Біологічно активне покриття для лікування ран
Корисна модель відноситься до медицини, а саме до ранових покриттів з використанням клітинного матеріалу людини. Сутністю винаходу є комплексне використання для загоєння ран різної площі та обсягу гідратованої мікробної целюлози з нашарованим на неї колагеновим гелем, тобто. створення 2-х шарового біологічно активного покриття на лікування ран. У шарах або на їхньому кордоні є принаймні одне джерело ростових факторів, що прискорює епітелізацію рани. Як джерела ростових факторів застосовують клітини мезодермального і ектодермального типу і тромбоцити крові. Підібрані комбінації клітинного матеріалу, що дають високий лікувальний ефект лікарського раневого покриття, що заявляється. За корисною моделлю були приготовлені біологічно активні ранові покриття, що містять фібробласти, тромбоцити крові, мезенхімальні стовбурові клітини, постнатальні кератиноцити людини. Саме поєднання бактеріальної целюлози та колагенового гелю у 2-х шаровому покритті для ран створює оптимальні умови для прояву властивостей ростових факторів.
Корисна модель, що є покриттям для лікування ран, відноситься до медицини. Вона є покриттям, що складається з 2-х шарів і містить біологічно активні компоненти, які є клітинним матеріалом, що ініціює відновлення шкірного покриву і м'яких тканин, причому процес репарації протікає досить швидко і, головне, без ускладнень.
Відомо досить багато різноманітних покриттів для лікування ран, у яких на природне походження основу або синтетичний матеріал нанесені лікарські препарати. Ці лікарські засоби мають різний склад біологічно активних компонентів: препарати антимікробного, антиферментного,репаративної дії, гемостатики, антибіотики та ін.
Відомі покриття для лікування ран, у яких використовують клітинний матеріал, наприклад, мезенхімальні стовбурові клітини. Вони нанесені на пористі губки або введені в колагеновий носій-гель. Відомий патент (US Patent 2,135,191) "Композиційний еквівалент живої шкіри, спосіб його отримання, тест-набір". За патентом, як лікувальний склад для рани використовують пористу зшиту колагенову губку, що містить культивовані фібробласти, з шаром безпористого колагену I типу та/або III типу з нашарованими на нього епідермальними клітинами. Колаген у цьому винаході використовують як матеріал для росту тканини, і як покриття для рани. Пористість губки з пророслими клітинами перешкоджає скороченню гелю, забезпечує регенерацію тканини, але не ізолює рану від зовнішнього середовища і не забезпечує її гідратацію.
Ще одним рішенням є створення гелю на основі целюлози мікробного походження (US Patent 5558861). Мікробна целюлоза завдяки своїм властивостям біосумісності, високій абсорбційній здатності та низькому ступеню біодеградації є відповідним матеріалом для ранових покриттів. У відомому патенті поверхню целюлозного покриття модифікують за допомогою білків тваринного походження, після чого воно стає відповідним субстратом для зростання клітин.
У патенті Канади (СА 2632767 [WO 2007/064881] описано покриття для ран, що складається з бактеріальної целюлози. Під цим покриттям зберігається волога, рана ізольована від повітря, а сама бактеріальна целюлоза легко відокремлюється від рани завдяки тому, що не є біодеруем. До складу цього покриття введено лікарські препарати різної спрямованості дії для лікування ран та ростовий фактор, що сприяєвідновлення пошкоджених тканин, у тому числі м'яких тканин.
Для лікування ран завжди важливими є пористість і гідрофільність матеріалу, з якого приготоване ранове покриття, т.к. вони відповідають за дію завданих на таку основу лікарських композицій. Необхідно також ізолювати рану від довкілля, щоб захистити від шкідливих впливів.
Розвиток науки дозволяє розширити арсенал ранових покриттів.
Завданням при створенні даної корисної моделі (ПМ) було отримання покриття, що забезпечує оптимальне мікросередовище для загоєння рани за допомогою клітинного матеріалу - джерела ростових факторів, прискорення процесу репарації в пошкоджених тканинах, зручність використання ПМ при лікуванні ран.
Сутністю пропонованої ПМ є двошаровість покриття, що складається з гідратованої мікробної целюлози і нашарованого на неї шару колагенового гелю, причому в шарах покриття знаходяться в різних комбінаціях клітини мезодермальні, епідермальні, кератиноцити, тромбоцити, тромбоцити низькі концентрації. Таким чином, створено умови для існування у покритті продуцентів ростових факторів, що прискорюють процес епітелізації рани.
