Кровоостанавливающие материалы и устройства с гальваническим материалом в виде частиц - RU2628877C2
Код документа: RU2628877C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в целом относится к агентам и устройствам, способствующим гемостазу и, более конкретно, к каркасным материалам, таким как кровоостанавливающие каркасы на основе окисленной регенерированной целлюлозы, имеющие гальванический материал в виде частиц, улучшающий кровоостанавливающие свойства каркасных материалов.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Кровь представляет собой жидкую ткань, которая включает в себя эритроциты, лейкоциты, форменные элементы крови и тромбоциты, диспергированные в жидкой фазе. Жидкая фаза представляет собой плазму, которая включает в себя кислоты, жиры, растворенные электролиты и белки. Один из конкретных белков, суспендированных в жидкой фазе, представляет собой фибриноген. При возникновении кровотечения фибриноген взаимодействует с водой и тромбином (фермент) с образованием фибрина, который не растворяется в крови и полимеризуется с образованием сгустков.
В разнообразных обстоятельствах у животных, включая людей, могут возникать кровотечения в связи с ранами или хирургическими процедурами. В некоторых случаях кровотечение является относительно слабым и нормальных функций свертывания крови вместе с применением простых средств оказания первой помощи оказывается достаточно. В других случаях может возникать существенное кровотечение. В данных случаях обычно требуется специализированное оборудование и материалы, а также персонал с навыками оказания соответствующей помощи.
Для решения описанных выше проблем были разработаны материалы для контроля чрезмерного кровотечения. Местные рассасывающиеся кровоостанавливающие средства широко применяются в хирургической практике. Местные рассасывающиеся кровоостанавливающие средства включают в себя продукты на основе окисленной целлюлозы (ОЦ), окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ), желатина, коллагена, хитина, хитозана и т.п. Для повышения кровоостанавливающего действия каркасы на основе указанных выше материалов могут быть скомбинированы с биологическими факторами свертывания крови, такими как тромбин и фибриноген.
Ранее использовались известные местные рассасывающиеся кровоостанавливающие материалы, такие как желатин, коллаген, окисленная целлюлоза и биопрепараты, такие как тромбин, фибриноген и другие материалы, но каждый из этих материалов имеет недостатки. Для кровоостанавливающих устройств, содержащих биопрепараты, предусмотрены особые правила обращения для сохранения биологической активности. При применении биопрепаратов животного или человеческого происхождения озабоченность вызывает также безопасность в связи с контаминацией или развитием неблагоприятных иммунологически обусловленных реакций. Например, одним из видов коагулирующих материалов, используемых ранее в данной области, являются полученные из крови протеины или ферменты, включая фибриноген и/или тромбин, являющиеся дорогостоящими, требующими специальных условий хранения и интенсивной очистки для предотвращения возможности распространения инфекций, передаваемых через кровь.
В опубликованных заявках на патент США 2011/0060419, 2010/0268335 и 2010/0249927 под единым заголовком «МЕДИЦИНСКИЕ УСТРОЙСТВА С ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ МАТЕРИАЛОМ В ВИДЕ ЧАСТИЦ», полностью включенных в настоящий документ путем отсылки во всех отношениях описаны имплантируемые медицинские устройства, имеющие гальванический материал в виде взвешенных частиц. Однако в патентах по этим отсылкам не раскрывается применение гальванического материала в виде частиц с конкретными кровоостанавливающими каркасами.
Для кровоостанавливающих устройств, содержащих жидкий тромбин, предусмотрены особые правила обращения с целью сохранения биологической активности тромбина. Например, требуется охлаждение жидкого тромбина для сохранения его стабильности на протяжении срока хранения. При применении тромбина человеческого или животного происхождения озабоченность вызывает также безопасность в связи с некоторым риском контаминации или высокой иммуногенности. К тому же тромбин и фибриноген, очищенные от человеческой или животной плазмы, являются чрезвычайно дорогостоящими препаратами. В связи с этим перспективны разработки новых кровоостанавливающих средств, которые могут обеспечить улучшенное кровоостанавливающее действие, предпочтительно материалов, которые не являются производными крови животных, но имеют сравнимые характеристики, длительный срок хранения и возможность хранения в условиях окружающей среды, а также низкую стоимость. Существует потребность в кровоостанавливающих материалах с более высокой стабильностью на протяжении срока хранения, более низким риском вирусной контаминации и более низкой иммуногенностью, низкой стоимостью, и тех, которые могут действовать в гепаринизированной или обедненной тромбоцитами крови.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вкратце, настоящее изобретение направлено на создание кровоостанавливающих композиций, устройств и материалов, содержащих гальванический взвешенный материал в виде частиц, которые скомбинированы с или включены в окисленную регенерированную целлюлозу (ОРЦ), кровоостанавливающие материалы в виде сухого вещества или влажной пасты. Кровоостанавливающие материалы, раскрываемые в настоящем изобретении, демонстрируют улучшенные кровоостанавливающие характеристики по сравнению с ОРЦ и сравнимы или превосходят по кровоостанавливающей эффективности кровоостанавливающие каркасы на основе человеческого тромбина, смешанного с желатином, такие как SURGIFLO®, или доступные на рынке ОРЦ, окисленную целлюлозу (ОЦ) или продукты на основе хитозана.
Более конкретно, настоящее изобретение направлено на создание кровоостанавливающего материала, содержащего по меньшей мере один гальванический материал в виде частиц, более предпочтительно множество частиц, при этом каждая частица сдержит по меньшей мере два разнородных металла и биосовместимый кровоостанавливающий каркас на основе полисахаридов. Гальванический материал в виде частиц(ы) может содержать медь и цинк в качестве разнородных металлов. В предпочтительном варианте осуществления множество частиц диспергированы в кровоостанавливающем каркасе и/или на его поверхности. Каркас может содержать или предпочтительно состоит по существу из окисленной регенерированной целлюлозы или хитозана. Каркас может представлять собой порошок или тканое или нетканое полотно. В одном варианте осуществления кровоостанавливающее устройство содержит 0,01-10 мг гальванического материала в виде частиц на грамм каркаса.
Настоящее изобретение также относится к способам осуществления кровоостанавливающей терапии раневой поверхности с помощью формирования кровоостанавливающего материала, содержащего каркас, по меньшей мере один гальванический материал в виде частицы, более предпочтительно множество гальванического материала в виде частиц и в некоторых случаях среду для смешивания, такую как вода или солевой раствор, и по существу, немедленное наложение кровоостанавливающего материала на раневую поверхность.
Настоящее изобретение также относится к способу изготовления кровоостанавливающего материала с помощью предоставления по меньшей мере одного гальванического материала в виде частиц, более предпочтительно множества гальванического материала в виде частиц, содержащих частицы, изготовленных из по меньшей мере двух разнородных металлов, а также кровоостанавливающего каркаса и распределения упомянутого гальванического материала в виде частиц в упомянутом каркасе или на поверхности упомянутого каркаса.
В одном варианте осуществления кровоостанавливающий материал и способы, описанные выше, применяют в отношении пациента, имеющего сниженную тромбоцитарную функцию крови и/или кровь, содержащую гепарин или другие агенты, предотвращающие образование сгустков крови или свертывание крови.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
На фиг. 1 показаны данные о времени до достижения гемостаза для нескольких испытуемых систем.
На фиг. 2 показаны данные о времени до достижения гемостаза для нескольких испытуемых систем.
На фиг. 3 показаны данные о времени до достижения гемостаза для нескольких испытуемых систем.
На фиг. 4 показаны увеличенные изображения настоящего изобретения.
На фиг. 5 показаны данные о времени до достижения гемостаза для нескольких испытуемых систем.
На фиг. 6 показаны данные о времени до достижения гемостаза для нескольких испытуемых систем.
На фиг. 7 показаны данные о времени до достижения гемостаза для нескольких испытуемых систем.
На фиг. 8 показаны данные о времени до достижения гемостаза для нескольких испытуемых систем.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения обладающие признаками изобретения кровоостанавливающие материалы содержат гальванический материал в виде частиц, который скомбинирован с или включен в кровоостанавливающий материал на основе полисахаридов, в частности целлюлозный субстрат, предпочтительно каркас на основе окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ). Получившийся кровоостанавливающий материал может представлять собой сухое вещество или влажную пасту. Кровоостанавливающие материалы, раскрываемые в настоящем изобретении, демонстрируют улучшенные кровоостанавливающие характеристики по сравнению с ОРЦ, применяемой отдельно и сравнимы или превосходят по кровоостанавливающей эффективности кровоостанавливающие каркасы на основе человеческого тромбина, смешанного с желатином, такие как SURGIFLO®, или доступные на рынке продукты ОРЦ. Предпочтительно, чтобы продукты из кровоостанавливающих материалов являлись безопасными и могли храниться при комнатной температуре без влияния на кровоостанавливающие характеристики. Предпочтительно, чтобы кровоостанавливающие материалы являлись полностью синтетическими, могли производиться в больших количествах и при отсутствии опасений по поводу переносимой с кровью контаминации. Кровоостанавливающий материал должен быть биосовместимым, что означает, что кровоостанавливающий материал должен биологически распадаться с течением времени на продукты распада, которые могут быть выведены естественным образом из организма млекопитающего путем выделения или включения в природный биохимический цикл.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения обладающие признаками изобретения кровоостанавливающие материалы содержат гальванический материал в виде частиц, скомбинированный с или включенный в кровоостанавливающий материал на основе полисахаридов, в частности хитозан, хитин, альгинат, окисленный альгинат и субстрат окисленного крахмала, наиболее предпочтительно, на основе хитозана. Кровоостанавливающий материал должен быть биосовместимым, что означает, что кровоостанавливающий материал должен биологически распадаться с течением времени на продукты распада, которые могут быть выведены естественным образом из организма млекопитающего путем выделения или включения в природный биохимический цикл.
