RU2713657C1 - Bioresorbable barrier membrane based on polysaccharide for directed regeneration of bone tissue - Google Patents
Bioresorbable barrier membrane based on polysaccharide for directed regeneration of bone tissue Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713657C1 RU2713657C1 RU2019125829A RU2019125829A RU2713657C1 RU 2713657 C1 RU2713657 C1 RU 2713657C1 RU 2019125829 A RU2019125829 A RU 2019125829A RU 2019125829 A RU2019125829 A RU 2019125829A RU 2713657 C1 RU2713657 C1 RU 2713657C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- alginate
- barium
- stage
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к способу изготовления биорезорбируемой барьерной мембраны для направленной регенерации костной̆ ткани, при замещении костных дефектов в области ортопедии, стоматологии, травматологии, реконструктивно-восстановительной, челюстно-лицевой хирургии, нейрохирургии, онкологии.The invention relates to a method for manufacturing a bioresorbable barrier membrane for targeted bone tissue regeneration, when replacing bone defects in the fields of orthopedics, dentistry, traumatology, reconstructive, maxillofacial surgery, neurosurgery, oncology.
Уровень техникиState of the art
Фундаментальной проблемой современной клинической медицины и трансплантологии является повсеместная нехватка донорских органов, которая, согласно прогнозам на ближайшие годы, будет только увеличиваться. В последние годы при поиске альтернативных способов компенсации или замены поврежденных жизненно важных органов и тканей основной акцент в решении этих проблем делается на использование технологий регенеративной клеточной медицины.The fundamental problem of modern clinical medicine and transplantology is the widespread shortage of donor organs, which, according to forecasts for the coming years, will only increase. In recent years, when searching for alternative ways to compensate or replace damaged vital organs and tissues, the main emphasis in solving these problems is on the use of regenerative cell medicine technologies.
Технологии регенеративной клеточной медицины можно разделить на три группы:Regenerative cell medicine technologies can be divided into three groups:
- клеточная терапия - использование стволовых клеток или сигнальных биомолекул для стимуляции процессов регенерации тканей;- cell therapy - the use of stem cells or signal biomolecules to stimulate tissue regeneration processes;
- биостимуляция регенерации тканей пациента с помощью биоактивных биополимерных материалов;- biostimulation of tissue regeneration of the patient using bioactive biopolymer materials;
- тканевая инженерия - тканеинженерные конструкции (ТИК) органов и тканей.- tissue engineering - tissue engineering structures (TEC) of organs and tissues.
Трехмерные биорезорбируемые пористые матриксы являются сегодня базовыми элементами в заместительной и регенеративной медицине, обеспечивающие организацию и поддержание роста, пролиферацию и дифференцировку мультипотентных стромальных клеток в процессе формирования определенных типов живых тканей. Они способствуют локализации клеток в области имплантации, одновременно являясь их носителем и действуя как аналог естественного внеклеточного матрикса.Three-dimensional bioresorbable porous matrices are today the basic elements in replacement and regenerative medicine, which ensure the organization and maintenance of growth, proliferation and differentiation of multipotent stromal cells in the process of formation of certain types of living tissues. They contribute to the localization of cells in the area of implantation, while being their carrier and acting as an analogue of the natural extracellular matrix.
Барьерные мембраны играют важную роль для замещения и регенерации дефектов костной ткани. Барьерные мембраны устанавливаются поверх костнозамещающих материалов для предотвращения миграции материала в окружающие ткани и прорастания мягких тканей. Они выполняют сразу несколько функций, способствующих выздоровлению пациента. Во-первых, конструкция надежно фиксирует остеогенный материал в том месте и положении, куда он был установлен, без возможности мигрирования. Далее, мембраны не пропускают разрушающие кость клетки - остеокласты, которые в норме отвечают за баланс обменных процессов и контролируют количество костной ткани. Дополнительной функцией мембраны является защита от инфекции и сокращение риска проникновения патогенных агентов. Для направленной тканевой регенерации используются резорбируемые мембраны – самостоятельно резорбируют через определенное время, не требуют удаления, и нерезорбируемые мембраны – требуются повторное хирургическое вмешательство для удаления мембраны из оперативного поля.Barrier membranes play an important role in the replacement and regeneration of bone defects. Barrier membranes are installed on top of bone substitute materials to prevent material from migrating to surrounding tissues and soft tissue growth. They perform several functions that contribute to the recovery of the patient. Firstly, the design reliably fixes the osteogenic material in the place and position where it was installed, without the possibility of migration. Further, the membranes do not let through bone-destroying cells - osteoclasts, which are normally responsible for the balance of metabolic processes and control the amount of bone tissue. An additional function of the membrane is to protect against infection and reduce the risk of penetration of pathogenic agents. For directed tissue regeneration, resorbable membranes are used - they independently resorb after a certain time, do not require removal, and non-resorbable membranes - repeated surgical intervention is required to remove the membrane from the surgical field.
