RU2723738C1 - Artificial dura mater based on collagen, method of its production and application - Google Patents
Artificial dura mater based on collagen, method of its production and application Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723738C1 RU2723738C1 RU2020106563A RU2020106563A RU2723738C1 RU 2723738 C1 RU2723738 C1 RU 2723738C1 RU 2020106563 A RU2020106563 A RU 2020106563A RU 2020106563 A RU2020106563 A RU 2020106563A RU 2723738 C1 RU2723738 C1 RU 2723738C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collagen
- dura mater
- artificial
- artificial dura
- solution
- Prior art date
Links
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 title claims abstract description 103
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 title claims abstract description 103
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 title claims abstract description 102
- 210000001951 dura mater Anatomy 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 239000000515 collagen sponge Substances 0.000 claims abstract description 26
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims abstract description 12
- 210000000278 spinal cord Anatomy 0.000 claims abstract description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 49
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 31
- 208000014674 injury Diseases 0.000 claims description 15
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 claims description 13
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 claims description 13
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 13
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 8
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims description 7
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 claims description 7
- 230000008736 traumatic injury Effects 0.000 claims description 6
- 206010061213 Iatrogenic injury Diseases 0.000 claims description 5
- 241001269524 Dura Species 0.000 claims description 4
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 4
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 4
- 206010027191 meningioma Diseases 0.000 claims description 4
- 206010010356 Congenital anomaly Diseases 0.000 claims description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 3
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims description 3
- 230000007170 pathology Effects 0.000 claims description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 claims description 3
- 208000010495 Meningocele Diseases 0.000 claims description 2
- 208000005377 Meningomyelocele Diseases 0.000 claims description 2
- 210000004747 cranial fossa posterior Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000007428 craniotomy Methods 0.000 claims description 2
- 230000000991 decompressive effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 208000001916 spina bifida cystica Diseases 0.000 claims description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 33
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 27
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 14
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 13
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 241000282898 Sus scrofa Species 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 7
- 230000002163 immunogen Effects 0.000 description 7
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 7
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- 206010008164 Cerebrospinal fluid leakage Diseases 0.000 description 6
- 102000057297 Pepsin A Human genes 0.000 description 6
- 108090000284 Pepsin A Proteins 0.000 description 6
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 6
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 244000309464 bull Species 0.000 description 6
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 6
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 6
- 229940111202 pepsin Drugs 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 6
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 6
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 5
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 5
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 4
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 4
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 4
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 4
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 4
- 238000002316 cosmetic surgery Methods 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 210000002826 placenta Anatomy 0.000 description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 210000002418 meninge Anatomy 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 3
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 3
- GUBGYTABKSRVRQ-WFVLMXAXSA-N DEAE-cellulose Chemical compound OC1C(O)C(O)C(CO)O[C@H]1O[C@@H]1C(CO)OC(O)C(O)C1O GUBGYTABKSRVRQ-WFVLMXAXSA-N 0.000 description 2
- 102000016942 Elastin Human genes 0.000 description 2
- 108010014258 Elastin Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108090000270 Ficain Proteins 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 2
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 2
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 2
- 108010040201 Polymyxins Proteins 0.000 description 2
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 210000001175 cerebrospinal fluid Anatomy 0.000 description 2
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229940096422 collagen type i Drugs 0.000 description 2
- 208000031513 cyst Diseases 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 229920002549 elastin Polymers 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 2
- POTUGHMKJGOKRI-UHFFFAOYSA-N ficin Chemical compound FI=CI=N POTUGHMKJGOKRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019836 ficin Nutrition 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000008105 immune reaction Effects 0.000 description 2
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 2
- 230000005847 immunogenicity Effects 0.000 description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 230000000926 neurological effect Effects 0.000 description 2
- 210000003455 parietal bone Anatomy 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000002797 proteolythic effect Effects 0.000 description 2
- 229940024999 proteolytic enzymes for treatment of wounds and ulcers Drugs 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 208000006740 Aseptic Meningitis Diseases 0.000 description 1
- 206010003694 Atrophy Diseases 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 206010051728 Bone erosion Diseases 0.000 description 1
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 1
- 208000020406 Creutzfeldt Jacob disease Diseases 0.000 description 1
- 208000003407 Creutzfeldt-Jakob Syndrome Diseases 0.000 description 1
- 208000010859 Creutzfeldt-Jakob disease Diseases 0.000 description 1
- 108010001336 Horseradish Peroxidase Proteins 0.000 description 1
- 108060003951 Immunoglobulin Proteins 0.000 description 1
- 206010062049 Lymphocytic infiltration Diseases 0.000 description 1
- 206010027201 Meningitis aseptic Diseases 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 206010030113 Oedema Diseases 0.000 description 1
- 208000006735 Periostitis Diseases 0.000 description 1
- 208000024777 Prion disease Diseases 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- 206010042928 Syringomyelia Diseases 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000037444 atrophy Effects 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 1
- 230000002397 epileptogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000003195 fascia Anatomy 0.000 description 1
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 1
- 230000003328 fibroblastic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 210000002454 frontal bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 208000003906 hydrocephalus Diseases 0.000 description 1
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229940127121 immunoconjugate Drugs 0.000 description 1
- 102000018358 immunoglobulin Human genes 0.000 description 1
- 229940072221 immunoglobulins Drugs 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 230000036244 malformation Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000001338 necrotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003692 nonabsorbable suture material Substances 0.000 description 1
- 238000012346 open field test Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000001936 parietal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 210000003460 periosteum Anatomy 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 1
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000002271 resection Methods 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 1
- 210000000701 subdural space Anatomy 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000003356 suture material Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P41/00—Drugs used in surgical methods, e.g. surgery adjuvants for preventing adhesion or for vitreum substitution
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Public Health (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Neurology (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к биодеградируемым имплантатам, предназначенных для установки животным или человеку. Более определенно, объект настоящего изобретения относится к материалам и устройствам, предназначенным для пластики твердой мозговой оболочки при ее травматических и нетравматических повреждениях.The present invention relates to biodegradable implants intended for placement in animals or humans. More specifically, an object of the present invention relates to materials and devices intended for plastics of the dura mater during its traumatic and non-traumatic injuries.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время актуальной проблемой нейрохирургии является пластика твердой мозговой оболочки (далее - ТМО), проводимая вследствие ее травматического или нетравматического повреждения. Травматические повреждения, такие как ятрогенные повреждения, а также посттравматические повреждения ТМО, часто приводят к невозможности герметического закрытия собственной ТМО, а возникшее при этом неплотное соединение оболочек приводит к ликворее. Рубцово-спаечные процессы в месте дефекта имеют следствием плотное сращение оболочки с тканью мозга и эпилептогенным очагам активности в отдаленной перспективе. Нетравматические повреждения ТМО включают, в частности, менингиомы различных локализаций, врожденные пороки, гидроцефалию, локальные атрофии, эрозии костей (при инфекционно-некротических процессах). Наиболее частым показанием для пластики ТМО при нетравматических поражениях является резекция опухоли, декомпрессионная трепанация при аномалии Арнольда-Киари и сирингомиелии. Расширение субдурального пространства при достаточно ригидной ткани твердой мозговой оболочки вынуждает хирурга к поиску дополнительного материала для интеграции в зону расширения. Менингиомы различных локализаций также создают дефекты ткани, предполагающие последующую пластику.Currently, the neurosurgery is a plasty of the dura mater (hereinafter - TMT), carried out due to its traumatic or non-traumatic damage. Traumatic injuries, such as iatrogenic injuries, as well as post-traumatic injuries of TMT, often lead to the impossibility of hermetically closing their own TMO, and the resulting loose connection of the membranes leads to cerebrospinal fluid. Cicatricial adhesions at the site of the defect result in a dense fusion of the membrane with brain tissue and epileptogenic foci of activity in the long term. Non-traumatic injuries of TMT include, in particular, meningiomas of various locations, congenital malformations, hydrocephalus, local atrophy, bone erosion (in infectious and necrotic processes). The most common indication for TMT plastic surgery for non-traumatic lesions is tumor resection, decompression trepanation with Arnold-Chiari anomaly and syringomyelia. The expansion of the subdural space with sufficiently rigid tissue of the dura mater forces the surgeon to search for additional material for integration into the expansion zone. Meningiomas of various localizations also create tissue defects, suggesting subsequent plastic surgery.
Ликворея является одним из наиболее распространенных и грозных нейрохирургических осложнений, возникающим примерно в одной трети случаев всех нейрохирургических операций, затрагивающих твердую мозговую оболочку. При неадекватном закрытии дефекта ТМО ликворея приводит к различным воспалительным процессам, затрагивающим оболочки мозга и мозговую ткань с последующим присоединением гнойно-воспалительного процесса.Liquorrhea is one of the most common and formidable neurosurgical complications that occurs in about one third of all neurosurgical operations involving the dura mater. With inadequate closure of a TMT defect, liquorrhea leads to various inflammatory processes affecting the lining of the brain and brain tissue, followed by the addition of a purulent-inflammatory process.