Мікробна, або бактеріальна целюлоза у поєднанні з колагеновим гелем раніше у біологічно активних покриттях для лікування ран не використовувалися. Необхідно було знайти умови, за яких мікробна целюлоза і колагеновий гель з'єднуються в єдиний продукт, який стабільний, не розпадається на складові частини, має як захисну для рани властивість, так і лікувальну дію за рахунок включених в шари покриття мезодермальних і ектодермальних клітин.
У середині XX століття було встановлено, що рани шкірного покриву кращігояться при застосуванні покриттів, що зберігають у рані вологе середовище (Nature. 193: 293-4:1962). Покриття пропонованого складу забезпечує сприятливий мікроклімат для відновлення шкірного покриву та м'яких тканин, воно легко видаляється після загоєння рани.
Використання в пропонованому 2-х шаровому покритті клітин мезодермального походження (фібробласти або мезенхімальні стовбурові клітини), в різних концентраціях засіяних на межу колагенового шару і всередину його, і присутніх в покритті клітин ектодермального походження (кератиноцити), дозволило. Два шари покриття є адгезивними для клітин та спільно забезпечують 2-х та 3-х мірне культивування клітин шкіри. Джерелом ростових факторів є тромбоцити крові. Тромбоцити одержують із крові пацієнтів у вигляді концентрату тромбоцитів (КТ) і додають у колагеновий гель, де вони складають у ньому за обсягом 5%-30%, переважно, 10%-20%.
На рисунках 1-6 представлені варіанти біологічно активного покриття, що має різні модифікації розподілу у ньому клітинного матеріалу.
Гелевий шар колагену складається з води, десятикратного концентрату ростового середовища М 199, 0,34 М ацетату натрію та привнесеного середовища з джерелом ростових факторів. Крім того, він містить антибіотики широкого спектра дії. Співвідношення компонентів у гелі колагену в об'ємних відсотках таке:
| - водний розчин колагену | - 30-50% |
| - десятикратний концентрат середовища М 199 | - 3-5% |
| - 0,34 М ацетат натрію | - 0,5-2,0% |
- Середовище із джерелом ростових факторів
та антибіотиками широкого спектру
| дії | - інше. |
Антибіотики зазвичай складають суміш пеніциліну та стрептоміцину, при їх кількостях у середовищі з джерелом ростових факторів: 50-100 од/мл – пеніцилін та 0,05-0,1 мг/мл – стрептоміцин.
Бактеріальна целюлоза використовується у покритті найчастіше після її гідратування за допомогою фізіологічного розчину.
На рис.1 представлено покриття, де шар 1 – шар бактеріальної целюлози, шар 2 – шар колагенового гелю. Обидва шари засіяні тромбоцитами.
На рис.2 представлено покриття, де шар 1 - шар бактеріальної целюлози, шар 2 - шар колагенового гелю, причому він засіяний мезодермальними клітинами (фібробластами або мезенхімальними стовбуровими клітинами (МСК). МСК знаходяться як на межі шарів, так і всередині колу.
На рис.3 представлено покриття, де шар 1 – шар бактеріальної целюлози, шар 2 – шар колагенового гелю. На межі шарів присутні мезодермальні клітини, а в колагеновому гелі - суміш тромбоцитів та мезодермальних клітин.
На рис.4 представлено покриття, де шар 1 - шар бактеріальної целюлози, шар 2 - шар колагенового гелю, причому він заселений мезодермальних клітин (фібробластами або МСК). Додатково зовнішня сторона 2 шару заселена епідермальними клітинами (кератиноцитами) - цифра 3 на малюнку.
На рис.5 представлено покриття, де шар 1 – шар бактеріальної целюлози, шар 2 – шар колагенового гелю. На межі шарів присутні мезодермальні клітини, а в колагеновому гелі - суміш тромбоцитів та мезодермальних клітин. Додатково зовнішня сторона 2 шару заселена епідермальними клітинами (кератиноцитами) - цифра 3 на малюнку.
На рис.6 представлено покриття, де шар 1 – шар бактеріальної целюлози, шар 2 – шар колагенового гелю. Обидва шари засіяні тромбоцитами. Додатково зовнішнясторона 2 шару заселена епідермальними клітинами (кератиноцитами) - цифра 3 на малюнку.
Біологічно активне покриття для лікування ран, що має вказані вище модифікації, одержують наступним методом.