Мембрана для костной пластики представляет собой очень тонкую и достаточно эластичную пластинку - пленку, которая устанавливается между костной тканью и мягкими тканями. Таким образом происходит отделение мягких тканей от костного материала в процессе формирования костной ткани. Присутствие защитной мембраны над дефектом на определенный промежуток времени, позволяет полностью завершить процесс остеогенеза и обеспечить нормальное созревание вновь сформированной костной ткани. Благодаря барьерной мембране приживление трансплантата ускоряется, как и общее лечение пациента.The membrane for bone grafting is a very thin and quite elastic plate - a film that is installed between the bone tissue and soft tissues. Thus, soft tissues are separated from bone material in the process of bone formation. The presence of a protective membrane over the defect for a certain period of time, allows you to completely complete the process of osteogenesis and ensure normal maturation of the newly formed bone tissue. Thanks to the barrier membrane, graft healing is accelerated, as is the general treatment of the patient.
Анализ уровня техники свидетельствует о том, что получение пористого материала для решения ряда задач регенеративной медицины со стабильной структурой в активных биологических средах и одновременно характеризующегося оптимальным комплексом свойств, в том числе оптимальным временем резорбции, является актуальной задачей получения материалов медицинского назначения, а также барьерных мембран для клеточных технологий.An analysis of the prior art indicates that obtaining a porous material for solving a number of problems of regenerative medicine with a stable structure in active biological environments and at the same time characterized by an optimal set of properties, including an optimal resorption time, is an urgent task of obtaining medical supplies and barrier membranes for cell technology.
Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в разработке нового способа получения барьерной мембраны (БМ) на основе альгината бария, позволяющего получить барьерную мембрану с заданными свойствами, в том числе с высоким регенеративным потенциалом для направленной̆ регенерации костной ткани, при замещении костных дефектов, пористостью, размером пор, значением рН, прочностью и оптимальным темпом биодеградации (резорбции). The problem to which the present invention is directed is to develop a new method for producing a barrier membrane (BM) based on barium alginate, which allows one to obtain a barrier membrane with desired properties, including with high regenerative potential for targeted regeneration of bone tissue, when replacing bone defects , porosity, pore size, pH value, strength and optimal rate of biodegradation (resorption).
Техническим результатом изобретения является разработка нового эффективного способа получения барьерной мембраны на основе альгината бария, характеризующейся оптимальным временем резорбции (повышенная стойкость к резорбции в биологических средах - от 6 до 12 месяцев), повышением механических свойств, равномерной пористостью (пористость до 98 %, размер пор от 100 до 500 мкм), значением рН 6,8-7,4, прочностью при растяжении 3-5 МПа. Барьерные мембраны, полученные способом по изобретению, позволяют избежать образования дефектной ткани в ходе направленной регенерации костной ткани. Все указанные свойства мембраны по изобретению обеспечивают эффективную регенерацию костной ткани и делают барьерные мембраны по изобретению перспективными для применения в клинической практике. The technical result of the invention is the development of a new effective method for producing a barrier membrane based on barium alginate, characterized by optimal resorption time (increased resistance to resorption in biological media - from 6 to 12 months), increased mechanical properties, uniform porosity (porosity up to 98%, pore size from 100 to 500 microns), pH 6.8-7.4, tensile strength 3-5 MPa. The barrier membranes obtained by the method according to the invention, avoid the formation of defective tissue during the directed regeneration of bone tissue. All these properties of the membrane according to the invention provide effective regeneration of bone tissue and make the barrier membranes according to the invention promising for use in clinical practice.
Указанный технический результат достигается посредством разработки способа получения биорезорбируемой барьерной мембраны на основе альгината бария для направленной регенерации костной ткани, в которой пористость составляет до 95-98%, размер пор от 100 до 500 мкм, рН 6,8-7,4, прочность при растяжении 3-5 МПа, фазовый состав - 100 масс. % альгинат бария, The specified technical result is achieved by developing a method for producing a bioresorbable barrier membrane based on barium alginate for targeted regeneration of bone tissue, in which the porosity is up to 95-98%, pore size from 100 to 500 microns, pH 6.8-7.4, strength at tensile 3-5 MPa, phase composition - 100 mass. % barium alginate,
включающий следующие этапы:comprising the following steps:
а) получение водного раствора альгината натрия;a) obtaining an aqueous solution of sodium alginate;
б) вспенивание раствора, полученного на стадии а, вместе с водным раствором ПАВ;b) foaming the solution obtained in stage a, together with an aqueous solution of a surfactant;
в) получение стабильной вспененной суспензии посредством добавления водного раствора хлорида бария к раствору, полученному на стадии б; C ) obtaining a stable foamed suspension by adding an aqueous solution of barium chloride to the solution obtained in stage b ;
г) фиксации структуры вспененной суспензии, полученной на стадии в, посредством замораживания при -3-5°С;g) fixing of the foam structure obtained in step, by freezing at -3-5 ° C;
д) сшивка мембраны, полученной на стадии г, в водном растворе хлорида бария.d) crosslinking the membrane obtained in stage g in an aqueous solution of barium chloride.
