WO2019168428A1 - Способ очистки костного и кожного матриксов с использованием сверхкритического флюида - Google Patents
Способ очистки костного и кожного матриксов с использованием сверхкритического флюида Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019168428A1 WO2019168428A1 PCT/RU2018/000139 RU2018000139W WO2019168428A1 WO 2019168428 A1 WO2019168428 A1 WO 2019168428A1 RU 2018000139 W RU2018000139 W RU 2018000139W WO 2019168428 A1 WO2019168428 A1 WO 2019168428A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- supercritical fluid
- bone tissue
- derivatives
- pressure
- bone
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 210000002805 bone matrix Anatomy 0.000 title description 4
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims abstract description 84
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 claims description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 24
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 14
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 abstract description 10
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 9
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000002513 implantation Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 239000012466 permeate Substances 0.000 abstract 1
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 36
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 16
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 13
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 12
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 10
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 10
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 5
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 4
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 4
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000000278 osteoconductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000002138 osteoinductive effect Effects 0.000 description 3
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 235000019624 protein content Nutrition 0.000 description 3
- 238000000194 supercritical-fluid extraction Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 2
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N butyl acetate Chemical compound CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 210000004207 dermis Anatomy 0.000 description 2
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 2
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 2
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 description 1
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 description 1
- 238000007400 DNA extraction Methods 0.000 description 1
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090000526 Papain Proteins 0.000 description 1
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 1
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 1
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 1
- 102000016611 Proteoglycans Human genes 0.000 description 1
- 108010067787 Proteoglycans Proteins 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000295644 Staphylococcaceae Species 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 210000002449 bone cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- WGXZDYPGLJYBJW-UHFFFAOYSA-N chloroform;propan-2-ol Chemical compound CC(C)O.ClC(Cl)Cl WGXZDYPGLJYBJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011538 cleaning material Substances 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 229940096422 collagen type i Drugs 0.000 description 1
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 210000003275 diaphysis Anatomy 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000003366 endpoint assay Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 235000013861 fat-free Nutrition 0.000 description 1
- 102000013373 fibrillar collagen Human genes 0.000 description 1
- 108060002894 fibrillar collagen Proteins 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- YQOKLYTXVFAUCW-UHFFFAOYSA-N guanidine;isothiocyanic acid Chemical compound N=C=S.NC(N)=N YQOKLYTXVFAUCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009442 healing mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 230000005847 immunogenicity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- GJRQTCIYDGXPES-UHFFFAOYSA-N iso-butyl acetate Natural products CC(C)COC(C)=O GJRQTCIYDGXPES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-M isocaproate Chemical compound CC(C)CCC([O-])=O FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- OQAGVSWESNCJJT-UHFFFAOYSA-N isovaleric acid methyl ester Natural products COC(=O)CC(C)C OQAGVSWESNCJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012454 limulus amebocyte lysate test Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000010369 molecular cloning Methods 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 210000002997 osteoclast Anatomy 0.000 description 1
- 230000004819 osteoinduction Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229940055729 papain Drugs 0.000 description 1
- 235000019834 papain Nutrition 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000002205 phenol-chloroform extraction Methods 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 210000004560 pineal gland Anatomy 0.000 description 1
- 210000002826 placenta Anatomy 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 1
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 description 1
- 235000015277 pork Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006920 protein precipitation Effects 0.000 description 1
- 230000035485 pulse pressure Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010407 vacuum cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
- A61L2/22—Phase substances, e.g. smokes, aerosols or sprayed or atomised substances
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3683—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment
- A61L27/3687—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment characterised by the use of chemical agents in the treatment, e.g. specific enzymes, detergents, capping agents, crosslinkers, anticalcification agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
- A61L27/3608—Bone, e.g. demineralised bone matrix [DBM], bone powder
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
- A61L27/362—Skin, e.g. dermal papillae
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/0005—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts
- A61L2/0011—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts using physical methods
- A61L2/0029—Radiation
- A61L2/0035—Gamma radiation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/40—Preparation and treatment of biological tissue for implantation, e.g. decellularisation, cross-linking
Definitions
- Targeted tissue regeneration is used to compensate for bone deficiency resulting from physical damage or infection.
- the main healing mechanism is launched, which is a set of dynamic processes aimed at restoring the anatomical integrity and normal tissue functions.
- bone grafts based on xenogenic biomaterials are also characterized by excellent biocompatibility, however, they have a number of advantages over inert biomaterials: they have high osteoconductivity (the ability to maintain viability, growth and proliferation of adherent bone cells) and osteoinductance (the ability to stimulate directed osteoinduction differentiation of progenitor cells), high porosity by analogy with autologous bone material, wide availability (can be relatively easily obtained by standardized technologies from bovine or pork biomaterial), high adaptability (relative simplicity in organizing and implementing the technological chain of obtaining the finished product from the original material, as well as comparative ease of storage and further use of the product) and the optimal price / price ratio quality.
- the technology for the application of supercritical media has significant advantages compared to existing standard methods for cleaning, modifying and sterilizing bone tissue derivatives and skin matrices, based mainly on chemical, vacuum or ultrasonic cleaning methods, including: 1) allows get a biological product without residual impurities of solvents and related reagents, which significantly increases its biocompatibility and regenerative potential (including osteoconductive and osteoinductive properties); 2) reduces the immunogenicity of derivatives of bone tissue and skin matrices due to the effective extraction of proteoglycans, phospholipids and loose non-collagen proteins; 3) makes it possible to modify the degree of porosity and surface area of bone tissue derivatives and skin matrices, which allows changing the rate of resorption and improving the integration of implantable biomaterials with the surrounding recipient tissues; 4) allows you to incorporate drugs or bioactive molecules into the formed porous structure of biomaterials
- a known method for producing demineralized bone matrix in the form of crumbs including crushing bone, processing of bone fragments with Tween-80 solution, removing detergent, processing with isopropanol-chloroform mixture in an ultrasonic bath, then the crumb is washed with water, treated with HCI solution washed with distilled water, placed in phosphate buffer, washed with distilled water, the resulting fragments are poured with ethanol, the crumbs are dried, crushed using a mill and fractionated using vibro-gr ota on chips of a certain size, lyophilized and sterilized under certain conditions.
- a known method of obtaining a transplant "BIO-MATRIX IMPLANT" for dentistry (RF Patent Ns 2136297 C1).
- the invention relates to dentistry and can be used in maxillofacial surgery for dental implantation and bone reconstruction for orthopedics and traumatology.
- the essence of the invention bone tissue is treated with 0.1 - 0.3% papain solution for at least 10-24 hours at 65 ° C and a pH of 6.5, and then with 1% hydrogen peroxide solution and 1% ethanol solution taken in a ratio of 1: 1 for 24 hours, after which successively in 30, 70, 96% ethanol solutions for 10 hours in each lyophilized and sterilized by irradiation with a dose of 2.5 Mgrad. Effect: increased purification of the transplant from fibrillar collagen and glycoproteins that determine the antigenicity of the tissue.
- a known method of manufacturing bone implants (RF patent Ns 2526429 C1).
- the invention relates to medicine, namely to traumatology and orthopedics, and can be used for the manufacture of mineralized bone implants.
- a bone fragment is blown with a stream of ozone-air mixture with an ozone concentration of 5-50 mg / m 3 for 7-10 minutes.
- the specified bone fragment is mechanically treated with a hydrodynamic stream, as a result of which a preform is obtained.
- the preform is then demineralized in an inorganic acid solution. Neutralize acid residues.
