Способ регенерации костной ткани в эксперименте - RU2521344C2

Описание

Изобретение относится к области лечения различных травм кости, в частности переломов и трещин, и может быть реализовано в медицинской и ветеринарной терапии и хирургии.

Известен способ регенерации костной ткани в эксперименте путем фиксации фрагментов поврежденной кости гипсовой повязкой с введением в зону перелома водного раствора, содержащего 1-гидроксиэтилидендифосфоновую кислоту, хлорид кальция и нитрат гадолиния(III) при комнатной температуре [1]. Недостатком данного известного способа является относительно длительный процесс регенерации костной ткани.

Наиболее близким к заявляемому нами объекту по совокупности признаков и достигаемому техническому эффекту является способ регенерации костной ткани в эксперименте путем фиксации фрагментов поврежденной кости гипсовой повязкой или бинтом из полимерного материала и введением в зону перелома водного раствора, содержащего 1-гидроксиэтилиден-дифосфоновую кислоту в количестве (1.80-2.06) г/л, хлорид кальция безводный в количестве (1.44-2.22) г/л, нитрат гадолиния(III) гексагидрат в количестве (0.30-0.40) г/л и хлорид диспрозия(II) гексагидрат в количестве (0.038-0.076) г/л с рН (7.3-7.8) при комнатной температуре [2]. Недостатком данного известного способа, взятого нами за прототип, также является относительно длительный процесс регенерации костной ткани.

Целью настоящего изобретения является дополнительное сокращение продолжительности процесса регенерации костной ткани в месте ее повреждения или дефекта и времени восстановления нормальной физиологической функции травмированной кости.

Декларируемая цель достигается тем, что в известном способе регенерации костной ткани в эксперименте путем фиксации фрагментов поврежденной кости гипсовой повязкой или бинтом из полимерного материала и введением в зону перелома водного раствора, содержащего 1-гидроксиэтилидендифосфоновую кислоту в количестве (1.80-2.06) г/л, хлорид кальция безводный в количестве (1.44-2.22) г/л, нитрат гадолиния(III) гексагидрат в количестве (0.30-0.40) г/л, хлорид диспрозия(III) гексагидрат в количестве (0.038-0.076) г/л, с рН (7.3-7.8), указанный раствор перед его введением в зону перелома доводят до температуры (30-100)°С, выдерживают его при этой температуре в течение (1-48) час и затем вновь охлаждают до комнатной температуры. В результате использования заявляемого способа процесс регенерации костной ткани существенно ускоряется и время восстановления нормальной физиологической функции травмированной кости может быть дополнительно сокращено по сравнению с таковым для способа-прототипа [2] на 15-20%.

До сих пор в литературе не описывался способ регенерации костной ткани в эксперименте, который по полной совокупности признаков в точности совпадал бы со способом, используемым в заявляемом нами объекте. Сказанное дает нам основание утверждать, что заявляемый нами объект подпадает под первый из установленных патентным законодательством РФ критериальных признаков изобретения - новизна. Сопоставление известных характеристик способа-прототипа [2] и характеристик вносимых в него изменений, а именно - предварительное доведение используемого в нем раствора именно до указанной выше температуры (30-100)°С и выдерживание при этой температуре именно в течение указанного времени (1-48 час), не позволяет предсказать наблюдаемого нами в эксперименте существенного сокращения времени восстановления нормальной физиологической функции травмированной кости по сравнению с таковым для известного способа [2]. Сказанное дает нам основания утверждать, что заявляемое техническое решение не вытекает явным образом из известного в соответствующей отрасли техники уровня, и, следовательно, ему присущ второй из установленных патентным законодательством РФ критериальный признак изобретения - изобретателъский уровень. Заявляемый нами способ не требует какого-либо специального оборудования и без труда может быть реализован даже в амбулаторных условиях; следовательно, он удовлетворяет и третьему критериальному признаку изобретения в рамках вышеуказанного законодательства РФ - промышленная применимость.

Заявляемый на предмет изобретения способ регенерации костной ткани в эксперименте может быть проиллюстрирован нижеследующими примерами.

