RU2440730C1 - Method of manufacturing spongy bone transplants - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine. ^ SUBSTANCE: invention relates to field of medicine. Procurement of tissues in non-sterile conditions and their mechanical processing are carried out. Before sterilisation the material is exposed in 6% hydrogen peroxide solution for 60 min with further polypositional washing of spongy bone from myeloid-fatty bone marrow and blood elements with flowing water at various angles of hydrodynamic jet attack under pressure 8 MPa from 10 cm distance for 1 min. Sterilisation is carried out in mixture of hydrogen peroxide and formic acid. ^ EFFECT: invention makes it possible to increase manufacturability, increase quality of plastic material and its osteoinductive properties, reduce time of autotransplant preparation for clinical application.

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к заготовке и обработке костных трансплантатов для реконструктивно-восстановительных операций в травматолого-ортопедической практике и челюстно-лицевой хирургии.The invention relates to medicine, namely to the procurement and processing of bone grafts for reconstructive surgery in trauma and orthopedic practice and maxillofacial surgery.

В практической медицине известен способ изготовления трансплантатов из губчатой костной ткани, включающий в себя получение образцов губчатой кости от доноров, распиливание их на фрагменты определенного размера, отмывание от элементов крови и костного мозга водой с последующей стерилизацией в формалине и криоконсервацией (Осепян И.А., Козлова В.В., Айвазян В.П. и др. Заготовка и консервация губчатого и трубчатого костного матрикса: Методические рекомендации. Ереван, 1984, 8 с.). Недостатками данного способа являются: использование формалина, обладающего выраженным цитотоксическим действием, низкие остеоиндуктивные свойства биологического материала и ограниченный срок хранения трансплантатов.In practical medicine, there is a known method of manufacturing transplants from spongy bone tissue, which includes obtaining spongy bone samples from donors, sawing them into fragments of a certain size, washing them off with blood and bone marrow elements, followed by sterilization in formalin and cryopreservation (I. Osepyan , Kozlova V.V., Ayvazyan V.P. et al. Harvesting and preservation of spongy and tubular bone matrix: Guidelines. Yerevan, 1984, 8 pp.). The disadvantages of this method are: the use of formalin with a pronounced cytotoxic effect, low osteoinductive properties of biological material and the limited shelf life of the grafts.

Известен способ стерилизации биологических тканей (Демичев Н.П., Путилин А.А. Новые возможности массовой заготовки биологических тканей в нестерильных условиях. // Вестник хирургии им. И.И. Грекова, 1974, №10, с.103-106), заключающийся в заготовке тканей в нестерильных условиях, механической обработке, стерилизации в растворе надмуравьиной кислоты и консервации при температуре -18°С. Однако удалить элементы костного мозга из губчатых костей при их механической обработке не представлялось возможным, что способствовало использованию кортикальных трансплантатов.A known method of sterilization of biological tissues (Demichev NP, Putilin AA New opportunities for mass harvesting of biological tissues in non-sterile conditions. // Bulletin of Surgery named after II Grekov, 1974, No. 10, p.103-106) consisting in the preparation of tissues in non-sterile conditions, machining, sterilization in a solution of formic acid and conservation at a temperature of -18 ° C. However, it was not possible to remove bone marrow elements from the spongy bones during their mechanical processing, which facilitated the use of cortical grafts.

Широкое внедрение эндопротезирования тазобедренного сустава позволило при отсутствии противопоказаний производить заготовку удаленных во время операции головок бедер. Нам, как и М.В.Лекишвили с М.Г.Васильевым (2008), данный материал представляется оптимальным для различных костно-пластических операций. В настоящее время наиболее перспективной является пересадка губчатых аллотрансплантатов, освобожденных от костного мозга. В отличие от компактной кости в губчатых трансплантатах костный мозг обладает резко выраженными антигенными свойствами и вызывает иммунологический конфликт. Для удаления костно-мозговой ткани, которая при трансплантации не принимает участия в репаративных процессах, а лишь тормозит их, необходимо механическое, химическое или физическое воздействие.The widespread use of hip arthroplasty allowed, in the absence of contraindications, the preparation of thigh heads removed during surgery. For us, like M.V. Lekishvili and M.G. Vasiliev (2008), this material seems to be optimal for various osteoplastic operations. Currently, the most promising is the transplantation of spongy allografts, freed from bone marrow. In contrast to the compact bone in spongy grafts, the bone marrow has pronounced antigenic properties and causes an immunological conflict. To remove bone marrow tissue, which during transplantation does not take part in reparative processes, but only inhibits them, a mechanical, chemical or physical effect is necessary.