- the workpiece is again processed by blowing the specified ozone-air mixture in the same mode.
- the method provides complete sterilization of bone implants while maintaining their osteoinductive properties.
- a known method for the extraction of lipids (RF Patent Ns 2115422 C1, status - not valid).
- a method of obtaining organic substances of a lipid nature is achieved by extraction of animal feed with carbon dioxide under subcritical and supercritical conditions with a change in pressure and temperature of the process.
- the use of carbon dioxide as an extractant makes it possible to extract lipids from any organs and tissues of animal origin.
- the aim of the invention is the extraction of lipids using carbon dioxide as an extractant - environmentally friendly, non-toxic, explosion and fireproof, with high selectivity, antioxidant and bactericidal properties, which allows to preserve the biological properties of the extracted components.
- the essence of the invention lies in the fact that for the first time shown the possibility of extracting lipids from animal raw materials, human placenta and sediments obtained in the process of fractionation of human blood, using carbon dioxide as an extractant.
- the extraction is carried out by a single-stage or multi-stage change in pressure, temperature and duration of extraction in the range of respectively 1, 8-38.5 MPa, from minus 34 to 45 ° C, from 2.5 to 17.5 hours.
- This invention relates to a process for processing bone tissue of animal or human origin, as well as the corresponding implantable biomaterial.
- bone tissue was cleaned from initially fatty organic substances by supercritical fluid extraction.
- the optimal processing conditions were chosen: temperature - 31-60 ° C, pressure - from 1, 5 * 10 7 to 4 * 10 7 Pa.
- the process includes: 1) mechanical cleaning of bone tissue from organic substances; 2) a bone incision according to a predetermined shape; 3) cleaning the bone tissue in order to extract the components harmful to successful implantation, for which supercritical fluid penetrates into the bone tissue, in which lipid organic substances are dissolved and extracted; 4) flushing, dehydration and sterilization of bone tissue; 5) treatment of bone tissue with a chemical and / or enzymatic method in order to extract the remaining proteins; 6) drying in a ventilation oven at a temperature of 30-60 ° C. Sterilization can be accomplished by irradiation with either b-particles or y-rays.
- the prototype is processed in supercritical carbon dioxide, followed by treatment of bone tissue with a chemical or enzymatic method and final processing in ethanol. Since ethanol is a polar solvent and therefore dissolves only polar solvents, non-polar toxic substances remain in the bone tissue.
- the primary purification is carried out with chemical reagents, and only then is the supercritical fluid (carbon dioxide) treated with a co-solvent ethanol for deeper purification.
- the treatment with supercritical carbon dioxide is carried out in several stages: first, static soaking in a supercritical solution is carried out, and then there is flowing dynamic passing through the sample of supercritical fluid to remove pollutants and residual co-solvent-ethanol. This allows, in contrast to the prototype, to carry out a deeper cleaning with a supercritical carbon dioxide medium, which reduces the number of stages used by chemicals and the time of subsequent processing.
- the pressure drop allows both to achieve a deeper penetration of the supercritical fluid into the interior of the sample and to improve the dissolving ability.
- the present invention shows data reflecting the high degree of purification of biological matrices from DNA and proteins, as well as data on the sterilizing ability of the invention, which demonstrates its universal nature.
- the objective of this invention is a method of cleaning material for implantation, consisting of derivatives of bone tissue or skin matrix, to obtain a material with improved mechanical properties, increased biosafety and increased osseointegrative properties compared to existing analogues.
- This invention offers a new cleaning process in which supercritical fluid, preferably carbon dioxide, is used as a solvent in the cleaning of bone tissue and skin matrix derivatives, which eliminates the above disadvantages of analogues.
- supercritical carbon dioxide can also act as a solvent for modifying reagents, in particular, for growth factors and bioactive peptides, as well as a highly effective sterilizing substance.
- This problem is solved by creating a method for cleaning bone material or skin matrix, including at least the following successive stages: (a) treat the specified material with a solution of hydrogen peroxide for 0.5-18 hours; (b) treat the material with a supercritical fluid solution with the addition of a co-solvent in an amount of 0.5-10% by weight of the supplied supercritical fluid for 15-60 minutes at a temperature of 25-45 ° C and a fixed pressure in the range from 10 to 25 MPa; (c) treating the material with a supercritical fluid solution with the addition of a co-solvent in an amount
- this method is characterized in that at the stage (c) the increase and decrease in pressure during processing occurs at least two times. In preferred embodiments of the invention, this method is characterized in that during the processing of the material in step (g) at least once the pressure is increased by at least 5 MPa and then reduced back to the original pressure value.
- step (a) the material is treated with a solution of hydrogen peroxide at a final concentration of 6%.
- this method is characterized in that the material purified in stages (a) to (g) is further sterilized with beta or gamma radiation at a dose of 10-30 kGy.
- a new method has been developed that allows for deep cleaning of materials intended for implantation consisting of derivatives of bone tissue or skin matrix.
- the proposed method increases the cleaning efficiency, while maintaining the structure of the processed material, which provides a sterile material with improved mechanical properties, increased biosafety and increased osseointegrative properties.
- Fig. 1 Schematic diagram of the experimental setup: 1 - carbon dioxide cylinder; 2 - filter drier; 7.11 - valve; 3 - thermostat; 4 - heat exchanger for cooling; 5 - flow meter; 6 - high pressure pump; 8 - control unit; 9 - high pressure gauge; 10 - extraction cell; 12 is a collection of extract.
- the terms “includes” and “including” are interpreted as meaning “includes, inter alia,”. These terms are not intended to be construed as “consists of only”.
- cortical and cancellous bone tissue separately or in combination in the form of blocks of various sizes and volumes, crumbs of various sizes, isolated from the pineal glands or diaphysis of large tubular bones or flat bones.
- supercritical fluid or supercritical fluid, is meant any substance located at a temperature and pressure above a critical point. In a substance in a supercritical state, the difference between the liquid and gas phases disappears.
- the main advantages of supercritical fluids as solvents are: 1) a combination of the properties of gases at high pressures (low viscosity, high diffusion coefficient) and liquids (high solubility); 2) fast mass transfer, due to the low viscosity and high diffusion coefficient; 3) a combination of negligible interfacial tension with low viscosity and high diffusion coefficient, which facilitates the penetration of supercritical fluids into porous media in comparison with liquids; 4) high sensitivity of the dissolving ability of supercritical fluids to changes in pressure or temperature.
- various derivatives of bone tissue (bone matrix, bone mineral, bone collagen type I) and dermal extracellular matrix with preliminary rough or deep processing are suitable.
- the medical device must comply with the requirements of GOST R 50444 and GOST R ISO 14630.
- the medical device must have a native fibrous-porous or trabecular-porous structure, may contain amorphous hydroxyapatite as the active osteoconductive component.
- the native collagen matrix should not contain other extraneous mechanical impurities.
- bone derivatives and skin matrix can be purified from the vast majority of lipids, DNA and protein by supercritical fluid extraction, consisting of several stages.
- the advantages of the invention in comparison with analogues are the reduction of time and stages of both preliminary and subsequent processing, reduction of exposure to toxic solvents, and improvement of the quality of cleaning.
- inventive cleaning method is carried out as described below.
- the schematic diagram of the installation used is shown in Figure 1.
- the thermostat (3) starts to cool the heat exchanger (4) and pump heads (6).
- the temperature control process continues until the coolant temperature reaches -5 ° C.