Пример 1 (приготовление заявляемого раствора)

В мерную колбу объемом 1000 мл вводят 1-гидроксиэтилиден-дифосфоновую кислоту в количестве (1.80-2.06) г, хлорид кальция безводный в количестве (1.44-2.22) г, нитрат гадолиния(III) гексагидрат в количестве (0.30-0.40) г и хлорид диспрозия(III) гексагидрат в количестве (0.038-0.076) г и 950 мл дистиллированной воды. Образовавшуюся смесь доводят до рН 7,3-7,8 концентрированным раствором какого-либо щелочного агента (например, 10%-ным водным раствором едкого натра). Получившийся в результате раствор доводят дистиллированной водой до объема 1000 мл, после чего нагревают его до (30-100)°С, выдерживают при данной температуре в течение 1-48 час и затем охлаждают до комнатной (20-25°С) температуры. Полученный раствор далее используется для реализации заявляемого способа.

Пример 2

Готовят водный раствор следующего состава, г/л:

с рН 7,3, который затем доводят до 30°С и выдерживают при данной температуре в течение 48 часов, после чего охлаждают его до комнатной температуры. Приготовленный таким образом раствор вводят под наркозом домашней кошке североевропейской породы, у которой предварительно искусственным образом осуществлен перелом костей голени задней конечности, спустя 1 час после нанесения ей травмы, в количестве 2,0 мл в течение 2 мин в место повреждения костей. После инъекции места перелома костей заключают в фиксированную гипсовую повязку или обтягивают бинтом из полимерного материала, в которой травмированные сегменты конечности выдерживают до восстановления опорно-двигательной функции. Процесс регенерации травмированной костной ткани контролируют рентгенографическим методом с использованием рентгенопрозрачного синтетического бинта ЦЕЛЛАКАСТ Xtra фирмы Lohmaim&Rausher или же с использованием «вырезки» в гипсовой повязке специальных «окон» в месте травмы. При этом время регенерации костной ткани определяют как рентгенографически (по денситометрическим показателям травмированного участка), так и по комплексу клинических симптомов (по отсутствию реакции на пальпацию пораженного сегмента и по полноте восстановления опорно-двигательной травмированной конечности), с точностью ±6 часов (0.25 суток). Этот показатель для данного конкретного случая представлен в Табл.1.

Пример 3

Осуществляют по общей схеме примера 2, но для инъекции используют водный раствор в количестве 2,0 мл состава, г/л:

с рН 7,5, который затем нагревают до 60°С и выдерживают при данной температуре 6 часов. Время регенерации костной ткани для этого случая указано в Табл.1.

Пример 4

Осуществляют как и пример 2, но для инъекции используют водный раствор в количестве 2,0 мл состава, г/л:

с рН 7,7, который затем нагревают до 70°С и выдерживают при данной температуре 4 часа. Время регенерации костной ткани для этого случая указано в Табл.1.

Пример 5

Осуществляют по общей схеме примера 2, но для инъекции используют водный раствор в количестве 2,0 мл состава, г/л:

с рН 7,8, который затем нагревают до 100°С и выдерживают при данной температуре 1 часа.

Пример 6

Осуществляют как и пример 2, но для инъекции используют водный раствор в количестве 2,0 мл состава, г/л:

с рН 7,5, который затем нагревают до 70°С и выдерживают при данной температуре 4 часа. Время регенерации костной ткани для этого случая указано в Табл.1.

Пример 7

Проводят как и пример 2, но для инъекции используют водный раствор в количестве 2,0 мл состава, г/л:

с рН 7,8, который затем нагревают до 70°С и выдерживают при данной температуре 4 часа. Время регенерации костной ткани для этого случая указано в Табл.1.

Пример 8 (сравнительный)

Проводят как и пример 3, но рН используемого в нем раствора устанавливают равным 7,0. Время регенерации костной ткани для этого случая указано в Табл.1.

Пример 9 (сравнительный)

Выполняют как и пример 3, но рН используемого в нем раствора устанавливают равным 8,0. Время регенерации костной ткани для этого случая указано в Табл.1.

Пример 10 (сравнительный)

Проводят как и пример 5, но выдерживание при указанной в нем температуре осуществляют в течение 0.5 час. Время регенерации костной ткани для этого случая указано в Табл.1.

