RU2008767C1

RU2008767C1 - Способ консервирования биоткани для протезирования клапанов сердца и сосудов

Info

Publication number: RU2008767C1
Authority: RU
Inventors: Л.С. Барбараш; С.П. Новикова; И.Ю. Журавлева; А.Н. Шапошников; И.С. Алферьев; Я.Л. Эльгудин
Original assignee: Барбараш Леонид Семенович
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1992-01-23
Publication date: 1994-03-15

Abstract

Изобретение относится к медицине, а именно к консервации биоткани клапанов сердца и сосудов. В способе производят замену традиционного консерванта - глютарового альдегида на новый сшивающий и стерилизующий агент из класса эпоксисоединений - 2 - 5% -ный раствор диглицидилового эфира этиленгликоля, который позволяет полностью подавить кальцификацию биоткани, повысить тромборезистентность протезов и усилить данный эффект дополнительным ковалентным присоединением гепарина путем обработки раствором гепарина с концентрацией не менее 100 МЕ/мл. Данный способ позволяет провести предимплантационную обработку биопротезов всего в две стадии. Эффективность и перспективность предлагаемого способа консервации биопротезов клапанов сердца и сосудов подтверждена на модели длительной подкожной имплантации створок биопротезов крысам и в опытах на сосудах ex vivo.

Description

Изобретение относится к хирургии сердца и сосудов, преимущественно к биологическому протезированию клапанов сердца и сосудов и может быть использовано при изготовлении ксенобиопротезов клапанов сердца и сосудов.

Известен способ консервации биоклапанов в глютаровом альдегиде. Однако такая обработка приводит к утрате тканью своей эластичности, гидрофильности и провоцирует кальцификацию и сохраняет тромбогенность биопротезов в организме реципиента.

Известен способ профилактики кальцификации ткани по Dewanjee, который состоит в том, что с целью профилактики кальцификации ткань последовательно обрабатывают раствором додецил-сульфата натрия, глютаральдегидом, аминодифосфонатом, боргидридом натрия и глютаральдегидом. Однако данный способ не позволяет добиться полного подавления кальцификации и не повышает атромбогенности протеза, будучи, в то же время технологически сложным, многостадийным.

Известен способ стадийной модификации биопротезов клапанов сердца папаином, аминодифосфонатами и гепарином, иммобилизированным на ткань ионно-ковалентным способом с последующим хранением в глютаровом альдегиде. Недостатками его являются: неполное подавление кальцификации, сложность и многостадийность технологии, малое количество иммобилизованного гепарина и возможная обратимость данного способа гепаринизации.

Известен способ гепаринизации полимеров путем прямого связывания гепарина с эпоксигруппой предварительно привитого глицидилметакрилата. Этот способ также отличается многостадийностью и жесткими условиями привитой сополимеризации глицидилметакрилата на полимерную основу, непригодными для биологической ткани. Кроме того, глицидилметакрилат - моноэпоксисоединение, эпоксигруппа которого может быть использована только на один вид взаимодействия, например, на связывание гепарина.

Известен способ пропитки сосудистых биопротезов протамином с последующей обработкой 5% -ным раствором полиэпоксисоединения, ионным связыванием гепарина и хранением в 70% -ном этиловом спирте. Однако данный способ обработки приводит к быстрому вымыванию гепарина в кровоток (так как ионное связывание не обеспечивает прочной фиксации гепарина на биоматериале), и, следовательно, к быстрой утрате атромбогенных свойств протеза. Кроме того, предварительное пропитывание протамином усложняет обработку и приводит к расходованию эпоксигрупп полиэпоксида на взаимодействие с протамином, что может ухудшить качество поперечной сшивки.

Таким образом, существующие технологии обработки биопротезов клапанов сердца и сосудов либо решали раздельно проблемы ингибирования кальцификации и тромбообразования, либо отличались крайней сложностью и многостадийностью. Способ-прототип предложен с целью снижения иммуногенности, улучшения физико-механических свойств и повышения атромбогенности биоткани. Авторы не ставили задачу профилактики кальцификации и не исследовали влияние данного способа консервации на кальций-связывающую активность биоткани. Кроме того, данный способ также технологически сложен.

Мы считаем, что диглицидиловый эфир этиленгликоля является оптимальным консервантом для биологических протезов клапанов сердца и сосудов, так как обладает высокой активностью поперечной сшивки коллагена, достаточной стерилизующей активностью и возможностью использования непрореагировавшей второй эпоксигруппы (у части молекул, связавшихся с аминогруппами коллагена одной эпоксигруппой) для прочной ковалентной иммобилизации гепарина. Кроме того, эпоксигруппы диглицидилового эфира этиленгликоля, взаимодействуя с аминогруппами коллагена, образуют связи принципиально иного характера, чем глютаровый альдегид. Теоретически, присутствие в данной связи атома кислорода должно препятствовать кристаллизации солей кальция на коллагеновой матрице.