- An experimental sample is loaded into the extraction cell (10).
- ethyl alcohol is added to the extraction cell (10) in an amount of 5% by weight of the supercritical fluid supplied.
- valve (7) and cylinder valve (1) open, from where carbon dioxide with an initial pressure of 5-6 MPa enters the cooling heat exchanger (4) through a filter dryer (2).
- carbon dioxide through the flow meter (5) enters the high pressure pump (6), where it is compressed to a predetermined pressure, after which carbon dioxide enters the cell (10).
- the required temperature and pressure are set using the control unit (8).
- Derivatives of bone tissue or skin matrix derived from xenogenic bone biomaterial or dermis by appropriate mechanical cleaning and chemical treatment are cut in the right directions and to a predetermined shape (blocks, paste, crumbs, membrane-plates). Then the derivatives of bone tissue and skin matrix are subjected to additional chemical treatment, if required by the protocol.
- Derivatives of bone tissue or skin matrix are previously placed in the extraction cell 10.
- the optimal processing conditions are: temperature in the range from 31 to 45 ° C, pressure from 1 * 10 7 Pa to 3.5 * 10 7 Pa.
- the treatment temperature should be reduced to avoid deterioration of the properties of the final product.
- the experimental sample is processed by the static method for 30-60 minutes. Carbon dioxide in a supercritical state dissolves most of the organic matter from the bone, especially lipids.
- the valve (11) opens for processing by the dynamic method for 60-120 minutes with a flow of carbon dioxide of 3-4 g / min. Carbon dioxide consumption is also recorded using the control unit (8). Pressure relief is carried out with the valve closed (7) and the valve open (8) for 45 minutes.
- the extract obtained at the end of the processing process is collected in a collection (12).
- the resulting samples are placed in a penicillin vial with a capacity of 10 ml.
- ethyl alcohol is added to the extraction cell in an amount of 5% by weight of the supplied supercritical fluid.
- Two-stage processing is possible: the first stage with the addition of ethyl alcohol at 30 minutes of static exposure and 60 minutes of dynamic exposure, the second stage of cleaning with the same parameters with pure carbon dioxide.
- the total processing time increases accordingly. It is possible to recommend these processing parameters at high protein contents in the initial samples and when the requirement is to reduce the residual solvent in the final product.
- Pulse pressure cleaning is also possible. Initially, the treatment is carried out in static mode at a pressure of 150 bar for 30 minutes. Further, the pressure rises to 250 bar and is also maintained for 30 minutes. In dynamic processing, a pressure of 250 bar is initially maintained and then lowered to 150 bar in order to avoid a sharp pressure drop. This technique helps to avoid competition between the two mechanisms of low diffusion and high dissolving ability at high pressure. Initial treatment at low pressure allows the fluid to penetrate deep into the porous structure, and a further increase in pressure increases the density of carbon dioxide, providing its better dissolving ability.
- the treatment of bone tissue and dermal matrix derivatives with supercritical fluid can be combined with preliminary chemical cleaning of the matrices with using solutions of detergents, alcohols and a solution of hydrogen peroxide with an exposure of up to 18 hours. Additional processing guarantees a more efficient extraction of contaminating proteins from bone tissue and reduces the risk of rejection of bone tissue and skin matrix derivatives treated with the above method.
- Derivatives of bone tissue or skin matrix are sterilized before packaging. It can be carried out both by b- and g-radiation (preferred power is 10-30 kGy). Before implantation, repeated cutting of bone tissue or skin matrix is possible in order to adapt them personally for the recipient.
- the sterility of the material resulting from the implementation of the method was determined according to GOST ISO 11737-2-2011. For this, 1 ml of sterile saline was extracted from the samples at 37 ° C, after which 10 ⁇ l of the extract was placed on the surface of Müller-Hinton medium (NINCF, St. Russia) for selection of staphylococci, since the samples can be seeded with these microorganisms as autochthonous microflora. For fluorimetric determination of the amount of DNA, the sorbent method and the phenol-chloroform extraction method according to Maniatis were used.
- Protein was determined according to Kjeldahl GOST 938.7-68 as amended (Pharmacopoeia article M3 of the Russian Federation: Determination of protein-nitrogen OFS with Nessler's reagent with preliminary precipitation of protein material in immunobiological drugs). Pyrogen-freeness was determined according to GOST ISO 10993-11 using a quantitative LAL test and a LAL Chromogenic Endpoint Assay.
- the studied samples were divided into groups: (1) native bone tissue, (2) fat-free bone tissue ethanol solution, (3) bone tissue treated with ethanol, 6% hydrogen peroxide and 0, 1 HCI for decalcification.
- the advantages of the proposed method include: 1) effective purification of the initial derivatives of bone tissue or skin matrix using reagents in a supercritical state; 2) the formation of developed porosity when cleaning derivatives of bone tissue or skin matrix; 3) reduction of exposure to toxic organic solvents, which improves the integration of biomaterial with the tissues of the recipient; 4) reduction of time and stages of processing in comparison with traditional methods of exposure; 5) increased standardization and biosafety for staff; 6) effective incorporation of modifying substances (for example, growth factors and bioactive peptides) and effective sterilization of the material without loss of biological activity of these modifying substances.
- modifying substances for example, growth factors and bioactive peptides
- the initial samples should be pre-crushed if possible in order to facilitate the penetration of supercritical fluid;
- Processing parameters should be selected based on the initial indicators of protein and DNA in the original samples. Recommended parameter ranges are: for processing temperature - 25-45 ° ⁇ , for pressure - 100-350 bar, for static processing time - 30-60 minutes, for dynamic processing time - up to 120 minutes.
- the cleaning of bone tissue and skin matrix derivatives can be two-stage: the first stage includes adding ethanol to the supercritical carbon dioxide with 30 minutes of static exposure and 60 minutes of dynamic exposure, the second stage of cleaning is carried out with the same parameters with pure supercritical carbon dioxide .
- Derivatives of bone tissue and skin matrix can be cleaned using "pulsating" pressure, the essence of which is to increase and decrease the processing pressure in turn (that is, to create a pressure drop).
- the purification of derivatives of bone tissue and skin matrix may include additional chemical treatment using a 6% hydrogen peroxide solution with an exposure time of up to 18 hours. Purification of bone tissue and skin matrix derivatives allows for subsequent sterilization with both b- and y-radiation in doses of 10-30 kGy.
- Modification of the method for cleaning derivatives of bone tissue and skin matrix allows the incorporation of additional modifying substances (for example, growth factors and bioactive peptides) into the porous structure of the material after purification, which further increases the osteoconductive and osteoinductive properties of the material for implantation.
- additional modifying substances for example, growth factors and bioactive peptides
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Botany (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, ортопедии и стоматологии, и заключается в очистке, модификации и стерилизации производных костной ткани и кожного матрикса в среде сверхкритического флюида, предпочтительно углекислого газа. Параметры обработки сверхкритическим флюидом подбираются исходя из исходных показателей содержания белка и ДНК в образцах. Рекомендуемые диапазоны параметров составляют: для температуры обработки - 25-45 °С, для давления - 100-350 бар, для времени статической обработки - 30-60 минут, для времени динамической обработки - до 90 минут. Процесс включает механическую очистку производных костной ткани и кожного матрикса от всех органических веществ, включающую в себя как минимум один этап, в котором сверхкритический флюид, предпочтительно углекислый газ, проникает в производные костной ткани или кожный матрикс. Технический результат изобретения заключается в обеспечении универсальности применения производных костной ткани и кожного матрикса, а также в улучшении механических и остеоинтегративных свойств производных костной ткани при их имплантации.
