[go: up one dir, main page]

RU2850277C1 - Method for forming an external reinforcing coating for a biodegradable vascular prosthesis - Google Patents

Method for forming an external reinforcing coating for a biodegradable vascular prosthesis

Info

Publication number
RU2850277C1
RU2850277C1 RU2024122201A RU2024122201A RU2850277C1 RU 2850277 C1 RU2850277 C1 RU 2850277C1 RU 2024122201 A RU2024122201 A RU 2024122201A RU 2024122201 A RU2024122201 A RU 2024122201A RU 2850277 C1 RU2850277 C1 RU 2850277C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
prosthesis
external reinforcing
reinforcing coating
biodegradable
vascular prosthesis
Prior art date
Application number
RU2024122201A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лариса Валерьевна Антонова
Евгения Андреевна Сенокосова
Евгения Олеговна Кривкина
Марьям Юрисовна Ханова
Ринат Авхадьевич Мухамадияров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2850277C1 publication Critical patent/RU2850277C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry; medicine.
SUBSTANCE: invention relates to chemistry and medicine, namely to a method for forming an external reinforcing coating for a biodegradable vascular prosthesis. In accordance with the proposed method, an external reinforcing coating is formed on the surface of the main polymer tubular frame of a biodegradable vascular prosthesis by electrospinning from a solution containing 6.99 wt. % thermoplastic polyurethane selected from Tecoflex or Pelletane brands in trichloromethane, wherein the main polymer tubular frame is obtained by electrospinning from a polymer solution of polycaprolactone in trichloromethane.
EFFECT: to provide an external reinforcing coating on the surface of biodegradable vascular prostheses prone to aneurysm formation, and additionally prevents delamination of said prosthesis during operation due to the structural uniformity of its wall layers.
1 cl, 5 dwg, 1 ex

Description

Настоящее изобретение относится к сосудистым трансплантатам малого диаметра, которые могут успешно воспроизводить естественный кровоток, и к устройству для изготовления таких трансплантатов.The present invention relates to small diameter vascular grafts that can successfully reproduce natural blood flow and to a device for producing such grafts.

На сегодняшний день отмечается непрерывный рост частоты развития атеросклероза среди населения, в том числе, с поражением коронарных артерий и периферических артериальных кровеносных сосудов. В связи с этим возрастает количество хирургических вмешательств по восстановлению эффективного кровотока в поврежденных кровеносных сосудах посредством их протезирования или наложения шунтов. Наилучшим вариантом для хирургического лечения вышеназванной патологии является использование аутологичного материала (собственных кровеносных сосудов), который в настоящее время является золотым стандартом. Однако данные трансплантанты имеют ограниченную доступность по причине ранее перенесенных операций с использованием данных сосудов, прогрессирующего атеросклероза и других заболеваний. Кроме того, процесс забора и последующая оценка трансплантата перед имплантацией могут повредить сосуд и привести к эндотелиальной дисфункции, провоспалительной реакции и, в конечном итоге, к тромбозу и окклюзии трансплантата. Высокие показатели неудач делают этот метод лечения в значительной степени спорным, что приводит к необходимости разработки искусственных альтернатив.Today, the incidence of atherosclerosis is steadily increasing in the population, including with damage to the coronary arteries and peripheral arterial blood vessels. Consequently, the number of surgical interventions to restore effective blood flow in damaged blood vessels through grafting or bypass grafts is increasing. The best option for surgical treatment of this pathology is the use of autologous material (the patient's own blood vessels), which is currently the gold standard. However, these grafts have limited availability due to previous surgeries involving these vessels, progressive atherosclerosis, and other medical conditions. Furthermore, the harvesting process and subsequent evaluation of the graft before implantation can damage the vessel and lead to endothelial dysfunction, a proinflammatory response, and, ultimately, thrombosis and graft occlusion. High failure rates make this treatment method largely controversial, necessitating the development of artificial alternatives.

Изделия из синтетических материалов показали свою эффективность при протезировании сосудов большого диаметра. При использовании данных протезов для протезирования сосудов среднего и малого диаметра получен частый процент тромбозов и гиперплазии неоинтимы, хотя данные протезы устойчивы к формированию аневризм. Сосудистые протезы из ксеногенных материалов используются для протезирования сосудов среднего диаметра, но, несмотря на прекрасные физико-механические свойства, они подвержены высокому риску тромбоза и аневризмообразования вследствие дегенерации стенки. Попытки использования биологических протезов для протезирования артерий малого диаметра не увенчались успехом.Synthetic grafts have proven effective in the replacement of large-diameter vessels. When using these grafts for medium- and small-diameter vessels, a high rate of thrombosis and neointimal hyperplasia was observed, although these grafts are resistant to aneurysm formation. Vascular grafts made of xenogeneic materials are used for the replacement of medium-diameter vessels, but despite their excellent physical and mechanical properties, they are subject to a high risk of thrombosis and aneurysm formation due to wall degeneration. Attempts to use biological grafts for the replacement of small-diameter arteries have been unsuccessful.

Одной из перспективных современных областей, занимающихся разработкой сосудистых протезов малого диаметра, является сосудистая тканевая инженерия, позволяющая использовать нестандартные виды материалов для создания медицинских изделий (биодеградируемые полимеры, природные полимеры, аутологичные биологические жидкости и ткани), а также оригинальные подходы к их изготовлению, обеспечивающие пористость создаваемых конструкций и, вследствие этого, эффективную миграцию в стенку данных конструкций сосудистых клеток для формирования in situ новой здоровой ткани.One of the promising modern areas involved in the development of small-diameter vascular prostheses is vascular tissue engineering, which allows the use of non-standard types of materials to create medical devices (biodegradable polymers, natural polymers, autologous biological fluids and tissues), as well as original approaches to their manufacture, ensuring the porosity of the created structures and, as a result, the effective migration of vascular cells into the wall of these structures to form new healthy tissue in situ.

Нетканые биодеградируемые протезы сосудов малого диаметра в силу своей высокой пористости и длительной резорбции с привлечением клеток моноцитарно-макрофагальной системы способны к полноценному ремоделированию с замещением новообразованной сосудистой тканью, но подвержены формированию аневризм в силу возможности рассинхрона скорости резорбции основного каркаса протеза и созревания вновь образованной сосудистой ткани. Следует отметить, что в составе сосудистой ткани, формирующейся в процессе биорезорбции биодеградируемого каркаса протеза, как правило, отсутствуют эластиновые волокна и истинные гладкомышечные клетки, что усугубляет раннее возникновение аневризм ремоделированной стенки биодеградируемого протеза под воздействием пульсовой волны артериального кровотока [Antonova L.V., Mironov A.V., Yuzhalin А.Е., Krivkina E.O., Shabaev A.R., Rezvova M.A., Tkachenko V.O., Khanova M.Y., Sergeeva T.Y., Krutitskiy S.S., Barbarash L.S. A brief report on an implantation of small-caliber biodegradable vascular grafts in a carotid artery of the sheep. Pharmaceuticals (Basel). - 2020. - T. 13. - №5. - C. 101. doi.org/10.3390/ph13050101].Non-woven biodegradable small-diameter vascular prostheses, due to their high porosity and prolonged resorption with the involvement of cells of the monocyte-macrophage system, are capable of complete remodeling with replacement by newly formed vascular tissue, but are susceptible to the formation of aneurysms due to the possibility of desynchronization of the rate of resorption of the main framework of the prosthesis and the maturation of newly formed vascular tissue. It should be noted that the vascular tissue formed during the bioresorption of the biodegradable prosthesis framework, as a rule, lacks elastin fibers and true smooth muscle cells, which aggravates the early occurrence of aneurysms of the remodeled wall of the biodegradable prosthesis under the influence of the pulse wave of arterial blood flow [Antonova L.V., Mironov A.V., Yuzhalin A.E., Krivkina E.O., Shabaev A.R., Rezvova M.A., Tkachenko V.O., Khanova M.Y., Sergeeva T.Y., Krutitskiy S.S., Barbarash L.S. A brief report on an implantation of small-caliber biodegradable vascular grafts in a carotid artery of the sheep. Pharmaceuticals (Basel). - 2020. - V. 13. - No. 5. - P. 101. doi.org/10.3390/ph13050101].

Решением данной проблемы может стать формирования внешнего укрепляющего покрытия биодеградируемых сосудистых протезов малого диаметра, склонных к аневризмообразованию.A solution to this problem may be the formation of an external reinforcing coating for biodegradable small-diameter vascular prostheses prone to aneurysm formation.

Известен способ укрепления стенки сосудистого протеза малого диаметра спиралью, расположенной в среднем слое протеза. Патент US 20230064651 A1 United States (BIPORE MEDICAL DEVICES Inc. Small diameter vascular prosthesis. A61F 2/06. 02.03.2023. 2021-08-30 Priority to US 17/460,429. 2023-02-28 Publication of US 11589975 B1. 2041-08-30 Anticipated expiration. Сосудистый протез малого диаметра состоит из наружного текстильного трансплантата, промежуточной самонесущей спирали или стента и внутреннего микропористого слоя. Внешний текстильный трансплантат обеспечивает врастание тканей. Внутренний микропористый слой обеспечивает непроницаемость для крови, не препятствуя образованию тромбов в протезе. Спираль или стент обеспечивают устойчивость к перегибам и формированию аневризм в случае разрушения наружного текстильного и внутреннего микропористого слоя.A method is known for strengthening the wall of a small diameter vascular prosthesis with a spiral located in the middle layer of the prosthesis. Patent US 20230064651 A1 United States (BIPORE MEDICAL DEVICES Inc. Small diameter vascular prosthesis. A61F 2/06. 02.03.2023. 2021-08-30 Priority to US 17/460,429. 2023-02-28 Publication of US 11589975 B1. 2041-08-30 Anticipated expiration. The small diameter vascular prosthesis consists of an outer textile graft, an intermediate self-supporting coil or stent and an inner microporous layer. The outer textile graft provides tissue ingrowth. The inner microporous layer provides impermeability to blood, without preventing the formation of blood clots in the prosthesis. The coil or stent provides resistance to kinking and the formation of aneurysms in the event of destruction of the outer textile and inner microporous layers.

Основным недостатком представленного технического решения является очевидные ожидаемые проблемы наложения анастомозов с протезируемым сосудом в силу что, спираль является жесткой конструкцией, концевые части которой достаточно проблематично включить в анастомоз в процессе его формирования. Разница в комплаентности стенки протеза, усиленного спиралью, и стенки протезируемого сосуда в зоне анастомоза будут провоцировать запуск тромбообразования.The main drawback of the presented technical solution is the obvious and expected difficulties in creating anastomoses with the vessel being prosthetized, as the coil is a rigid structure, and its ends are difficult to insert into the anastomosis during its formation. Differences in compliance between the coil-reinforced prosthesis wall and the wall of the vessel being prosthetized in the anastomotic area will trigger thrombus formation.

Известен способ изготовления трехслойного искусственного кровеносного сосуда (CN 106075596 B, A61L 27/507, China. Preparation technology of three-layer artificial blood vessel. 2016-07-21: Заявка подана Нанькайским университетом; 2016-07-21: Приоритет для CN 201610589001.3A; 2016-11-09: Публикация CN 106075596 A; 2021-02-09: Заявка удовлетворена; 2021-02-09: Публикация CN 106075596 B; Статус Активный; 2036-07-21: Ожидаемый срок годности). Протез кровеносного сосуда изготавливается в три этапа. На первом этапе внутренний слой искусственного кровеносного сосуда изготавливается методом чернильной печати с использованием биоразлагаемых макромолекул в качестве сырья и состоит из гладкого компактного слоя в виде пленки толщиной 10-100 микрон. На втором этапе в среднем слое протеза сосуда формируют спирально ориентированные волокна диаметром 5-100 микрон с помощью одной или нескольких технологий электросриннинга, мокрого прядения, формования из расплава или 3D-печати. Поскольку средний слой искусственного кровеносного сосуда имеет структуру микронных волокон со спиральной ориентацией, это позволяет искусственному кровеносному сосуду выдерживать кровяное давление в течение длительного времени после имплантации in vivo и защищает от образования аневризм. На третьем этапе изготавливают внешний слой искусственного кровеносного сосуда методом формования из расплава и методом 3D-печати и наматывания полимерных волокон толщиной 50-500 микрон. Таким образом, внешний слой искусственного кровеносного сосуда образован спирально намотанными грубыми полимерными волокнами, которые плотно прилегают к среднему слою, профилактируя разрыв протеза кровеносного сосуда при сгибании.A method for producing a three-layer artificial blood vessel is known (CN 106075596 B, A61L 27/507, China. Preparation technology of three-layer artificial blood vessel. 2016-07-21: Application filed by Nankai University; 2016-07-21: Priority for CN 201610589001.3A; 2016-11-09: Publication of CN 106075596 A; 2021-02-09: Application granted; 2021-02-09: Publication of CN 106075596 B; Status Active; 2036-07-21: Expected shelf life). The blood vessel prosthesis is manufactured in three stages. In the first stage, the inner layer of the artificial blood vessel is fabricated by inkjet printing using biodegradable macromolecules as raw materials and consists of a smooth, compact film-like layer 10-100 microns thick. In the second stage, spirally oriented fibers 5-100 microns in diameter are formed in the middle layer of the vascular prosthesis using one or more of the following technologies: electrospinning, wet spinning, melt spinning, or 3D printing. Because the middle layer of the artificial blood vessel has a structure of micron-sized fibers with a spiral orientation, this allows the artificial blood vessel to withstand blood pressure for a long time after implantation in vivo and protects against aneurysm formation. In the third stage, the outer layer of the artificial blood vessel is fabricated using melt spinning and 3D printing, and the winding of polymer fibers 50-500 microns thick. Thus, the outer layer of the artificial blood vessel is formed by spirally wound coarse polymer fibers that fit tightly to the middle layer, preventing rupture of the blood vessel prosthesis when bent.

Недостатками предложенного способа являются как изготовление всех слоев протеза кровеносного сосуда, включая средний антианевризматический, из биодеградируемых полимеров (поликапролактон (PCL), полилактид (PLA), поли (лактид-когликолевую кислоту) (PLGA), полигликолевую кислоту (PGA), полигидроксиалканоат (РНА), сополимер поли (лактид-капролактон) (PLCL), поли (п-диоксанон) (PDS) и т.п.), так и конечные структурные характеристики каждого слоя (полимерная пленка, спирально ориентированные волокна, изготовленные методом электроспиннинга; грубые спирально ориентированные волокна, полученные методом экструзии или 3-D печати), что не позволит интимно скрепить все слои в одном изделии, что приведет к неизбежному расслоению стенки протеза кровеносного сосуда в процессе или после имплантации его в кровеносное русло.The disadvantages of the proposed method are the production of all layers of the blood vessel prosthesis, including the middle antianeurysmal one, from biodegradable polymers (polycaprolactone (PCL), polylactide (PLA), poly (lactide-coglycolic acid) (PLGA), polyglycolic acid (PGA), polyhydroxyalkanoate (PHA), poly (lactide-caprolactone) copolymer (PLCL), poly (p-dioxanone) (PDS), etc.), and the final structural characteristics of each layer (polymer film, spirally oriented fibers produced by electrospinning; coarse spirally oriented fibers obtained by extrusion or 3-D printing), which will not allow all layers to be intimately fastened in one product, which will lead to inevitable delamination of the wall of the blood vessel prosthesis during or after its implantation into the bloodstream.

Наиболее близким к заявляемому решению является патент №173457 «Биологический артериальный протез малого диаметра с наружным усилением» [Текст] / Барбараш JI.C. (RU), Антонова Л.В. (RU), Кудрявцева Ю.А. (RU), Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ) (RU) - 2016125920; заявл. 28.06.2016; зарегистр. 28.08.2017 Бюл. №25 - стр. 3). Внешняя армирующая оболочка для консервированного ксеногенного сосудистого протеза формируется во время процедуры электроспиннинга или из заранее изготовленого нетканого полотна, которое в последующем предназначено для обертывания им сосудистого протеза с внешней его стороны.The closest to the claimed solution is patent No. 173457 "Small-diameter biological arterial prosthesis with external reinforcement" [Text] / Barbarash J.I.C. (RU), Antonova L.V. (RU), Kudryavtseva Yu.A. (RU), Federal State Budgetary Scientific Institution "Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases" (RI CPCCZ) (RU) - 2016125920; declared 28.06.2016; registered 28.08.2017 Bulletin No. 25 - p. 3). The outer reinforcing shell for the preserved xenogeneic vascular prosthesis is formed during the electrospinning procedure or from a pre-fabricated non-woven fabric, which is subsequently intended for wrapping the vascular prosthesis from the outside.

Основным недостатком данного подхода является его применение для предупреждения аневризмообразования биологических протезов, так как в данном случае невозможно достичь интимного сцепления усиливающего антианевризматического слоя с биологической стенкой протеза, что в свою очередь не позволит выполнить наложение качественного анастомоза с протезируемым сосудом. Неравномерное распределение усиливающего слоя в силу изменчивости рельефа биологического протеза, особенно в случае обертывания протеза заранее изготовленным методом электроспиннинга нетканым полотном, может привести к неоднородному распределению напряжений в системе и снижению стабильности конструкции. Помимо этого, отсутствуют доказательства возможности хранения биологического протеза, имеющего наружное усиление из синтетических или биодеградируемых полимеров, в консервирующем растворе, что является обязательным для биологических протезов по причине необходимости предупреждения их высыхания и инфицирования.The main drawback of this approach is its use to prevent aneurysm formation in biological prostheses, as it is impossible to achieve intimate adhesion of the reinforcing anti-aneurysmal layer to the biological prosthesis wall, which in turn prevents a high-quality anastomosis with the vessel being prosthetized. Uneven distribution of the reinforcing layer due to the variable topography of the biological prosthesis, especially when the prosthesis is wrapped in prefabricated nonwoven fabric using electrospinning, can lead to uneven stress distribution within the system and reduced structural stability. Furthermore, there is no evidence that storing a biological prosthesis with external reinforcement made of synthetic or biodegradable polymers in a preservative solution is feasible, which is essential for biological prostheses to prevent desiccation and infection.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является способ формирования внешнего укрепляющего покрытия биодеградируемых сосудистых протезов, склонных к аневризмообразованию. Технический результат достигается при совокупности следующих параметров:The technical result of the proposed invention is a method for forming an external reinforcing coating for biodegradable vascular prostheses prone to aneurysm formation. The technical result is achieved by combining the following parameters:

1. В качестве внешнего укрепляющего антианевризматического покрытия биодеградируемого сосудистого протеза выступит внешний слой, выполненный методом электроспиннинга из термопластичного полиуретана (PU) одной из марок Tecoflex™ или Pelletane™. Полиуретан представляет собой синтетический полимер-эластомер с высокой биосовместимостью и прекрасными механическими свойствами, отличается повышенной стабильностью в биологических системах и используется в биомедицинской промышленности. Изготовление внешнего укрепляющего покрытия из полиуретана сохранит близость физико-механических свойств протезов к аналогичным свойствам нативной артерии и не утяжелит конструкцию, обеспечит устойчивость стенок протезов к аневризмообразованию за счет крайне низкой скорости гидролитической деградации полиуретана.1. The external reinforcing anti-aneurysmal coating of the biodegradable vascular graft will be an outer layer made by electrospinning from thermoplastic polyurethane (PU) such as Tecoflex™ or Pelletane™. Polyurethane is a synthetic elastomer polymer with high biocompatibility and excellent mechanical properties. It is characterized by increased stability in biological systems and is used in the biomedical industry. Manufacturing the external reinforcing coating from polyurethane will preserve the physical and mechanical properties of the grafts similar to those of the native artery, will not add weight to the structure, and will ensure the graft walls are resistant to aneurysm formation due to the extremely low rate of hydrolytic degradation of polyurethane.

2. Изготовление основного каркаса протеза и внешнего усиливающего слоя из полиуретана будет выполнено одним методом - методом электроспиннинга, что предотвратит расслоение протеза в процессе его эксплуатации за счет структурного единообразия слоев стенки протеза.2. The production of the main frame of the prosthesis and the outer reinforcing layer from polyurethane will be carried out using a single method - electrospinning, which will prevent delamination of the prosthesis during its use due to the structural uniformity of the layers of the prosthesis wall.

Способ формирования внешнего укрепляющего покрытия биодеградируемого сосудистого протеза, склонного к аневризмообразованию, проводят следующим образом.The method for forming an external reinforcing coating of a biodegradable vascular prosthesis prone to aneurysm formation is carried out as follows.

Этап 1. Изготовление методом электроспиннинга основного полимерного трубчатого каркаса сосудистого протеза из биодеградируемого полимера поликапролактона (PCL).Stage 1. Manufacturing of the main polymer tubular frame of the vascular prosthesis from the biodegradable polymer polycaprolactone (PCL) using electrospinning.

- Для изготовления основного полимерного трубчатого каркаса протеза готовят раствор поликапролактона в трихлорметане с массовым процентным содержанием поликапролактона 8,27%. Для этого 0,6 г PCL растворяют в 5,0 мл трихлорметана, смешивая с помощью магнитной мешалки или ультразвуковой ванны до образования однородного полимерного раствора.To produce the main polymer tubular framework of the prosthesis, a solution of polycaprolactone in trichloromethane with a mass percentage of polycaprolactone of 8.27% is prepared. For this, 0.6 g of PCL is dissolved in 5.0 ml of trichloromethane, mixing using a magnetic stirrer or ultrasonic bath until a homogeneous polymer solution is formed.

- Электроспиннинг полимерного раствора осуществляют на поверхность металлического вращающегося штифта диаметром 1,5-6 мм при скорости подачи раствора 0,2-1 мл/ч, подаваемом напряжении 20-25 кВ, расстоянии от места выхода полимерной нити до коллектора 10-15 см, скорость вращения коллектора 200-1000 об/мин. Процесс электроспининга продолжают до образования слоя толщиной 250-1000 мкм. Толщина стенки сосудистого протеза составляет 250-1000 мкм в зависимости от его диаметра.Electrospinning of the polymer solution is performed on the surface of a rotating metal pin with a diameter of 1.5-6 mm at a solution flow rate of 0.2-1 ml/h, an applied voltage of 20-25 kV, a distance of 10-15 cm from the polymer thread exit to the collector, and a collector rotation speed of 200-1000 rpm. The electrospinning process continues until a layer 250-1000 μm thick is formed. The wall thickness of the vascular graft is 250-1000 μm, depending on its diameter.

Этап 2. Формирование внешнего укрепляющего покрытия биодеградируемого сосудистого протеза.Stage 2. Formation of the external reinforcing coating of the biodegradable vascular prosthesis.

Для изготовления внешнего укрепляющего покрытия основного полимерного трубчатого каркаса протеза готовят раствор полиуретана в трихлорметане с массовым процентным содержанием полиуретана 6,99%. Для этого 0,3 г PU растворяют в 3,0 мл трихлорметана, смешивая с помощью магнитной мешалки или ультразвуковой ванны до образования однородного полимерного раствора.To create the outer reinforcing coating of the main polymer tubular frame of the prosthesis, a polyurethane solution in trichloromethane with a polyurethane content of 6.99% by weight is prepared. For this, 0.3 g of PU is dissolved in 3.0 ml of trichloromethane, mixing using a magnetic stirrer or ultrasonic bath until a homogeneous polymer solution is formed.

- Электроспиннинг полимерного раствора осуществляют на поверхность изготовленного основного полимерного каркаса без снятия последнего с металлического штифта выбранного диаметра при скорости подачи раствора 0,2-1 мл/ч, подаваемом напряжении 20-25 кВ, расстоянии от места выхода полимерной нити до коллектора 10-15 см, скорость вращения коллектора 200 - 1000 об/мин. Процесс электроспининга продолжают до образования слоя толщиной 150-250 мкм.Electrospinning of the polymer solution is carried out on the surface of the manufactured main polymer framework, without removing it from a metal pin of the selected diameter, at a solution flow rate of 0.2-1 ml/h, an applied voltage of 20-25 kV, a distance of 10-15 cm from the polymer thread exit to the collector, and a collector rotation speed of 200-1000 rpm. The electrospinning process is continued until a layer 150-250 µm thick is formed.

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями.The essence of the invention is explained by illustrations.

Фиг. 1. Стереомикроскопия сосудистого протеза из поликапролактона с внешним укрепляющим покрытием из полиуретана, ув. х10.Fig. 1. Stereomicroscopy of a polycaprolactone vascular prosthesis with an external reinforcing polyurethane coating, magnification x10.

Фиг. 2. СЭМ поперечного среза сосудистого протеза из поликапролактона с внешним укрепляющим покрытием из полиуретана, ув. х100.Fig. 2. SEM of a cross-section of a polycaprolactone vascular prosthesis with an external reinforcing polyurethane coating, magnification x100.

Фиг. 3. Сосудистый протез из поликапролактона с внешним укрепляющим покрытием из полиуретана, имплантированный в сонную артерию овцы: А - вид протеза; Б - протез с линейкой (измерение длины)Fig. 3. A vascular prosthesis made of polycaprolactone with an external reinforcing polyurethane coating, implanted in the carotid artery of a sheep: A - view of the prosthesis; B - prosthesis with a ruler (length measurement)

Фиг. 4. Результаты гистологического исследования сосудистого протеза из поликапролактона с внешним укрепляющим покрытием из полиуретана спустя 12 месяцев имплантации в сонную артерию овцы: А - окраска гематоксилином-эозином, световая микроскопия; окраска по Ван-Гизону, световая микроскопия; В - окраска ализариновым красным С, флуоресцентная микроскопия; Г - окраска на орсеин, световая микроскопия. Ув. х100.Fig. 4. Results of histological examination of a polycaprolactone vascular prosthesis with an external reinforcing polyurethane coating after 12 months of implantation into the carotid artery of a sheep: A - hematoxylin and eosin staining, light microscopy; van Gieson staining, light microscopy; B - alizarin red C staining, fluorescence microscopy; G - orcein staining, light microscopy. Magnification x100.

Фиг. 5. Сканирующая электронная микроскопия сосудистого протеза из поликапролактона с внешним укрепляющим покрытием из полиуретана спустя 12 месяцев имплантации в сонную артерию овцы: А - поперечный срез стенки, ув. х100; Б - поперечный срез стенки, ув. х200; В - поперечный срез стенки, ув. х1000; неоадвентиция с vasa vasorum, ув. х200.Fig. 5. Scanning electron microscopy of a polycaprolactone vascular prosthesis with an external reinforcing polyurethane coating after 12 months of implantation into the carotid artery of a sheep: A - cross-section of the wall, magnification x100; B - cross-section of the wall, magnification x200; C - cross-section of the wall, magnification x1000; neoadventitia with vasa vasorum, magnification x200.

Пример осуществления предлагаемого способа.An example of implementing the proposed method.

Формирование внешнего укрепляющего покрытия из полиуретана на поверхности сосудистого протеза из поликапролактона.Formation of an external reinforcing polyurethane coating on the surface of a polycaprolactone vascular prosthesis.

Изготовление полимерного трубчатого каркаса сосудистого протеза: 0,6 г PCL со средней молекулярной массой 80000 вносили в 5,0 мл трихлорметана и подвергали перемешиванию на магнитной мешалке при температуре 25°С до образования однородного полимерного раствора. Электроспиннинг осуществляли с использованием затупленной иглы 22G при напряжении 23 kV, скорости подачи раствора - 0,5 мл/ч, скорости вращения коллектора - 200 об/мин, расстоянии от иглы до намоточного коллектора - 150 мм, времени очистки иглы - 30 сек. В качестве коллектора использовали штифт из нержавеющей стали диаметром 4,0 мм. Время изготовления одного протеза - 4 часа.Fabrication of a polymer tubular framework for a vascular prosthesis: 0.6 g of PCL with an average molecular weight of 80,000 was added to 5.0 ml of trichloromethane and stirred with a magnetic stirrer at 25°C until a homogeneous polymer solution was formed. Electrospinning was performed using a blunted 22G needle at a voltage of 23 kV, a solution feed rate of 0.5 ml/h, a collector rotation speed of 200 rpm, a distance from the needle to the winding collector of 150 mm, and a needle cleaning time of 30 sec. A stainless steel pin with a diameter of 4.0 mm was used as the collector. The fabrication time for one prosthesis was 4 hours.

Изготовление внешнего укрепляющего покрытия из полиуретана: 0,3 г PU растворяли в 3,0 мл трихлорметана, подвергали перемешиванию раствора на магнитной мешалке при температуре 25°С до образования однородного полимерного раствора. Электроспиннинг продолжали на штифт со свежеизготовленным трубчатым каркасом из полиуретана с использованием затупленной иглы 22G при напряжении 23 kV, скорости подачи раствора - 0,5 мл/ч, скорости вращения коллектора - 200 об/мин, расстоянии от иглы до намоточного коллектора - 150 мм, времени очистки иглы - 30 сек. Время изготовления укрепляющего покрытия - 2 часа.Fabrication of the external polyurethane reinforcing coating: 0.3 g of PU was dissolved in 3.0 ml of trichloromethane and stirred magnetically at 25°C until a homogeneous polymer solution was formed. Electrospinning was continued on a pin with a freshly fabricated polyurethane tubular frame using a blunt 22G needle at a voltage of 23 kV, a solution feed rate of 0.5 ml/h, a collector rotation speed of 200 rpm, a distance from the needle to the winding collector of 150 mm, and a needle cleaning time of 30 sec. The reinforcing coating fabrication time was 2 hours.

Оценка эффективности разработанной технологии.Evaluation of the effectiveness of the developed technology.

Оценку структуры поверхности биодеградируемого сосудистого протеза с внешним укрепляющим покрытием до и после имплантации в сонную артерию овцы проводили на сканирующем электронном микроскопе S-3400N (Hitachi, Япония) в условиях высокого вакуума при ускоряющем напряжении 10 кВ.The surface structure of a biodegradable vascular prosthesis with an external reinforcing coating was assessed before and after implantation into the carotid artery of a sheep using an S-3400N scanning electron microscope (Hitachi, Japan) under high vacuum conditions at an accelerating voltage of 10 kV.

Оценку эффективности внешнего укрепляющего покрытия в плане предотвращения формирования аневризм стенки биодеградируемого сосудистого протеза проводили посредством выполнения имплантации протезов диаметром 4,0 мм с укрепляющим покрытием в сонную артерию овец (n=5) сроком на 12 месяцев с последующим изучением морфологических особенностей эксплантированных сосудистых протезов посредством гистологического исследования и сканирующей электронной микроскопии. Во всех случаях признаков аневризмообразования не выявлено.The effectiveness of an external reinforcing coating in preventing aneurysm formation in the wall of a biodegradable vascular graft was assessed by implanting 4.0 mm diameter grafts with a reinforcing coating into the carotid artery of sheep (n=5) for 12 months. The morphological characteristics of the explanted vascular grafts were then examined using histological examination and scanning electron microscopy. No signs of aneurysm formation were detected in any case.

Таким образом, предложенный способ формирования внешнего укрепляющего покрытия биодеградируемого сосудистого протеза, склонного к аневризмообразованию, позволил достичь 100% эффективности в плане предотвращения аневризмообразования биодеградируемых протезов в условиях долгосрочной имплантации в артериальное русло.Thus, the proposed method for forming an external reinforcing coating of a biodegradable vascular prosthesis prone to aneurysm formation made it possible to achieve 100% efficiency in terms of preventing aneurysm formation of biodegradable prostheses under conditions of long-term implantation into the arterial bed.

Claims (1)

Способ формирования внешнего укрепляющего покрытия биодеградируемого сосудистого протеза, характеризующийся тем, что на поверхности основного полимерного трубчатого каркаса биодеградируемого сосудистого протеза формируют внешнее укрепляющее покрытие методом электроспиннинга из раствора, содержащего 6,99 мас. % термопластичного полиуретана, выбранного из марок Tecoflex или Pelletane, в трихлорметане, где указанный основной полимерный трубчатый каркас получен методом электроспиннинга из полимерного раствора поликапролактона в трихлорметане.A method for forming an external reinforcing coating of a biodegradable vascular prosthesis, characterized in that an external reinforcing coating is formed on the surface of the main polymer tubular framework of the biodegradable vascular prosthesis by electrospinning from a solution containing 6.99 wt.% of thermoplastic polyurethane selected from the Tecoflex or Pelletane brands in trichloromethane, wherein said main polymer tubular framework is obtained by electrospinning from a polymer solution of polycaprolactone in trichloromethane.
RU2024122201A 2024-07-31 Method for forming an external reinforcing coating for a biodegradable vascular prosthesis RU2850277C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2850277C1 true RU2850277C1 (en) 2025-11-07

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060085063A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Shastri V P Nano- and micro-scale engineering of polymeric scaffolds for vascular tissue engineering
WO2013154612A2 (en) * 2011-12-22 2013-10-17 University Of Pittsburgh - Of The Commonwealth System Of Higher Educaiton Biodegradable vascular grafts
RU173457U1 (en) * 2016-06-28 2017-08-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ) BIOLOGICAL ARTERIAL PROSTHESIS OF SMALL DIAMETER WITH EXTERNAL REINFORCEMENT
RU2731317C1 (en) * 2019-06-25 2020-09-01 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ) Biological vascular prosthesis with reinforcing outer frame

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060085063A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Shastri V P Nano- and micro-scale engineering of polymeric scaffolds for vascular tissue engineering
WO2013154612A2 (en) * 2011-12-22 2013-10-17 University Of Pittsburgh - Of The Commonwealth System Of Higher Educaiton Biodegradable vascular grafts
RU173457U1 (en) * 2016-06-28 2017-08-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ) BIOLOGICAL ARTERIAL PROSTHESIS OF SMALL DIAMETER WITH EXTERNAL REINFORCEMENT
RU2731317C1 (en) * 2019-06-25 2020-09-01 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ) Biological vascular prosthesis with reinforcing outer frame

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Shiva Asadpour et al. Polyurethane-Polycaprolactone Blend Patches: Scaffold Characterization and Cardiomyoblast Adhesion, Proliferation, and Function / ACS Biomaterials Science & Engineering, 2018, v. 4, N. 12, pp. 4299-4310. Wei He et al. The preparation and performance of a new polyurethane vascular prosthesis / Cell Biochem Biophys, 2013, v. 66, N. 3, pp. 855-866. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240299155A1 (en) Bioerodible Wraps and Uses Therefor
Gong et al. Hybrid small-diameter vascular grafts: Anti-expansion effect of electrospun poly ε-caprolactone on heparin-coated decellularized matrices
JP6172471B2 (en) Segmented ε-caprolactone rich poly (ε-caprolactone-co-p-dioxane) copolymer and devices derived therefrom for medical use
AU2011226695B2 (en) Scaffold system to repair cardiovascular conditions
WO2014176458A2 (en) Bioresorbable biopolymer anastomosis devices
JP7222049B2 (en) cardiovascular graft
US9683216B2 (en) Method for preparation of artificial blood vessel using tube-type porous biodegradable scaffold having a double-layered structure and stem cell, and artificial blood vessel made by the same
Yin et al. Performance of PEGylated chitosan and poly (L-lactic acid-co-ε-caprolactone) bilayer vascular grafts in a canine femoral artery model
US10695464B2 (en) Medical base material
JP4168740B2 (en) Collagen artificial blood vessel
RU2850277C1 (en) Method for forming an external reinforcing coating for a biodegradable vascular prosthesis
Soldani et al. In vivo evaluation of an elastomeric small‐diameter vascular graft reinforced with a highly flexible Nitinol mesh
US20130006349A1 (en) Tissue engineered blood vessels
US12127928B2 (en) Composite implant
KR20220055286A (en) Graft material for blood vessel regeneration and method for manufacturing thereof
RU2835436C1 (en) Method for manufacturing functionally active polymer patch for arterial reconstruction resistant to aneurysm formation
James Assessment of electrospinning as an in-house fabrication technique for blood vessel mimic cellular scaffolding
Kikuchi et al. Evaluation of the patency rate and endothelialization of a poly-ε-caprolactone, nanofiber sheet-based vascular graft using a rat abdominal aortic implantation model
Singh et al. Nano-Biotechnology in Vascular Graft Implant and Heart Valve for Biotextile
KR20250116484A (en) Medium, small diameter artificial blood vessels composing of core-shell structured nanofibers for prevention of neo intimal hyperplasia
Singh et al. 12 Nano-Biotechnology
Krause Coaxially electrospun heparin-eluting scaffolds for vascular graft application
PL236613B1 (en) Method for producing biodegradable external stents intended for putting over blood vessels and the biodegradable external stent intended for putting over blood vessels, obtained by this method
WO2015171897A1 (en) Devices and methods for endothelialization of magnetic vascular grafts
Alexandrov et al. Prostheses from the decellularized aorta and bioresorbable material in vivo