Анализ литературных данных показал, что для пластики ТМО применялись искусственные и аутологичные материалы, такие как фрагменты соединительной ткани, выделенные из различных частей тела пациента (от сухожильного шлема до мышечных фасций и оболочек органов и тканей), а также кадаверные материалы (как человеческие, так и продукты животного происхождения); кроме того, резина, металлические пленки инертных металлов (золото, серебро, платина) и т.п.В настоящее время поиск подходящего материала для закрытия дефектов ТМО все еще является актуальным. Все применяемые ранее материалы приводили к осложнениям не только в отдаленном периоде восстановления, но и в ближайшее послеоперационное время. У аутотрансплантатов, в сравнении с чужеродными трансплантатами, чаще всего наблюдаются ликвореи, асептический менингит и несостоятельность замещения. Ксенотрансплантанты частично решили вопрос нехватки аутологичных заместителей, однако их установка приводят к болезни Крейтцфельдта-Якоба при использовании материалов, полученных из крупного рогатого скота, а также к другим прионным заболеваниям. На сегодняшний день в силу развития регенеративной медицины появились искусственные заменители твердой оболочки на основе синтетических и биологических тканей. Различные скаффолды хорошо показали свою неимуногенность и надежность, снизили процент воспалительных реакций и частоту проблем, вызванных недоступностью большого количества материала.An analysis of the literature data showed that artificial and autologous materials, such as fragments of connective tissue isolated from various parts of the patient’s body (from the tendon helmet to the muscle fascia and membranes of organs and tissues), as well as cadaver materials (both human and and animal products); in addition, rubber, metal films of inert metals (gold, silver, platinum), etc. Currently, the search for suitable material to close defects in solid metals is still relevant. All previously used materials led to complications not only in the long-term recovery period, but also in the near postoperative time. In autografts, in comparison with foreign transplants, liquorrhea, aseptic meningitis and replacement failure are most often observed. Xenografts partially solved the problem of the lack of autologous substituents, but their installation leads to Creutzfeldt-Jakob disease using materials obtained from cattle, as well as to other prion diseases. Today, due to the development of regenerative medicine, artificial substitutes for the hard shell based on synthetic and biological tissues have appeared. Various scaffolds showed good non-immunogenicity and reliability, reduced the percentage of inflammatory reactions and the frequency of problems caused by the inaccessibility of a large amount of material.
Ограничением использования синтетических материалов являются их плохая биосовместимость, отсутствие способности к васкуляризации, неизбежная инкапсуляция введенного материала, плотные рубцово-спаечные процессы на границе материал-мозговая ткань и на стыке имплантата с собственной твердой оболочкой.A limitation of the use of synthetic materials is their poor biocompatibility, lack of vascularization ability, inevitable encapsulation of the introduced material, dense scar adhesions at the material-brain tissue interface and at the junction of the implant with its own hard shell.
Так, например, в патенте RU 2436596 С2 описан имплантат для пластики дефектов твердой мозговой оболочки. Этот имплантат выполнен из пространственно-сшитого полимера путем фотополимеризации олигомеров метакрилового ряда. Он представляет собой эластичную прозрачную для света двухслойную пленку, в которой слой, не прилегающий к головному мозгу, сформирован в виде окрашенного рельефного рисунка. Недостатком этого изобретения является то, что метакрилат получают из олигомеров метакрилового ряда, токсичных для организма в процессе биоразложения, и поэтому он не является биосовместимым. Этот материал должен подшиваться механически к твердой мозговой оболочке, что удлиняет процесс оперативного вмешательства и приводит к дополнительной травматизации твердой оболочки нерассасывающимся шовным материалом, что часто осложняется рубцово-спаечным процессом в месте шва.So, for example, in patent RU 2436596 C2 an implant for plastics defects of the dura mater is described. This implant is made of a spatially cross-linked polymer by photopolymerization of methacrylic oligomers. It is an elastic transparent two-layer film for light, in which a layer not adjacent to the brain is formed in the form of a colored relief pattern. The disadvantage of this invention is that methacrylate is obtained from methacrylic oligomers that are toxic to the body during biodegradation, and therefore it is not biocompatible. This material should be hemmed mechanically to the dura mater, which lengthens the surgical intervention process and leads to additional trauma to the hard shell by non-absorbable suture material, which is often complicated by a scar-adhesion process at the suture site.
Из патента RU 2491961 С2 известен другой вариант искусственной ТМО. Этот имплантат представляет собой искусственную ТМО, изготовленную из пряденых слоев при помощи технологии электропрядения; при этом электропряденый слой изготовлен из одного или нескольких гидрофобных полимеров, выбранных из полимера молочной кислоты и поликапролактона. Такое изобретение представляет искусственную твердую мозговую оболочку, обладающую хорошей тканевой совместимостью, антиадгезивностью, возможностью введения лекарственных средств, предотвращению вытекания спинномозговой жидкости во время регенерации собственной твердой мозговой оболочки человека. Как и в предыдущем варианте, основным недостатком данного технического решения является использование синтетических полимеров, обладающих низкой биосовместимостью, поэтому в отдаленных сроках вероятность возникновения спаечных процессов и инкапсуляции материала оказывается весьма высокой.From the patent RU 2491961 C2 another variant of artificial TMT is known. This implant is an artificial TMT made of spun layers using electrospinning technology; wherein the electro-spun layer is made of one or more hydrophobic polymers selected from a polymer of lactic acid and polycaprolactone. Such an invention provides an artificial dura mater with good tissue compatibility, anti-adhesion, the ability to administer drugs, and prevent leakage of cerebrospinal fluid during regeneration of the human dura mater. As in the previous version, the main drawback of this technical solution is the use of synthetic polymers with low biocompatibility, therefore, in the long term, the likelihood of adhesion processes and encapsulation of the material is very high.
Искусственные ТМО, приготовленные из коллагена, позволяют принципиально решить обозначенные выше проблемы. Такими коллагеновыми изделиями являются, например, искусственная ТМО DUREPAIR®, искусственная ТМО LYOPLANT®, искусственная ТМО DURAFORM®. Эти препараты уже применяются в клинической практике. Следует отметить, что и эти материалы имеют тот же существенный недостаток - низкую биосовместимость. Примененные способы стерилизации коллагеновых материалов (термическая, газовая или радиационная стерилизация) снижают биосовместимость модифицированного коллагена и повышают его иммуногенность.Artificial TMT prepared from collagen can fundamentally solve the above problems. Such collagen products are, for example, artificial TMT DUREPAIR ® , artificial TMO LYOPLANT ® , artificial TMO DURAFORM ® . These drugs are already used in clinical practice. It should be noted that these materials also have the same significant drawback - low biocompatibility. The applied methods of sterilization of collagen materials (thermal, gas or radiation sterilization) reduce the biocompatibility of modified collagen and increase its immunogenicity.
Наиболее близким к заявляемой здесь искусственной твердой мозговой оболочке по технической сущности решением является искусственная ТМО Duragen® производства фирмы Integra Life Science (патент US 5997895 А), которая уже применяется в клинической практике. Duragen® представляет собой резорбируемую коллагеновую губку, предназначенную для эффективного предотвращения ликвореи и восстановления ТМО. Duragen® изготавливается из раствора бычьего коллагена, полученного в результате экстракции коллагена в раствор молочной кислоты из коллагенсодержащих тканей быка в присутствии протеолитического фермента (пепсина или фицина). Полученный раствор коллагена быка заливается в специальную форму, замораживается и подвергается лиофилизации. По завершении процесса высушивания раствор коллагена формирует коллагеновую губку. Стоит отметить, что описываемая в данном патенте искусственная ТМО имеет два существенных недостатка, заложенных в технологии ее получения - низкая степень очистки коллагена повышает вероятность иммунных и воспалительных реакций при введении чужеродного материала, а необходимость осуществления дополнительной стерилизации приводит к ухудшению биосовместимости материала. В коммерческом продукте ТМО Duragen® стерилизацию полученной губки проводят путем обработки материала окисью этилена.The closest solution to the artificial dura mater claimed here in technical essence is the artificial TMT Duragen ® manufactured by Integra Life Science (patent US 5997895 A), which is already used in clinical practice. Duragen ® is a resorbable collagen sponge designed to effectively prevent liquorrhea and restore TMT. Duragen ® is made from a solution of bovine collagen obtained by extracting collagen into a solution of lactic acid from collagen-containing tissues of a bull in the presence of a proteolytic enzyme (pepsin or ficin). The resulting solution of bull collagen is poured into a special form, frozen and lyophilized. Upon completion of the drying process, a collagen solution forms a collagen sponge. It is worth noting that the artificial TMT described in this patent has two significant drawbacks inherent in its production technology - a low degree of collagen purification increases the likelihood of immune and inflammatory reactions when foreign material is introduced, and the need for additional sterilization leads to a decrease in the biocompatibility of the material. In the commercial product TMT Duragen ®, the sterilization of the obtained sponge is carried out by treating the material with ethylene oxide.
Таким образом, остается актуальной потребность в искусственной твердой мозговой оболочке, которая является биосовместимой, неиммуногенной, изготовленной из высокоочищенного коллагена без его химической модификации.Thus, the need remains for an artificial dura mater, which is biocompatible, non-immunogenic, made from highly purified collagen without its chemical modification.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, было создание безопасной, биосовместимой, неиммуногенной и прочной искусственной твердой мозговой оболочки с использованием стерильного раствора коллагена, полученного путем экстракции из тканей человека или животных без химической модификации.The problem solved in the framework of the present invention was the creation of a safe, biocompatible, non-immunogenic and durable artificial dura mater using a sterile collagen solution obtained by extraction from human or animal tissues without chemical modification.
В первом варианте осуществления изобретение относится к способу получения искусственной ТМО, представляющей собой коллагеновую губку, включающему следующие стадии:In the first embodiment, the invention relates to a method for producing artificial TMT, which is a collagen sponge, comprising the following stages:
1) получают коллагеновую губку из стерильного прозрачного водного раствора, содержащего очищенный коллаген, составляющий не менее 96% сухой массы общего белка, молекулы которого в указанном растворе при температуре от +4°С до +25°С содержат не более 4% сухой массы денатурированного коллагена, сохраняющий способность формировать фибриллы и стабильные гидрогели в физиологических условиях, а также 0,1-20 мМ кислоты, поддерживающей значение рН в диапазоне от 2,5 до 3,5;1) receive a collagen sponge from a sterile transparent aqueous solution containing purified collagen, comprising at least 96% of the dry weight of the total protein, the molecules of which in the specified solution at a temperature of + 4 ° C to + 25 ° C contain no more than 4% of the dry weight of the denatured collagen, retaining the ability to form fibrils and stable hydrogels under physiological conditions, as well as 0.1-20 mm acid, maintaining a pH in the range from 2.5 to 3.5;
2) осуществляют компрессию коллагеновой губки, полученной на стадии 1.2) carry out compression of the collagen sponge obtained in stage 1.
Во втором варианте осуществления изобретение относится к искусственной ТМО, представляющей собой коллагеновую губку, полученную способом по первому варианту осуществления изобретения, которая при гидратации в физиологических условиях превращается в коллагеновый гидрогель.In a second embodiment, the invention relates to an artificial TMT, which is a collagen sponge obtained by the method according to the first embodiment of the invention, which, when hydrated under physiological conditions, turns into a collagen hydrogel.