Description
СПОСОБ ОЧИСТКИ КОСТНОГО И КОЖНОГО МАТРИКСОВ с
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО ФЛЮИДА
Направленная тканевая регенерация применяется для восполнения дефицита кости, возникшего в результате физического повреждения или инфицирования. В ходе регенерации кости запускается основной механизм заживления, представляющий собой комплекс динамических процессов, направленных на восстановление анатомической целостности и нормальных функций ткани.
Одной из основных проблем тканевой инженерии является то, что большинство выпускаемых биоматериалов инертны: они не принимают участия в процессе физиологического моделирования кости. Поскольку главной концепцией их создания изначально была биосовместимость, их функции ограничены поддержанием первоначального объема ткани (трехмерный каркас).
Материал, не обладающий никакими свойствами, кроме биосовместимости, при внедрении в организм становится, по сути, постоянным протезом. Его роль в реконструкции кости чрезвычайно мала. Активность остеокластов при введении гидроксиапатита, полученного искусственным путем, или естественного костного гидроксиапатита, подвергнутого грубой обработке, остается низкой, что существенно удлиняет процесс резорбции.
В то же время костные трансплантаты на основе ксеногенных биоматериалов также характеризуются отличной биосовместимостью, однако при этом имеют целый ряд преимуществ перед инертными биоматериалами: они обладают высокой остеокондуктивностью (способностью поддерживать жизнеспособность, рост и пролиферацию адгезировавшихся клеток костной ткани) и остеоиндуктивностью (способностью стимулировать направленную остеогенную дифференцировку прогениторных клеток), высокой пористостью по аналогии с аутологичным костным материалом, широкой доступностью (могут быть относительно легко получены по стандартизированным технологиям из бычьего или свиного биоматериала), высокой технологичностью (относительной простотой в организации и реализации технологической цепочки получения готового продукта из изначального материала, а также сравнительной простотой хранения и дальнейшего применения продукта) и оптимальным соотношением цена/качество.
Технология применения сверхкритических сред, в частности, сверхкритического углекислого газа обладает значительными преимуществами в сравнении с существующими стандартными методами очистки, модификации и стерилизации производных костной ткани и кожных матриксов, основанными преимущественно на методах химической, вакуумной или ультразвуковой очистки, в том числе: 1) позволяет получить биопрепарат без остаточных примесей растворителей и сопутствующих
реагентов, что значительно повышает его биосовместимость и регенераторный потенциал (в том числе остеокондуктивные и остеоиндуктивные свойства); 2) снижает иммуногенность производных костной ткани и кожных матриксов вследствие эффективного экстрагирования протеогликанов, фосфолипидов и незакрепленных неколлагеновых белков; 3) дает возможность модификации степени пористости и площади поверхности производных костной ткани и кожных матриксов, что позволяет изменять скорость резорбции и улучшать интеграцию имплантируемых биоматериалов с окружающими тканями реципиента; 4) позволяет инкорпорировать в сформированную пористую структуру биоматериалов лекарственные средства или биоактивные молекулы
(в частности, факторы роста и биоактивные пептиды), что дает возможность придавать производным костной ткани и кожным матриксам направленный регенераторный потенциал; 5) эффективно стерилизует производные костной ткани и кожные матриксы, при этом сохраняя их механические свойства; 6) значительно (в 10-20 раз) сокращает длительность процесса получения производных костной ткани и кожных матриксов.
На сегодняшний день существует острая потребность в эффективных способах подготовки костных материалов для трансплантации. В частности, на отечественном рынке на данный момент не существует технологий очистки и стерилизации производных костной ткани и кожных матриксов с помощью сверхкритических флюидов (сверхкритического углекислого газа). Данное изобретение обладает рядом свойств, необходимых для получения стерильного материала с улучшенными механическими свойствами, увеличенной биобезопасностью и повышенными остеоинтегративными свойствами.
Обнаруженные авторами аналоги изобретения перечислены ниже.
Известен способ получения деминерализованного костного матрикса в виде крошки (Патент РФ N° 2456003 С1), включающий измельчение кости, обработку фрагментов кости раствором Tween-80, удаление детергента, обработку смесью изопропанол-хлороформ в ультразвуковой бане, далее крошку отмывают водой, обрабатывают раствором HCI, промывают дистиллированной водой, помещают в фосфатный буфер, отмывают дистиллированной водой, полученные фрагменты заливают этиловым спиртом, крошку высушивают, измельчают с помощью мельницы и фракционируют с помощью виброгрохота на крошку определенного размера, лиофилизуют, стерилизуют при определенных условиях.
Известен способ получения трансплантата "БИО-МАТРИКС ИМПЛАНТ" для стоматологии (Патент РФ Ns 2136297 С1). Изобретение относится к стоматологии и может быть использовано в челюстно-лицевой хирургии при дентальной имплантации и реконструкции костной ткани при ортопедии и травматологии. Сущность изобретения: костную ткань обрабатывают 0,1 - 0,3% раствором папаина не менее 10 - 24 часов при 65°С и pH 6,5, а затем 1 % раствором перекиси водорода и 1% раствором этанола, взятых
в соотношении 1 : 1 в течение 24 часов, после чего последовательно в 30, 70, 96% растворах этилового спирта по 10 часов в каждом лиофилизируют и стерилизуют облучением дозой 2,5 Мград. Технический результат: повышение очистки трансплантата от фибриллярного коллагена и гликопротеинов, определяющих антигенность ткани.
Известен способ изготовления костных имплантов (патент РФ Ns 2526429 С1). Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для изготовления минерализованных костных имплантатов. Для этого фрагмент кости обдувают струей озоно-воздушной смеси с концентрацией озона 5-50 мг/м3 в течение 7-10 минут. Затем указанный фрагмент кости механически обрабатывают гидродинамической струей, в результате чего получают заготовку. Затем заготовку деминерализуют в растворе неорганической кислоты. Нейтрализуют остатки кислоты. Далее заготовку снова обрабатывают путем обдува указанной озоно-воздушной смесью в том же режиме. Способ обеспечивает полную стерилизацию костных имплантатов при сохранении их остеоиндуктивных свойств.
Известен способ извлечения липидов (Патент РФ Ns 2115422 С1 , статус - не действует). Способ получения органических веществ липидного характера достигается путем экстракции животного сырья углекислым газом в докритических и сверхкритических условиях при изменении давления и температурного режима процесса. Использование в качестве экстрагента углекислого газа обеспечивает возможность извлечения липидов из любых органов и тканей животного происхождения. Целью изобретения является извлечение липидов с использованием в качестве экстрагента углекислого газа - экологически чистого, не токсичного, взрыво- и пожаробезопасного, обладающего высокой селективностью, антиоксидантными и бактерицидными свойствами, позволяющего максимально сохранить биологические свойства извлекаемых компонентов. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что впервые показана возможность извлечения липидов из животного сырья, плаценты человека и осадков, получаемых в процессе фракционирования крови человека, с использованием в качестве экстрагента диоксида углерода. Экстракцию осуществляют путем одноступенчатого или многоступенчатого изменения давления, температуры и длительности экстракции в диапазоне соответственно 1 ,8-38,5 МПа, от минус 34 до 45°С, от 2,5 до 17,5 часов.