Далее, кровоостанавливающие материалы имеют отличную кровоостанавливающую эффективность, готовы к применению, не требуют этапов приготовления, могут храниться при комнатной температуре и имеют сравнительно низкую стоимость изготовления.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения новые кровоостанавливающие материалы формируются с помощью комбинирования гальванического материала в виде частиц с целлюлозным субстратом, предпочтительно, каркасом на основе ОРЦ. Целлюлозный субстрат может быть в форме порошка или тканого или нетканого полотна. Дополнительно могут использоваться связующие вещества и добавки для формирования новых кровоостанавливающих материалов, раскрываемых в настоящем изобретении.
Далее, настоящее изобретение относится к способу обеспечения кровоостанавливающей терапии кровоточащих участков, содержащий этапы формирования кровоостанавливающего материала в соответствии с описанным выше, и способ наложения кровоостанавливающего материала на кровоточащие участки.
Настоящее изобретение далее относится к способу изготовления сухого или полужидкого кровоостанавливающего препарата, содержащего этапы смешивания целлюлозного материала в форме порошка с гальваническим материалом в виде частиц с прибавлением в некоторых случаях воды или водного раствора, такого как физиологический раствор, и немедленного наложения получившегося материала на раневую поверхность. Настоящее изобретение далее относится к способу изготовления кровоостанавливающего препарата, содержащему этапы нанесения гальванического материала в виде частиц на тканое или нетканое полотно на основе целлюлозы с прибавлением в некоторых случаях связующего вещества и наложения получившегося материала на раневую поверхность.
Гальванический материал в виде частиц
Гальванический материал в виде частиц, используемый в настоящем изобретении, содержит первый проводящий материал и второй проводящий материал, при этом оба из первого и второго проводящих материалов по меньшей мере частично находятся на поверхности гальванического материала в виде частиц. В одном варианте осуществления частица включает в себя первый проводящий материал и поверхность частицы частично покрыта вторым проводящим материалом. Настоящим имеется в виду опубликованные заявки на патент США 2011/0060419, 2010/0268335 и 2010/0249927 под единым заголовком «МЕДИЦИНСКИЕ УСТРОЙСТВА С ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ МАТЕРИАЛОМ В ВИДЕ ЧАСТИЦ», полностью включенные в настоящий документ путем отсылки во всех отношениях.
В одном варианте осуществления гальванический материал в виде частиц изготавливают способом нанесения покрытия, при этом содержание второго проводящего материала составляет по массе от примерно 0,001 до примерно 20 процентов от общей массы частицы, например от примерно 0,01% до примерно 10 процентов по массе от общей массы гальванического материала в виде частиц. В одном из вариантов осуществления толщина покрытия из второго проводящего материала может варьироваться от одного атома до сотен микрон. В другом варианте осуществления поверхность гальванического материала в виде частиц содержит от примерно 0,001 масс. % до примерно 99,99 масс. %, в частности от примерно 0,1 масс. % до примерно 99,9 масс. % второго проводящего материала.
В одном варианте осуществления гальванический материал в виде частиц изготавливают способом без нанесение покрытия (например, путем спекания, печати или механической обработки, соединяющей вместе первый и второй проводящие материалы, получения гальванического материала в виде частиц), при этом содержание второго проводящего материала составляет по массе от примерно 0,1% до приблизительно 99,9% от общей массы частицы, и в других пределах, например от примерно 10% до примерно 90% от общей массы частицы.
В одном варианте осуществления гальванический материал в виде частиц являются достаточно мелкими для суспендирования в композициях во время хранения. В другом варианте осуществления частицы имеют сплюснутую и (или) продолговатую форму. Преимущества плоских и продолговатых форм гальванического материала в виде частиц включают в себя низкую кажущуюся плотность и, следовательно, лучшие свойства плавучести и взвешенности, а также лучшее покрытие биологической ткани, что обеспечивает большую ширину и глубину зоны прохождения по гальванического тока через биологическую ткань (например, кожу или слизистую оболочку). В одном из вариантов осуществления размеры гальванического материала в виде частиц в длину превышают размеры таких частиц в ширину по меньшей мере в два раза (например, по меньшей мере в пять раз). В другом варианте осуществления форма гальванического материала в виде частиц представляет собой тонкую пластинку, имеющую значительно меньшую толщину (ось Z), чем другие два размера (размеры X и Y), например толщину примерно от 0,5 до 1,5 микрометров, при этом другие ее два размера составляют от примерно 5 микрометров до примерно 100 микрометров.
Гальванический материал в виде частиц может иметь любую форму, включая, помимо прочего, сферические или несферические частицы, а также продолговатые или сплюснутые частицы (например, частицы цилиндрической формы, в виде волокон или пластинок). В одном из вариантов осуществления средний размер гальванического материала в виде частиц составляет от примерно 10 нм до примерно 500 мкм, в частности от примерно 100 нм до примерно 100 мкм. Под размерами частиц подразумевается их максимальный размер по меньшей мере в одном направлении.
Примеры комбинаций «первый проводящий материал/второй проводящий материал» представляют собой элементарные металлы, которые включают в себя, помимо прочего, следующие (с обозначенной знаком «/» окисленной, но преимущественно нерастворимой формой металла): цинк-медь, цинк-медь/галид меди, цинк-медь/оксид меди, магний-медь, магний-медь/галид меди, цинк-серебро, цинк-серебро/оксид серебра, цинк-серебро/галид серебра, цинк-серебро/хлорид серебра, цинк-серебро/бромид серебра, цинк-серебро/йодид серебра, цинк-серебро/фторид серебра, цинк-золото, цинк-углерод, магний-золото, магний-серебро, магний-серебро/оксид серебра, магний-серебро/галид серебра, магний-серебро/хлорид серебра, магний-серебро/бромид серебра, магний-серебро/йодид серебра, магний-серебро/фторид серебра, магний-углерод, алюминий-медь, алюминий-золото, алюминий-серебро, алюминий-серебро/оксид серебра, алюминий-серебро/галид серебра, алюминий-серебро/хлорид серебра, алюминий-серебро/бромид серебра, алюминий-серебро/йодид серебра, алюминий-серебро/фторид серебра, алюминий-углерод, медь-серебро/галид серебра, медь-серебро/хлорид серебра, медь-серебро/бромид серебра, медь-серебро/йодид серебра, медь-серебро/фторид серебра, железо-медь, железо-медь/оксид меди, медь-углерод, железо-медь/галид меди, железо-серебро, железо-серебро/оксид серебра, железо-серебро/галид серебра, железо-серебро/хлорид серебра, железо-серебро/бромид серебра, железо-серебро/йодид серебра, железо-серебро/фторид серебра, железо-золото, железо-проводящий углерод, цинк-проводящий углерод, медь-проводящий углерод, магний-проводящий углерод и алюминий-проводящий углерод.
Первый проводящий материал или второй проводящий материал могут также быть сплавами, в особенности первый проводящий материал. Примеры сплавов включают, помимо прочего, сплавы цинка, железа, алюминия, магния, меди и марганца в качестве первого проводящего материала и сплавы серебра, меди, нержавеющей стали и золота в качестве второго проводящего материала.