Пример 11 (сравнительный)

Проводят как и пример 2, но выдерживание при указанной в нем температуре осуществляют в течение 60 час. Время регенерации костной ткани для этого случая указано в Табл.1.

Пример 12 (по аналогу [1])

Выполняют по общей схеме примера 2, но для инъекции используют водный раствор в количестве 2,0 мл состава, г/л:

с рН 8,0, а стадию доведения температуры раствора до 30°С и выдерживания при данной температуре исключают. Время регенерации костной ткани для этого случая дано в Табл.1.

Пример 13 (по прототипу [2])

Осуществляют как и пример 4 с использованием указанного в нем состава раствора и величины его рН, но стадию доведения температуры раствора до 70°С и выдерживания при данной температуре исключают. Время регенерации костной ткани для этого случая указано в Табл.1.

Пример 14 (по прототипу [2])

Осуществляют как и пример 4 с использованием указанного в нем состава раствора и величины его рН, но стадию подогрева раствора до 70°С и выдерживания при данной температуре исключают. Время регенерации костной ткани для этого случая представлено в Табл.1.

Пример 15 (по прототипу [2])

Осуществляют как и пример 5 с использованием указанного в нем состава раствора и величины его рН, но стадию подогрева раствора до 100°С и выдерживания при данной температуре исключают. Время регенерации костной ткани для этого случая дано в Табл.1.

Пример 16

Готовят водный раствор следующего состава, г/л:

с рН 7,3, который затем доводят до температуры 30°С и выдерживают при данной температуре 48 часов, после чего охлаждают его до комнатной температуры. Этот раствор вводят под наркозом кролику неопределенной породы, у которого искусственным путем вызывают целенаправленную травму обеих бедренных костей посредством их сверления под общим наркозом электродрелью с диаметром сверла 5 мм. При этом инъекцию вышеуказанного раствора в количестве 1,0 мл (время ее, как и в примере 2 - 2 мин) осуществляют в травмированное место только одной из травмированных костей (другую аналогичную кость оставляют в качестве контрольной). После этого все травмированные места заключают в фиксированную гипсовую повязку или обматывают их бинтом из полимерного материала и ведут контроль за процессом регенерации костной ткани рентгенографическим способом, указанным в примере 2. При этом время регенерации костной ткани определяют как рентгенографически (по денситометрическим показателям травмированного участка), так и по комплексу клинических симптомов (по отсутствию реакции на пальпацию пораженного сегмента и по полноте восстановления опорно-двигательной травмированной конечности), с точностью ±6 часов (0.25 суток). Этот показатель для данного конкретного случая представлен в Табл. 2.

Пример 17

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 3.

Пример 18

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 4.

Пример 19

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 5.

Пример 20

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 6.

Пример 21

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 7.

Пример 22 (сравнительный)

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 8.

Пример 23 (сравнительный)

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 9.

Пример 24 (сравнительный)

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 10.

Пример 25 (сравнительный)

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 11.

Пример 26 (по аналогу [1])

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 12.

Пример 27 (по прототипу [2])

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 13.

Пример 28 (по прототипу [2])

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 14.

Пример 29 (по прототипу [2])

Выполняют по общей схеме примера 16, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 15.

Сравнительные данные по времени регенерации костной ткани, в которую перед заживлением введена инъекция растворов, указанных в примерах 16-29, и времени регенерации костной ткани, где подобной инъекции не проводилось, представлены в Табл.2.

Пример 30

Готовят водный раствор, состав и технология приготовления которого представлены в примере 3. Этот раствор вводят под наркозом собаке-дворняге неопределенной породы, у которой искусственным путем вызывают перелом плечевой кости правой передней лапы со значительным смещением, спустя 6 час после нанесения ей указанной травмы в количестве 2,5 мл в течение 2 мин, после чего травмированное место заключают в гипсовую оболочку или обматывают бинтом из полимерного материала. Процесс регенерации костной ткани контролируют так, как это описано в примере 2. При этом время регенерации костной ткани определяют как рентгенографически (по денситометрическим показателям травмированного участка), так и по комплексу клинических симптомов (по отсутствию реакции на пальпацию пораженного сегмента и по полноте восстановления опорно-двигательной травмированной конечности), с точностью ±6 часов (0.25 суток). Этот показатель для данного конкретного случая представлен в Табл.3.