Все приведенные аналоги изобретения используют стандартные технологии химической очистки и поэтому значительно уступают по эффективности и биобезопасности своего целевого использования при очистке производных костной ткани и кожных матриксов сверхкритическому углекислому газу вследствие ряда причин: 1) ограниченного проникновения реагента к очищаемой поверхности; 2) сохранения остаточного растворителя в структуре биологического матрикса (эффект «высыхающей капли»); 3) наличия выраженной цитотоксичности (этиловый спирт, ацетон, мочевина); 4) выраженной аллергенности.
В качестве прототипа способа очищения производных костной ткани и кожных матриксов, подлежащих последующей имплантации, можно рассмотреть патент US 6,217,614 В1 «Процесс обработки костных тканей и соответствующих имплантируемых биоматериалов». Данное изобретение относится к процессу обработки костных тканей животного или человеческого происхождения, а также соответствующего имплантируемого биоматериала. Согласно US 6,217,614 костная ткань была прочищена от изначально жирных органических веществ путем экстракции флюидом в сверхкритическом состоянии. Оптимальными условиями обработки были выбраны: температура - 31-60°С, давление - от 1 ,5*107 до 4*107 Па. Согласно изобретению, процесс включает в себя: 1) механическую очистку костной ткани от органических веществ; 2) разрез костной ткани согласно заранее определенной форме; 3) очистку костной ткани с целью извлечения составных частей, вредных для успешной имплантации, для чего в костную ткань проникает сверхкритический флюид, в котором растворяются и с которым извлекаются липидные органические вещества; 4) промывку, дегидратацию и стерилизацию костной ткани; 5) обработку костной ткани химическим и/или ферментативным способом с целью извлечения оставшихся белков; 6) высушивание в вентиляционной печи при температуре 30-60°С. Стерилизация может быть выполнена путем облучения либо b-частицами, либо у-лучами.
Основные отличия способа, описанного в US 6,217,614, от способа, предлагаемого в настоящем изобретении, приведены ниже.
1) В прототипе производится обработка в сверхкритическом углекислом газе с последующей обработкой костной ткани химическим или ферментативным методом и итоговой обработкой в этаноле. Так как этанол является полярным растворителем и поэтому растворяет только полярные растворители, то неполярные токсичные вещества остаются в костной ткани. В предлагаемом в данном изобретении способе первичная очистка проводится химическими реагентами, и только затем проводится обработка сверхкритическим флюидом (углекислым газом) с сорастворителем-этанолом для более глубокой очистки.
2) В сравнении с прототипом, в предлагаемом изобретении обработка при помощи сверхкритического углекислого газа проводится в несколько стадий: сначала осуществляется статическая выдержка в сверхкритическом растворе, а далее идет проточное динамическое пропускание сквозь образец сверхкритического флюида для удаления загрязнителей и остаточного сорастворителя-этанола. Это позволяет, в отличие от прототипа, осуществить более глубокую очистку именно средой сверхкритического углекислого газа, что уменьшает количество стадий, используемых химических веществ и время последующей обработки.
3) Помимо более длительного времени обработки, в предлагаемом изобретении используется «пульсирующее» давление, суть которого заключается в поочередном
повышении и понижении давления обработки, при этом данный способ не отражен в прототипе. Использование одностадийной обработки при единственном значении оптимального давления является приемлемым применительно к образцам с относительно небольшой толщиной и равномерной пористой структурой. В то же время, так как производные костной ткани характеризуются неоднородной пористой структурой, целесообразно использовать многостадийную обработку «пульсирующим» давлением.
Перепад давления позволяет как добиться более глубокого проникновения сверхкритического флюида вглубь образца, так и улучшить растворяющую способность.
4) Кроме глубокой очистки от липидов, описанной в прототипе, в предлагаемом изобретении показаны данные, отражающие высокую степень очистки биологических матриксов от ДНК и белков, а также данные по стерилизующей способности изобретения, что демонстрирует его универсальный характер.
5) В отличие от прототипа, в предлагаемом изобретении показано использование технологии сверхкритической флюидной экстракции не только для очистки производных костной ткани, но и для очистки кожного матрикса, обладающего другой исходной структурой.
Сущность изобретения
Задачей данного изобретения является способа очистки материала для имплантации, состоящего из производных костной ткани или кожного матрикса, для получения материала с улучшенными механическими свойствами, увеличенной биобезопасностью и повышенными остеоинтегративными свойствами по сравнению с существующими аналогами. Данное изобретение предлагает новый процесс очистки, в котором в качестве растворителя при очистке производных костной ткани и кожного матрикса используется сверхкритический флюид, предпочтительно углекислый газ, что позволяет исключить перечисленные выше недостатки аналогов.
Отсутствие у сверхкритического углекислого газа жидкой фазы при нормальных условиях делает возможным по завершении технологического процесса модификации биологической ткани перевести углекислый газ из состояния плотной сверхкритической среды в состояние разреженного газа, исключая формирование жидкой фазы и образование эффекта «высыхающих капель жидкости». Технологический процесс возможно проводить без нагревания производных костной ткани и кожного матрикса, что позволяет сохранять их нативную нереконструированную структуру.
Одновременно с очисткой производных костной ткани и кожного матрикса сверхкритический углекислый газ способен выступать и в качестве растворителя для модифицирующих реагентов, в частности, для факторов роста и биоактивных пептидов, а также в качестве высокоэффективного стерилизующего вещества.
Указанная задача решается путем создания способа очистки материала костной ткани или кожного матрикса, включающего по меньшей мере следующие
последовательные стадии: (а) обрабатывают указанный материал раствором перекиси водорода в течение 0,5-18 ч; (б) обрабатывают материал сверхкритическим флюидным раствором с добавлением сорастворителя в количестве 0,5-10% от массы подаваемого сверхкритического флюида в течение 15-60 мин при температуре 25-45 °С и фиксированном давлении в интервале от 10 до 25 МПа; (в) обрабатывают материал сверхкритическим флюидным раствором с добавлением сорастворителя в количестве
0,5-10% от массы подаваемого сверхкритического флюида при температуре 25-45 °С, при этом в процессе обработки повышают давление на по меньшей мере 5 МПа и затем понижают обратно до исходного значения давления, используемого на стадии б); (г) обрабатывают материал сверхкритическим флюидным раствором без добавления сорастворителя в течение 15-120 мин при температуре 25-45 °С и значениях давления в интервале от 10 до 35 МПа. В предпочтительных вариантах изобретения в качестве сверхкритического флюидного раствора используется углекислый газ, находящийся в сверхкритическом состоянии. Другие низкотоксичные для живого организма вещества, или комбинации веществ, находящиеся в сверхкритическом состоянии и способные эффективно экстрагировать органические вещества, также могут быть использованы в настоящем способе в качестве замены сверхкритическому углекислому газу.
В качестве сверхкритического флюида в данном изобретении может быть использованы следующие вещества:
(1) сверхкритический С02 - диоксид углерода в чистом виде или с сорастворителями (этиловый спирт, изопропиловый спирт) при температуре от 30 до 41 °С и давлении от 73 атм;
(2) сверхкритический С02 с азеотропообразователем (толуол, ксилол, пропанол, этилбензол, этиламиловый эфир, н-пропилацетат, изопропилацетат, н- бутилацетат, изобутилацетат отдельно или в комбинации) при температуре от 30 до 41 °С и давлении от 73 атм;
(3) сверхкритический N20 - окись азота в чистом виде или с сорастворителями при температуре от 37 до 41 °С и давлении от 72 атм.