В одном варианте осуществления частица, изготовленная из первого проводящего материала, частично покрыта несколькими проводящими материалами, такими как второй и третий проводящие материалы. В дополнительном варианте осуществления частица содержит по меньшей мере 95 процентов по массе первого проводящего материала, второго проводящего материала и третьего проводящего материала. В одном варианте осуществления первым проводящим материалом является цинк, вторым проводящим материалом - медь и третьим проводящим материалом - серебро. Стандартный электродный потенциал представляет собой потенциал электрода, состоящий из вещества в его стандартном состоянии, в равновесии с ионами в их стандартных состояниях по сравнению с водородным электродом. Разница стандартных электродных потенциалов (или просто стандартных потенциалов) первого проводящего материала и второго проводящего материала может составлять по меньшей мере примерно 0,1 вольт, в частности, по меньшей мере примерно 0,2 вольт. В одном варианте осуществления материалы, образующие гальваническую пару, имеют стандартную разность потенциалов, равную или менее примерно 3 вольт. Например, для гальванической пары, состоящей из металлического цинка и меди, стандартный потенциал цинка равен -0,763 вольт (Zn/Zn2+), и стандартный потенциал меди равен +0,337 вольт (Cu/Cu2+), следовательно, разность стандартных потенциалов для гальванической пары цинк-медь равна 1,100 вольт. Аналогичным образом, в гальванической паре магний-медь стандартный потенциал магния (Mg/Mg2+) равен -2,363 B, и следовательно разность стандартных потенциалов равна 2,700 В. Дополнительными примерами значений стандартных потенциалов некоторых материалов, подходящих для образования гальванических пар, являются: Ag/Ag+: +0,799 B, Ag/AgCl/Cl-: 0,222 B и Pt/H2/H+: 0,000 В. Pt можно заменить углеродом или другим проводящим материалом. В целом, напряжение между проводящими материалами может быть достаточным для эффективного обеспечения желаемого терапевтического действия.
В одном варианте осуществления первый и второй проводящий электроды объединены (например, второй проводящий электрод напылен на первый проводящий электрод) в результате химической, электрохимической, физической или традиционной механической обработки (такой как химическое осаждение, электроосаждение, вакуумное осаждение из паровой фазы, электродуговое напыление, спекание, сжатие, прессование, экструзия, печать и гранулирование), при помощи проводящей металлической пасты (например, с полимерными связующими) или с применением других известных способов металлизирования или обработки порошковых материалов, широко используемых в порошковой металлургии, производстве электронных или медицинских устройств. В другом варианте осуществления все проводящие электроды изготавливаются с применением традиционных процессов химического восстановления (например, химического осаждения), последовательно или одновременно, в присутствии восстанавливающего(-их ) агента(-ов). Примеры восстанавливающих агентов включают фосфорсодержащие восстанавливающие агенты (например, гипофосфит, как описано в патентах США №№4167416 и 5304403), борсодержащие, альдегидосодержащие или кетоносодержащие восстанавливающие агенты, такие как тетрагидрат бората натрия (NaBH4) (например, как это описано в патентной публикации США №2005/0175649).
В одном варианте осуществления второй проводящий электрод осаждается или наносится как покрытие на первый проводящий электрод с применением технологий физического осаждения, таких как нанесение покрытия распылением, плазменное напыление, нанесение проводящей пасты, трафаретное напыление, нанесение покрытия погружением, связывание металлов, бомбардировка частицами в условиях высокого давления и температуры, обработка в кипящем слое или вакуумное осаждение.
В одном варианте осуществления способ нанесения покрытия основан на химической реакции замещения, а именно на реакции контактирования частиц первого проводящего материала (например, частиц металлического цинка) с раствором, содержащим растворенную соль второго проводящего материала (например, ацетата меди, лактата меди, глюконата меди или нитрата серебра). В другом варианте осуществления способ включает в себя этап омывания раствором частиц первого проводящего материала (например, цинковой пыли) или пропускание раствора через спрессованный порошок первого проводящего материала. В одном варианте осуществления раствор соли представляет собой водный раствор. В другом варианте осуществления раствор содержит органический растворитель, такой как спирт, гликоль, глицерин или другие растворители, традиционно используемые в фармацевтической промышленности, для регулирования степени осаждения второго проводящего материала на поверхность частиц первого проводящего материала и, следовательно, для контроля активности получаемых гальванического материала в виде частиц.
В другом варианте осуществления гальванический материал в виде частиц, раскрываемый в настоящем изобретении, могут быть также покрыты другими материалами для защиты гальванических материалов от разрушения при хранении (например, окислительного разрушения под воздействием кислорода и влаги) или для регулирования электрохимических реакций и контроля электрического тока, генерируемого при применении. Примеры материалов для нанесения в виде покрытия на гальванический(-ие) материал(-ы) включают в себя неорганические или органические полимеры, натуральные или синтетические полимеры, биоразлагаемые или биорассасывающиеся полимеры, диоксид кремния, керамику, оксиды различных металлов (например, оксид цинка, алюминия, магния или титана) и другие неорганические соли низкой растворимости (например, фосфат цинка). Способы нанесения покрытия известны специалистам в области порошковой металлургии и производства металлических пигментов, такие способы, как описанные в патентах США №№5964936, 5993526, 7172812; публикациях патентов США №№2006/0042509 A1 и 2007/0172438.
В одном варианте осуществления гальванический материал в виде частиц хранится в сухой окружающей среде. Гальванический материал в виде частиц активируется влагой и образует батареи гальванических элементов. Предпочтительно хранить их в не содержащей влаги окружающей среде для предотвращения преждевременного активирования частиц. В другом варианте осуществления гальванический материал в виде частиц хранят в непроводящем носителе, таком как безводный растворитель или смесь растворителей, которая включает в себя, помимо прочего, полиэтиленгликоль (ПЭГ), глицерин и пропиленгликоль.
Окисленная регенерированная целлюлоза (ОРЦ)
ОРЦ представляет собой рассасывающийся кровоостанавливающий материал, известный специалистам в данной области. Известен целый ряд способов формирования различных типов кровоостанавливающих средств на основе материалов окисленной целлюлозы в форме порошка, тканого, нетканого, трикотажного полотна и других формах и их сочетаниях. Применяемые в настоящее время кровоостанавливающие раневые повязки включают в себя трикотажное или нетканое полотно, содержащее окисленную регенерированную целлюлозу, которая представляет собой окисленную целлюлозу с повышенной однородностью целлюлозного волокна. Примеры таких доступных на рынке кровоостанавливающих раневых повязок включают в себя рассасывающееся кровоостанавливающее средство Surgicel®; рассасывающееся кровоостанавливающее средство Surgicel Nu-Knit®; и волокнистое рассасывающееся кровоостанавливающее средство Surgicel®; все поставляются на рынок компанией «Johnson & Johnson Wound Management Worldwide», подразделением «Ethicon, Inc.», Соммервилл, Нью-Джерси, компания «Johnson & Johnson».
Способы включения гальванического материала в виде частиц в или на кровоостанавливающие каркасы
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения кровоостанавливающий материал формируется посредством комбинирования гальванического материала в виде частиц из примера 1 с порошком окисленной регенерированной целлюлозой (ОРЦ) и водной средой, такой как физиологический раствор, с последующим тщательным смешиванием для формирования полужидкой пасты непосредственно перед нанесением на раневую поверхность для остановки кровотечения.
В одном варианте осуществления сухие порошки ОРЦ и гальванический материал в виде частиц могут быть смешаны заранее и могут храниться в не содержащей влаги окружающей среде и затем смешиваться с водной средой непосредственно перед нанесением на раневую поверхность для остановки кровотечения. В другом варианте осуществления сухие порошки ОРЦ и гальванического материала в виде частиц хранят отдельно и затем смешивают с водной средой непосредственно перед нанесением на раневую поверхность для остановки кровотечения, смешивание выполняют или путем одновременного прибавления сухих порошков ОРЦ и гальванического материала в виде частиц к водной среде или путем последовательного прибавления сухих порошков ОРЦ и гальванического материала в виде частиц к водной среде в любом порядке.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения кровоостанавливающий материал формируется посредством комбинирования гальванического материала в виде частиц с порошковой окисленной регенерированной целлюлозой (ОРЦ) с последующим тщательным смешиванием для формирования сухого порошкового кровоостанавливающего материала для последующего нанесения на раневую поверхность в форме сухого порошка для остановки кровотечения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения кровоостанавливающий материал формируется посредством осаждения гальванического материала в виде частиц на тканое или нетканое полотно на основе ОРЦ, в некоторых случаях с прибавлением связующего вещества, такого как полиэтиленгликоль (ПЭГ). Связующий раствор готовили с ПЭГ [м. м.: 3350 дальтон]/ПЭГ [м. м.: 8000 дальтон]/дихлорметан (ДХМ) в соотношении 1 г: 1г: 100 мл (масса/масса/объем). 100 мг гальванического материала в виде частиц смешивали с 3 мл связующего раствора. Для приготовления связующего раствора предпочтительно использовать безводную среду, такую как органический растворитель или спирт. Гальванический материал в виде частиц /связующий раствор распыляли на предварительно сбалансированное рассасывающееся кровоостанавливающее полотно Surgicel Nu-Knit®, размером 7,62 см × 7,62 см (3ʹʹ×3ʹʹ) ("ETHICON, Inc.", партия №3418584; дата истечения срока годности: 12.2014 г.). Surgicel Nu-Knit® с нанесенными гальваническими частицами сушили на воздухе в ламинарном шкафу в течение 3 часов с последующей сушкой под вакуумом в течение 3 суток.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по существу однородную пасту готовили с помощью смешивания порошков гальванического материала в виде частиц и ОРЦ с жидкостью для формирования однородной пасты, которая может также включать другие растворенные в ней добавки в эффективных количествах. Смешивание может производиться посредством экструдирования или смешивания в замкнутом пространстве в условиях, обеспечивающих однородную дисперсию твердых частиц в жидкой фазе. Альтернативным образом, для приготовления комбинаций, раскрываемых в настоящем изобретении, можно использовать мешалку, например планетарную мешалку двойного действия.
Альтернативным образом, смешивание может быть произведено в многокамерном шприце или с использованием двух шприцов, соединенных друг с другом с помощью разъема типа Луер, и перемещения вперед и назад смеси из одного шприца в другой непосредственно перед нанесением на раневую поверхность. Жидкость, такую как физиологический раствор или очищенную воду, и порошок гальванического материала в виде частиц и ОРЦ прибавляют в смесительную камеру. Жидкость может содержать эффективное количество растворенных в ней добавок перед прибавлением частиц в раствор. Например, может быть приготовлен солевой раствор, содержащий в некоторых случаях глицерин и бензалкония хлорид, и затем прибавлен в смесительную камеру. Твердые частицы или порошки могут быть добавлены в мешалку все за один раз или в течение некоторого времени при постоянном помешивании, пока не будут прибавлены все ингредиенты. Смешивание продолжают формирования по существу однородной композиции, содержащей твердые частицы, равномерно распределенные в сплошной жидкой фазе.
Кровоостанавливающие устройства
Медицинские устройства, в которых могут применяться кровоостанавливающие материалы и композиции, раскрываемые в настоящем изобретении, включают в себя любое устройство, используемое в настоящее время для нанесения жидкотекучей или инъектируемой кровоостанавливающей пасты, или взвеси, или порошка, или кровоостанавливающего средства на основе полотна на участок или рану, где необходимо остановить кровотечение.
Примеры устройств или аппликаторов включают в себя шприцы, такие как шприцы типа Луер производства «Becton Dickinson» или «Monoject». Другие устройства подробно раскрыты в патенте США №6045570, содержание которого полностью включено в настоящий документ путем отсылки.
Стерилизация
Кровоостанавливающие композиции, приготовленные в соответствии с описанным выше, могут быть подвергнуты стерилизации для обеспечения стерильности композиций, содержащих пептид с кровоостанавливающим действием. В некоторых вариантах осуществления композиции переносят в медицинское устройство в соответствии с описанным выше, и устройство, содержащее кровоостанавливающую композицию, подвергают стерилизации, предпочтительно с помощью ионизирующего излучения или другого известного способа или сочетания способов, включая тепловую стерилизацию, стерилизацию этилен оксидом, и т.п. Более предпочтительным является стерилизация с помощью гамма-излучения в соответствии с примерами, приведенными в этом документе.
Композиции, раскрываемые в настоящем изобретении, включают в себя композиции, описанные в настоящем документе, являющиеся стерильными, так как подвергаются облучению на уровне, например, ионизирующего излучения. Такое излучение может включать электронный пучок или гамма-лучи. Уровень излучения и условия стерилизации, включая время, в течение которого соединения подвергаются воздействию излучения, обеспечивают стерильность соединений, как определено в настоящем документе. Специалисты в данной области, использующие преимущества этого описания, легко определят уровень облучения, необходимый для обеспечения стерильности композиций.
Дополнительные компоненты
Кровоостанавливающие композиции могут далее содержать в эффективных количествах одну или более добавок или соединений, включая, помимо прочего, антибактериальные агенты, поверхностно-активные вещества, антиоксиданты, увлажнители, смачивающие агенты, лубриканты, загустители, разбавители, вещества, способствующие стабильности при воздействии излучения, например, акцепторы свободных радикалов, пластификаторы, и стабилизаторы. Например, для улучшения экструдируемости композиции или ее способности проходить через иглу при введении может быть добавлен глицерин. При применении глицерина его содержание в композициях может составлять от 0% до 20% по массе, основываясь на массе жидкой фазы. Предпочтительно композиция может содержать от примерно 1% до примерно 10% по массе глицерина, основываясь на массе жидкой фазы. Композиции могут содержать от примерно 1% до примерно 5% по массе глицерина, основываясь на массе жидкой фазы.
В дополнение для улучшения свойств композиций могут использоваться четвертичные амины. Например, бензалкония хлорид, ПОЛИБРЕН™ или ОНАМЕР М™ могут быть использованы в количестве до примерно 1% по массе, основываясь на массе жидкой фазы. Бензалкония хлорид предпочтительно использовать в количестве от примерно 0,001% до примерно 0,01% по массе соединения, основываясь на массе жидкой фазы. Более предпочтительно использовать бензалкония хлорида в количестве от примерно 0,002% до примерно 0,006% по массе, основываясь на массе жидкой фазы. Считается, что четвертичные амины могут выполнять несколько функций, выступая в роли антибактериального препарата, вспенивающего агента, акцептора свободных радикалов и нейтрализатора гепарина.
Кровоостанавливающий препарат может далее содержать в эффективных количествах одну или несколько добавок или соединений, выбранных из группы антибактериальных препаратов, поверхностно-активных веществ, антиоксидантов, увлажнителей, смачивающих агентов, лубрикантов, загустителей, разбавителей, веществ, способствующих стабильности при воздействии излучения, например, акцепторов свободных радикалов, пластификаторов, и стабилизаторов, более конкретно, включающий повышающее экструзию количество глицерина и в котором предпочтительно содержание глицерина составляет от примерно 1% до 20% по массе, основываясь на массе жидкой фазы всего кровоостанавливающего препарата.
Такие кровоостанавливающие композиции могут далее содержать нейтрализаторы гепарина, дополнительные прокоагулянты или кровоостанавливающие агенты, такие как тромбин, фибриноген, фибрин, фактор Xa или фактор VIIa. Под термином «эффективное количество» понимается количество, необходимое для придания композиции тех свойств, для обеспечения которых прибавляется добавка. Эффективное количество также ограничено максимальным количеством, которое может быть прибавлено, не вызывая пагубных биологических эффектов.
Пример 1. Изготовление гальванического материала в виде частиц на основе химических реакций замещения
В водной среде: Гальванический материал в виде частиц из элементарного цинка с покрытием из 0,75% элементарной меди изготавливали с помощью химического покрытия порошка цинка медью в соответствии со следующей процедурой:
1) Навешивают 22 г ацетата меди(II) в контейнер вместимостью 1 л, содержащий 850 мл деионизированной воды, и перемешивают до полного растворения.
2) Навешивают 930 г порошка элементарного цинка (срединный размер: 7-12 микрон) в лабораторный сосуд вместимостью 8 л, содержащий 2790 мл деионизированной воды. Смешивают на скорости 650 об/мин или более высокой скорости для получения суспензии или взвеси порошка цинка.
3) При непрерывном смешивании медленно прибавляют раствор ацетата меди, описанный на этапе 1, в суспензию порошка цинка. Продолжают смешивание в течение 10 минут.
4) Загружают цинк-медную суспензию в настольный фильтр-осушитель Mini-Nutsche («Pope Scientific Inc.», Соквилл, Висконсин, США, оснащенный 1-микронным фильтром.
5) Нагнетают давление в фильтре-осушителе атмосферным азотом (до около 344,7 кПа (50 фунтов/кв. дюйм)) для удаления воды.
6) Прибавляют 1 л 100% этанола для отмывки профильтрованных гальванического материала в виде частиц со встряхиванием.
7) Удаляют этанол с помощью нагнетания атмосферного азота.
8) Повторяют процесс отмывки этанола, описанный на этапе 6 и 7.
9) Повторяют этап 6 и 7 с 2 л 100% этанола дважды.
10) Сушат профильтрованный гальванический материал в виде частиц под вакуумом (примерно 21 рт.ст.) в течение 4 часов с постепенным повышением температуры до 65°C при периодическом встряхивании.
11) Удаляют все агрегаты частиц, чей размер превышает 200 микрон, с помощью просеивания для получения гальванического материала в виде частиц из элементарного цинка с покрытием из 0,75% элементарной меди.
Пример 2. Кровоостанавливающая паста с гальваническим материалом в виде частиц и ОРЦ по сравнению с контрольными препаратами
На фиг. 1 представлены данные среднего времени достижения гемостаза в минутах для нескольких испытуемых систем, включая кровоостанавливающий материал, содержащий ОРЦ, гальванический материал в виде частиц и различные контрольные материалы, при этом обычно каждый кровоостанавливающий материал подвергался трехкратным испытаниям. Планки погрешностей указывают два стандартных отклонения.
На этой и последующих диаграммах обозначение «э-порошок» относится к гальваническим частицам. На диаграмме обозначение желатиновая паста/0,001% раствор гальванического материала в виде частиц относится к кровоостанавливающему материалу, содержащему кровоостанавливающую матрицу SURGIFLO®, смешанную с 2 мл 0,001% раствора гальванического материала в виде частиц. 0,001% раствор гальванического материала в виде частиц представляет собой 0,001% (по массе) суспензию гальванического материала в виде частиц в физиологическом растворе. В одном из 3 испытаний этого материала ни в малейшей степени не удалось достичь гемостаза.
На диаграмме обозначение желатиновая паста/2 мл солевого раствора относится к кровоостанавливающему материалу, содержащему кровоостанавливающую матрицу SURGIFLO®, смешанную с 2 мл солевого раствора.
На диаграмме обозначение желатиновая паста/EVITHROM® относится к кровоостанавливающему материалу, содержащему кровоостанавливающую матрицу SURGIFLO®, смешанную с 2 мл раствора тромбина EVITHROM® (800~1200 МЕ/мл). EVITHROM® поставляется на рынок компанией «Ethicon, Inc.» и содержит тромбин для местного применения (человеческий), 800~1200 МЕ/мл. Раствор ®EVITHROM , содержащий в основном человеческий тромбин (полная композиция Evithrom®,содержит человеческий тромбин (800-1200 МЕ/мл), хлорид кальция, человеческий альбумин, манитол, ацетат натрия и воду для инъекций).
На диаграмме обозначение порошок ОРЦ/2 мл 0,001% раствора гальванического материала в виде частиц относится к кровоостанавливающему материалу, содержащему порошок ОРЦ, смешанный с 2 мл 0,001% (по массе) суспензии гальванического материала в виде частиц в физиологическом растворе.
На диаграмме обозначение порошок ОРЦ/2 мл солевой раствор относится к кровоостанавливающему материалу, содержащему порошок ОРЦ в количестве 0,983 г, смешанный с 2 мл физиологического раствора.
Для приготовления испытуемого образца соответствующие каркасные материалы тщательно смешивали с растворами или суспензиями, содержащими в некоторых случаях гальванический материал в виде частиц в определенных концентрациях. Использовали следующую процедуру смешивания: 1. Забирали 2 мл физиологического раствора в пустой первый шприц с соединителем. 2. Заранее наполняли порошком ОРЦ пустой второй шприц с соответствующим соединителем. 3. Смешивали 2 компонента при помощи соединения первого и второго шприцов. 4. Продолжали смешивание компонентов, проталкивая комбинированный материал назад и вперед до достижения однородности консистенции, и наносили на рану.
Суспензии гальванического материала в виде частиц в физиологическом растворе готовили непосредственно перед нанесением на рану следующим образом. Пустой шприц с охватываемым соединителем заранее наполняли сухим гальваническим материалов в виде частиц и затем смешивали с физиологическим раствором, которым был заранее заполнен пустой шприц с охватывающим соединителем. Пасту немедленно наносили на рану путем выдавливания пасты непосредственно на рану из шприца вместимостью 6 (шесть) мл в количестве 1 (одного) мл.
Проведено исследование кровоостанавливающей активности in vivo с использованием свиной модели пункционной биопсии селезенки с пункционной раной, имеющей отверстие 6 (шесть) мм в ширину × 3 (три) мм в глубину, выполненной на селезенке, испытуемый образец наносили на свеженанесенную рану с последующим пальцевым пережимающим давлением (тампонада). Первоначально давление оказывали в течении 30 (тридцати) секунд, время измеряли с помощью электронного таймера. Через 30 секунд тампонады пальцевое давление прекращали; марлевую прокладку немедленно удаляли с образца. Проводили оценку гемостаза в течение 30-секундного интервала. При отсутствии струйного кровотечения в течение 30 секунд регистрировали время до достижения гемостаза в формате минут и секунд и завершали испытание этого образца. При наличии струйного кровотечения повторно применяли давление и наносили марлевую прокладку в течение дополнительных 30-секундных интервалов проведения тампонады и наблюдения, пока не удавалось достигнуть гемостаза или пока период проведения испытания не достигал десяти минут. Гемостаз определяли по прекращению струйного кровотечения через менее, чем десять минут. В качестве отрицательного контроля использовали марлевый тампон.
Испытания кровоостанавливающей активности проводили in vivo с использованием свиной модели пункционной биопсии селезенки [6 мм в ширину × 3 мм в глубину], время первоначальной тампонады: 30 сек; время наблюдения: 30 сек; N=3.
Анализ данных, представленный на фиг. 1, показывает, что в свиной модели пункционной биопсии селезенки применение желатина с солевым раствором и желатина с кровоостанавливающими материалами, содержащими гальванический материал в виде частиц обеспечило среднее время до достижения гемостаза более 4,5 минут. При применении кровоостанавливающих средств на основе порошка ОРЦ среднее время до достижения гемостаза превышало 5 минут.
Кровоостанавливающий материал на основе желатина, смешанного с тромбином, как и ожидалось, обеспечил более короткое среднее время достижения гемостаза, составляющее 2,5 минуты. Удивительным и неожиданным оказалось, что новый кровоостанавливающий материал, раскрываемый в настоящем изобретении, на основе порошка ОРЦ с гальваническим материалом в виде частиц показал среднее время достижения гемостаза, составляющее всего 1,5 минуты.
Данные, представленные на фиг. 1, указывают на выраженное синергическое кровоостанавливающее действие кровоостанавливающего материала на основе ОРЦ в сочетании с гальваническим материалом в виде частиц.
ПРИМЕР 3. Кровоостанавливающая паста с гальваническим материалом в виде частиц и ОРЦ по сравнению с контрольными препаратами
На фиг. 2 представлены данные среднего времени достижения гемостаза в секундах для нескольких испытуемых систем, включая кровоостанавливающий материал, содержащий ОРЦ, гальванический материал в виде частиц, и различные контрольные материалы, при этом обычно каждый кровоостанавливающий материал подвергался трехкратным испытаниям. Испытуемые образцы готовили аналогично способам, описанным выше. Планки погрешностей указывают два стандартных отклонения. Испытания кровоостанавливающей активности проводили in vivo с использованием свиной модели пункционной биопсии селезенки в соответствии с описанным выше [6 мм в ширину × 3 мм в глубину], время первоначальной тампонады: 30 сек; время наблюдения: 30 сек; N=3.
На диаграмме обозначение SURGIFLO®/солевой раствор относится к кровоостанавливающему материалу на основе желатина, содержащему кровоостанавливающую матрицу SURGIFLO®, смешанную с 2 мл физиологического раствора. На диаграмме обозначение SURGIFLO/ EVITHROM® относится к кровоостанавливающему материалу на основе желатина, содержащему кровоостанавливающую матрицу SURGIFLO®, смешанную с 2 мл раствора тромбина EVITHROM® (800~1200 МЕ/мл).
На диаграмме обозначение ОРЦ/2 мл (0,001%, 0,01 мг/мл) гальванического материала в виде частиц относится к кровоостанавливающему материалу, содержащему порошок ОРЦ, смешанный с 2 мл суспензии гальванического материала в виде частиц в физиологическом растворе, содержащей 0,01 мг/мл гальванического материала в виде частиц. Полученная концентрация гальванического материала в виде частиц в кровоостанавливающем материале составляет 0,00067% (0,0067 мг/мл).
На диаграмме обозначение SURGIFLO®/2 мл (0,001%, 0,01 мг/мл) гальванического материала в виде частиц относится к кровоостанавливающему материалу, содержащему кровоостанавливающую матрицу SURGIFLO® с 2 мл суспензии гальванического материала в виде частиц в физиологическом растворе, содержащей 0,01 мг/мл гальванического материала в виде частиц. Полученная концентрация гальванического материала в виде частиц в кровоостанавливающем материале составляет 0,00025% (0,0025 мг/мл).
Анализ данных, представленных на фиг. 2, показывает, что новый кровоостанавливающий материал, раскрываемый в настоящем изобретении, на основе порошка ОРЦ с гальваническим материалом в виде частиц обеспечил среднее время достижения гемостаза, составляющее всего 50 секунд. Кровоостанавливающий материал на основе ОРЦ с гальваническим материалом в виде частиц показал более короткое время достижения гемостаза по сравнению с SURGIFLO®; SURGIFLO® с тромбином; и SURGIFLO® с гальваническим материалом в виде частиц.
Данные, представленные на фиг. 2, указывают на выраженное синергическое кровоостанавливающее действие кровоостанавливающего материала на основе ОРЦ в сочетании с гальваническим материалом в виде частиц.
Пример 4. Кровоостанавливающая паста с различными концентрациями гальванического материала в виде частиц плюс ОРЦ по сравнению с контрольными образцами
На фиг. 3 представлены данные среднего времени достижения гемостаза в секундах для двух групп кровоостанавливающих материалов, в частности кровоостанавливающих материалов на основе желатиновых каркасов (на основе SURGIFLO®), и кровоостанавливающих материалов на основе каркасов из ОРЦ, обычно каждый кровоостанавливающий материал подвергался испытаниям восьмикратно. Испытуемые образцы готовили аналогично способам, описанным выше. Планки погрешностей указывают два стандартных отклонения. Испытания кровоостанавливающей активности проводили in vivo с использованием свиной модели пункционной биопсии селезенки в соответствии с описанным выше [6 мм в ширину × 3 мм в глубину], время первоначальной тампонады: 30 сек; время наблюдения: 30 сек; N=8.
На диаграмме первые две полосы иллюстрируют результаты контрольных экспериментов, полученных при испытаниях желатина (SURGIFLO®/солевой раствор) и желатина, смешанного с тромбином (SURGIFLO®/ EVITHROM®). Также представлены данные, полученные при испытаниях кровоостанавливающих средств на основе желатинового каркаса, смешанного с гальваническим материалом в виде частиц, обозначенного как SURGIFLO®, с пятью различными концентрациями гальванического материала в виде частиц. Конечные концентрации гальванического материала в виде частиц в матрице составляли от 0,0001% (0,001 мг/мл) до 1% (10 мг/мл).
С правой стороны диаграммы представлены экспериментальные данные, иллюстрирующие результаты, полученные при испытании кровоостанавливающих материалов на основе ОРЦ, включая контрольный образец, состоящий из смеси ОРЦ/солевого раствора, и порошок ОРЦ, смешанный с гальваническим материалом в виде частиц с пятью различными концентрациями гальванического материала в виде частиц. Конечные концентрации гальванического материала в виде частиц в матрице составляли от 0,0001% (0,001 мг/мл) до 1% (10 мг/мл).
Анализ данных, представленных на фиг. 3, показывает, что все кровоостанавливающие материалы на основе SURGIFLO®, за исключением SURGIFLO®, смешанного с тромбином, показывали среднее время достижения гемостаза, составляющее 250 секунд или выше. Аналогичным образом, смесь порошка ОРЦ/солевого раствора показывала среднее время достижения гемостаза, составляющее 275 секунд.
Противоположным образом, все кровоостанавливающие материалы на основе порошка ОРЦ, смешанного с гальваническим материалом в виде частиц, во всех концентрациях гальванического материала в виде частиц показывали более короткое среднее время достижения гемостаза, составляющее от 56 до 174 секунд. Эти средние значения времени достижения гемостаза в целом сравнимы с результатами, полученными при испытании SURGIFLO®, смешанного с тромбином, и в конечной концентрации (0,001%, 0,01 мг/мл) гальванического материала в виде частиц в матрице, среднее время достижения гемостаза, составляющее 56 секунд, было более чем в два раза короче среднего времени достижения гемостаза при применении содержащего тромбин кровоостанавливающего средства.
Данные, представленные на фиг. 3, указывают на выраженное синергическое кровоостанавливающее действие кровоостанавливающего материала на основе ОРЦ в сочетании с гальваническим материалом в виде частиц.
Пример 5. Полотно из ОРЦ с покрытием из гальванического материала в виде частиц по сравнению с контрольными образцами
На фиг. 4 представлены микроснимки полотна NU-KNIT из ОРЦ с покрытием из гальванического материала в виде частиц, при этом на Фиг. 4a представлено изображение, полученное при помощи оптического микроскопа; на Фиг. 4b представлено СЭМ-изображение с увеличением 50×; и на Фиг. 4c представлено СЭМ-изображение с увеличением 150×. Гальванический материал в виде частиц виден на поверхности полотна Nu-knit.
На Фиг. 5 представлены данные среднего времени достижения гемостаза в секундах для полотна Nu-Knit с покрытием из гальванического материала в виде частиц (1 мг/см2) с добавлением связующего вещества; полотно Nu-Knit с покрытием, содержащим только одно связывающее вещество и чистое необработанное полотно Nu-Knit.
Связующий раствор готовили с ПЭГ [м. м.: 3350 дальтон]/ПЭГ [м. м.: 8000 дальтон]/дихлорметан (ДХМ) в соотношении 1 г: 1 г: 100 мл (масса/масса/объем). Гальванический материал в виде частиц тщательно смешивали со связующим раствором в соотношении 0,1 г/3 мл. Гальванический материал в виде частиц/связующий раствор распыляли на предварительно сбалансированное рассасывающееся кровостанавливающее полотно Surgicel Nu-Knit®, размером 7,62 см × 7,62 см (3ʺ×3ʺ) («ETHICON, Inc.», партия №3418584; дата истечения срока годности: 12.2014 г.). Surgicel Nu-Knit® с нанесенными гальваническими частицами сушили на воздухе в ламинарном шкафу в течение 3 часов с последующей сушкой под вакуумом в течение 3 суток.
Проводили испытания кровоостанавливающей активности с помощью свиной модели гемостаза резаной раны селезенки. В модели линейной резаной раны селезенки были произведены разрезы 15 мм в длину × 3 мм в глубину на селезенке, и испытуемые образцы наносили на свеженанесенную рану с последующим пальцевым пережимающим давлением (тампонадой). Первоначально давление оказывали в течении одной минуты, время измеряли с помощью электронного таймера. Через 1 минуту первоначальной тампонады, пальцевое давление прекращали; марлевую прокладку немедленно удаляли с образца. Проводили оценку гемостаза в течение 30-секундного интервала. При отсутствии струйного кровотечения в течение 30 секунд регистрировали время до достижения гемостаза и завершали испытание этого образца. При наличии струйного кровотечения повторно применяли давление и наносили марлевую прокладку в течение дополнительных 30-секундных интервалов проведения тампонады и наблюдения, пока не удавалось достигнуть гемостаза или пока период проведения испытания не достигал десяти минут. Через десять минут испытания прекращали в связи с отсутствием эффекта, результат регистрировали как «>10:00» (более десяти минут) в первоначальных данных. Гемостаз определяли по прекращению струйного кровотечения в течение менее чем десяти минут.
Данные, представленные на фиг. 5, были собраны в ходе испытаний на свиной модели линейной резаной раны селезенки в соответствии с описанным выше; время тампонады: 30 сек; время наблюдения: 30 сек, N=10, размер образца полотна: 3,81 см × 2,54 см (1,5ʺ × 1ʺ). Планки погрешностей указывают два стандартных отклонения.
Анализ данных, представленных на фигуре 5, показывает, что полотно Nu-Knit на основе ОРЦ с покрытием из гальванического материала в виде частиц с добавлением связующего вещества показывало значительно более короткое среднее время до достижения гемостаза по сравнению с полотном Nu-Knit, покрытым только одним связующим веществом, и чистым полотном Nu-Knit. Данные, представленные на фиг. 5, указывают на выраженное синергическое кровоостанавливающее действие кровоостанавливающего материала на основе ОРЦ в сочетании с гальваническим материалом в виде частиц.
ПРИМЕР 6. Полотно из ОРЦ с покрытием из гальванического материала в виде частиц в высокой концентрации по сравнению с контрольными образцами
На фиг. 6 представлены данные среднего времени достижения гемостаза в секундах для полотна Nu-Knit с покрытием из гальванического материала в виде частиц в высокой концентрации (4,8 мг/см2) с добавлением того же связующего вещества на основе ПЭГ, что описано выше; полотно Nu-Knit с покрытием, содержащим только одно связывающее вещество, и чистое полотно Nu-Knit. Образцы готовили в соответствии с описанием в примере 5 выше, с теми же концентрациями гальванического материала в виде частиц (0,1 г/3 мл) с той же концентрацией связующего вещества, упомянутого выше. Процесс нанесения повторяли 5 раз, по отдельности.
Проводили испытания кровоостанавливающей активности in vivo на свиной модели резекции почки, производя разрезы на почке диаметром примерно 2,5±1 см и глубиной 1±0,5 см и испытуемые образцы наносили на свеженанесенную рану с последующим пальцевым пережимающим давлением (тампонадой). Первоначально давление оказывали в течение 180 секунд, время измеряли с помощью электронного таймера. После первоначальной тампонады пальцевое давление прекращали; марлевую прокладку немедленно удаляли с образца. Проводили оценку гемостаза в течение 30-секундного интервала. При отсутствии струйного кровотечения в течение 30 секунд регистрировали время до достижения гемостаза и завершали испытание этого образца. При наличии струйного кровотечения повторно применяли давление и наносили марлевую прокладку в течение дополнительных 30-секундных интервалов проведения тампонады и наблюдения, пока не удавалось достигнуть гемостаза или пока период проведения испытания не достигал десяти минут. Через 12 минут испытания прекращали в связи с отсутствием эффекта, результат регистрировали как «>12:00» (более 12 минут) в первоначальных данных. Гемостаз определяли по прекращению струйного кровотечения через менее чем 12 минут.
Данные, представленные на фиг. 6, были собраны в ходе испытаний in vivo на свиной модели резекции почки: 2,5±1 см глубиной × 1±0,5 см, время тампонады: 180 сек; время наблюдения: 30 сек, N=7; с образцом кровоостанавливающего полотна размером: 7,62 см × 7,62 см (3ʺ × 3ʺ), количество испытаний N=7. Планки погрешностей указывают два стандартных отклонения.
Анализ данных, представленных на фиг. 6 показывает, что полотно Nu-Knit на основе ОРЦ с покрытием из гальванического материала в виде частиц в более высокой концентрации с добавлением связующего вещества показывало значительно более короткое среднее время до достижения гемостаза по сравнению с полотном Nu-Knit, покрытым только одним связующим веществом, и необработанным полотном Nu-Knit. Данные, представленные на фиг. 6, указывают на выраженное синергическое кровоостанавливающее действие кровоостанавливающего материала на основе ОРЦ в сочетании с гальваническим материалом в виде частиц.
ПРИМЕР 7. Сравнение различных типов каркасов в форме порошка с включением или без включения гальванического материала в виде частиц на животной модели с нарушенной тромбоцитарной функцией
На фиг. 7 представлены данные среднего времени достижения гемостаза в минутах для нескольких испытуемых систем, все в форме порошка. Смеси формировали с помощью тщательного смешивания соответствующих порошков путем помещения порошков в шаровую мельницу-мешалку и перемалывания их вместе в течение примерно 10-120 минут в зависимости от измельчаемости продукта.
Данные, представленные на фиг. 7, были собраны на свиной модели пункционной биопсии селезенки in vivo в соответствии с описанным выше [6 мм × 3 мм]; Время первоначальной тампонады: 30 сек; время наблюдения: 30 сек; N=3 или 4. Планки погрешностей указывают два стандартных отклонения.
Используемая животная модель представляла собой требующую остановки кровотечения свиную модель с нарушенной тромбоцитарной функцией, самки; возраст 4 месяца; 66,1 кг с пероральным введением медикаментозного средства следующим образом: за 2 дня до лабораторного анализа: 300 мг плавикса и 325 мг аспирина; за 1 день до лабораторного анализа: 75 мг плавикса и 325 мг аспирина; В день лабораторного анализа: 75 мг плавикса и 325 мг аспирина.
Кровоостанавливающие порошковые смеси наносили на рану в количестве 0,2 г путем засыпания кровоточащего участка порошком из флакона.
На левой стороне представлены данные для кровоостанавливающих порошков на основе ОРЦ с использованием порошка ОРЦ и смеси порошка ОРЦ с порошком КМЦ (карбоксиметилцеллюлозы) в качестве контрольных образцов; и порошок ОРЦ и смеси порошков ОРЦ+КМЦ с гальваническим материалом в виде частиц в концентрациях 0,01 мг/г и 0,1 мг/г.
Порошок КМЦ был изготовлен из доступной на рынке целлюлозной камеди, натрий-карбоксиметилцеллюлозы, 7M8SFPH, «Hercules».
В центральной области диаграммы представлены данные для каркасов на основе природных кровоостанавливающих полимеров, включая порошок вискозы, порошок хитозана и порошок коллагена, используемые по отдельности или в сочетании с гальваническим материалом в виде частиц в концентрации 0,1 мг/г.
Порошок вискозы получили из вискозного полотна.
Используемый порошок хитозана получили из доступного на рынке хитозана, «Aldrich», серия №11114TH.
Порошок коллагена получили из доступного на рынке рассасывающегося коллагенового кровоостанавливающего средства «Instat Pad», компания «ETHICON, Inc.», партия №XGP400.
Порошки вискозы, хитозана и коллагена получали путем перемалывания в шаровой мельнице в соответствии с описанным выше способом получения порошка ОРЦ, но перемалывание продолжалось в течение 10~120 мин в зависимости от измельчаемости материала.
В правой стороне диаграммы представлены данные для доступных на рынке кровоостанавливающих порошков, включая порошок «Arista» (кровоостанавливающее средство на основе крахмала), поставляемый на рынок компанией «Medafor», Миннеаполис, Миннесота, порошок Perclot (кровоостанавливающее средство на основе крахмала), поставляемый на рынок компанией «Starch Medical», Сан-Хосе, Калифорния; и порошок Traumastem (кровоостанавливающее средство на основе окисленной целлюлозы), поставляемый на рынок компанией «Bioster A.S.», Веверска, Чешская Республика.
Анализ среднего времени достижения гемостаза, представленный на фиг. 7, показывает, что при применении в порошковой форме отмечено улучшенное синергическое кровоостанавливающее действие кровоостанавливающего материала на основе ОРЦ в сочетании с гальваническим материалом в виде частиц. В присутствии КМЦ не отмечено выраженного синергического кровоостанавливающего действия сочетания гальванического материала в виде частиц с ОРЦ.
Последующий анализ среднего времени достижения гемостаза, представленный на фиг. 7, показывает, что в форме порошка как порошок вискозы, так и порошок коллагена показывали низкие кровоостанавливающие свойства при применении по отдельности или в сочетании с гальваническим материалом в виде частиц, что указывает на отсутствие синергического кровоостанавливающего действия. Примечательно, испытуемый биополимер (хитозан) с включенными гальваническими частицами показал более высокую кровоостанавливающую эффективности в присутствии гальванического материала в виде частиц на животной модели с нарушенной тромбоцитарной функцией.
Дальнейшее сравнение с другими доступными на рынке кровоостанавливающими порошками показывает, что смеси ОРЦ/гальванический материал в виде частиц и смеси хитозан/гальванический материал в виде частиц показывают более высокие кровоостанавливающие свойства на животной модели с нарушенной тромбоцитарной функцией.
Пример 8. Сравнение различных типов каркасов в форме порошка с включением или без включения гальванического материала в виде частиц на животной модели с нарушенной тромбоцитарной функцией
На фиг. 8 представлены данные среднего времени достижения гемостаза в минутах для нескольких испытуемых систем, все в форме пасты, для той же требующей остановки кровотечения свиной модели с нарушенной тромбоцитарной функцией, как описано в примере 7. Данные, представленные на фиг. 7, были собраны в ходе испытаний in vivo на свиной модели пункционной биопсии селезенки в соответствии с описанным выше [6 мм × 3 мм]; Время первоначальной тампонады: 30 сек; время наблюдения: 30 сек; N=3 или 4. Планки погрешностей указывают два стандартных отклонения.
Используемый порошок ОРЦ описан выше. Используемый желатиновый порошок получен путем перемалывания в шаровой мельнице порошка Surgifoam®, поставляемого на рынок компанией «Ethicon», Сомервилл, Нью-Джерси. Перемолотый в шаровой мельнице желатин имел средний размер частиц 97 микрон. Смеси готовили посредством тщательного смешивания соответствующих порошков с водой или физиологическим раствором с помощью смешивающих шприцов в соответствии с описанным выше.
Анализ среднего времени достижения гемостаза, представленный на фиг. 8, показывает, что при применении в форме пасты отмечено улучшенное синергическое кровоостанавливающее действие кровоостанавливающего материала на основе ОРЦ в сочетании с гальваническим материалом в виде частиц в концентрациях 0,01 мг/мл–0,1 мг/ мл.
При применении желатинового порошка, смешанного с деионизированной водой (указано на диаграмме как DD H2O), или желатина, смешанного с солевым раствором, отмечено заметное ускорение кровоостанавливающего действия при прибавлении гальванического материала в виде частиц в концентрации 0,1 мг/мл, что указывает на синергическое кровоостанавливающее действие кровоостанавливающего материала на основе желатиновой пасты с прибавлением гальванического материала в виде частиц на основе любого из очищенной воды или солевого раствора. Примечательно отсутствие различий при использовании солевого раствора или очищенной воды, что свидетельствует о том, что действие не зависит от типа раствора.
Пример 9. Бактерицидное действие полотна из ОРЦ с покрытием из гальванического материала в виде частиц
Изобретатели проводили дополнительное исследование, которое продемонстрировало, что ОРЦ, покрытая гальваническим материалом в виде частиц, показывает лучшие зону подавления (ЗП) и бактерицидное действие по сравнению с ОРЦ без покрытия. Оценку зоны покрытия проводили следующим образом: Образцы нарезали на куски размером 1 см2. После культивирования в течение ночи культуры бактерий для провокационной пробы разводили, чтобы получить примерную концентрацию 105 КОЕ/мл. 0,1 мл этого инокулята помещали в стерильную чашку с агаровой средой и равномерно распределяли, используя поверхностный чашечный метод. Образцы слегка смачивали 0,85% стерильным солевым раствором перед перенесением на инокулированную поверхность агаровой среды. Особое внимание обращали на то, чтобы образцы располагались плоско на поверхности и полностью контактировали с инокулятом. Чашки инкубировали при температуре 35 C в течение 24 часов. Через 24 часа измеряли зоны от края образца до наиболее отстоящего края чистой зоны. Проводили четыре измерения вокруг образцов и регистрировали средние значения. После измерения зоны образцы удаляли и помещали в чашку со свежей порцией инокулята в соответствии с описанным выше. Перенос осуществляли ежедневно, пока образец переставал образовывать видимую зону вокруг образца.
Выполняли тампонную пробу, для чего брали мазок из области под образцом для определения наличия бактерицидной активности. Тампонную пробу проводили следующим образом: после регистрации измерений зоны и удаления образца из чашки и его перенесения в чашку со свежей порцией инокулята брали мазок из чистой области под образцом с помощью стерильного ватного тампона. Тампон переносили в стерильную чашку, чашку инкубировали в течение 24 часов, результаты регистрировали. Рост бактерий с тампона указывал на бактериостатическую активность, и отсутствие роста указывало на бактерицидную активность.
В таблице 2 показана зона подавления (ЗП) в мм для образцов полотна на основе ОРЦ, описанного в примере 5. Перед перенесением образцы смачивали 0,85% стерильным солевым раствором. Результаты экспериментов, представленные в таблице 2, показывают, что полотно ОРЦ, содержащее гальванический материал в виде частиц, показало большую ЗП и лучшую бактерицидную активность в отношении бактерий в провокационной пробе по сравнению с полотном из ОРЦ или полотном из ОРЦ с ПЭГ. Активность против грамположительного МРЗС проявлялась до 2 суток, и оказалось невозможным определить активность в дополнительные дни в связи с разрушением образца до желатинообразной массы.
В таблице 3 показаны результаты тампонной пробы (рост под стеклом). Результаты экспериментов, представленные в таблице 3, показывают, что полотно ОРЦ, содержащее гальванический материал в виде частиц, показало более выраженное бактерицидное действие в отношении бактерий в провокационной пробе по сравнению с полотном из ОРЦ или полотном из ОРЦ с ПЭГ.
Пример 10. Действие местного применения ОРЦ с покрытием из гальванического материала в виде частиц на противовоспалительную активность на эпидермальных эквивалентах кожи человека оценивали следующим образом.
Использовали тот же гальванический материал в виде частиц, что и в примере 1.
Эпидермальные эквиваленты (EPI 200 HCF), многослойный и дифференцированный эпидермис, состоящий из нормальных человеческих эпидермальных кератиноцитов, получены от компании «MatTek» (Ашленд, Массачусетс). После получения эпидермальные эквиваленты инкубировали в течение 24 часов при температуре 37°C в стабилизирующей среде без гидрокортизона. Испытуемые материалы, включая порошок окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ, тот же, что был использован в примере 2), порошок КМЦ (7M8SFPH, «Hercules») и гальванический материал в виде частиц (тот же, что были использованы с примере 1), навешивали в контейнер в соответствии с таблицей 4. При испытании образцов №№1-13 прибавляли по 4 мл физиологического раствора в каждую порошковую смесь и при испытании образца №14 прибавляли 4 мл деионизированной воды. Затем каждый образец смешивали в вихревой мешалке на высокой скорости для формирования однородной суспензии. Цифры в скобках в таблице 4 обозначают конечную массовую долю каждого испытуемого материала в процентах.
Точно 6 (шесть) микролитров каждой суспензии вносили в каждую лунку эпидермальных эквивалентов Mitek за 2 (два) часа до воздействия ультрафиолетового солнечного излучения (солнечный симулятор 1000W-Oriel, оснащенный 1-мм фильтром Schott WG 320; применяемая доза УФ-облучения: 70 кДж/м2 при измерении при длине волны 360 нм) для индуцирования воспалительной реакции. Испытания образцов проводили трехкратно. Эквиваленты инкубировали в течение 24 часов при температуре 37°C в стабилизирующей среде, затем проводили двукратно анализ супернатантов на высвобождение цитокина ИЛ-1-альфа с использованием доступных на рынке наборов («Upstate Biotechnology», Шарлоттсвилль, Виргиния). Результаты испытаний приведены в таблице 5.
Из таблицы 5 очевидно, что комбинации порошка ОРЦ с гальваническим материалом в виде частиц приводят к снижению уровня воспалительного цитокина ИЛ-1-альфа. Хорошо известно, что избыточное воспаление обуславливает нарушение заживления (Inflammation in wound repair: molecular and cellular mechanisms, S.A. Eming, et. al., Journal of Investigative Dermatology, 2007, том. 127, стр.514-525). Также сообщалось, что особая форма электрической стимуляции подавляет воспаление и улучшает заживление у человека (Acceleration of cutaneous healing by electrical stimulation: Degenerate electrical waveform down-regulates inflammation, up-regulates angiogenesis and advances remodeling in temporal punch biopsies in a human volunteer study, A. Sebastian, et. al., Wound Repair and Regeneration, 2011, том 19, стр. 693-708). Результаты этого испытания показывают, что комбинация порошка ОРЦ с гальваническим материалом в виде частиц может обеспечить положительный эффект улучшения заживления в дополнение к улучшенной кровоостанавливающей эффективности.
Пример 11. ОРЦ и гальванический материал в виде частиц по сравнению с контрольными образцами в in vitro исследовании свертываемости крови
В эксперименте на лабораторной столе проводили испытания порошка ОРЦ, применяемого отдельно, и порошка ОРЦ в сочетании с гальваническим материалом в виде частиц для оценки взаимодействия с гепаринизированной свиной кровью. Первоначально самке свиньи с массой тела 45,9 кг вводили 9000 (девять тысяч) МЕ раствора гепарина. Активированное время свертывания сохранялось дольше 300 секунд при введении дополнительных 2000 МЕ раствора гепарина при необходимости.
Кровь хранили в пробирках BD Vacutainer® с 3,2% цитратом натрия в соотношении 4,5 мл крови на 0,5 мл 3,2% цитрата натрия. Затем кровь разводили физиологическим раствором в соотношении 1 к 1 (по объему) перед проведением испытаний. Образцы для исследования свертываемости готовили путем прибавления 1 мг порошка ОРЦ или 1 мг ОРЦ плюс гальванический материал в виде частиц (с соотношением компонентов смешивания 1 г ОРЦ в сочетании с 0,1 мг гальванического материала в виде частиц) в каждую каплю крови, объемом 20 мкл, на поверхности предметного стекла. Образование желатинообразной массы коричневатого цвета, указывающее на свертывание крови, наблюдали при применении порошка ОРЦ плюс гальванический материал в виде частиц в течение нескольких секунд, в то время как при применении порошка ОРЦ отдельно наблюдали гораздо меньшую свертываемость и менее коричневый оттенок цвета даже через примерно 2 минуты. Это указывало, что порошок ОРЦ/гальванический материал в виде частиц способствовали более быстрому свертыванию крови по сравнению с ОРЦ, применяемой отдельно.
Аналогичные результаты получены при использовании нормальной негепаринизированной свиной крови в другом эксперименте на лабораторной столе. Кровь хранили в пробирках BD Vacutainer® с 3,2% цитратом натрия в соотношении 4,5 мл крови на 0,5 мл 3,2% цитрата натрия.
Перед применением кровь разводили физиологическим раствором в соотношении 1 к 1 по объему. Проводили испытания порошка ОРЦ, порошка ОРЦ/гальванического материала в виде частиц в соотношении 1 г ОРЦ/0,1 мг гальванического материала в виде частиц, гальванического материала в виде частиц и контрольного физиологического раствора для оценки взаимодействия с кровью и свертыванием крови. Образцы готовили путем прибавления 100 мг ОРЦ, 100 мг ОРЦ+ гальванический материал в виде частиц или 0,01 мг гальванического материала в виде частиц, описанных выше, в отдельные стеклянные флаконы, содержащие по 2 мл разведенной свиной крови. Каждый флакон, содержащий кровь, и образец осторожно переворачивали по три раза и помещали на стол на 90 секунд. Через 90 секунд наблюдали свертывание крови в каждом флаконе. Во флаконе с контрольным физиологическим раствором и гальваническими частицами не наблюдалось свертывания крови. Более полное свертывание крови наблюдали во флаконе, содержащем ОРЦ плюс гальванический материал в виде частиц, в то время как во флаконе с ОРЦ, применяемой отдельно, наблюдали неполное свертывание крови.
Хотя в описанных выше примерах представлены некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, их следует рассматривать не как ограничение объема настоящего изобретения, а как дополнительное средство для полного описания настоящего изобретения.
Реферат
Изобретение относится к медицине, в частности к кровоостанавливающему материалу, способу осуществления кровоостанавливающей терапии раневой поверхности и способу получения гемостатического материала. Кровоостанавливающий материал содержит гальванический материал в виде частиц, в частности частиц меди и цинка, и биосовместимый кровоостанавливающий каркас на основе полисахаридов. Кровоостанавливающий материал представляет собой окисленную регенерированную целлюлозу в порошковой форме, при этом кровоостанавливающий материал содержит 0,01-10 мг гальванического материала в виде частиц на грамм каркаса. Осуществление изобретения позволяет улучшить гемостатические свойства кровоостанавливающего материала. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил., 4 табл., 11 пр.
