, bladder) (Atala 2012, Ashkan and Atala 2017). Cell-free matrices, due to the preservation of the three-dimensional architectonics of structural components and related growth factors, adhesion molecules, and membrane components, are able to stimulate various biological processes: proliferation, migration, and remodeling. Despite the fact that ECM significantly stimulate tissue repair, the success of their use is highly dependent on the method of their preparation (decellularization method). The methods used for decellularization act in parallel on the elements of the extracellular matrix and lead to a change in the mechanical and biological properties of the tissue. There is a direct relationship between these two properties, so it is important to find a balance in which the preservation of the main mechanical and biological properties would be combined with the maximum removal of antigenic determinants.

Методы, применяемые для получения тканевых, в том числе дермальных матриксов по своей природе делятся на:The methods used to obtain tissue, including dermal matrices, by their nature are divided into:

- химические- chemical

- биологические- biological

- физические- physical

Каждый из методов имеет свои преимущества и ограничения, на практике, в зависимости от вида ткани (толщины, состава) применяют комбинированные методики.Each of the methods has its advantages and limitations; in practice, depending on the type of tissue (thickness, composition), combined methods are used.

В Таблице 1 приведены характеристики основных методов децелюляризации ткани:Table 1 shows the characteristics of the main methods of tissue decellularization:

по материалам http://www.regmedgrant.com/files/review2_rus.pdfbased on http://www.regmedgrant.com/files/review2_rus.pdf

Известен также способ получения ацеллюлярного дермального матрикса, в котором осуществляют забор свиной дермы толщиной 3 мм после предварительного снятия эпидермиса дерматомом, далее образцы замораживают до температуры -80°С, после разморозки образцы заливают раствором Трипсин-Версена и помещают в шейкер-инкубатор в режиме 100 об/мин при 37°С на 18 часов; на втором этапе образцы помещают на вращающуюся платформу в режиме 170 об/мин и подвергают последовательному циклическому воздействию растворов детергентов: 1% раствора Тритона XI00 в течение 2 часов и 4% раствора дезоксихолата натрия в комбинации с 0,002 М Na2-ЭДТА в течение 2 часов, общее число циклов обработки равняется 5. После каждого детергента образцы промывают в деионизированной воде в течение 10 минут. На третьем этапе следует обработка образцов раствором свиной панкреатической ДНКазы I (2000 ЕД растворяли в 200 мл фосфатного буфера с кальцием и магнием) в шейкер-инкубаторе в режиме 100 об/мин при 37°С в течение 4 часов. Завершают децеллюляризацию воздействием 10% раствора хлоргексидина биглюконата в фосфатном буфере в течение 24 часов со сменой раствора каждые 6 часов. После этого подтверждают качество децеллюляризации методами гистологического исследования, молекулярно-биологического анализа и культуральными методами. (Патент на ИЗ РФ №2717088 от 28.10.2019, опубл. 18.03.20 Бюл. №8)There is also known a method for obtaining an acellular dermal matrix, in which a porcine dermis 3 mm thick is taken after preliminary removal of the epidermis by a dermatome, then the samples are frozen to a temperature of -80 ° C, after defrosting, the samples are poured with a Trypsin-Versen solution and placed in a shaker-incubator in a mode of 100 rpm at 37°C for 18 hours; at the second stage, the samples are placed on a rotating platform at 170 rpm and subjected to sequential cyclic exposure to detergent solutions: 1% Triton XI00 solution for 2 hours and 4% sodium deoxycholate solution in combination with 0.002 M Na2-EDTA for 2 hours, the total number of treatment cycles is 5. After each detergent, the samples are washed in deionized water for 10 minutes. At the third stage, the samples are treated with a solution of porcine pancreatic DNase I (2000 IU was dissolved in 200 ml of phosphate buffer with calcium and magnesium) in a shaker incubator at 100 rpm at 37°C for 4 hours. Decellularization is completed by exposure to a 10% solution of chlorhexidine bigluconate in phosphate buffer for 24 hours with a change of solution every 6 hours. After that, the quality of decellularization is confirmed by histological examination, molecular biological analysis and cultural methods. (Patent for IZ RF No. 2717088 dated October 28, 2019, published on March 18, 20 Bull. No. 8)

Способ позволяет сократить время экспозиции воздействия децеллюляризирующих растворов, снизить уровень остаточной ДНК в ткани до 60 нг/мг ткани во влажном образце.The method makes it possible to reduce the time of exposure to decellularizing solutions, to reduce the level of residual DNA in the tissue to 60 ng/mg of tissue in a wet sample.