В некоторых вариантах изобретения данный способ характеризуется тем, что на стадии (в) повышение и понижение давления в процессе обработки происходит по меньшей мере два раза. В предпочтительных вариантах изобретения данный способ характеризуется тем, что в процессе обработки материала на стадии (г) по меньшей мере один раз повышают давление на по меньшей мере 5 МПа и затем понижают обратно до исходного значения давления.
В некоторых вариантах изобретения в качестве сорастворителя в данном способе используется этанол, а общая продолжительность стадии в) составляет 60-120 мин. В других вариантах изобретения данный способ характеризуется тем, что на стадии (а) материал обрабатывают раствором перекиси водорода в конечной концентрации 6%.
В некоторых вариантах изобретения данный способ характеризуется тем, что очищенный на стадиях (а)-(г) материал дополнительно стерилизуют бета или гамма- излучением в дозе 10-30 кГр.
При осуществлении изобретения достигается следующий технический результат: разработан новый способ, позволяющий проводить глубокую очистку предназначенных для имплантации материалов, состоящих из производных костной ткани или кожного матрикса. Предложенный способ увеличивает эффективность очистки, сохраняя при этом структуру обрабатываемого материала, что обеспечивает получение стерильного материала с улучшенными механическими свойствами, увеличенной биобезопасностью и повышенными остеоинтегративными свойствами.
Краткое описание рисунков
Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки: 1 - баллон с углекислым газом; 2 - фильтр-осушитель; 7,11 - вентиль; 3 - термостат; 4 - теплообменник для охлаждения; 5 - расходомер; 6 - насос высокого давления; 8 - блок управления; 9 - манометр высокого давления; 10 - экстракционная ячейка; 12 - сборник экстракта.
Подробное раскрытие изобретения
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». В описании данного изобретения под материалом костной ткани, а также производными костной ткани, следует понимать кортикальную и губчатую костную ткань раздельно или в комбинации в виде блоков различной величины и объемов, крошки различного размера, выделенных из эпифизов или диафизов крупных трубчатых костей или плоских костей. Под сверхкритическим флюидом, или сверхкритической жидкостью, следует понимать любое вещество, находящееся при температуре и давлении выше критической точки. У вещества, находящегося в сверхкритическом состоянии, исчезает различие между жидкой и газовой фазой.
Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.
Основными преимуществами сверхкритических флюидов как растворителей являются: 1) сочетание свойств газов при высоких давлениях (низкая вязкость, высокий коэффициент диффузии) и жидкостей (высокая растворяющая способность); 2) быстрый массоперенос, осуществляемый благодаря низкой вязкости и высокому коэффициенту диффузии; 3) сочетание пренебрежимо малого межфазного натяжения с низкой вязкостью и высоким коэффициентом диффузии, облегчающее сверхкритическим флюидам проникновение в пористые среды по сравнению с жидкостями; 4) высокая
чувствительность растворяющей способности сверхкритических флюидов к изменению давления или температуры.
В качестве сырья для описываемого способа подходят различные производные костной ткани (костный матрикс, костный минерал, костный коллаген I типа) и кожный экстрацеллюлярный матрикс с предварительно проведенной грубой или глубокой обработкой. Медицинское изделие должно соответствовать требованиям ГОСТ Р 50444 и ГОСТ Р ИСО 14630. Медицинское изделие должно иметь нативную волокнисто-пористую или трабекулярно-пористую структуру, может содержать в качестве активного остеокондуктивного компонента аморфный гидроксиапатит. Нативная коллагеновая матрица не должна содержать других посторонних механических включений.
Согласно данному изобретению, производные костной ткани и кожный матрикс могут быть очищены от подавляющей части липидов, ДНК и белка путем сверхкритической флюидной экстракции, состоящей из нескольких стадей. Преимущества изобретения по сравнению с аналогами состоят в уменьшении времени и стадий как предварительной, так и последующей обработки, снижении воздействия токсических растворителей, улучшении качества очистки.
Прочие цели, характеристики и достоинства данного изобретения будут объяснены в следующем описании, представляющую собой установку для осуществления способа в соответствии с данным изобретением.
Нижеследующие примеры осуществления способа приведены в целях раскрытия характеристик настоящего изобретения и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения заявляемый способ очистки осуществляется как описано ниже. Принципиальная схема использованной установки представлена на Рисунке 1.
Перед началом эксперимента запускается термостат (3) для охлаждения теплообменника (4) и головок насоса (6). Процесс термостатирования продолжается до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости не достигнет -5°С. В экстракционную ячейку (10) загружается экспериментальный образец. При экспериментах, предполагающих использование сорастворителя, в экстракционную ячейку (10) добавляется этиловый спирт в количестве 5% от массы подаваемого сверхкритического флюида. Далее открывается вентиль (7) и вентиль баллона (1 ), откуда углекислый газ с первоначальным давлением 5-6 МПа попадает в охлаждающий теплообменник (4) через фильтр-осушитель (2). После перехода в жидкую фазу углекислый газ через расходомер (5) поступает в насос высокого давления (6), где сжимается до заданного давления, после чего углекислый газ поступает в ячейку (10). Требуемая температура и давление задаются с помощью блока управления (8).
Производные костной ткани или кожный матрикс, полученные из ксеногенного
костного биоматериала или дермы путем соответствующей механической очистки и химической обработки, разрезаются в нужных направлениях и до заранее определенной формы (блоков, пасты, крошки, мембраны-пластины). Затем производные костной ткани и кожный матрикс подвергаются дополнительной химической обработке, если это предусмотрено протоколом.
Производные костной ткани или кожный матрикс предварительно помещаются в экстракционную ячейку 10. Оптимальные условия обработки составляют: температура в диапазоне от 31 до 45 ° С, давление от 1*107 Па до 3,5*107 Па. При обработке кожного матрикса следует уменьшить температуру обработки во избежание ухудшения свойств конечного продукта. Первоначально экспериментальный образец обрабатывается статическим методом в течение 30-60 минут. Углекислый газ в сверхкритическом состоянии растворяет в себе большую часть органических веществ из кости, особенно липидов. Затем открывается вентиль (11) для осуществления обработки динамическим методом в течение 60-120 минут с расходом углекислого газа в 3-4 г/мин. Расход углекислого газа также регистрируется с помощью блока управления (8). Сброс давления осуществляется при закрытом вентиле (7) и открытом вентиле (8) в течении 45 минут. Полученный по завершению процесса обработки экстракт собирается в сборнике (12). Полученные образцы помещаются в пенициллиновый флакон емкостью 10 мл.
Для улучшения качества очищения в экстракционную ячейку добавляется этиловый спирт в количестве 5% от массы подаваемого сверхкритического флюида.
Возможна двухступенчатая обработка: первая ступень с добавлением этилового спирта при 30 минутах статической выдержки и 60 минут динамической выдержки, вторая ступень очистка при этих же параметрах с чистым углекислым газом. Суммарно время обработки соответственно увеличивается. Можно рекомендовать данные параметры обработки при высоких содержаниях белка в исходных образцах и при требовании сокращения остаточного растворителя в конечном продукте.
Также возможна очистка при пульсирующем давлении. Первоначально обработка ведется в статическом режиме при давлении 150 бар в течение 30 минут. Далее давление повышается до 250 бар и выдерживается также 30 мин. При динамической обработке первоначально выдерживается давление 250 бар и затем понижается до 150 бар с целью избегания резкого перепада давления. Данная методика помогает избежать конкурирования двух механизмов низкой диффузии и высокой растворяющей способности при высоком давлении. Первоначальная обработка при низком давлении обеспечивает проникновение флюида вглубь пористой структуры, а дальнейшее повышение давления повышает плотность углекислого газа, обеспечивая его лучшую растворяющую способность.