Гель отримано шляхом нейтралізації 0,15-0,3% розчину колагену I та/або III типу в 0,1% оцтовій кислоті за допомогою розчину лугу (0,34М розчин NaOH, у кількості 0,5-2% від об'єму гелю) . В результаті, гель, що утворився, містить 0,34М розчин ацетату натрію в кількості 0,5-2% від об'єму гелю. Вихідно колаген одержують м'якою кислою екстракцією з джерел тваринного походження (сухожилля та шкіри телят або сухожилля хвостів щурів).
Розподіл у покритті шарів такий, що на 1 см 2 целюлози нашаровано 0,1-0,5 мл колагенового гелю.
Гель містить десятикратний концентрат ростового середовища M199 в кількості 3-5% від загального обсягу, антибіотики широкого спектра дії (наприклад, суміш антибіотиків пеніцилін від 50 до 100 одиниць/мл і стрептоміцин від 0,05 до 0,1 мг/мл), ростову середовище DMEM – інше.
Біологічно активне покриття для лікування ран характеризується тим, що додатково містить як мінімум один вид продуцентів біологічно активних речовин: ростових факторів та цитокінів. При цьому як продуценти активних речовин виступають клітини мезодермального та ектодермального походження.
Як нерезорбований біополімер використовується целюлоза мікробного походження. При цьому біополімер максимально насичується водяними розчинами. Як водні розчини можуть бути використані: фізіологічний розчин, фосфатно-буферний розчин, ростове середовище, кондиціоноване середовище, - тобто. у винаході використовують гідратовану бактеріальну целюлозу. Шар целюлози у покритті має товщину від 0,1 до 0,7 см.Площа покриття визначається залежно від розміру рани, тому при отриманні покриття целюлозу мікробного походження перед гідратуванням нарізають площею від 7 до 154 см 2 .
Шари покриття засівають клітинним матеріалом, для якого в шарах є всі умови для культивування.
Розташування клітинних елементів у мікробній целюлозі та колагеновому гелі відповідає гістотиповому розташуванню клітин у нормі. Біологічно активне покриття готове до застосування через 2-4 доби культивування.
Біологічно активне покриття для лікування ран прикладається до ранової поверхні колагенової сторони, в окремому випадку, що несе епідермальні клітини, при цьому гідрогелевий колагеновий шар ранового покриття не розглядається як еквівалент шкіри. Утворюючі його компоненти не замінюють пошкоджені тканини шкіри, а є лише джерелом біологічно активних елементів.
Після епітелізації рани (процес загоєння протікає без будь-яких ускладнень) бактеріальну целюлозу з поверхні шкіри видаляють.
1. Біологічно активне покриття для лікування ран, що характеризується тим, що складається з шару гідратованої мікробної целюлози та шару колагенового гелю типу 1 та/або 3, що утворюють єдину систему для культивування присутніх у ній продуцентів ростових факторів, що беруть участь в епітелізації рани, причому становить від 7 до 154 см 2 , товщина шару целюлози від 0,1 до 0,7 см, кількість нашарованого колагенового гелю від 0,1 до 0,5 мл на см 2 при вмісті колагену в гелі 1,5-3 мг/мл і склад колагенового шару, об.%:
водний розчин колагену 30-50%
десятикратний концентрат середовища М199 3-5%
0,34 М ацетат натрію 0,5-2%
середовище із джерелом ростових факторів інше.
2.Біологічно активне покриття для лікування ран за п.1, яке відрізняється тим, що шар бактеріальної целюлози та шар колагенового гелю засіяні тромбоцитами.
3. Біологічно активне покриття для лікування ран за п.2, яке відрізняється тим, що додатково на зовнішній стороні шару колагенового гелю присутні епідермальні клітини (кератиноцити).
4. Біологічно активне покриття для лікування ран за п.1, яке відрізняється тим, що шар колагенового гелю засіяний мезодермальними клітинами (фібробластами або мезенхімальними стовбуровими клітинами) як на межі шарів, так і всередині колагенового шару.
5. Біологічно активне покриття для лікування ран за п.4, яке відрізняється тим, що додатково на зовнішній стороні шару колагенового гелю присутні епідермальні клітини (кератиноцити).
6. Біологічно активне покриття для лікування ран за п.1, яке відрізняється тим, що шар колагенового гелю засіяний тромбоцитами та мезодермальними клітинами, причому мезодермальні клітини присутні також на межі шарів.
7. Біологічно активне покриття для лікування ран за п.6, яке відрізняється тим, що додатково на зовнішній стороні шару колагенового гелю присутні епідермальні клітини (кератиноцити).