Целью изобретения является одновременное подавление процессов кальцификации и тромбообразования на биопротезах клапанов сердца и сосудов путем их предимплантационной обработки, а также упрощение технологии консервации биопротезов.

Цель достигается тем, что в качестве консерванта для предимплантационной обработки биопротезов клапанов и сосудов используют диэпоксидное соединение - диглицидиловый эфир этиленгликоля, который является одновременно сшивающим и стерилизующим агентом для биоткани протезов и обеспечивает ковалентную связь с гепарином. При этом процесс предимплантационной обработки осуществляется всего в две стадии.

Способ осуществляется следующим образом.

Взятый от свежезабитых животных, очищенный и отмытый от крови биоматериал погружают в 5% раствор диглицидилового эфира этиленгликоля при рН= 7,4 и температуре 20^оС, где он консервируется в течение 21 суток, после чего инкубируют в течение 1 суток в растворе гепарина с концентрацией 100 МЕ/мл и хранят в 2% растворе диглицидилового эфира этиленгликоля до использования.

Пример практического выполнения способа.

Вариант 1. 70 г взятых от свежезабитых свиней, очищенных и отмытых от крови створок аортальных клапанов помещали в емкость, содержащую 350 мл 5% -ного раствора диглицидилового эфира этиленгликоля при рН= 7,4 и температуре 20^оС, где биоткань консервировалась в течение 21 сут. Консервированный материал погружали в раствор гепарина с концентрацией 100 МЕ/мл на 1 сут при 20^оС, после чего гепарин удаляли, заполняли емкость 2% -ным раствором диглицидилового эфира этиленгликоля, где и хранили биоткань до имплантации.

Вариант 2. 4 сегмента внутренней грудной артерии быка весом 20 каждый, очищенные и отмытые от крови, погружали в 2% -ный раствор диглицидилового эфира этиленгликоля при рН= 7,4 и температуре 20^оС на 21 сут. после чего проводили гепаринизацию путем инкубирования в растворе гепарина (100 МЕ/мл) в течение 1 сут при 25^оС и вновь погружали в 2% -ный раствор диглицидилового эфира этиленгликоля. где и хранили до исследования.

Антикальцифицирующий эффект данного способа обработки изучен на классической модели ускоренной кальцификации при подкожной имплантации створок ксеноклапанов крысам. Адекватность такой модели доказана ранее (Shoen F. J. et al. , 1986).

В настоящем эксперименте модель воспроизведена на 80 молодых нелинейных крысах-самцах с массой тела 70-80 г, которые были разделены на 4 группы по 20 животных в каждой.

Каждому животному в асептических условиях из отдельных разрезов вдоль позвоночника формировали 6-8 подкожных карманов, в которые имплантировали образцы в виде дисков из створок ксеноклапанов, консервированных по 2 способам-аналогам (глютаровым альдегидом и по Dewanjee), способу-прототипу и предложенным нами способом.

Содержание кальция в имплантатах определяли методом атомной абсорбционной спектроскопии. Результаты приведены в табл. 1.

Тромборезистентные свойства биоматериала определяли по количеству тромботических масс, осевших на стенках испытуемых сосудистых сегментов при контакте с нативной кровью в опытах ex vivo.

Для этого использовали специальное 12-канальное устройство, подключаемое к животному по методу артерио-венозного шунта. Экспозицию с кровью осуществляли в трех временных режимах: 8, 16 и 24 минуты. Была проведена сравнительная оценка испытуемых образцов. В качестве контроля использовали образцы, обработанные глютаровым альдегидом. Количество тромботических масс, осевших на их поверхности при каждом временном режиме, принимали за 100% . Результаты представлены в табл. 2.

Полученные результаты позволяют заключить, что предлагаемый нами способ консервации позволяет сделать ксеноматериал практически полностью резистентным к кальцификации, поскольку при всех сроках подкожной имплантации содержание кальция в образцах не превышает метаболического уровня и, по существу, не нарастает во времени. В то же время, способ-аналог и способ-прототип защищают ткань в значительно меньшей степени (р<0,01).

Результаты химического анализа коррелировали с данными морфологического исследования. Так, ткань, обработанная предлагаемым способом, при всех сроках имплантации характеризовалась высокой степенью сохранности основной массы коллагена и отсутствием признаков кальцификации.

Биоткань, обработанная по предлагаемому способу, обладает и более высокой тромборезистентностью в условиях модельного эксперимента.

(56) Nairi C. et. al. -J. Thorac. Cardiovasc. Surg, 1987-v. 93, N 6, р. 867-877.

Claims

СПОСОБ КОНСЕРВИРОВАНИЯ БИОТКАНИ ДЛЯ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ КЛАПАНОВ СЕРДЦА И СОСУДОВ, включающий обработку их диглицидиловым эфиром этиленгликоля, отличающийся тем, что, с целью подавления процессов кальцификации и тромбообразования, обработку ведут 2 - 5% -ным раствором диглиц дилового эфира этиленгликоля с последующей обработкой раствором гепарина с концентрацией не менее 100 МЕ/мл.