Известен способ-прототип изготовления трансплантатов из губчатой костной ткани, предложенный М.В.Лекишвили, А.Ю.Михайловым и М.Г.Васильевым (пат. РФ №2172104), включающий промывание водой, стерилизацию и консервацию. При этом костные фрагменты погружают в 6%-ный раствор перекиси водорода на 48 часов при соотношении объема костных фрагментов и раствора перекиси водорода 1:4 с четырехкратной сменой раствора через каждые 12 часов, костные фрагменты подвергают центрифугированию, затем погружают их в смесь этанола с хлороформом в соотношении 1:1 на 48 часов, повторно центрифугируют и проветривают на воздухе 24 часа, после чего биологические ткани замораживают при температуре -70°С в течение 24 часов. По истечении этого времени их подвергают лиофилизации в течение 48 часов с достижением остаточной влажности 5%, а потом упаковывают в стандартный двойной пакет и стерилизуют потоком быстрых электронов дозой 18±5 кГр на ускорителе ЛУЭ-8-5М. Однако данный процесс - очень длительный и трудоемкий.A known prototype method of manufacturing transplants from cancellous bone tissue, proposed by M.V. Lekishvili, A.Yu. Mikhailov and M.G. Vasiliev (US Pat. RF No. 2172104), including washing with water, sterilization and preservation. In this case, the bone fragments are immersed in a 6% hydrogen peroxide solution for 48 hours at a ratio of the volume of the bone fragments and the hydrogen peroxide solution 1: 4 with a four-fold change of solution every 12 hours, the bone fragments are centrifuged, then immersed in a mixture of ethanol with chloroform in a ratio of 1: 1 for 48 hours, re-centrifuged and ventilated in air for 24 hours, after which biological tissues are frozen at a temperature of -70 ° C for 24 hours. After this time, they are lyophilized for 48 hours to achieve a residual moisture content of 5%, and then packaged in a standard double bag and sterilized by a stream of fast electrons with a dose of 18 ± 5 kGy at the LUE-8-5M accelerator. However, this process is very long and laborious.

Изобретение направлено на получение губчатых костных трансплантатов, очищенных от миелоидно-жирового костного мозга и элементов крови. Данный способ позволяет повысить технологичность, улучшить качество пластического материала и его остеоиндуктивные свойства, сократить время подготовки аллотрансплантата к клиническому использованию.The invention is directed to obtaining spongy bone grafts purified from myeloid-fat marrow and blood elements. This method allows to improve manufacturability, improve the quality of plastic material and its osteoinductive properties, reduce the time of preparation of an allograft for clinical use.

Указанный технический результат достигается тем, что перед стерилизацией материал экспонируют в 6% растворе перекиси водорода в течение 60 мин с последующим полипозиционным отмыванием спонгиозной кости от миелоидно-жирового костного мозга и элементов крови проточной водой под различным углом атаки гидродинамической струи под давлением 8 МПа с расстояния 10 см в течение 1 мин и проведением стерилизации в смеси перекиси водорода и муравьиной кислоты.The specified technical result is achieved by the fact that before sterilization the material is exposed in a 6% hydrogen peroxide solution for 60 minutes, followed by polypositional washing of the spongy bone from the myeloid-fat bone marrow and blood elements with running water at different angles of attack of the hydrodynamic stream under a pressure of 8 MPa from a distance 10 cm for 1 min and sterilization in a mixture of hydrogen peroxide and formic acid.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Полученный материал губчатой костной ткани без соблюдения правил асептики и антисептики делится на части толщиной до 0,5-0,8 мм, при наличии хрящевого компонента последний тщательно удаляется. Фрагменты губчатой ткани заливаются 6% раствором перекиси водорода, который по мере загрязнения меняется, а время экспозиции для удовлетворительного удаления элементов крови составляет 60 мин. Затем с помощью аппарата высокого давления фрагменты губчатой ткани промываются проточной водой под различным углом атаки гидродинамической струи под давлением 8 МПа с расстояния 10 см в течение 1 мин. Данное воздействие позволяет очистить спонгиозную кость от миелоидно-жирового костного мозга и элементов крови. Очищенные фрагменты губчатой кости стерилизуются в смеси перекиси водорода и муравьиной кислоты в течение 30 мин, после чего промываются в стерильном физиологическом растворе с добавлением антибиотика широкого спектра действия в течение 30 мин. Ткани расфасовываются в стерильные стеклянные флаконы, герметизируются, маркируются и хранятся при температуре -18°С.The resulting material of the spongy bone tissue without observing the rules of asepsis and antiseptics is divided into parts up to 0.5-0.8 mm thick, in the presence of a cartilaginous component the latter is carefully removed. Fragments of the spongy tissue are poured with a 6% hydrogen peroxide solution, which changes as it becomes contaminated, and the exposure time for satisfactory removal of blood elements is 60 minutes. Then, using a high-pressure apparatus, fragments of spongy tissue are washed with running water at various angles of attack of a hydrodynamic stream at a pressure of 8 MPa from a distance of 10 cm for 1 min. This effect allows you to clean the spongy bone from myeloid-adipose bone marrow and blood elements. The purified fragments of the cancellous bone are sterilized in a mixture of hydrogen peroxide and formic acid for 30 minutes, after which they are washed in sterile physiological saline with the addition of a broad-spectrum antibiotic for 30 minutes. Tissues are packaged in sterile glass bottles, sealed, labeled and stored at -18 ° C.

Трансплантаты, изготовленные по предложенному способу, применены, в частности, в клинике травматологии и ортопедии ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия Росздрава» на базе Александро-Мариинской областной клинической больницы и Областной детской клинической больницы им. Н.Н. Силищевой при хирургических вмешательствах у 48 больных при костных опухолях, при импрессионных переломах мыщелков большеберцовой кости и внутрисуставных переломах пяточной кости. Ни в одном из случаев не было отмечено отторжение или нагноение трансплантатов, что свидетельствует о их высоких пластических свойствах.Transplants made by the proposed method were used, in particular, in the clinic of traumatology and orthopedics of GOU VPO "Astrakhan State Medical Academy of Roszdrav" on the basis of the Alexander Mariinsky Regional Clinical Hospital and the Regional Children's Clinical Hospital named after N.N. Silishcheva during surgical interventions in 48 patients with bone tumors, with impression fractures of the condyles of the tibia and intraarticular fractures of the calcaneus. In none of the cases was rejection or suppuration of the transplants noted, which indicates their high plastic properties.

Клиническая практика подтверждает качество трансплантатов, изготовленных по заявленному способу: высокая остеоиндуктивная активность при пересадке и низкая антигенность за счет хорошей очистки спонгиозной кости от миелоидно-жирового костного мозга и элементов крови. Данный способ позволяет повысить технологичность, улучшить качество пластического материала и его остеоиндуктивные свойства, сократить время подготовки аллотрансплантата к клиническому использованию.Clinical practice confirms the quality of transplants made according to the claimed method: high osteoinductive activity during transplantation and low antigenicity due to good cleaning of the spongy bone from myeloid-fat bone marrow and blood elements. This method allows to improve manufacturability, improve the quality of plastic material and its osteoinductive properties, reduce the time of preparation of an allograft for clinical use.

Claims (1)

Способ изготовления губчатых костных трансплантатов, состоящий в заготовке тканей в нестерильных условиях, их механической обработке, промывке водой, экспонировании в 6%-ном растворе перекиси водорода, стерилизации и консервации, отличающийся тем, что перед стерилизацией материал экспонируют в 6%-ном растворе перекиси водорода в течение 60 мин с последующим полипозиционным отмыванием спонгиозной кости от миелоидно-жирового костного мозга и элементов крови проточной водой под различным углом атаки гидродинамической струи под давлением 8 МПа с расстояния 10 см в течение 1 мин и проведением стерилизации в смеси перекиси водорода и муравьиной кислоты. A method of manufacturing spongy bone grafts consisting in harvesting tissues under non-sterile conditions, machining them, rinsing with water, exposing in a 6% hydrogen peroxide solution, sterilization and preservation, characterized in that the material is exposed in a 6% peroxide solution before sterilization hydrogen for 60 min followed by polypositional washing of the spongy bone from the myeloid-fat bone marrow and blood elements with running water at different angles of attack of the hydrodynamic stream under pressure 8 MPa from a distance of 10 cm for 1 min and sterilization in a mixture of hydrogen peroxide and formic acid.