Наиболее близких аналогов заявленному из области техники не выявлено.The closest analogues of the declared from the field of technology have not been identified.

Достигаемым при использовании предлагаемого изобретения техническим результатом является устранение антигенности дермального матрикса, приводящей к иммунному ответу и реакции отторжения трансплантата в результате комплексного воздействия физических и химических факторов на дерму, приводящих к максимально полной элиминации антигенных детерминант при сохранении нативной трехмерной белковой структуры дермы, что важно для воспроизведения свойств интактной кожи.The technical result achieved by using the present invention is the elimination of the antigenicity of the dermal matrix, leading to an immune response and transplant rejection as a result of the complex effect of physical and chemical factors on the dermis, leading to the most complete elimination of antigenic determinants while maintaining the native three-dimensional protein structure of the dermis, which is important for reproducing the properties of intact skin.

Технический результат достигается тем, что в способе получения ацеллюлярного дермального матрикса осуществляют срез расщепленного свиного дермального трансплантата без эпидермального слоя толщиной 1,0 мм, далее образец промывают в дистиллированной воде, нарезают на равные квадраты размерами 3×3 см с последующим выдерживанием в растворе хлористого натрия 0,9% в течение 8-10 минут. Полученные образцы подвергают ультразвуковому воздействию в течение 10-15 секунд и последующему воздействию изостатическим давлением от 180 до 200 МПа течение 2-3 минут, после чего осуществляют сушку образцов.The technical result is achieved by the fact that in the method for obtaining an acellular dermal matrix, a split porcine dermal graft without an epidermal layer 1.0 mm thick is cut, then the sample is washed in distilled water, cut into equal squares 3 × 3 cm in size, followed by exposure to sodium chloride solution 0.9% for 8-10 minutes. The resulting samples are subjected to ultrasonic treatment for 10-15 seconds and subsequent exposure to isostatic pressure from 180 to 200 MPa for 2-3 minutes, after which the samples are dried.

Осуществление среза расщепленного свиного дермального трансплантата без эпидермального слоя толщиной 1,0 мм выбирается из условия обеспечения использования только дермального слоя кожиCutting a split porcine dermal graft without a 1.0 mm thick epidermal layer is selected to ensure that only the dermal layer of the skin is used.

Выбор размера квадратов трансплантата 3×3 см обусловлен техническими характеристиками аппарата для срезания кожи (электрического дерматома) и удобствами использования как хирургического импланта для закрытия раневых дефектов кожного покрова.The choice of the size of the transplant squares 3×3 cm is due to the technical characteristics of the apparatus for cutting the skin (electric dermatome) and the convenience of using it as a surgical implant for closing wound defects of the skin.

Время и величина воздействия ультразвука и изостатического давления обусловлены экспериментальными исследованиями оценки и анализа взаимоотношения между временем и величиной ультразвука и изостатического давления и дермой толщиной 1,0 мм свиной кожи, что позволяет удалить клеточные элементы дермы без разрушения коллагеновых и эластиновых волокон, таким образом сохранив матрицу АДМ (скаффолда).The time and magnitude of exposure to ultrasound and isostatic pressure are due to experimental studies of the evaluation and analysis of the relationship between the time and magnitude of ultrasound and isostatic pressure and the 1.0 mm thick porcine skin dermis, which allows you to remove the cellular elements of the dermis without destroying collagen and elastin fibers, thus preserving the matrix ADM (scaffold).

Изобретение поясняется рисунками, где на Фиг. 1 - схематично изображена установка для обработки образцов изостатическим давлением, на Фиг. 2 - полученная дерма свиной кожи.The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 is a schematic representation of an isostatic pressure treatment plant, FIG. 2 - obtained porcine skin dermis.

Для проведения обработки свиной кожи для получения целлюлярного дермального матрикса изготовлен и испытан установки для создания изостатического давления до 200 МПа. Установка работает следующим образом. Прессуемые образцы 1 размещаются в рабочей камере цилиндра 3 мультипликатора, который заполняется рабочей жидкостью 2, закрывается поршнем 4 и помещается в автоклав 5 и закрывается стопорным кольцом 6. Установка снабжена манометром 7.To carry out the processing of pig skin to obtain a cellular dermal matrix, installations for creating isostatic pressure up to 200 MPa were manufactured and tested. The installation works as follows. Pressed samples 1 are placed in the working chamber of the multiplier cylinder 3, which is filled with the working fluid 2, closed by the piston 4 and placed in the autoclave 5 and closed with a retaining ring 6. The unit is equipped with a pressure gauge 7.

Таким образом, в способе получения ацеллюлярного дермального матрикса использован комбинированный подход, включающий этапы обработки трансплантата : физический - воздействие ультразвуком, химический способ обработки - в солевом растворе (NaCl) с последующим воздействием избыточным изостатическим давлением.Thus, in the method for obtaining an acellular dermal matrix, a combined approach was used, including the stages of graft processing: physical - exposure to ultrasound, chemical treatment - in a saline solution (NaCl) followed by exposure to excess isostatic pressure.

Заявляемый способ получения ацеллюлярного дермального матрикса реализуется следующим образом:The inventive method for obtaining acellular dermal matrix is implemented as follows:

Шаг 1. Электрическим дерматомом срезается расщепленный свиной дермальный трансплантат без эпидермального слоя толщиной 1,0 мм.Step 1. A split porcine dermal graft without a 1.0 mm thick epidermal layer is cut with an electric dermatome.

Шаг 2. Тщательно промывается в дистиллированной воде.Step 2. Rinse thoroughly in distilled water.

Шаг 3. Дерма свиная толщиной 1 мм нарезается на равные квадраты размерами 3×3 см.Step 3. Pig dermis 1 mm thick is cut into equal squares 3 × 3 cm in size.

Шаг 4. Дерма свиная толщиной 1 мм размерами 3×3 см (образец) выдерживается в растворе хлористого натрия 0,9%. В течение 8-10 минутStep 4. Pig dermis 1 mm thick, 3 × 3 cm in size (sample) is kept in a 0.9% sodium chloride solution. Within 8-10 minutes

Шаг 5 Образцы подвергают изостатическому давлению от 180 - до 200 МПа течение 2-3 минут, для обеспечения прессования образцов.Step 5 The samples are subjected to isostatic pressure from 180 to 200 MPa for 2-3 minutes to ensure the compaction of the samples.

Шаг 6 Образцы помещаются в лиофильную сушку.Step 6 Samples are freeze-dried.

Таким образом, предлагаемый способ получения ацеллюлярного дермального матрикса по сравнению с другими известными подходами обеспечивает следующие преимущества:Thus, the proposed method for obtaining an acellular dermal matrix in comparison with other known approaches provides the following advantages:

• применения источника ультразвука,• application of an ultrasound source,

• комбинированный подход (ультразвуковое воздействие + гипертонический раствор),• combined approach (ultrasound + hypertonic solution),

• компактность установки,• compact installation,

• доступность,• availability,

• процесс воздействия изостатическим давлением (прессование) может быть организован в любом месте, оборудованном воздушной магистралью давлением 0,6 МПа для работы гидравлического насоса. Может быть использован ручной насос, в этом случае наличие воздуха не потребуется.• the process of exposure to isostatic pressure (pressing) can be organized in any place equipped with an air line with a pressure of 0.6 MPa for the operation of a hydraulic pump. A hand pump can be used, in which case no air is required.

• получение ацеллюлярного дермального матрикса без антигенных свойств.• obtaining an acellular dermal matrix without antigenic properties.

Проведенные опыты воздействия ультразвуком показали высокую степень очищения материала от антигенов при сохранении белкового каркаса дермы, т.е. получение целевых свойств ацеллюлярного дермального матрикса. В первой серии экспериментов комбинированного подхода использовалась максимальная мощность ультразвука - 900 Ватт и варьировалось время обработки образцов при постоянной мощности от одной до десяти минут. Результаты второй серии экспериментов:The conducted experiments on exposure to ultrasound showed a high degree of purification of the material from antigens while maintaining the protein framework of the dermis, i.e. obtaining the target properties of the acellular dermal matrix. In the first series of experiments of the combined approach, a maximum ultrasound power of 900 watts was used and the time of processing samples at a constant power varied from one to ten minutes. Results of the second series of experiments:

Применение ультразвука (УЗ) приводит к разной степени разрушения клеток внутридермальных структур (кровеносные сосуды, железы, волосы, нервы). Степень разрушения никак не коррелирует со временем воздействия УЗ и определяется характеристиками самого кожного образца (толщина, наличие придатков). Образец ацеллюлярной дермы представлен на Фиг. 2. - дерма кожи свиньи. Коллагеновые волокна. Отсутствие других структурных компонентов дермы. Окраска гематоксилином и эозином. Увеличение 100.The use of ultrasound (US) leads to varying degrees of destruction of cells of intradermal structures (blood vessels, glands, hair, nerves). The degree of destruction does not correlate in any way with the time of exposure to ultrasound and is determined by the characteristics of the skin sample itself (thickness, presence of appendages). A sample of the acellular dermis is shown in Fig. 2. - dermis of pig skin. Collagen fibres. Absence of other structural components of the dermis. Stained with hematoxylin and eosin. Magnification 100.

Заявляемый способ получения ацеллюлярного дермального матрикса может найти широкое применение в комбустиологии, общей хирургии, пластической хирургии, урологии, челюстно-лицевой хирургии, бариатрической хирургии. Способ предназначен для специалистов, владеющих навыками реконструктивных вмешательств на кожном покрове, тазовом дне, ректоцеле, герниопластик, т.е. специалистов различного хирургического профиля отделений ЛПУ городского, областного и федерального уровня.The claimed method for obtaining an acellular dermal matrix can be widely used in combustiology, general surgery, plastic surgery, urology, maxillofacial surgery, bariatric surgery. The method is intended for specialists who have the skills of reconstructive interventions on the skin, pelvic floor, rectocele, hernioplasty, i.e. specialists of various surgical profiles of departments of health care facilities of the city, regional and federal levels.

Заявляемый способ получения ацеллюлярного дермального матрикса обеспечивает достижение нового технологического медицинского результата в решении поставленной задачи, в повышении эффективности лечения, являясь при этом универсальным, простым в применении и доступным широкому кругу хирургов.The claimed method for obtaining an acellular dermal matrix ensures the achievement of a new technological medical result in solving the problem, in increasing the effectiveness of treatment, while being universal, easy to use and accessible to a wide range of surgeons.

Предлагаемый способ поясняется примером реализации.The proposed method is illustrated by an example implementation.

Пример.Example.

Образец (свиная кожа толщиной 1 мм) помещается в стеклянный стакан с раствором хлористого натрия 0,9%. Три стакана с образцами устанавливаются на сетку, помещенную в ультразвуковую ванну на заданном расстоянии от ее излучающей поверхности. Ванна заполняется водой таким образом, чтобы стаканы с образцами погружались в воду на треть их высоты и выдерживают образцы в течение 8-10 минут. После обработки образцы вынимают и помещают в установку для воздействия изостатическим давлением для обеспечения прессования.The sample (pig skin 1 mm thick) is placed in a glass beaker with a 0.9% sodium chloride solution. Three beakers with samples are mounted on a grid placed in an ultrasonic bath at a given distance from its radiating surface. The bath is filled with water in such a way that the beakers with the samples are immersed in water to a third of their height and the samples are kept for 8-10 minutes. After processing, the samples are taken out and placed in an isostatic pressure unit to ensure compaction.

Прессуемые образцы 1 размещаются в рабочей камере цилиндра 3 мультипликатора, который заполняется рабочей жидкостью 2, закрывается поршнем 4 и помещается в автоклав 5 и закрывается стопорным кольцом 6. Установка снабжена манометром 7. При достижении давления 100-200 МПа процесс прессования считается законченным. Далее образцы извлекают и помещают в лиофильную сушку. Процесс завершен.Pressed samples 1 are placed in the working chamber of the cylinder 3 of the multiplier, which is filled with the working fluid 2, closed by the piston 4 and placed in the autoclave 5 and closed with the retaining ring 6. The unit is equipped with a pressure gauge 7. When the pressure reaches 100-200 MPa, the pressing process is considered complete. Next, the samples are removed and placed in freeze-drying. Process completed.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (1)

Способ получения ацеллюлярного дермального матрикса, включающий осуществление среза расщепленного свиного дермального трансплантата без эпидермального слоя толщиной 1,0 мм, промывание его в дистиллированной воде и нарезание на равные квадраты размерами 3×3 см с последующим выдерживанием в растворе хлористого натрия 0,9% в течение 8-10 минут, полученные образцы подвергают ультразвуковому воздействию мощностью 900 Ватт в течение 10-15 секунд и последующему воздействию изостатическим давлением до 180-200 МПа в течение 2-3 минут, после чего осуществляют сушку образцов.A method for obtaining an acellular dermal matrix, which includes cutting a split porcine dermal graft without an epidermal layer 1.0 mm thick, washing it in distilled water and cutting it into equal squares 3 × 3 cm in size, followed by keeping it in a sodium chloride solution of 0.9% for 8-10 minutes, the resulting samples are subjected to ultrasonic treatment with a power of 900 watts for 10-15 seconds and subsequent exposure to isostatic pressure up to 180-200 MPa for 2-3 minutes, after which the samples are dried.
RU2021111481A 2021-04-22 2021-04-22 Method for obtaining acellular dermal matrix RU2769248C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111481A RU2769248C1 (en) 2021-04-22 2021-04-22 Method for obtaining acellular dermal matrix

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111481A RU2769248C1 (en) 2021-04-22 2021-04-22 Method for obtaining acellular dermal matrix

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769248C1 true RU2769248C1 (en) 2022-03-29

Family

ID=81076108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111481A RU2769248C1 (en) 2021-04-22 2021-04-22 Method for obtaining acellular dermal matrix

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2769248C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2240809C1 (en) * 2003-08-26 2004-11-27 Государственное учреждение "Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии" Method for obtaining cell-free dermal matrix
RU2478403C2 (en) * 2007-10-17 2013-04-10 Байоскин, А.С. Sterile autologous, allogenic or xenogenic implants and method for making it
CN105126170B (en) * 2015-08-18 2018-06-19 深圳兰度生物材料有限公司 Acellular dermal matrix and preparation method thereof
CN109550075A (en) * 2018-11-20 2019-04-02 江阴奔翔生物科技有限公司 A kind of preparation method of pigskin acellular dermal matrix dressing
RU2694543C1 (en) * 2018-11-09 2019-07-16 Общество С Ограниченной Ответственностью "Артбио" Method for producing dermal matrix
RU2717088C1 (en) * 2019-10-18 2020-03-18 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения "Научно-исследовательский институт - Краевая клиническая больница N 1 имени профессора С.В. Очаповского" Министерства здравоохранения Краснодарского края (ГБУЗ "НИИ-ККБ N 1 им. проф. С.В. Очаповского" Минздрава Краснодарского края) Method of producing acellular dermal matrix

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2240809C1 (en) * 2003-08-26 2004-11-27 Государственное учреждение "Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии" Method for obtaining cell-free dermal matrix
RU2478403C2 (en) * 2007-10-17 2013-04-10 Байоскин, А.С. Sterile autologous, allogenic or xenogenic implants and method for making it
CN105126170B (en) * 2015-08-18 2018-06-19 深圳兰度生物材料有限公司 Acellular dermal matrix and preparation method thereof
RU2694543C1 (en) * 2018-11-09 2019-07-16 Общество С Ограниченной Ответственностью "Артбио" Method for producing dermal matrix
CN109550075A (en) * 2018-11-20 2019-04-02 江阴奔翔生物科技有限公司 A kind of preparation method of pigskin acellular dermal matrix dressing
RU2717088C1 (en) * 2019-10-18 2020-03-18 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения "Научно-исследовательский институт - Краевая клиническая больница N 1 имени профессора С.В. Очаповского" Министерства здравоохранения Краснодарского края (ГБУЗ "НИИ-ККБ N 1 им. проф. С.В. Очаповского" Минздрава Краснодарского края) Method of producing acellular dermal matrix

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2478403C2 (en) Sterile autologous, allogenic or xenogenic implants and method for making it
US10610615B2 (en) Natural tissue scaffolds as tissue fillers
Ruszczak Effect of collagen matrices on dermal wound healing
JP2015534945A (en) Compositions and methods for mobilizing and localizing stem cells
KR101163594B1 (en) Method for producing tooth bone graft materials and tooth bone graft materials produced by thereof
CN109641082B (en) Dermis layer for increasing survival rate for transplantation and preparation method thereof
Bush et al. Process development and manufacturing of human and animal acellular dermal matrices
CN1618954A (en) Bioderived amnion, composite bioderived amnion and its preparation method
JP2022531489A (en) Tissue-derived porous matrix and its preparation and usage
Łabuś et al. Tissue engineering in skin substitute
CN107890586B (en) Preparation method of allogeneic biological breast patch
RU2769248C1 (en) Method for obtaining acellular dermal matrix
CN109701077B (en) Micropore regeneration tissue matrix and preparation and application thereof
KR20110057391A (en) Manufacturing method for dressing material using porcine skin
Kumar et al. Extraction techniques for the decellularization of rat dermal constructs
CN1737129B (en) Artificial skin transplant and its preparation method
US20170080127A1 (en) Biologically active graft for skin replacement therapy
TWI252113B (en) Artificial skin graft and preparation method thereof
CN115068661A (en) Calcium alginate composite porous biological matrix dressing, preparation method and application thereof
CN111632196A (en) Preparation method of acellular matrix for removing alpha-galactosyl antigen
RU2542432C1 (en) Method for making plate from modified xenogeneic enteral submucosa
Morimoto et al. Research Article The Rapid Inactivation of Porcine Skin by Applying High Hydrostatic Pressure without Damaging the Extracellular Matrix
Edmonds Advanced Wound Healing Products and Techniques