В третьем варианте осуществления настоящее изобретение относится к применению искусственной твердой мозговой оболочки по второму варианту осуществления для пластики твердой мозговой оболочки головного и спинного мозга при травматических и нетравматических повреждениях твердой мозговой оболочки.In a third embodiment, the present invention relates to the use of the artificial dura mater according to the second embodiment for plasty of the dura mater of the brain and spinal cord for traumatic and non-traumatic injuries of the dura mater.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 и 2 приведены результаты исследования методом MPT 7Т с контрастным усилением крысы, которой имплантировали ТМО на основе коллагена по изобретению, на тридцатые сутки после пластики дефекта твердой мозговой оболочки головного мозга. Белыми стрелками показана искусственная ТМО по изобретению.In FIG. Figures 1 and 2 show the results of an MPT 7T study with contrast enhancement of a rat, which was implanted with TMO based on the collagen of the invention, on the thirtieth day after plasty of a defect in the dura mater of the brain. White arrows indicate the artificial TMT according to the invention.
На фиг. 3 и 4 приведены результаты исследования методом MPT 7Т с контрастным усилением крысы, которой имплантировали ТМО DURAGEN®, на 30 сутки после пластики дефекта твердой мозговой оболочки головного мозга. Белыми стрелками показана искусственная ТМО DURAGEN®.In FIG. Figures 3 and 4 show the results of an MPT 7T study with contrast enhancement of a rat implanted with TMT DURAGEN ® 30 days after plasty of a defect in the dura mater of the brain. White arrows show artificial TMO DURAGEN ® .
На фиг. 5 проиллюстрированы результаты микроскопического исследования гистологических препаратов в группе 1 животных, которым имплантировали ТМО на основе коллагена по изобретению, на 30 сутки после пластики дефекта твердой мозговой оболочки головного мозга.In FIG. 5 illustrates the results of microscopic examination of histological preparations in group 1 of animals that were implanted with collagen-based TMT according to the invention, 30 days after plasty of a dura mater of the brain.
На фиг. 6 проиллюстрированы результаты микроскопического исследования гистологических препаратов в группе 2 животных, которым имплантировали ТМО DURAGEN®, на 30 сутки после пластики дефекта твердой мозговой оболочки головного мозга.In FIG. 6 illustrates the results of microscopic examination of histological preparations in group 2 of animals that were implanted with DURAGEN ® TMO, on the 30th day after plasty of the dura mater of the brain.
На фиг. 7 проиллюстрированы результаты микроскопического исследования гистологических препаратов в группе животных, которым имплантировали ТМО по изобретению, на 30 сутки после пластики дефекта твердой мозговой оболочки спинного мозга.In FIG. 7 illustrates the results of microscopic examination of histological preparations in the group of animals that were implanted with the TMT according to the invention, 30 days after plasty of the dura mater of the spinal cord.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В настоящем изобретении, когда для какой-либо величины приводится диапазон возможных значений, подразумевается, что граничные точки этого диапазона также включены в объем настоящего изобретения. Следует понимать, что все поддиапазоны, лежащие в приведенных диапазонах, также включены в объем настоящего изобретения, как если бы они были указаны в явном виде. В случае, когда для какой-либо величины приведены несколько диапазонов возможных значений, все диапазоны, получаемые путем комбинирования различных граничных точек из указанных диапазонов, также включены в настоящее изобретение, как если бы они были указаны в явном виде.In the present invention, when a range of possible values is given for a value, it is understood that the boundary points of this range are also included in the scope of the present invention. It should be understood that all subranges lying in the above ranges are also included in the scope of the present invention, as if they were indicated explicitly. In the case when for any value several ranges of possible values are given, all ranges obtained by combining various boundary points from these ranges are also included in the present invention, as if they were indicated explicitly.
В случае, когда какие-то признаки изобретения раскрыты в настоящем документе для одного варианта осуществления, эти признаки также могут быть использованы и во всех других вариантах осуществления изобретения, при условии, что это не противоречит контексту.In the case where some features of the invention are disclosed herein for one embodiment, these features can also be used in all other embodiments of the invention, provided that this does not contradict the context.
В рамках настоящего изобретения термины в единственном числе охватывают также и соответствующие термины во множественном числе, и наоборот, при условии, что из контекста явно не следует иное.In the framework of the present invention, the terms in the singular also cover the corresponding terms in the plural, and vice versa, provided that the context clearly does not follow otherwise.
В настоящем документе выражение «или» следует воспринимать как «и/или», при условии, что это не противоречит контексту, даже несмотря на то, что в некоторых случаях выражение «и/или» может использоваться в явном виде.In this document, the expression “or” should be understood as “and / or”, provided that this does not contradict the context, even though in some cases the expression “and / or” may be used explicitly.
За исключением экспериментальной части описания, все численные значения, выражающие какие-либо количества и условия в настоящем изобретении, являются приближенными, и их следует читать, как предваряемые термином «приблизительно» или «около», даже если эти термины и не приводятся в явном виде. Напротив, в экспериментальной части описания все численные величины приведены настолько точно, насколько это возможно, однако следует понимать, что любая экспериментально определенная величина по природе своей несет в себе некоторую погрешность. Таким образом, все численные величины, приведенные в экспериментальной части описания, следует воспринимать с учетом существования указанной экспериментальной погрешности и, по меньшей мере, с учетом количества приведенных значащих цифр и стандартных методик округления.With the exception of the experimental part of the description, all numerical values expressing any quantities and conditions in the present invention are approximate and should be read as preceded by the term “approximately” or “about”, even if these terms are not explicitly stated . On the contrary, in the experimental part of the description, all numerical values are given as accurately as possible, but it should be understood that any experimentally determined quantity by its nature carries a certain error. Thus, all the numerical values given in the experimental part of the description should be perceived taking into account the existence of the indicated experimental error and, at least, taking into account the number of significant figures given and standard rounding methods.
Как уже было указано выше, настоящее изобретение направлено на получение и использование искусственных твердых мозговых оболочек, представляющих собой коллагеновые губки, которые в физиологических условиях превращаются в коллагеновый гидрогель. Предпочтительно высота такой коллагеновой губки не превышает 0,5 мм, а линейные размеры основания находятся в диапазоне от 30 до 200 мм. В предпочтительном варианте осуществления коллагеновая губка по изобретению по существу имеет вид плоского цилиндра, и, соответственно, высота этого плоского цилиндра (губки) не превышает 0,5 мм, а диаметр оснований цилиндра находится в диапазоне от 30 до 200 мм.As mentioned above, the present invention is directed to the production and use of artificial dura mater, which are collagen sponges, which under physiological conditions turn into a collagen hydrogel. Preferably, the height of such a collagen sponge does not exceed 0.5 mm, and the linear dimensions of the base are in the range of 30 to 200 mm. In a preferred embodiment, the collagen sponge according to the invention essentially has the form of a flat cylinder, and, accordingly, the height of this flat cylinder (sponge) does not exceed 0.5 mm, and the diameter of the base of the cylinder is in the range from 30 to 200 mm.
Под «цилиндром» в настоящем изобретении понимается тело, ограниченное по существу цилиндрической поверхностью и двумя по существу параллельными основаниями. Специалисту должно быть понятно, что «плоский цилиндр» включает в себя тела с небольшой высотой, которые также могут быть названы «диск», «лист» или «пленка». Также следует иметь ввиду, что на практике форма цилиндра никогда не будет идеальной, т.е. под цилиндром в целях настоящего изобретения также понимаются тела, по существу имеющие форму цилиндра, но отклоняющиеся от идеальной цилиндрической формы в малозначительных деталях.By “cylinder” in the present invention is meant a body defined by a substantially cylindrical surface and two substantially parallel bases. One skilled in the art will appreciate that a “flat cylinder” includes bodies with a small height, which may also be called “disk”, “sheet” or “film”. It should also be borne in mind that in practice the shape of the cylinder will never be perfect, i.e. the cylinder for the purposes of the present invention also refers to bodies essentially having the shape of a cylinder, but deviating from an ideal cylindrical shape in insignificant details.
Следует отметить, что такая геометрическая форма, как цилиндр, является более удобной для использования хирургом, нежели форма прямоугольного параллелепипеда, которую имеют такие изготовленные из коллагена искусственные ТМО, как DUREPAIR®, LYOPLANT®, DURAFORM® и DURAGEN®, так как в большинстве своем дефекты ТМО имеют круглую или овальную форму.It should be noted that such a geometric shape as a cylinder is more convenient for use by a surgeon than the shape of a rectangular parallelepiped, which such artificial TMT made of collagen as DUREPAIR ® , LYOPLANT ® , DURAFORM ® and DURAGEN ® have , since most of them TMT defects are round or oval.
Следует также отметить, что в нейрохирургической практике не применяются доступы с формированием острых граней на твердой мозговой оболочке. Круглые и полукруглые доступы расширяют видимость операционного поля, натяжение тканей на границе равномерно распределяется по кругу, не приводя к разрывам твердой мозговой оболочки на углах. Тем не менее, все искусственные твердые мозговые оболочки, присутствующие на рынке, имеют прямоугольную формы различных размеров. Последующее закрытие дефекта оболочками прямоугольной формы предполагает формирование из прямоугольника окружности, причем лишний материал после формирования утилизируется в виду невозможности повторной стерилизации. Форма плоского цилиндра позволяет экономить расход коллагена при формировании медицинского изделия и упрощает задачу оперирующему хирургу в придании прямоугольному имплантату округлых форм. Также форма плоского цилиндра лучше укладывается на выпуклую поверхность коры головного мозга без формирования складок на острых концах, как в случае прямоугольной формы.It should also be noted that in neurosurgical practice, accesses with the formation of sharp edges on the dura mater are not used. Round and semicircular accesses expand the visibility of the surgical field, tissue tension at the border is evenly distributed in a circle, without leading to ruptures of the dura mater at the corners. However, all artificial dura mater present on the market are rectangular in various sizes. Subsequent closure of the defect by rectangular shells involves the formation of a circle from the rectangle, and the excess material after formation is disposed of in view of the impossibility of re-sterilization. The shape of a flat cylinder saves collagen consumption during the formation of a medical device and simplifies the task of the operating surgeon in giving a rectangular implant rounded shapes. Also, the shape of a flat cylinder fits better on the convex surface of the cerebral cortex without forming folds at the sharp ends, as in the case of a rectangular shape.