Пример 31

Выполняют по общей схеме примера 30, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 4.

Пример 32 (сравнительный)

Выполняют по общей схеме примера 30, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 10.

Пример 33 (сравнительный)

Выполняют по общей схеме примера 30, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 11.

Пример 34 (по прототипу [2])

Выполняют по общей схеме примера 30, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 14.

Пример 35 (по прототипу [2])

Выполняют по общей схеме примера 30, но в качестве раствора для инъекции используют водный раствор, состав и технология приготовления которого перед инъекцией описана в примере 15.

Данные по времени регенерации костной ткани при использовании технологий, указанных в примерах 30-35, представлены в Табл.3.

Из приведенных в Табл.1-3 данных вполне отчетливо видно, что использование заявляемого нами способа позволяет по сравнению со способом-прототипом [2] достаточно существенно (на 20-25%) сократить время процесса регенерации костной ткани в месте травмирования, причем отмеченное сокращение отмечается независимо от вида животных, подвергшихся травмированию. В то же время следует отметить, что заявляемые нами температурный интервал (30-100°С) и время термостатирования при любой из температур этого интервала (1-48 час), а также рН раствора (7.3-7.8) являются существенными и выход как за нижний, так и верхний пределы этих самых интервалов, как правило, сопровождаются увеличением продолжительности процесса регенерации костной ткани (в случае увеличения времени выдерживания при указанной температуре - практической неизменностью ранее достигнутых показателей, так что его увеличение сверх 48 час уже ничего существенного не дает). Отметим также, что проведенные нами измерения прочности регенерированных с использованием известных способов [1, 2] и с использованием заявляемого нами способа регенерации костных тканей показали отсутствие сколько-нибудь заметных различий между ними. Используемый в заявляемом нами способе раствор для инъекций, согласно данным клинической картины крови процесса регенерации травмированной костной ткани, а также наблюдениям за субъективным состоянием травмированных животных в процессе их лечения (аппетит, реактивность и т.п.), не обладает сколько-нибудь выраженной токсичностью; кроме того, каждый из входящих в этот раствор ингредиентов, согласно [3, 4] также не является токсичным соединением. Отметим в заключение и то, что заявляемый нами раствор обладает хорошей сохраняемостью и может быть длительное время (не менее 1 года) содержаться в закрытом сосуде без потери им своей работоспособности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент РФ №2061402. Способ регенерации костной ткани в эксперименте / Девятов Ф.В., Холмогорцев Е.А., Латыпов А.Л. // Бюлл. Изобретения №16, Опубл. 10.06.96.

2. Патент РФ №2248210. Способ регенерации костной ткани в эксперименте / Девятов Ф.В., Холмогорцев Е.А. // Бюлл. Изобретения №8, Опубл. 20.03.05 (ПРОТОТИП)

3. Вредные химические вещества. Неорганические соединения I-IV групп / Под ред. В.А. Филова. Л.: Химия, 1988. СС.111, 248-263.

4. Дятлова Н.М., Темкина В.Я., Попов К.И. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: Химия, 1988. С.496-501.

Реферат

Изобретение относится к области медицинской и ветеринарной травматологии, хирургии и касается лечения различных травм кости, в частности переломов и трещин. Для этого фиксируют фрагменты поврежденной кости гипсовой повязкой или бинтом из полимерного материала. В зону перелома вводят водный раствор, содержащий 1-гидроксиэтилидендифосфоновую кислоту в количестве 1.80-2.06 г/л, хлорид кальция безводный в количестве 1.44-2.22 г/л, нитрат гадолиния(III) гексагидрат в количестве 0.30-0.40 г/л, хлорид диспрозия(III) гексагидрат в количестве 0.038-0.076 г/л, рН раствора 7.3-7.8. Указанное средство перед введением в зону перелома доводят до температуры 30-100°С, выдерживают при этой температуре в течение 1-48 час и затем охлаждают до комнатной температуры. Способ обеспечивает сокращение времени регенерации костной ткани в месте травмирования, в т.ч. за счет предварительного обеспечения оптимального термодинамического созревания кристаллитов, при малотоксичности раствора и его стабильности в условиях длительного хранения. 3 табл., 35 пр.

Формула