Обработка производных костной ткани и дермального матрикса сверхкритическим флюидом может комбинироваться с предварительной химической очисткой матриксов с
использованием растворов детергентов, спиртов и раствора перекиси водорода с выдержкой до 18 часов. Дополнительная обработка гарантирует более эффективную экстракцию контаминирующих белков из костной ткани и уменьшает опасность отторжения производных костной ткани и кожного матрикса, обработанных вышеизложенным методом.
Перед упаковкой производные костной ткани или кожный матрикс подвергаются стерилизации. Она может осуществляться как b-, так и g-излучением (предпочтительная мощность - 10-30 кГр). Перед имплантацией возможно повторное разрезание костной ткани или кожного матрикса для того, чтобы приспособить их персонально для реципиента.
Для доказательств возможности реализации заявленных назначений и достижения указанного технического результата авторы приводят следующие данные.
Стерильность получаемого в результате осуществления способа материала была определена согласно ГОСТ ISO 11737-2-2011. Для этого из образцов экстрагировали 1 мл стерильного физраствора при 37°С, после чего 10 мкл экстракта помещали на поверхность среды Мюллер-Хинтон (НИНЦФ, С-Петербург) для селекции стафилококков, поскольку образцы могут быть обсеменены именно этими микроорганизмами как автохтонной микрофлорой. Для флуориметрического определения количества ДНК использовался сорбентный метод и метод экстракции фенол-хлороформом по Маниатису. Экстракцию ДНК проводили при 70°С в течение 24 ч с помощью стандартного лизирующего раствора, содержащего гуанидинизотиоцианат и лаурилсаркозил натрия. В результате удалось выделить ДНК из препаратов с помощью модифицированного метода Маниатиса [Маниатис Т., Фрич Э., Дж. Сэмбрук «Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование, - «МИР», 1984, 478 с.]. Содержание кальция определяли по ГОСТ ISO 12081-2013. Определение белка проводили по Кьельдалю ГОСТ 938.7-68 в модификации (Фармакопейная статья М3 РФ: Определение белкового азота ОФС с реактивом Несслера с предварительным осаждением белкового материала в иммунобиологических лекарственных препаратах). Апирогенность была определена согласно ГОСТ ISO 10993-11 с помощью количественного LAL-теста и набора LAL Chromogenic Endpoint Assay.
После проведения очистки наблюдаются существенные визуальные и механические изменения образцов. Большинство образцов приобретают более светлые оттенки. Образцы стерильны. Содержание колониеобразующих единиц находится в пределах нормы. Среди физико-химических параметров наибольшее изменения претерпевают содержание ДНК и содержание белка; соответствующие данные по их содержанию в образцах представлены в Таблице 1.
Для доказательства эффективности способа исследуемые образцы были разделены на группы: (1) нативная костная ткань, (2) костная ткань, обезжиренная
раствором этилового спирта, (3) костная ткань, обработанная этиловым спиртом, 6% перекисью водорода и 0, 1 HCI для декальцинации.
В образцах костного матрикса допускается содержание ДНК менее 50 нг/мг образца (50 мг/г образца). Данному критерию соответствуют все образцы после предварительной химической обработки. Образцы нативной костной ткани значимо очищались от ДНК-содержащих элементов.
При проведении очистки в среде сверхкритического углекислого газа также наблюдали значимое снижение содержания общего белка в смывах образцов.
Таблица 1.
Результаты обработки экстрацеллюлярного матрикса дермы представлены в Таблице 2. Условия для данного эксперимента были подобраны следующим образом: начальное давление - 30 МПа, температура обработки - 45 °С, время статической обработки - 30 минут, время динамической обработки - 60 минут. С целью уменьшения теплового воздействия и увеличения эффективности очистки сверхкритическим флюидом обработку образца экстрацеллюлярного кожного матрикса проводили при более низкой температуре (40 °С) и более длительном времени выдержки. Воздействие сверхкритического флюида привело к значимому снижению концентрации ДНК и общего белка в смывах образцов. Кроме того, наблюдали снижение бактериалной обсемененности с 1000 КОЕ/мл до 0 КОЕ/мл (Таблица 2).
Таблица 2.
Кальций не растворяется в среде сверхкритического диоксида углерода, поэтому
его концентрация не изменялась.
Таким образом, преимущества предлагаемого способа включают: 1) эффективную очистку исходных производных костной ткани или кожного матрикса с помощью реагентов, находящихся в сверхкритическом состоянии; 2) формирование развитой пористости при очистке производных костной ткани или кожного матрикса; 3) уменьшение воздействия токсичных органических растворителей, что улучшает интеграцию биоматериала с тканями реципиента; 4) уменьшение времени и стадий обработки по сравнению с традиционными методами воздействия; 5) увеличение стандартизации и биобезопасности для персонала; 6) эффективное инкорпорирование модифицирующих веществ (к примеру, факторов роста и биоактивных пептидов) и эффективную стерилизацию материала без потери биологической активности данных модифицирующих веществ.
В предпочтительных вариантах изобретения для осуществления описываемого способа очистки необходимо выполнение следующих процедур:
1. Производные костной ткани и кожный матрикс для очищения от липидов, ДНК и белков должны быть обработаны флюидом в сверхкритическом состоянии путем проникновения во всём объёме в предварительно очищенную ткань;
2. Производные костной ткани и кожный матрикс должны быть пригодны к стерилизации и нетоксичны;
3. Перед обработкой исходные образцы при возможности следует предварительно измельчить с целью облегчения проникновения сверхкритического флюида;
4. Обязательно проведение глубокой предварительной обработки производных костной ткани и кожного матрикса (поскольку образцы группы без подобной обработки оказались непригодными для воздействия сверхкритического флюида и хранения в отличие от групп, где была проведена предварительная глубокая очистка);
5. Параметры обработки следует подбирать, исходя из исходных показателей содержания белка и ДНК в исходных образцах. Рекомендуемые диапазоны параметров составляют: для температуры обработки - 25-45°С, для давления - 100-350 бар, для времени статической обработки - 30-60 минут, для времени динамической обработки - до 120 минут.
В некоторых вариантах осуществления изобретения очистка производных костной ткани и кожного матрикса может быть двухступенчатой: первая ступень включает добавление к сверхкритическому углекислому газу этилового спирта с 30 минутами статической выдержки и 60 минутами динамической выдержки, вторая ступень очистки проводится при этих же параметрах с чистым сверхкритическим углекислым газом. Очистка производных костной ткани и кожного матрикса может производиться с использованием «пульсирующего» давления, суть которого заключается в поочередном повышении и понижении давления обработки (то есть в создании перепада давления).
Очистка производных костной ткани и кожного матрикса может включать в себя дополнительную химическую обработку с использованием 6% раствора перекиси водорода с выдержкой до 18 часов. Очистка производных костной ткани и кожного матрикса допускает последующую стерилизацию как b-, так и у- излучением в дозах 10-30 кГр. Модификация способа очистки производных костной ткани и кожного матрикса допускает инкорпорирование в пористую структуру материала дополнительных модифицирующих веществ (к примеру, факторов роста и биоактивных пептидов) после очистки, что дополнительно повышает остеокондуктивные и остеоиндуктивные свойства материала для имплантации.
Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные случаи приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения, 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.