В частных вариантах воплощения изобретения фиксация структуры осуществляется в течение 4-6 часов.In particular embodiments, the structure is fixed within 4-6 hours.
В частных вариантах воплощения изобретения фиксация структуры осуществляется в течение 5 часов.In particular embodiments, the structure is fixed within 5 hours.
В частных вариантах воплощения изобретения после стадии г дополнительно проводят понижение температуры до -7°С.In particular embodiments of the invention, after step g , a temperature is further lowered to -7 ° C.
В частных вариантах воплощения изобретения понижение температуры до -7°С проводят в течение 12 часов.In private embodiments of the invention, lowering the temperature to -7 ° C is carried out for 12 hours.
В частных вариантах воплощения изобретения после понижения температуры до -7°С проводят сублимационную сушку.In private embodiments, embodiments of the invention, after lowering the temperature to -7 ° C, freeze-drying is carried out.
В частных вариантах воплощения изобретения сшивку мембраны на стадии д проводят при температуре 37±1°С.In particular embodiments, crosslinking of the membrane in step d is carried out at a temperature of 37 ± 1 ° C.
В частных вариантах воплощения изобретения сшивка мембраны на стадии д осуществляется в течение 12-24 часов.In particular embodiments, crosslinking of the membrane in step d is carried out within 12-24 hours.
В частных вариантах воплощения изобретения сшивка мембраны на стадии д осуществляется в течение 24 часов.In particular embodiments, crosslinking of the membrane in step d is carried out within 24 hours.
В частных вариантах воплощения изобретения вспенивание раствора на стадии б осуществляется в течение 30±5 минут.In private embodiments of the invention, the foaming of the solution in stage b is carried out within 30 ± 5 minutes.
В частных вариантах воплощения изобретения ПАВ представляет собой анионные ПАВ, такие как карбоксиэтоксилаты, фосфаты, полифосфаты, сульфосукцинаты, алкилсульфаты и/или ликилэфиросульфаты. В наиболее предпочтительных вариантах воплощения изобретения ПАВ представляет собой лаурилсульфат натрия.In particular embodiments of the invention, the surfactant is anionic surfactants such as carboxyethoxylates, phosphates, polyphosphates, sulfosuccinates, alkyl sulfates and / or glycol ether sulfates. In the most preferred embodiments of the invention, the surfactant is sodium lauryl sulfate.
Настоящее изобретение также относится к барьерной мембране (БМ), полученной указанным способом по изобретению, с пористостью до 95-98 %, размером пор от 100 до 500 мкм, имеющий следующий фазовый состав:The present invention also relates to a barrier membrane (BM) obtained by the specified method according to the invention, with porosity up to 95-98%, pore size from 100 to 500 microns, having the following phase composition:
- 100 масс. % альгинат бария.- 100 mass. % barium alginate.
В некоторых частных вариантах воплощения изобретения барьерная мембрана характеризуется значением рН 6,8-7,4.In some particular embodiments, the barrier membrane is characterized by a pH of 6.8-7.4.
В некоторых вариантах воплощения изобретения барьерная мембрана имеет прочность при растяжении 3-5 МПа.In some embodiments, the barrier membrane has a tensile strength of 3-5 MPa.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фигура 1. Микроструктура БМ без этапа повышения вязкости (а, б) и с повышением (в, г): Figure 1. The microstructure of BM without the stage of increasing the viscosity (a, b) and with increasing (c, d):
Фигура 2. Микрофотография. Альгинатная мембрана (АМ) по изобретению через месяц эксперимента. * границы костного дефекта перекрываются АМ. Нижняя часть лежит на твердой мозговой оболочке - ТМО (стрелки углом). Мембрана инфильтрована небольшим количеством клеточных элементов типа макрофагов, фибробластов, красных кровяных телец. Наблюдается расслоение ее структуры. Окраска Г-Э. Х40. Figure 2. Micrograph. The alginate membrane (AM) according to the invention after a month of experiment. * the boundaries of the bone defect overlap AM. The lower part lies on the dura mater - TMT (arrows at an angle). The membrane is infiltrated with a small number of cellular elements such as macrophages, fibroblasts, red blood cells. A stratification of its structure is observed. Coloring GE. X40.
Фигура 3. Микрофотограмма АМ по изобретению через три месяца эксперимента. Резорбция и оссификация мембраны. Стрелки углом - ТМО. Окраска Г-Э. х40. Figure 3. Microphotogram AM according to the invention after three months of the experiment. Membrane resorption and ossification. Arrows angle - TMT. Coloring GE. x40.
Фигура 4. Микрофотограмма участка а на фигуре 3 при большем увеличении. Расслоение участков мембраны (одиночные стрелки) с последующей оссификацией, которая носит циклический характер, что подтверждается линиями склеивания (двойные стрелки). ТМО стрелки углом. Мелкие капилляры-стрелка с кружком. * границы дефекта. Окраска Г-Э. х100. Figure 4. Microphotogram plot a in figure 3 at a higher magnification. Separation of membrane sections (single arrows) with subsequent ossification, which is cyclical in nature, as evidenced by gluing lines (double arrows). Tmo arrows angle. Small capillaries arrow with a circle. * defect boundaries. Coloring GE. x100.
Фигура 5. Микрофотограмма. Резорбция центральной части АМ через три месяца эксперимента и замещение ее грубо-волокнистой соединительной тканью (стрелки углом). По краям дефекта остатки оссифицированной мембраны (одиночные стрелки). * границы дефекта. Окраска Г-Э. х40. Figure 5. Microphotogram. Resorption of the central part of the AM after three months of the experiment and its replacement with coarse-fibrous connective tissue (angled arrows). At the edges of the defect, the remains of the ossified membrane (single arrows). * defect boundaries. Coloring GE. x40.
Определения и терминыDefinitions and Terms
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже приведены некоторые термины, использованные в настоящем описании изобретения.For a better understanding of the present invention, the following are some of the terms used in the present description of the invention.
В описании данного изобретения термины «включает» и «включающий» интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего». Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из».In the description of the present invention, the terms “ includes ” and “ including ” are interpreted as meaning “includes, among other things.” These terms are not intended to be construed as “consists of only”.
Альгинат бария это молекулярные цепочки гетерополимера, образованные двумя остатками полиуроновых кислот (D-маннуроновой и L-гулуроновой) сшитые между собой двухвалентными ионами бария. Barium alginate is a molecular chain of a heteropolymer formed by two residues of polyuronic acids (D-mannuronic and L-guluronic) crosslinked by divalent barium ions.
В данном документе под поверхностно-активными веществами (ПАВ) понимают анионные ПАВ, такие как карбоксиэтоксилаты, фосфаты, полифосфаты, сульфосукцинаты, алкилсульфаты и/или ликилэфиросульфаты (например, лаурилсульфат натрия).As used herein, surfactants are understood to mean anionic surfactants such as carboxyethoxylates, phosphates, polyphosphates, sulfosuccinates, alkyl sulfates and / or lycylethersulfates (e.g. sodium lauryl sulfate).
Подробное раскрытие изобретенияDetailed Disclosure of Invention
Возможность объективного достижения технического результата при осуществлении изобретения подтверждена достоверными данными, приведенными в примерах, содержащих сведения экспериментального характера. Следует понимать, что эти и все приведенные в материалах заявки примеры не являются ограничивающими и приведены только для иллюстрации настоящего изобретения.The ability to objectively achieve a technical result in the implementation of the invention is confirmed by reliable data given in the examples containing experimental information. It should be understood that these and all examples cited in the application materials are not limiting and are provided only to illustrate the present invention.
Описание способа получения барьерной мембраны по изобретениюDescription of the method of obtaining a barrier membrane according to the invention
Для получения БМ по изобретению готовят 2-х-% водный раствор альгината натрия, при температуре 50оС. Затем добавляют 2-х-% водный раствор лаурилсульфата натрия 0,5% (количество раствора ПАВ по отношению к раствору альгината натрия) и проводят активное вспенивание, в частности на верхне-приводной мешалке при 3000 об/мин в течение 30 минут. После чего добавляют 2% водный раствор хлорида бария 1 мл для увеличения вязкости системы, что позволяет избежать разделения (расслоения) образованных пузырьков воздуха (пор) и суспензии во время фиксации структуры. Полученную вспененную суспензию разливают по пластиковым формам, в частности размерами 30х40 мм, и замораживают при температуре -5°С в течение 5 часов с последующим понижением температуры до -7°С, после чего подвергают сублимационной сушке. При температурах выше -5°С не происходит фиксация структуры, а при температурах ниже -7°С при фиксации структуры образуются пластинчатая структура, которая отрицательно сказывается на механических характеристиках получаемой мембраны. Высушенные БМ подвергают сшивке в 10% водном растворе хлорида бария при 37°С в течении 12-24 часов при постоянном перемешивании. Затем полученные БМ отмывают от остатков хлорида бария в дистиллированной воде и подвергают сушке под давлением. For BM according to the invention is prepared 2-x% aqueous solution of sodium alginate at 50 ° C. Then added 2-x% aqueous solution of sodium lauryl sulfate, 0.5% (amount of surfactant in relation to the solution of sodium alginate solution) and is conducted active foaming, in particular on an overhead drive stirrer at 3000 rpm for 30 minutes. Then add a 2% aqueous solution of barium chloride 1 ml to increase the viscosity of the system, which avoids the separation (separation) of the formed air bubbles (pores) and suspension during fixation of the structure. The resulting foamed suspension is poured into plastic molds, in particular 30x40 mm in size, and frozen at -5 ° C for 5 hours, followed by a decrease in temperature to -7 ° C, and then freeze-dried. At temperatures above -5 ° C, structure fixation does not occur, and at temperatures below -7 ° C, when the structure is fixed, a lamellar structure is formed, which negatively affects the mechanical characteristics of the resulting membrane. The dried BMs are crosslinked in a 10% aqueous solution of barium chloride at 37 ° C for 12-24 hours with constant stirring. Then, the obtained BMs are washed from the remaining barium chloride in distilled water and dried under pressure.
Пример.1 Готовят 100 мл 2%-го водного раствора альгината натрия и примешивают 1 час при температуре 50оС. Затем добавляют 1 мл 2-х% водного раствора лаурилсульфата натрия и данную суспензию подвергают активному вспениванию на верхне-приводной мешалке при 3000 об/мин в течение 30 минут. После чего добавляют 1 мл 2-х% водного раствора хлорида бария для увеличения вязкости системы, чтобы не происходило разделения образованных пор и суспензии во время фиксации структуры. Полученную вспененную суспензию разливают по пластиковым формам, в частности размерами 30х40 мм, и замораживают при -5оС в течение 5 часов с последующим понижением температуры до -7оС и подвергают сублимационной сушке. Высушенные БМ подвергают сшивке в 10% водном растворе хлорида бария при 37 оС в течении 24 часов при постоянном перемешивании. Затем полученные БМ отмывают от остатков хлорида бария в дистиллированной воде и подвергают сушке под давлением.Primer.1 Prepare 100 ml of a 2% aqueous solution of sodium alginate and mixed 1 hour at 50 ° C. is then added 1 ml of 2% aqueous sodium lauryl sulfate solution, and this suspension was subjected to foaming on the upper active-drive stirrer at 3000 rpm / min for 30 minutes. Then add 1 ml of a 2% aqueous solution of barium chloride to increase the viscosity of the system, so that there is no separation of the formed pores and suspension during the fixation of the structure. The resultant foamed slurry was poured into plastic molds, in particular dimensions of 30x40 mm, and frozen at -5 ° C for 5 hours followed by lowering the temperature to -7 ° C and freeze-dried. Dried BM is crosslinked in a 10% aqueous solution of barium chloride at 37 ° C for 24 hours with constant stirring. Then, the obtained BMs are washed from the remaining barium chloride in distilled water and dried under pressure.
Сравнительное исследования мембран по изобретению и барьерных мембран на основе альгината кальцияComparative study of the membranes according to the invention and barrier membranes based on calcium alginate
В соответствии с примерами были изготовлены образцы БМ, имеющие составы в пределах заявленных, и определены их свойства в сравнении с БМ на основе альгината кальция. Полученные результаты сведены в таблице 1. In accordance with the examples, BM samples were prepared having compositions within the claimed range and their properties were determined in comparison with BM based on calcium alginate. The results obtained are summarized in table 1.
Таблица 1. Сравнительная характеристика барьерных мембран по изобретению и мембран на основе альгината кальция.Table 1. Comparative characteristics of the barrier membranes of the invention and membranes based on calcium alginate.
%Porosity,
%
Биологическую деградацию определяют по потере массы при выдерживании БМ в буферном растворе при значении рН=5,5 согласно ГОСТ Р ИСО 10993-13. Образцы массой 0,5 г выдерживают в 50 мл дистиллированной воды при 370С в течение 60 суток, после чего их извлекают, сушат при 600С до полного высыхания, когда масса образцов становится неизменной. Расчет растворимости производят по формуле:Biological degradation is determined by the loss of mass while maintaining BM in a buffer solution at pH = 5.5 according to GOST R ISO 10993-13. Samples weighing 0.5 g are incubated in 50 ml of distilled water at 37 ° C for 60 days, after which they are removed, dried at 60 ° C until completely dry, when the mass of the samples becomes unchanged. The solubility calculation is carried out according to the formula:
Р=(m1-m2) /m1 х100%, (1)P = (m 1 -m 2 ) / m 1 x 100%, (1)
где: m1-масса БМ до испытания на растворимость;where: m 1 is the mass of BM before the solubility test;
m2 - масса БМ после испытания на растворимость.m 2 is the mass of BM after the solubility test.
Таким образом, результаты, представленные в таблице 1, показывают, что материал, полученный способом по изобретению, (образец 1) при деградации в буферном растворе, моделирующем среду раны с значением рН 5,5, к 60 суткам теряет 25 масс.%. Следовательно, данный материал будет стабилен, по меньшей мере 2 месяца. Мембрана должна обеспечивать раздельное формирование тканей в течение 2-6 месяцев, поскольку при меньших сроках устойчивости мембраны, при ее растворении может наблюдаться образование дефектной ткани, за счет врастания в нее ткани другого типа. Поэтому, барьерные мембраны по изобретению позволяют избежать образование дефектной ткани. Thus, the results presented in table 1 show that the material obtained by the method according to the invention (sample 1), when degraded in a buffer solution simulating a wound medium with a pH value of 5.5, loses 25 wt.% By 60 days. Therefore, this material will be stable for at least 2 months. The membrane should provide separate formation of tissues within 2-6 months, since with shorter periods of membrane stability, when it is dissolved, the formation of defective tissue can be observed due to the ingrowth of another type of tissue into it. Therefore, the barrier membranes of the invention avoid the formation of defective tissue.
При этом мембрана на основе альгината кальция, полученная аналогичным способом по изобретению, полностью растворяется ко 2-м суткам, таким образом уже ко 2-м суткам она перестанет выполнять барьерную функцию, что не позволяет использовать этот материал в клинической практике.Moreover, the calcium alginate-based membrane obtained in a similar manner according to the invention completely dissolves by the 2nd day, thus already by the 2nd day it will cease to perform the barrier function, which does not allow the use of this material in clinical practice.
Кроме того, результаты данных исследований показывают, что именно при температуре фиксации -5-7 оС можно получить материал с равномерной пористой структурой большой площадью, в то время как использование температуры фиксации равной -10 оС приводит к получению менее прочного материала с пластинчатыми порами.Furthermore, results of these studies show that it is at a temperature fixing -5-7 ° C material may be prepared with a uniform porous structure of large area, whereas the use of fixing temperature at -10 ° C results in a less durable material with lamellar pore .
Если исключить стадию стабилизации пены, то наблюдается расслоение пор по размерам в объеме образца (фигура. 1 а, б). Размер изменяется с 1000 мкм в верхней части образца до 50-200 мкм в нижней части. Размер стенок доходит до 2 мкм. При стабилизации пены наблюдается гомогенное распределение взаимосвязанных пор, размером от 100 до 500 мкм (фигура.1 в, г). Структура альгината непрерывна. Толщина стенок достигает 2 мкм.If we exclude the stage of stabilization of the foam, then there is a stratification of pores in size in the volume of the sample (figure. 1 a, b). The size varies from 1000 microns in the upper part of the sample to 50-200 microns in the lower part. The size of the walls reaches 2 microns. When foam is stabilized, a homogeneous distribution of interconnected pores is observed, ranging in size from 100 to 500 μm (Figure 1 c, d). The structure of alginate is continuous. The wall thickness reaches 2 microns.
Исследование поведения мембраны по изобретению на критических дефектах черепа кости крыс линии ВистарThe study of the behavior of the membrane according to the invention on critical defects of the skull of the bone of Wistar rats
Поведение альгинатной мембраны по изобретению изучали на критических дефектах черепа кости крыс линии Вистар. Всего в эксперименте участвовало 6 животных со сроком наблюдения в 1 и 3 месяца. Под внутрибрюшинной анестезией раствором Золетил-50 0,2 мл, инфильтрационной анестезией Ubistesin 0,2 мл проводили угловой разрез от венечного шва и лобной кости. Бором диаметром 2,3 мм на малых оборотах с постоянной ирригацией NaCl 0,9% создавали критический костный дефект диаметром 9 мм. Особое внимание при препарировании уделялось сохранению твердой мозговой оболочки (ТМО - dura mater). Дефект закрывали альгинатной мембраной и производили послойное ушивание. Животных выводили из эксперимента передозировкой Золетилом-50. Выделяли нужный костный фрагмент, промывали, фиксировали в 10% формалине, декальцинировали в ЭДТА, заключали в парафин. Полученные срезы окрашивали гемотоксилин-эозином и изучали в преходящем свете на синхроскопе Motic Inc. (Италия). The behavior of the alginate membrane according to the invention was studied on critical defects of the skull of the bone of the Wistar rat. In total, 6 animals with an observation period of 1 and 3 months participated in the experiment. Under intraperitoneal anesthesia with a solution of Zoetil-50 0.2 ml, infiltration anesthesia Ubistesin 0.2 ml, an angular incision was made from the coronary suture and frontal bone. Boron with a diameter of 2.3 mm at low speeds with constant irrigation of NaCl 0.9% created a critical bone defect with a diameter of 9 mm. Particular attention during preparation was given to the preservation of the dura mater (TMT - dura mater). The defect was closed with an alginate membrane and layered suturing was performed. Animals were removed from the experiment by an overdose of Zoetil-50. The desired bone fragment was isolated, washed, fixed in 10% formalin, decalcified in EDTA, enclosed in paraffin. The resulting sections were stained with hemotoxylin-eosin and studied in transient light using a Motic Inc. synchroscope. (Italy).
Структура альгинатной мембраны (АМ) через 1 месяц эксперимента. После месяца наблюдений, при закрытии дефекта, часть АМ лежит на надкостнице внешнего слоя компактной кости черепа, сверху покрыта подкожной клетчаткой кожи головы. В некоторых пограничных участках фиброзная ткань надкостницы срастается с альгинатной мембраной. При прохождении внутрь дефекта края АМ уже располагаются на концевых участках кости, а середина на твердой мозговой оболочке, которая является надкостницей внутреннего слоя компактной кости черепа (фигура 2) и представляет собой фиброзную мембрану, состоящую из двух слоев, плотно прилегающих друг к другу. The structure of the alginate membrane (AM) after 1 month of the experiment. After a month of observation, at the closure of the defect, part of the AM lies on the periosteum of the outer layer of the compact bone of the skull, on top is covered with subcutaneous tissue of the scalp. In some border areas, the fibrous tissue of the periosteum fuses with the alginate membrane. Upon passing into the defect, the edges of the AM are already located on the terminal sections of the bone, and the middle on the dura mater, which is the periosteum of the inner layer of the compact bone of the skull (Figure 2) and is a fibrous membrane consisting of two layers that are tightly adjacent to each other.
Наружная часть твердой мозговой оболочки (ТМО) плотно связана с костями черепа, так как от нее вглубь кости врастают пучки коллагеновых волокон. Внутренняя поверхность ТМО со стороны субдурального пространства выстлана эндотелием. ТМО содержит наружную и внутреннюю капиллярную сеть. Наружная капиллярная сеть прилегает к надкостнице, а внутренняя находится под эндотелием. Так как получение критических дефектов связано с механическим воздействием, часть наружной поверхности ТМО может быть деформирована или отсутствовать. Наружную капиллярную сеть можно видеть в местах, не подвергшихся механическому воздействию. Стенки ячеек мембраны начинают расслаиваться на мелкие нитевидные фрагменты. АМ инфильтрирована небольшим количеством фибробластов, макрофагов, красных кровяных телец. Характерно отсутствие гигантских многоядерных клеток, которые появляются как реакция на инородное тело, что говорит о нейтральном состоянии мембраны по отношению к окружающим тканям. The outer part of the dura mater (TMT) is tightly connected with the bones of the skull, since bundles of collagen fibers grow from it deep into the bones. The inner surface of the TMT from the side of the subdural space is lined with endothelium. TMT contains an external and internal capillary network. The external capillary network is adjacent to the periosteum, and the internal is under the endothelium. Since the receipt of critical defects is associated with mechanical stress, a part of the outer surface of the solid alloy can be deformed or absent. The external capillary network can be seen in places not exposed to mechanical stress. The walls of the membrane cells begin to delaminate into small filamentary fragments. AM is infiltrated with a small number of fibroblasts, macrophages, red blood cells. Characteristic is the absence of giant multinucleated cells that appear as a reaction to a foreign body, which indicates a neutral state of the membrane with respect to surrounding tissues.
Структура АМ через 3 месяца. Через 3 месяца структура мембраны меняется. Участки ее расслаиваются и подвергаются частичной минерализации, которая идет неравномерно (фигура 3). Там, где произошла оссификация, видны линии склеивания, что говорит о формировании подобия зрелой пластинчатой кости (фигура 4). Клеточные элементы типа фибробластов и макрофагов представлены незначительно. Важным моментом является отсутствие гигантских многоядерных клеток, возникающих как реакция на чужеродную ткань, что еще раз подтверждает нейтральный характер мембраны. Отмечается наличие мелких сосудов и красных кровяных телец. Не происходит врастания соединительной ткани под АМ. В некоторых участках можно наблюдать резорбцию центральной части АМ (фигура 3), замещение ее фиброзной тканью. По краям, около костных фрагментов, сохраняются участки оссифицированной мембраны (фигура 5).AM structure after 3 months. After 3 months, the membrane structure changes. Her sites are stratified and subjected to partial mineralization, which is uneven (figure 3). Where ossification occurred, gluing lines are visible, which indicates the formation of a similarity of a mature plate bone (figure 4). Cellular elements such as fibroblasts and macrophages are represented slightly. An important point is the absence of giant multinucleated cells that arise as a reaction to foreign tissue, which once again confirms the neutral nature of the membrane. The presence of small vessels and red blood cells is noted. There is no growth of connective tissue under AM. In some areas, one can observe the resorption of the central part of AM (Figure 3), its replacement with fibrous tissue. On the edges, near the bone fragments, sections of the ossified membrane are preserved (figure 5).
Таким образом, исследования поведения альгинатной мембраны по изобретению в критическом костном дефекте показали высокую биосовместимость альгинатной мембраны.Thus, studies of the behavior of the alginate membrane of the invention in a critical bone defect showed high biocompatibility of the alginate membrane.
Несмотря на то что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные эксперименты приведены лишь в целях иллюстрирования способа согласно настоящему изобретению, и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.Although the invention has been described with reference to the disclosed embodiments, it should be apparent to those skilled in the art that the specific experiments described in detail are for the purpose of illustrating the method of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the invention in any way. . It should be understood that various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019125829A RU2713657C1 (en) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | Bioresorbable barrier membrane based on polysaccharide for directed regeneration of bone tissue |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019125829A RU2713657C1 (en) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | Bioresorbable barrier membrane based on polysaccharide for directed regeneration of bone tissue |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2713657C1 true RU2713657C1 (en) | 2020-02-06 |
Family
ID=69625361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019125829A RU2713657C1 (en) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | Bioresorbable barrier membrane based on polysaccharide for directed regeneration of bone tissue |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2713657C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11253547A (en) * | 1998-03-11 | 1999-09-21 | Kunio Ishikawa | Cell blocking film |
| US6632244B1 (en) * | 1998-12-23 | 2003-10-14 | Anamed, Inc. | Corneal implant and method of manufacture |
| RU2217171C2 (en) * | 1997-10-10 | 2003-11-27 | Эд Гейштлих Зёне Аг Фюр Хемише Индустрие | Membrane usable in controlled tissue regeneration |
| RU2665359C2 (en) * | 2013-11-07 | 2018-08-29 | Дзе Дженерал Хоспитал Корпорейшн | Eluting matrix and uses thereof |
-
2019
- 2019-08-15 RU RU2019125829A patent/RU2713657C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2217171C2 (en) * | 1997-10-10 | 2003-11-27 | Эд Гейштлих Зёне Аг Фюр Хемише Индустрие | Membrane usable in controlled tissue regeneration |
| JPH11253547A (en) * | 1998-03-11 | 1999-09-21 | Kunio Ishikawa | Cell blocking film |
| US6632244B1 (en) * | 1998-12-23 | 2003-10-14 | Anamed, Inc. | Corneal implant and method of manufacture |
| RU2665359C2 (en) * | 2013-11-07 | 2018-08-29 | Дзе Дженерал Хоспитал Корпорейшн | Eluting matrix and uses thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7022522B2 (en) | Macroporous polymer scaffold containing calcium phosphate particles | |
| US20080260801A1 (en) | Composite material, especially for medical use, and method for producing the material | |
| WO2013105665A1 (en) | Collagen structure, and method for producing collagen structure | |
| Sionkowska et al. | Bacterial nanocelullose in biomedical applications: A review | |
| EP2268330B1 (en) | Biocompatible implant | |
| CN110665061A (en) | Acellular scaffold solution-GelMA hydrogel composite material and preparation method thereof | |
| JP4551761B2 (en) | Keratin-derived orthopedic material | |
| EP2197504B1 (en) | Biomaterial scaffolds for controlled tissue growth | |
| US20080026032A1 (en) | Composite implants for promoting bone regeneration and augmentation and methods for their preparation and use | |
| PT97832B (en) | PROCESS FOR THE PREPARATION OF PERFORATED BIOCOMPATIBLE MEMBRANES AND ARTIFICIAL SKIN | |
| JP2001523483A (en) | Biodegradable polymer scaffold | |
| JP2001510358A (en) | Biopolymer foams used for tissue repair and reconstruction | |
| JP2004535836A (en) | Crosslinked hyaluronic acid-laminin gels and their use in cell culture and medical implants | |
| KR20130119674A (en) | A composition comprising alginate with fibroblast growth factor for wound healing | |
| KR101429857B1 (en) | Method for manufacturing composite bilayer fiber mat for bone hemorrhage application | |
| Wang et al. | Coagulation/anticoagulation-regulable and tough extracellular matrix hydrogels | |
| Ramakrishnan et al. | Silk fibroin-based bioengineered scaffold for enabling hemostasis and skin regeneration of critical-size full-thickness heat-induced burn wounds | |
| JP7104425B2 (en) | Extracellular matrix material | |
| RU2713657C1 (en) | Bioresorbable barrier membrane based on polysaccharide for directed regeneration of bone tissue | |
| Bombaldi de Souza et al. | Hybrid bilayered chitosan-xanthan/PCL scaffolds as artificial periosteum substitutes for bone tissue regeneration | |
| CN112494712A (en) | Absorbable spongy bone wax with hemostatic and bone healing promoting functions and preparation method thereof | |
| KR20210122242A (en) | Biological scaffolds and methods of making them | |
| CN111849864A (en) | Construction method and application of three-dimensional tumor model acellular derivative matrix scaffold | |
| JP6429490B2 (en) | Collagen fiber cross-linked porous body | |
| RU2684769C1 (en) | Composition for the manufacture of biodegradable scaffolds and the method of its preparation |