Основным компонентом коллагеновой губки по изобретению является коллаген I типа. Коллаген I типа в настоящем изобретении может быть получен путем экстракции в раствор из ткани без ферментативной обработки пепсином или другими протеолитическими препаратами или же путем экстракции в раствор из ткани с ферментативной обработкой пепсином или другими протеолитическими препаратами.The main component of the collagen sponge according to the invention is type I collagen. Type I collagen in the present invention can be obtained by extraction into a solution from a tissue without enzymatic treatment with pepsin or other proteolytic preparations, or by extraction into a solution from a tissue with enzymatic treatment with pepsin or other proteolytic preparations.
Коллаген I типа для использования в настоящем изобретении может быть получен известными методами из различных животных, включая свиней, крыс, коров, людей и т.п.В наиболее предпочтительном варианте в рамках настоящего изобретения коллаген является коллагеном свиней.Type I collagen for use in the present invention can be obtained by known methods from various animals, including pigs, rats, cows, humans, etc. In the most preferred embodiment, in the framework of the present invention, collagen is pig collagen.
Получение губки из водного раствора коллагена может быть осуществлено специалистами в соответствии с методами, известными из уровня техники. Например, искусственная ТМО по изобретению может быть получена способом, включающим стадию заливки, замораживания и лиофилизации стерильного прозрачного водного раствора коллагена, с последующей стадией компрессии полученной коллагеновой губки.Obtaining a sponge from an aqueous solution of collagen can be carried out by specialists in accordance with methods known in the art. For example, the artificial TMT according to the invention can be obtained by a process comprising the step of pouring, freezing and lyophilizing a sterile clear aqueous solution of collagen, followed by a compression step of the resulting collagen sponge.
Более конкретно, в одном варианте осуществления искусственная ТМО по изобретению может быть получена способом, включающим следующие стадии:More specifically, in one embodiment, the artificial TMT of the invention can be obtained by a process comprising the following steps:
1) раствор коллагена, содержащий очищенный коллаген, составляющий не менее 96% сухой массы общего белка, молекулы которого в указанном растворе при температуре от +4°С до +25°С содержат не более 4% сухой массы денатурированного коллагена, сохраняющий способность формировать фибриллы и стабильные гидрогели в физиологических условиях, а также 0,1-20 мМ кислоты, поддерживающей значение рН в диапазоне от 2,5 до 3,5, заливают в форму, замораживают и затем замороженный раствор коллагена высушивают из замороженного состояния (лиофилизируют);1) a collagen solution containing purified collagen, comprising at least 96% of the dry weight of the total protein, the molecules of which in the specified solution at temperatures from + 4 ° C to + 25 ° C contain no more than 4% of the dry weight of denatured collagen, retaining the ability to form fibrils and stable hydrogels under physiological conditions, as well as 0.1-20 mM acid, which maintains a pH in the range from 2.5 to 3.5, are poured into a mold, frozen and then the frozen collagen solution is dried from the frozen state (lyophilized);
2) осуществляют компрессию коллагеновой губки, полученной на стадии 1.2) carry out compression of the collagen sponge obtained in stage 1.
Отличительной особенностью настоящего изобретения, обеспечивающей возможность достижения целевых свойств и преимуществ искусственной твердой мозговой оболочки, является использование особенного высокоочищенного стерильного прозрачного водного раствора коллагена. Этот водный раствор коллагена содержит очищенный коллаген, составляющий не менее 96% сухой массы общего белка, молекулы которого в указанном растворе при температуре от +4°С до +25°С содержат не более 4% сухой массы денатурированного коллагена, сохраняющий способность формировать фибриллы и стабильные гидрогели в физиологических условиях, а также 0,1-20 мМ кислоты, поддерживающей значение рН в диапазоне от 2,5 до 3,5.A distinctive feature of the present invention, providing the ability to achieve the target properties and advantages of the artificial dura mater, is the use of a special highly purified sterile transparent aqueous collagen solution. This aqueous collagen solution contains purified collagen, comprising at least 96% of the dry weight of the total protein, the molecules of which in the specified solution at temperatures from + 4 ° C to + 25 ° C contain no more than 4% of the dry weight of denatured collagen, which retains the ability to form fibrils and stable hydrogels under physiological conditions, as well as 0.1-20 mm acid, maintaining a pH in the range from 2.5 to 3.5.
Такой раствор коллагена может быть получен способом, описанным ранее в заявке на выдачу патента РФ на изобретение №2019106356 от 06.03.2019 и включающим пять различных этапов для удаления вирусов, бактерий и пирогенных примесей, снижения риска иммунного ответа и реакции на инородное тело. Использование высокоочищенного стерильного прозрачного водного раствора коллагена, полученного по методу описанному в заявке на выдачу патента РФ на изобретение №2019106356 от 06.03.2019, при соблюдении требований асептического производства медицинских изделий позволяет изготавливать искусственную твердую мозговую оболочку без необходимости в финишной стерилизации (например, термической, газовой или радиационной), которая повышает риск иммунного ответа и реакции на инородное тело.Such a collagen solution can be obtained by the method described earlier in the application for the grant of a patent of the Russian Federation for invention No.201106356 dated 03/06/2019 and comprising five different steps for removing viruses, bacteria and pyrogenic impurities, reducing the risk of an immune response and reaction to a foreign body. The use of a highly purified sterile transparent aqueous collagen solution obtained according to the method described in the application for the grant of a patent of the Russian Federation for invention No.201106356 dated 03/06/2019, subject to the requirements of aseptic production of medical devices, allows the manufacture of artificial dura mater without the need for finishing sterilization (for example, thermal, gas or radiation), which increases the risk of an immune response and a reaction to a foreign body.
Для наглядности ниже приводится краткое описание способа получения стерильного прозрачного концентрированного раствора коллагена согласно заявке №2019106356.For clarity, a brief description of the method for producing a sterile transparent concentrated collagen solution according to the application No.2019106356 is given below.
Способ получения раствора коллагена, подходящего для использования в настоящем изобретении, включает несколько этапов, выполняемых в заданной последовательности:A method of obtaining a collagen solution suitable for use in the present invention includes several steps performed in a given sequence:
1) экстракция коллаген-содержащей ткани, такой как сухожилия, плацента млекопитающих животных, таких как бык, свинья, крыса или человек, в раствор разбавленной (например, не более 0,5 М) органической кислоты после тщательной отмывки от белковых неколлагеновых примесей с использованием щелочных или нейтральных водно-солевых растворов (например, дистиллированная вода, физиологический раствор, 0,5М раствор Na2HPO4) и от примесных белков, гликопротеинов, жиросодержащих агрегатов с использованием органических растворителей (например, ацетон, этанол, ацетонитрил); или, в альтернативном варианте, экстракция коллаген-содержащей ткани, таких как сухожилия, плацента млекопитающих животных, таких как бык, свинья, крыса и человек, в раствор разбавленной (не более 0,5М) органической кислоты после тщательной отмывки от белковых неколлагеновых примесей с использованием щелочных или нейтральных водно-солевых растворов (например, дистиллированная вода, физиологический раствор, 0,5М раствор Na2HPO4) и от примесных белков, гликопротеинов, жиросодержащих агрегатов с использованием органических растворителей (например, ацетон, этанол, ацетонитрил), включающая обработку указанной ткани протеолитическими ферментами, отщепляющими только глобулярные телопептиды (например, пепсин).1) extraction of collagen-containing tissue, such as tendons, placenta of mammalian animals, such as a bull, pig, rat or human, in a solution of diluted (for example, not more than 0.5 M) organic acid after thorough washing from protein non-collagen impurities using alkaline or neutral water-salt solutions (for example, distilled water, physiological saline, 0.5 M Na 2 HPO 4 solution) and from impurity proteins, glycoproteins, fat-containing aggregates using organic solvents (for example, acetone, ethanol, acetonitrile); or, alternatively, extraction of collagen-containing tissue, such as tendons, placenta of mammalian animals such as bull, pig, rat and human, into a solution of diluted (not more than 0.5 M) organic acid after thorough washing from protein non-collagen impurities with using alkaline or neutral water-salt solutions (for example, distilled water, physiological saline, 0.5 M Na 2 HPO 4 solution) and from impurity proteins, glycoproteins, fat-containing aggregates using organic solvents (for example, acetone, ethanol, acetonitrile), including processing said tissue with proteolytic enzymes that cleave only globular telopeptides (e.g. pepsin).
2) многократная (не менее 3 раз) очистка кислого водно-солевого экстракта от потенциально иммуногенных макромолекул путем избирательного осаждения коллагена высокими концентрациями хлорида натрия (предпочтительно до 3М) при низкой температуре раствора (предпочтительно от +4°С до +10°С);2) repeated (at least 3 times) purification of acidic water-salt extract from potentially immunogenic macromolecules by selective deposition of collagen with high concentrations of sodium chloride (preferably up to 3M) at low solution temperature (preferably from + 4 ° C to + 10 ° C);
3) Очистка кислого водно-солевого экстракта от оставшихся примесей потенциально иммуногенных макромолекул методом адсорбции оставшихся примесей на ДЭАЭ-целлюлозе;3) Purification of the acidic water-salt extract from the remaining impurities of potentially immunogenic macromolecules by adsorption of the remaining impurities on DEAE-cellulose;
4) Очистка от пирогенных примесей методом адсорбции липосахаридов на аффинном сорбенте (например, с иммобилизованным полимиксином (Affi-Prep®) или специфичными к ЛПС антителами);4) Purification of pyrogenic impurities by adsorption of liposaccharides on an affinity sorbent (for example, with immobilized polymyxin (Affi-Prep®) or LPS-specific antibodies);
5) Очистка от примесей обычных и спорообразующих микроорганизмов, а также надмолекулярных агрегатов коллагена методом микрофильтрации кислых растворов коллагена через одну или более мембран с диаметром пор 0,22-0,45 мкм;5) Purification of impurities of conventional and spore-forming microorganisms, as well as supramolecular collagen aggregates by microfiltration of acidic collagen solutions through one or more membranes with a pore diameter of 0.22-0.45 microns;
6) Доведение раствора коллагена до требуемой концентрации в нем белка-коллагена, молекулы которого сохраняют структуру тройной спирали и имеют молекулярную массу не менее 300 кДа, одним из известных методов: ультрафильтрация, упаривание, лиофилизация и растворение, или абсорбция воды нерастворимыми гидрофильными полимерами.6) Bringing the collagen solution to the required concentration of collagen protein in it, the molecules of which retain the structure of the triple helix and have a molecular weight of at least 300 kDa, is one of the known methods: ultrafiltration, evaporation, lyophilization and dissolution, or absorption of water by insoluble hydrophilic polymers.
Общая концентрация коллагена в водном растворе коллагена, используемом в настоящем изобретении, может быть подобрана специалистом в данной области техники, но обычно она лежит в диапазоне от 5 до 15 мг/мл, наиболее предпочтительно - 10 мг/мл.The total concentration of collagen in the aqueous collagen solution used in the present invention can be selected by a person skilled in the art, but usually it lies in the range from 5 to 15 mg / ml, most preferably 10 mg / ml.
Получение губки из водного раствора коллагена может быть осуществлено специалистами согласно известным методикам.Obtaining a sponge from an aqueous solution of collagen can be carried out by specialists according to known methods.
В одном варианте осуществления для формирования губки необходимый объем стерильного прозрачного раствора коллагена аккуратно, избегая появления пузырьков воздуха, добавляют в форму (предпочтительно имеющую по существу цилиндрическую форму). Форму, содержащую стерильный раствор коллагена, замораживают при -40°С и, после полной заморозки, подвергают лиофилизации с сохранением асептических условий. В предпочтительном варианте осуществления толщина слоя раствора в чаше не должна превышать 1 см.In one embodiment, to form a sponge, the required volume of a sterile clear collagen solution is carefully added to a mold (preferably having a substantially cylindrical shape) to avoid air bubbles. A form containing a sterile collagen solution is frozen at -40 ° C and, after complete freezing, subjected to lyophilization while maintaining aseptic conditions. In a preferred embodiment, the thickness of the solution layer in the bowl should not exceed 1 cm.
Полученную коллагеновую губку (предпочтительно имеющую толщину не более 1 см), извлекают из формы и подвергают пластической компрессии путем приложения к основаниям губки постоянной нагрузки. В предпочтительном варианте осуществления нагрузку 5-20 кг, предпочтительно 10 кг, прикладывают на протяжении 30 мин. По окончании процесса пластической компрессии толщина полученной коллагеновой губки предпочтительно находится в диапазоне от 0,3 мм до 0,5 мм.The resulting collagen sponge (preferably having a thickness of not more than 1 cm) is removed from the mold and subjected to plastic compression by applying a constant load to the base of the sponge. In a preferred embodiment, a load of 5-20 kg, preferably 10 kg, is applied for 30 minutes. At the end of the plastic compression process, the thickness of the resulting collagen sponge is preferably in the range of 0.3 mm to 0.5 mm.
В предпочтительном варианте осуществления искусственной твердой мозговой оболочки по изобретению плотность коллагена I типа в коллагеновой губке по изобретению после компрессии (т.е. в искусственной ТМО) находится в диапазоне от 0,03 мг/мм до 0,2 мг/мм, наиболее предпочтительно около 0,1 мг/мм.In a preferred embodiment of the artificial dura mater according to the invention, the density of type I collagen in the collagen sponge of the invention after compression (i.e., in artificial TMT) is in the range of 0.03 mg / mm to 0.2 mg / mm, most preferably about 0.1 mg / mm.
Искусственные твердые мозговые оболочки по изобретению могут быть выполнены в любой подходящей форме, но предпочтительно они по существу имеют вид плоских цилиндров различного диаметра.Artificial dura mater according to the invention can be made in any suitable form, but preferably they essentially have the form of flat cylinders of various diameters.
Искусственные твердые мозговые оболочки по изобретению могут применяться при таких нозологических заболеваниях, как ятрогенные повреждения твердой мозговой оболочки, посттравматические повреждения с последующей декомпрессивной краниотомией, проникающие посттравматические повреждения с повреждением целостности твердой мозговой оболочки без возможности закрытия дефекта, при операциях по поводу конвекситальных менингиом различной локализации, при декомпрессиях задней черепной ямки с расширением цистернального пространства, при посттравматических повреждениях твердой мозговой оболочки спинного мозга, ятрогенных повреждениях, связанных с операциями на спинном мозге, при пластики менингоцеле и менингомиелоцеле у детей с врожденной патологией и т.д.The artificial dura mater according to the invention can be used for nosological diseases such as iatrogenic injuries of the dura mater, post-traumatic injuries followed by decompressive craniotomy, penetrating post-traumatic injuries with damage to the integrity of the dura mater without the possibility of closing the defect, during operations for convexital meningiomas of various locations, with decompression of the posterior cranial fossa with expansion of the cistern space, with post-traumatic injuries of the dura mater of the spinal cord, iatrogenic injuries associated with operations on the spinal cord, with plastic meningocele and meningomyelocele in children with congenital pathology, etc.
Применение искусственной твердой мозговой оболочки, полученной в соответствии с настоящим изобретением, может быть осуществлено специалистом в рассматриваемой области техники согласно известным методикам. В частности, но без ограничения, искусственная твердая мозговая оболочка по изобретению может быть использована для пластики дефекта твердой мозговой оболочки человека или животного при травматических и нетравматических повреждениях. Такое использование может быть осуществлено следующим образом:The use of artificial dura mater obtained in accordance with the present invention can be carried out by a person skilled in the art according to known methods. In particular, but without limitation, the artificial dura mater according to the invention can be used to repair a defect in the dura of a human or animal during traumatic and non-traumatic injuries. Such use can be carried out as follows:
- под известный размер дефекта вырезается искусственная твердая мозговая оболочка в негидратированном состоянии, причем размер оболочки рассчитывается с учетом ее захода за край собственной твердой мозговой оболочки на 1-3 см со всех сторон;- under the known size of the defect, the artificial dura mater in an unhydrated state is cut out, and the shell size is calculated taking into account its approach beyond the edge of its dura mater by 1-3 cm from all sides;
- проводится орошение краев собственной твердой мозговой оболочки физиологическим раствором или любым другим раствором с нейтральной средой, после чего апликационно, без применения шовного материала и клеевых веществ, оболочка фиксируется на месте дефекта, причем материал по изобретению не требует предварительного вымачивания;- the edges of their dura mater are irrigated with physiological saline or any other solution with a neutral medium, after which the membrane is fixed at the site of the defect without application of suture material and adhesives, and the material according to the invention does not require preliminary soaking;
- выполняется стандартное послойное закрытие раны.- performed standard layered wound closure.
Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления применение ТМО по изобретению включает в себя наложение заранее изготовленной по форме дефекта искусственной твердой мозговой оболочки с заходом на 1-3 см, предпочтительно на 2 см (значения приведены для взрослого человека, при необходимости могут быть пересчитаны сообразно масштабу), за край дефекта, что обеспечивает защиту и герметичность места имплантации.Thus, in a preferred embodiment, the use of the TMT according to the invention includes the imposition of a prefabricated defect in the form of artificial dura mater with an approach of 1-3 cm, preferably 2 cm (values are for an adult, can be scaled if necessary ), beyond the edge of the defect, which provides protection and tightness of the implantation site.
Следует более подробно остановиться на различиях между ТМО по изобретению и известным из уровня техники ближайшим аналогом - продуктами линейки DURAGEN®, описанными в US 5997895 А.It is necessary to dwell in more detail on the differences between the TMT according to the invention and the closest analogue known from the prior art - the DURAGEN® products described in US 5997895 A.
В целом, процесс получения коллагеновых губок, описанный в документе US 5997895 и используемый в ТМО DURAGEN, существенно отличен от использованного в настоящем изобретении способа получения ТМО. Более конкретно, в US 5997895 используется совершенно иной метод получения раствора коллагена, чем используемый в настоящем изобретении способ по заявке №2019106356, и, как следствие, иная коллагеновая губка, что приводит к существенным отличиям от настоящего изобретения. Более детальное сравнение способа по настоящему изобретению от способа из US 5997895 приводится ниже:In General, the process for producing collagen sponges described in document US 5997895 and used in TMT DURAGEN, is significantly different from that used in the present invention, the method of producing TMT. More specifically, US 5997895 uses a completely different method for producing a collagen solution than the method used in the present invention according to application No. 2019106356, and, as a result, a different collagen sponge, which leads to significant differences from the present invention. A more detailed comparison of the method of the present invention from the method of US 5997895 is given below:
1) В документе US 5997895 первой стадией в процессе получения водного раствора коллагена является механическая или ручная очистка и отмывка источника коллагена типа I, от жира, связок и другого постороннего материала, после чего осуществляют измельчение источника коллагена типа I, обычно путем разрезания или перемалывания (строки 3-7 в колонке 4 документа US 5997895).1) In US Pat. No. 5,997,895, the first step in the process of obtaining an aqueous collagen solution is the mechanical or manual cleaning and washing of the type I collagen source from fat, ligaments and other foreign material, after which the source of type I collagen is ground, usually by cutting or grinding ( lines 3-7 in column 4 of US 5997895).
Напротив, в способе согласно заявке №2019106356 первой стадией в процессе получения раствора коллагена является экстракция коллаген-содержащей ткани, такой как сухожилия, плацента млекопитающих животных, таких как бык, свинья, крыса или человек, в раствор разбавленной (например, не более 0,5 М) органической кислоты после тщательной отмывки от белковых неколлагеновых примесей с использованием щелочных или нейтральных водно-солевых растворов (например, дистиллированная вода, физиологический раствор, 0,5М раствор Na2HPO4) и от примесных белков, гликопротеинов, жиросодержащих агрегатов с использованием органических растворителей (например, ацетон, этанол, ацетонитрил); или, в альтернативном варианте, экстракция коллаген-содержащей ткани, таких как сухожилия, плацента млекопитающих животных, таких как бык, свинья, крыса и человек, в раствор разбавленной (например, не более 0,5М) органической кислоты после тщательной отмывки от белковых неколлагеновых примесей с использованием щелочных или нейтральных водно-солевых растворов (например, дистиллированная вода, физиологический раствор, 0,5М раствор Na2HPO4) и от примесных белков, гликопротеинов, жиросодержащих агрегатов с использованием органических растворителей (например, ацетон, этанол, ацетонитрил), включающая обработку указанной ткани протеолитическими ферментами, отщепляющими только глобулярные телопептиды (например, пепсин).On the contrary, in the method according to application No.2019106356, the first step in the process of obtaining a collagen solution is the extraction of collagen-containing tissue, such as tendons, placenta of mammalian animals, such as a bull, pig, rat or human, in a solution diluted (for example, not more than 0, 5 M) organic acid after thorough washing from protein non-collagen impurities using alkaline or neutral water-salt solutions (for example, distilled water, saline, 0.5 M Na 2 HPO 4 solution) and from impurity proteins, glycoproteins, fat-containing aggregates using organic solvents (e.g. acetone, ethanol, acetonitrile); or, alternatively, the extraction of collagen-containing tissue, such as tendons, placenta of mammalian animals, such as a bull, pig, rat and human, in a solution of diluted (for example, not more than 0.5 M) organic acid after thorough washing from protein non-collagen impurities using alkaline or neutral water-salt solutions (for example, distilled water, physiological saline, 0.5 M Na 2 HPO 4 solution) and from impurity proteins, glycoproteins, fat-containing aggregates using organic solvents (for example, acetone, ethanol, acetonitrile) including treatment of said tissue with proteolytic enzymes that cleave only globular telopeptides (e.g. pepsin).
Таким образом, в US 5997895 исходным материалом является очищенный и измельченный материал, служащий источником коллагена, а в настоящем изобретении исходным материалом является экстракт, полученный из материала, служащего источником коллагена.Thus, in US Pat. No. 5,997,895, the starting material is a refined and ground material serving as a source of collagen, and in the present invention, the starting material is an extract obtained from a material serving as a source of collagen.
2) На второй стадии в документе US 5997895 осуществляют обработку коллагенсодержащей ткани протеолитическим ферментом (таким, как фицин, пепсин и тому подобное) с целью удаления эластина и неколлагеновых примесей, потенциально иммуногенных, а также с целью набухания материала вследствие удаления эластина; инактивация фермента; отмывка коллаген-содержащего материала от остаточного фермента и неколлагеновых примесей (строки 8-28 в колонке 4 документа US 5997895).2) In a second step in US Pat. No. 5,997,895, a collagen-containing tissue is treated with a proteolytic enzyme (such as ficin, pepsin, and the like) to remove elastin and non-collagen impurities that are potentially immunogenic, as well as to swell the material due to the removal of elastin; enzyme inactivation; washing the collagen-containing material from the residual enzyme and non-collagen impurities (lines 8-28 in column 4 of US 5997895).
Второй стадией в процессе получения водного раствора коллагена по заявке №2019106356 является многократная (не менее 3 раз) очистка кислого водно-солевого экстракта от потенциально иммуногенных макромолекул путем избирательного осаждения коллагена высокими концентрациями хлорида натрия (предпочтительно до 3М) при низкой температуре раствора (от +4°С до +10°С).The second stage in the process of obtaining an aqueous collagen solution according to application No.2019106356 is the multiple (at least 3 times) purification of the acidic water-salt extract from potentially immunogenic macromolecules by selective deposition of collagen with high concentrations of sodium chloride (preferably up to 3M) at a low solution temperature (from + 4 ° C to + 10 ° C).
3) На третьей стадии в документе US 5997895 осуществляют защелачивание коллаген-содержащего материала (предпочтительно с использованием водного раствора, содержащего 5% NaOH и 20% Na2HPO4) до значения рН 13-14 при температуре от 25 до 30°С на протяжении от 35 до 48 часов с целью удаления оставшихся жиров и гликопротеинов; нейтрализацию такого коллаген-содержащего материала кислотой; промывку нейтрализованного материала (строки 29-38 в колонке 4 документа US 5997895).3) In the third stage, in the document US 5997895, the collagen-containing material is alkalized (preferably using an aqueous solution containing 5% NaOH and 20% Na 2 HPO 4 ) to a pH of 13-14 at a temperature of from 25 to 30 ° C for from 35 to 48 hours in order to remove the remaining fats and glycoproteins; neutralization of such collagen-containing material with acid; washing the neutralized material (lines 29-38 in column 4 of US 5997895).
На третьей стадии в процессе получения водного раствора коллагена по заявке №2019106356 осуществляется очистка кислого водно-солевого экстракта от оставшихся примесей потенциально иммуногенных макромолекул методом адсорбции на ДЭАЭ-целлюлозе; очистка от пирогенных примесей методом адсорбции липосахаридов на аффинном сорбенте, например, с иммобилизованным полимиксином или специфичными к ЛПС антителами.In the third stage, in the process of obtaining an aqueous solution of collagen according to application No.2019106356, the acidic water-salt extract is purified from the remaining impurities of potentially immunogenic macromolecules by adsorption on DEAE-cellulose; purification of pyrogenic impurities by adsorption of liposaccharides on an affinity sorbent, for example, with immobilized polymyxin or LPS-specific antibodies.
4) На четвертой стадии в документе US 5997895 осуществляют закисление коллаген-содержащего материала до рН 2-3 для дальнейшего набухания материала (предпочтительной кислотой является уксусная, соляная, молочная или т.п.), при этом кислота не должна провоцировать формирование сшивок между молекулами коллагена; гомогенизацию коллагенсодержащего материала с использованием стандартным методов; отделение нерастворенной ткани из гомогената путем фильтрации (используется грубая фильтрация на сетке из нержавеющей стали с ячейками 100 меш). Полученная отфильтрованная взвесь нерастворенного коллагена затем используется для получения продукта ТМО (см. строки 46-53 в колонке 4 US 5997895).4) In the fourth stage in the document US 5997895, the collagen-containing material is acidified to a pH of 2-3 to further swell the material (the preferred acid is acetic, hydrochloric, lactic or the like), while the acid should not cause crosslinking between the molecules collagen; homogenization of collagen-containing material using standard methods; separation of undissolved tissue from the homogenate by filtration (coarse filtration is used on a stainless steel mesh with 100 mesh cells). The resulting filtered suspension of undissolved collagen is then used to obtain the TMT product (see lines 46-53 in column 4 of US 5997895).
На четвертой стадии в процессе получения водного раствора коллагена по заявке №2019106356 осуществляют очистку от примесей обычных и спорообразующих микроорганизмов, а также надмолекулярных агрегатов коллагена методом микрофильтрации кислых растворов коллагена через одну или более мембран с диаметром пор 0,22-0,45 мкм; затем раствор коллагена доводят до требуемой для применения концентрации.At the fourth stage, in the process of obtaining an aqueous collagen solution according to the application No.2019106356, impurities of conventional and spore-forming microorganisms, as well as supramolecular collagen aggregates are purified by microfiltration of acidic collagen solutions through one or more membranes with a pore diameter of 0.22-0.45 microns; then the collagen solution is adjusted to the concentration required for use.
Таким образом, в документе US 5997895, фактически описывается использование очищенной смеси «коллагеновых фибрилл», которые, по сути, представляет собой мелко диспергированные куски коллаген-содержащей ткани, в то время как в настоящем изобретении используется прозрачный водный раствор, содержащий очищенный коллаген, составляющий не менее 96% сухой массы общего белка, молекулы которого в указанном растворе при температуре от +4°С до +25°С содержат не более 4% сухой массы денатурированного коллагена, сохраняющий способность формировать фибриллы и стабильные гидрогели в физиологических условиях, а также 0,1-20 мМ кислоты, поддерживающей значение рН в диапазоне от 2,5 до 3,5.Thus, US Pat. No. 5,997,895 actually describes the use of a purified mixture of “collagen fibrils,” which are essentially finely dispersed pieces of collagen-containing tissue, while the present invention uses a clear aqueous solution containing purified collagen constituting at least 96% dry weight of the total protein, the molecules of which in the specified solution at temperatures from + 4 ° C to + 25 ° C contain no more than 4% dry weight of denatured collagen, which retains the ability to form fibrils and stable hydrogels under physiological conditions, as well as 0 , 1-20 mm acid, maintaining a pH in the range from 2.5 to 3.5.
Хотя это не сказано в документе US 5997895, при производстве ТМО Duragen также проводят обработку материала коллагена окисью этилена с целью стерилизации материала, что вызвано как раз особенностями способа получения, описанного в US 5997895 и большим количеством возможных загрязнителей.Although this is not stated in US Pat. No. 5,997,895, Duragen also processes collagen material with ethylene oxide in order to sterilize the material, which is caused precisely by the particularities of the production method described in US Pat.
Напротив, поскольку в настоящем изобретении используются не дисперсия коллаген-содержащих тканей, а тщательно очищенные экстракты из коллаген-содержащих тканей, финишная стерилизация ТМО по изобретению не является необходимой при условии сохранения асептических условий производства.On the contrary, since the present invention does not use a dispersion of collagen-containing tissues, but carefully purified extracts from collagen-containing tissues, the final sterilization of TMT according to the invention is not necessary provided that aseptic production conditions are maintained.
Далее в описании более подробно описаны варианты осуществления изобретения, способа изготовления искусственной твердой мозговой оболочки и ее применения. Приведенные примеры являются иллюстративными и не должны восприниматься, как основание для ограничения притязаний по изобретению.Further in the description, embodiments of the invention, a method for manufacturing artificial dura mater and its application are described in more detail. The examples given are illustrative and should not be construed as a basis for limiting the claims of the invention.
Пример 1. Способ изготовления искусственной твердой мозговой оболочки.Example 1. A method of manufacturing an artificial dura mater.
Для изготовления искусственной твердой мозговой оболочки, в которой плотность коллагена составляет 0,1 мг/мм3, был использован стерильный прозрачный водный раствор, содержащий 10 мг/мл коллагена свиньи I типа, полученный согласно заявке на патент РФ на изобретение №2019106356, как раскрыто выше в настоящем изобретении. Для формирования коллагеновой губки цилиндрической формы, площадь оснований которой составляет приблизительно 60 см2, а высота которой составляет 0,5 см, 30 мл стерильного прозрачного раствора коллагена аккуратно, избегая появления пузырьков воздуха, добавляют в цилиндрическую чашу диаметром 87 мм. Далее чашу, содержащую стерильный раствор коллагена, замораживают при -40°С и после полной заморозки подвергают лиофилизации с сохранением асептических условий.For the manufacture of artificial dura mater in which the collagen density is 0.1 mg / mm 3 , a sterile transparent aqueous solution containing 10 mg / ml pig collagen type I was obtained, obtained according to the patent application of the Russian Federation for invention No. 2019106356, as disclosed above in the present invention. To form a collagen sponge of a cylindrical shape, the base area of which is approximately 60 cm 2 and whose height is 0.5 cm, 30 ml of a sterile transparent collagen solution is carefully added to avoid the appearance of air bubbles in a cylindrical bowl with a diameter of 87 mm. Next, a bowl containing a sterile collagen solution is frozen at -40 ° C and after complete freezing is subjected to lyophilization while maintaining aseptic conditions.
Полученную коллагеновую губку, имеющую толщину 0,5 см и диаметр оснований 87 мм, извлекают из цилиндрической формы и подвергают пластической компрессии путем приложения к основаниям губки постоянной нагрузки в 10 кг на протяжении 30 мин. По окончании процесса пластической компрессии толщина полученной коллагеновой губки была равна 0,5 мм, а диаметр оснований диаметр оснований - 87 мм.The resulting collagen sponge having a thickness of 0.5 cm and a base diameter of 87 mm is removed from the cylindrical shape and subjected to plastic compression by applying a constant load of 10 kg to the base of the sponge for 30 minutes. At the end of the plastic compression process, the thickness of the obtained collagen sponge was 0.5 mm, and the diameter of the bases was 87 mm.
Пример 2. Влияние плотности коллагена в искусственной ТМО на скорость ее биорезорбции in vivo.Example 2. The effect of collagen density in artificial TMT on the rate of its in vivo bioresorption.
Для успешного восстановления поврежденной ТМО необходимо, чтобы биорезорбция искусственной ТМО проходила параллельно с процессом образования новой ткани. При пластике участка естественной ТМО с площадью поверхности 1 см2 с использованием искусственной ТМО полная биорезорбция искусственной ТМО с замещением собственными тканями должна проходить примерно за 2 недели. В соответствии с методом, описанном в примере 1, были приготовлены образцы искусственной ТМО с различной плотностью коллагена. Эксперимент проводили на 60 крысах-самцах линии Wistar. Производили дугообразный разрез кожно-мышечного слоя в правой лобно-теменной области. Сформированный лоскут отводили кпереди, обнажая теменную и лобную кости. Надкостница отсепаровывалась. В области теменной кости, отступив на 0,5 см от сагиттального и венечного шва, производилось наложение трепанационного отверстия диаметром 0,8 см. С помощью элеватора, с постепенным отслоением твердой мозговой оболочки от внутренней поверхности кости, кость удаляли и помещали в физиологический раствор. Под контролем микроскопа вскрывали твердую мозговую оболочку с диаметром 0,5 см. Вырезали искусственную твердую мозговую оболочку (в негидратированном состоянии) по форме дефекта так, чтобы ее края заходили на 0,1-0,2 см за край дефекта собственной мозговой оболочки. Внутреннюю сторону оболочки смачивали физиологическим раствором. Производили аппликацию искусственной твердой мозговой оболочки. Костный лоскут возвращали в область дефекта. Рану послойно ушивали.For the successful restoration of damaged TMT, it is necessary that the bioresorption of artificial TMT takes place in parallel with the process of formation of new tissue. When plasticizing a site of natural TMT with a surface area of 1 cm 2 using artificial TMT, complete bioresorption of artificial TMT with replacement by own tissues should take place in about 2 weeks. In accordance with the method described in example 1, samples of artificial TMT with different collagen densities were prepared. The experiment was performed on 60 Wistar male rats. An arcuate incision was made in the skin-muscle layer in the right frontotoparietal region. The formed flap was retracted anteriorly, exposing the parietal and frontal bones. The periosteum was separated. In the area of the parietal bone, retreating 0.5 cm from the sagittal and coronoid suture, a trepanation hole 0.8 cm in diameter was applied. Using the elevator, with a gradual detachment of the dura mater from the inner surface of the bone, the bone was removed and placed in physiological saline. Under the control of a microscope, a dura mater with a diameter of 0.5 cm was opened. An artificial dura mater (in an unhydrated state) was cut in the shape of the defect so that its edges extend 0.1-0.2 cm beyond the edge of the defect of the own meninges. The inner side of the shell was wetted with saline. Made the application of artificial dura mater. The bone flap was returned to the defect area. The wound was sutured in layers.
На сроке в 1 неделю после операции и 2 недели после операции выводили по 5 крыс из группы. Извлекали участок ТМО, на котором ранее проводилась операция для иммуно-гистологического исследования с использованием антител кролика к коллагену свиньи I типа (RAP С13, ООО фирмы «Имтек», Россия). Связавшиеся с коллагеном свиньи антитела выявляли с использованием конъюгата антител козы к иммуноглобулинам кролика с пероксидазой хрена (P-GAR Iss, ООО фирмы «Имтек», Россия). При отсутствии «сигнала» от вторичных антител в образце делали вывод о полной биорезорбции имплантированного материала. Как видно из результатов, представленных в таблице 1, с точки зрения скорости биорезорбции материала оптимальная плотность коллагена в искусственной ТМО находилась в диапазоне от 0,03 мг/мм3 до 0,2 мг/мм3, наиболее предпочтительно около 0,1 мг/мм3.At a period of 1 week after surgery and 2 weeks after surgery, 5 rats were removed from the group. The TMT site, which had previously been operated on for immunohistological examination using rabbit antibodies to pig collagen type I (RAP C13, Imtek LLC, Russia), was removed. Antibodies bound to pig collagen were detected using a goat antibody conjugate for rabbit immunoglobulins with horseradish peroxidase (P-GAR Iss, Imtek LLC, Russia). In the absence of a “signal” from secondary antibodies in the sample, a conclusion was drawn about the complete bioresorption of the implanted material. As can be seen from the results presented in table 1, from the point of view of the bioresorption rate of the material, the optimal collagen density in artificial TMT was in the range from 0.03 mg / mm 3 to 0.2 mg / mm 3 , most preferably about 0.1 mg / mm 3 .
Пример 3. Пластика дефекта твердой мозговой оболочки головного мозга крысы с использованием искусственной ТМО по изобретению, сравнение с искусственной ТМО DURAGEN®.Example 3. Plastic surgery of the defect of the dura mater of the rat brain using artificial TMT according to the invention, comparison with artificial TMT DURAGEN ® .
После обеспечения стандартного доступа к твердой мозговой оболочке крысы под контролем микроскопа по аналогии с Примером 2 накладывали дефект диаметром 0,5 см. По форме дефекта вырезали искусственную ТМО на основе коллагена в негидратированном состоянии (группа 1) и искусственную ТМО DURAGEN® (группа 2) так, чтобы их края заходили на 0,1-0,2 см за край дефекта собственной мозговой оболочки. Внутреннюю сторону оболочки смачивали физиологическим раствором. Осуществляли аппликацию искусственной твердой мозговой оболочки. Костный лоскут возвращали в область дефекта, рану послойно ушивали.After providing standard access to the dura mater of the rat under the control of a microscope, by analogy with Example 2, a defect with a diameter of 0.5 cm was applied. According to the shape of the defect, artificial TMT based on collagen in an unhydrated state (group 1) and artificial TMT DURAGEN ® (group 2) were cut. so that their edges go 0.1-0.2 cm beyond the edge of the defect in their own meninges. The inner side of the shell was wetted with saline. The application of artificial dura mater was carried out. The bone flap was returned to the area of the defect, the wound was sutured in layers.
В послеоперационном периоде осложнений выявлено не было. Животные из обеих групп пребывали в удовлетворительном состоянии, прибавляли в весе и росте. Рана зажила первичным натяжением. За период наблюдения ликвореи и подкожного скопления ликвора не наблюдалось. Из инструментальных методов исследования на 30 сутки после имплантации проводилось исследование методом магнитно-резонансной томографии (поле 7Т) с контрастным усилением (Фиг. 1-4). Искусственная ТМО на основе коллагена по изобретению (группа 1) обнаруживалась в области дефекта, смещения не было. Оболочка накапливала контраст. Воспалительных изменений и отека ткани на 30 сутки в области дефекта по данным МРТ не наблюдалось. Искусственная ТМО DURAGEN (группа 2) находилась в области дефекта, смещения не было. На границе с тканью головного мозга различимой ликвороциркуляции не наблюдали. В проекции имплантата были обнаружены множественные кисты. Накопление контраста не равномерно, более интенсивно на периферии изделия.In the postoperative period, no complications were detected. Animals from both groups were in satisfactory condition, gaining weight and height. The wound healed by primary intention. During the observation period liquorrhea and subcutaneous accumulation of cerebrospinal fluid were not observed. Of the instrumental research methods on the 30th day after implantation, a magnetic resonance imaging study (field 7T) was conducted with contrast enhancement (Fig. 1-4). Artificial collagen based TMT according to the invention (group 1) was detected in the defect area, there was no bias. The shell accumulated contrast. Inflammatory changes and tissue edema on day 30 in the area of the defect according to MRI were not observed. Artificial TMT DURAGEN (group 2) was in the area of the defect, there was no displacement. No distinct cerebrospinal circulation was observed at the border with the brain tissue. Multiple cysts were found in the projection of the implant. The accumulation of contrast is not uniform, more intense on the periphery of the product.
На гистологических препаратах в группе 1 (Фиг. 5) на тридцатые сутки в области дефекта микроскопически обнаруживали сохранившуюся частично фрагментированную коллагеновую мембрану с образованием соединительнотканной капсулы и диффузным прорастанием ее внутреннего слоя в межфрагментарные пространства. Что касается клеточного состава, в поле зрения отмечалась плазмо-лимфоклеточная инфильтрация с преобладанием зрелых клеток фибробластического ряда. Спаек с подлежащими тканями головного мозга не наблюдалось.On histological preparations in group 1 (Fig. 5), on the thirtieth day in the region of the defect, a partially fragmented collagen membrane was preserved microscopically with the formation of a connective tissue capsule and diffuse germination of its inner layer into interfragmented spaces. As for the cellular composition, plasma-lymphocytic infiltration was observed in the field of vision with the predominance of mature fibroblast cells. Adhesions with underlying brain tissue were not observed.
На гистологических препаратах в группе 2 (Фиг. 6) на тридцатые сутки в области повреждения микроскопически наблюдали фрагментирование мембраны и заполнение межфрагментного пространства рыхлой волокнистой соединительной тканью. Новообразованные сосуды расширенные. Локально наблюдали развитие спаечного процесса и единичные кисты - тонкие коллагеновые волокна врастали в подлежащую нервную ткань.On histological preparations in group 2 (Fig. 6), on the thirtieth day in the area of damage, fragmentation of the membrane and filling of the interfragment space with loose fibrous connective tissue were microscopically observed. Newly formed vessels dilated. Locally observed the development of adhesions and single cysts - thin collagen fibers grew into the underlying nervous tissue.
Таким образом, можно сделать вывод, что настоящее изобретение обеспечивает возможность производства искусственной ТМО, характеризующейся более высокой биосовместимостью по сравнению с продуктом линейки DURAGEN®.Thus, we can conclude that the present invention provides the possibility of producing artificial TMT, characterized by higher biocompatibility compared to the product line DURAGEN ® .
Пример 4. Пластика дефекта твердой мозговой оболочки спинного мозга на модели прооперированной крысы.Example 4. Plastic surgery of the defect of the dura mater of the spinal cord in a model of an operated rat.
После обеспечения стандартного доступа на уровне сегментов L3-L5, как описано в патенте RU 2541828 С1, производили вскрытие твердой мозговой оболочки с размерами 0,3×0,8 см. Вырезали искусственную твердую мозговую оболочку по изобретению в негидратированном состоянии по форме дефекта так, чтобы ее края заходили на 0,1-0,2 см за край дефекта собственной мозговой оболочки. Перед аппликацией искусственной твердой мозговой оболочки ее внутреннюю поверхность смачивали физиологическим раствором. Рану послойно ушивали.After providing standard access at the level of segments L3-L5, as described in patent RU 2541828 C1, the dura mater was opened with dimensions of 0.3 × 0.8 cm. The artificial dura mater according to the invention was cut out in an unhydrated state in the form of a defect such that so that its edges go 0.1-0.2 cm beyond the edge of the defect of the own meninges. Before the application of artificial dura mater, its inner surface was moistened with saline. The wound was sutured in layers.
В послеоперационном периоде осложнений не наблюдалось. Рана зажила первичным натяжением без патологического отделяемого. Неврологического выпадения не наблюдалось, крыса прибавляла в весе и росте. Оценку неврологического состояния животного проводили следующими методами: тест Гарсия, тест «открытое поле».In the postoperative period, complications were not observed. The wound healed by primary intention without pathological discharge. Neurological loss was not observed, the rat gained weight and height. The neurological status of the animal was assessed by the following methods: Garcia test, open field test.
На гистологических препаратах (Фиг. 7) на тридцатые сутки в области повреждения макроскопически не обнаруживали видимых патологий. Микроскопически на месте имплантации мембраны наблюдали хорошо сформированную соединительнотканную капсулу, состоящую из зрелых коллагеновых волокон. Волокна строго ориентированы, межволоконные промежутки невелики. Что касается клеточного состава, в поле зрения отмечалось большое количество зрелых клеток фибробластического ряда. Спаек с подлежащими тканями спинного мозга не наблюдали.On histological preparations (Fig. 7) on the thirtieth day, no visible pathologies were detected macroscopically in the area of damage. Microscopically at the site of implantation of the membrane, a well-formed connective tissue capsule consisting of mature collagen fibers was observed. The fibers are strictly oriented, the interfiber spaces are small. As for the cellular composition, a large number of mature cells of the fibroblastic series were observed in the field of view. Adhesions with underlying tissues of the spinal cord were not observed.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106563A RU2723738C1 (en) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Artificial dura mater based on collagen, method of its production and application |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106563A RU2723738C1 (en) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Artificial dura mater based on collagen, method of its production and application |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2723738C1 true RU2723738C1 (en) | 2020-06-17 |
Family
ID=71095822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020106563A RU2723738C1 (en) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Artificial dura mater based on collagen, method of its production and application |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2723738C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2815263C1 (en) * | 2023-02-01 | 2024-03-12 | Александр Анатольевич Пшеничный | Method of correcting craniosynostosis with insufficient thickness of skull bones |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0230672A2 (en) * | 1985-12-30 | 1987-08-05 | American Hospital Supply Corporation | Method for implantation of mammary prosthesis |
| RU89374U1 (en) * | 2009-07-27 | 2009-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью предприятие "Репер НН" | IMPLANT FOR PLASTIC DEFECTS OF THE SOLID BRAIN Shell |
| RU2491961C2 (en) * | 2009-03-10 | 2013-09-10 | Медприн Редженератив Медикал Текнолоджис Ко., Лтд. | Artificial dura mater and method of its production |
-
2020
- 2020-02-12 RU RU2020106563A patent/RU2723738C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0230672A2 (en) * | 1985-12-30 | 1987-08-05 | American Hospital Supply Corporation | Method for implantation of mammary prosthesis |
| EP0230672A3 (en) * | 1985-12-30 | 1987-10-21 | American Hospital Supply Corporation | Method for implantation of mammary prosthesis |
| RU2491961C2 (en) * | 2009-03-10 | 2013-09-10 | Медприн Редженератив Медикал Текнолоджис Ко., Лтд. | Artificial dura mater and method of its production |
| RU89374U1 (en) * | 2009-07-27 | 2009-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью предприятие "Репер НН" | IMPLANT FOR PLASTIC DEFECTS OF THE SOLID BRAIN Shell |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| . ДАНИЛОВА Д.А. и др. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПЛАСТИКИ ТВЕРДОЙ МОЗГОВОЙ ОБОЛОЧКИ: ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ (ОБЗОР). Современные технологии в медицине.2018. 10(3). с.194-203 * |
| GOLDSCHMIDT E., et al., A New Model for Dura Mater Healing: Human Dural Fibroblast Culture. Neurol Res. 2013 Apr;35(3):300-7. doi: 10.1179/1743132812Y.0000000136. Epub 2012 Dec 24. * |
| ДАНИЛОВА Д.А. и др. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПЛАСТИКИ ТВЕРДОЙ МОЗГОВОЙ ОБОЛОЧКИ: ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ (ОБЗОР). Современные технологии в медицине.2018. 10(3). с.194-203. GOLDSCHMIDT E., et al., A New Model for Dura Mater Healing: Human Dural Fibroblast Culture. Neurol Res. 2013 Apr;35(3):300-7. doi: 10.1179/1743132812Y.0000000136. Epub 2012 Dec 24. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2815263C1 (en) * | 2023-02-01 | 2024-03-12 | Александр Анатольевич Пшеничный | Method of correcting craniosynostosis with insufficient thickness of skull bones |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Owczarzy et al. | Collagen-structure, properties and application | |
| JP4537998B2 (en) | Composition for repairing and regenerating human dura mater | |
| Li et al. | Evaluation of a novel tilapia-skin acellular dermis matrix rationally processed for enhanced wound healing | |
| KR101132625B1 (en) | Method for preparing contact lens-shaped amniotic dressing | |
| CA2213533C (en) | Resorbable extracellular matrix for reconstruction of cartilage tissue | |
| JP4572009B2 (en) | Compositions and methods for repairing neurological tissue | |
| US20100198348A1 (en) | Biomaterials with modified optical character and methods for preparing and using same | |
| Sun et al. | Large retrospective study of artificial dura substitute in patients with traumatic brain injury undergo decompressive craniectomy | |
| CN1237913A (en) | Collagen material and preparation method thereof | |
| JPWO1998022157A1 (en) | Collagen material and its manufacturing method | |
| Berjano et al. | A review of dural substitutes used in neurosurgery | |
| CN106730037B (en) | A kind of composite collagen biofilm and preparation method thereof | |
| CN1674946A (en) | Orthopaedic materials derived from keratin | |
| CN100368534C (en) | Biologically derived amniotic membrane, composite biologically derived amniotic membrane and preparation method thereof | |
| Wang et al. | Research and application progress on dural substitutes | |
| CN107708755A (en) | Method for preparing collagen film using ultraviolet rays, collagen film prepared by the method, and biomaterial prepared by using collagen film | |
| RU2723738C1 (en) | Artificial dura mater based on collagen, method of its production and application | |
| Maher et al. | Evaluation of a novel propylene oxide—treated collagen material as a dural substitute | |
| RU2715715C1 (en) | Sterile transparent concentrated solution of biocompatible collagen, method for production and use thereof | |
| RU2563992C2 (en) | Composite matrices based on silk fibroin, gelatine and hydroxyapatite for bone tissue regeneration | |
| EP4097221A1 (en) | Novel corneal tissues and methods of making the same | |
| CN117679564B (en) | A composite bioactive membrane material, its preparation method, and its application | |
| Mahmood et al. | In Vivo evaluation of the novel nanocomposite porous 3d scaffold in a rabbit model | |
| JPH07275341A (en) | Collagen material and bone defect retention material | |
| CN110893250B (en) | Scar/adhesion barrier film and preparation method and application thereof |