Claims
1. Способ очистки материала костной ткани или кожного матрикса, включающий по меньшей мере следующие последовательные стадии:
(а) обрабатывают указанный материал раствором перекиси водорода в течение 0,5-18 ч;
(б) обрабатывают материал сверхкритическим флюидным раствором с добавлением сорастворителя в количестве 0,5-10% от массы подаваемого сверхкритического флюида в течение 15-60 мин при температуре 25-45 °С и фиксированном давлении в интервале от 10 до 25 МПа;
(в) обрабатывают материал сверхкритическим флюидным раствором с добавлением сорастворителя в количестве 0,5-10% от массы подаваемого сверхкритического флюида при температуре 25-45°С, при этом в процессе обработки повышают давление на по меньшей мере 5 МПа и затем понижают обратно до исходного значения давления, используемого на стадии (б);
(г) обрабатывают материал сверхкритическим флюидным раствором без добавления сорастворителя в течение 15-120 мин при температуре 25-45°С и значениях давления в интервале от 10 до 35 МПа.
2. Способ по п. 1 , характеризующийся тем, что в качестве сверхкритического флюидного раствора используется углекислый газ, находящийся в сверхкритическом состоянии.
3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что на стадии (в) повышение и понижение давления в процессе обработки происходит по меньшей мере два раза.
4. Способ по п. 3, характеризующийся тем, что в процессе обработки материала на стадии (г) по меньшей мере один раз повышают давление на по меньшей мере 5 МПа и затем понижают обратно до исходного значения давления.
5. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что в качестве сорастворителя используется этанол.
6. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что на стадии (а) материал обрабатывают раствором перекиси водорода в конечной концентрации 6%.
7. Способ по п. 3, характеризующийся тем, что общая продолжительность стадии (в) составляет 60-120 мин.
8. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что очищенный на стадиях (а)-(г) материал стерилизуют бета или гамма- излучением в дозе 10-30 кГр.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017108931 | 2018-02-27 | ||
| RU2017108931A RU2691983C1 (ru) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Способ очистки, модификации и стерилизации производных костной ткани и кожного матрикса с использованием сверхкритического флюида |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019168428A1 true WO2019168428A1 (ru) | 2019-09-06 |
Family
ID=66947961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2018/000139 WO2019168428A1 (ru) | 2018-02-27 | 2018-03-06 | Способ очистки костного и кожного матриксов с использованием сверхкритического флюида |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691983C1 (ru) |
| WO (1) | WO2019168428A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2808994A1 (es) * | 2020-10-23 | 2021-03-02 | Univ Santiago Compostela | Sistema para implantación por técnicas de esterilización |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2746529C1 (ru) * | 2020-05-18 | 2021-04-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова" Минздрава России) | Способ изготовления костнопластического материала |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5723012A (en) * | 1993-12-09 | 1998-03-03 | Bioland | Uses for a current of supercritical carbon dioxide as an antiviral agent |
| US6217614B1 (en) * | 1992-12-21 | 2001-04-17 | Bioland | Process for treating bone tissue and corresponding implantable biomaterials |
| RU2172104C1 (ru) * | 2000-06-15 | 2001-08-20 | ГУН Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова | Способ изготовления имплантатов из губчатой костной ткани |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4260877B2 (ja) * | 1992-03-02 | 2009-04-30 | バイオエング・インコーポレーテッド | ウイルスの不活性化方法 |
| FR2866237B1 (fr) * | 2004-02-13 | 2006-05-05 | Biobank | Procede de traitement de tissus osseux et biomateriaux implantables. |
| RU2533457C1 (ru) * | 2013-04-19 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научный центр трансплантации и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Биоактивный резорбируемый пористых 3d-матрикс для регенеративной медицины и способ его получения |
| RU2609201C1 (ru) * | 2015-08-14 | 2017-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Кардиоплант" | Способ получения остеопластического материала |
-
2018
- 2018-02-27 RU RU2017108931A patent/RU2691983C1/ru active
- 2018-03-06 WO PCT/RU2018/000139 patent/WO2019168428A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6217614B1 (en) * | 1992-12-21 | 2001-04-17 | Bioland | Process for treating bone tissue and corresponding implantable biomaterials |
| US5723012A (en) * | 1993-12-09 | 1998-03-03 | Bioland | Uses for a current of supercritical carbon dioxide as an antiviral agent |
| RU2172104C1 (ru) * | 2000-06-15 | 2001-08-20 | ГУН Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова | Способ изготовления имплантатов из губчатой костной ткани |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2808994A1 (es) * | 2020-10-23 | 2021-03-02 | Univ Santiago Compostela | Sistema para implantación por técnicas de esterilización |
| WO2022084569A1 (es) | 2020-10-23 | 2022-04-28 | Universidade De Santiago De Compostela | Sistema para implantación por técnicas de esterilización |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2691983C1 (ru) | 2019-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7785634B2 (en) | Bone graft materials derived from mineralized gelatin | |
| US9138508B2 (en) | Bone graft materials derived from mineralized gelatin | |
| RU2665962C1 (ru) | Биорезорбируемый биологический матрикс для замещения дефектов костной ткани и способ его получения | |
| EP1988853B1 (en) | Bone graft materials derived from mineralized gelatin | |
| JP3571362B2 (ja) | 骨組織の処理方法及び関連の移植可能なバイオ材料 | |
| JP2018184420A (ja) | 骨移植片からなる微粉化組成物ならびにその製造および使用方法 | |
| JP2002529201A (ja) | 組織をプールする方法 | |
| RU2609201C1 (ru) | Способ получения остеопластического материала | |
| WO2000032250A1 (en) | A multi-formed collagenous biomaterial medical device | |
| CN108653819B (zh) | 短流程制备多孔异种骨骨粉修复材料的方法和由该方法制得的骨修复材料 | |
| KR101410533B1 (ko) | 생체조직 유래 소재의 처리방법 | |
| RU2691983C1 (ru) | Способ очистки, модификации и стерилизации производных костной ткани и кожного матрикса с использованием сверхкритического флюида | |
| CN101164626A (zh) | 脱脂灭菌深低温同种异体骨的制备方法及应用 | |
| RU2526429C1 (ru) | Способ изготовления костных имплантов | |
| CN108578773B (zh) | 短流程制备多孔块状异种骨修复材料的方法和由该方法制得的骨修复材料 | |
| EP2236544A1 (en) | Collagen Implant | |
| US20080038364A1 (en) | Methods of processing body parts for surgery | |
| CN102755665A (zh) | 一种异种骨移植材料的制备方法 | |
| RU2722266C1 (ru) | Лиофилизированный биологический биодеградируемый минерализованный костнопластический материал и способ его изготовления | |
| RU2721604C1 (ru) | Способ получения остеопластических биоматериалов из костной ткани | |
| RU2715238C1 (ru) | Способ изготовления аллогенного костнозамещающего материала | |
| WO2001019424A1 (fr) | Procede de fabrication d'un materiau de prothese osseuse par traitement d'un tissu osseux naturel | |
| RU2693606C1 (ru) | Способ получения и применения высокоочищенного минерального матрикса в виде сегментов и гранул с остеоиндуктивными свойствами для замещения костных дефектов | |
| RU2663283C1 (ru) | Способ получения материала для биопластических операций и материал для биопластических операций | |
| KR101848289B1 (ko) | 동물 유래 조직을 이용한 천연 하이드록시 아파타이트 골 이식재 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18907714 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 14/01/2021). |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18907714 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |