RU2744756C1 - Способ трансплантации биокомпозитных сфероидов для обеспечения возможности восстановления целостности кости при дефектах, размеры которых превышают критические - Google Patents
Способ трансплантации биокомпозитных сфероидов для обеспечения возможности восстановления целостности кости при дефектах, размеры которых превышают критические Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744756C1 RU2744756C1 RU2020118028A RU2020118028A RU2744756C1 RU 2744756 C1 RU2744756 C1 RU 2744756C1 RU 2020118028 A RU2020118028 A RU 2020118028A RU 2020118028 A RU2020118028 A RU 2020118028A RU 2744756 C1 RU2744756 C1 RU 2744756C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bone
- spheroids
- membrane
- cells
- autologous
- Prior art date
Links
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 116
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 title description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 62
- 208000006735 Periostitis Diseases 0.000 claims description 23
- 210000003460 periosteum Anatomy 0.000 claims description 23
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 22
- 230000000735 allogeneic effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 210000004271 bone marrow stromal cell Anatomy 0.000 claims description 11
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims description 9
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims description 9
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims description 9
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims description 9
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims description 9
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims description 9
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 9
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 claims description 9
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 8
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 claims description 6
- QTCANKDTWWSCMR-UHFFFAOYSA-N costic aldehyde Natural products C1CCC(=C)C2CC(C(=C)C=O)CCC21C QTCANKDTWWSCMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ISTFUJWTQAMRGA-UHFFFAOYSA-N iso-beta-costal Natural products C1C(C(=C)C=O)CCC2(C)CCCC(C)=C21 ISTFUJWTQAMRGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 5
- 210000004623 platelet-rich plasma Anatomy 0.000 claims description 5
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 claims description 4
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims description 3
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 3
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 3
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 claims description 3
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 abstract description 23
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 9
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 206010063560 Excessive granulation tissue Diseases 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 210000001126 granulation tissue Anatomy 0.000 description 7
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 6
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 102000004142 Trypsin Human genes 0.000 description 6
- 108090000631 Trypsin Proteins 0.000 description 6
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 6
- 239000012588 trypsin Substances 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 4
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 4
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 4
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 4
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 4
- 239000012091 fetal bovine serum Substances 0.000 description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 4
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000002690 local anesthesia Methods 0.000 description 4
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 4
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 4
- KZDCMKVLEYCGQX-UDPGNSCCSA-N 2-(diethylamino)ethyl 4-aminobenzoate;(2s,5r,6r)-3,3-dimethyl-7-oxo-6-[(2-phenylacetyl)amino]-4-thia-1-azabicyclo[3.2.0]heptane-2-carboxylic acid;hydrate Chemical compound O.CCN(CC)CCOC(=O)C1=CC=C(N)C=C1.N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 KZDCMKVLEYCGQX-UDPGNSCCSA-N 0.000 description 3
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 description 3
- 229930182816 L-glutamine Natural products 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 210000002805 bone matrix Anatomy 0.000 description 3
- 210000002236 cellular spheroid Anatomy 0.000 description 3
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 3
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 3
- 210000002536 stromal cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid Chemical compound OCC[NH+]1CCN(CCS([O-])(=O)=O)CC1 JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000003974 Fibroblast growth factor 2 Human genes 0.000 description 2
- 108090000379 Fibroblast growth factor 2 Proteins 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 108010069723 Ossix Proteins 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004264 monolayer culture Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 210000005009 osteogenic cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 2
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 2
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 2
- LCSKNASZPVZHEG-UHFFFAOYSA-N 3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione;1,4-dioxane-2,5-dione Chemical group O=C1COC(=O)CO1.CC1OC(=O)C(C)OC1=O LCSKNASZPVZHEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 206010031252 Osteomyelitis Diseases 0.000 description 1
- 229920000331 Polyhydroxybutyrate Polymers 0.000 description 1
- 206010061363 Skeletal injury Diseases 0.000 description 1
- 102000046299 Transforming Growth Factor beta1 Human genes 0.000 description 1
- 101800002279 Transforming growth factor beta-1 Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 210000001789 adipocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009583 bone marrow aspiration Methods 0.000 description 1
- 210000002798 bone marrow cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000002520 cambial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001612 chondrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 210000001608 connective tissue cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002316 cosmetic surgery Methods 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 1
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 210000004207 dermis Anatomy 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 210000003275 diaphysis Anatomy 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000981 epithelium Anatomy 0.000 description 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 1
- 210000003692 ilium Anatomy 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000008611 intercellular interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000005087 mononuclear cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 1
- 210000004409 osteocyte Anatomy 0.000 description 1
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 1
- 210000003049 pelvic bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000005015 poly(hydroxybutyrate) Substances 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000013337 sub-cultivation Methods 0.000 description 1
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000002303 tibia Anatomy 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 1
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 description 1
- 210000005166 vasculature Anatomy 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и касается восстановления костных дефектов, превышающих критические размеры. Для этого осуществляют операцию, включающую следующие этапы: стабилизация костных опилов или отломков в области дефекта по направлению друг к другу с помощью установки аппарата внешней фиксации; установка мембраны, имеющей отверстия с диаметром до 0,8 см, в область костного дефекта, причем на 4-6 см2 площади поверхности мембраны имеется одно отверстие, а отверстия в мембране могут составлять до 20% от общей площади поверхности всей мембраны; через 5-8 дней введение трансплантата на основе клеточных сфероидов через отверстия в мембране с помощью иглы аппликатора в пространство костного дефекта. Способ обеспечивает восстановление обширных костных дефектов за счет высокого пролиферативного потенциала клеточных сфероидов в сочетании со способностью мембраны указанного строения эффективно предотвращать врастание фиброзной ткани в область дефекта. 19 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 пр.
Description
Область техники
Изобретение относится к области медицины, а именно к тканевой инженерии, регенеративной медицине, стоматологии, пластической хирургии, травматологии и ортопедии.
Уровень техники
Восстановление дефекта кости критического размера остается одной из главной клинической ортопедической проблемой. Дефекты кости критического размера технически определены как те, которые не заживают спонтанно естественным путем. Критический дефект может возникать как в случае случайного события (травма, остеомиелит), хирургическая операции, так и преднамеренно (экспериментальные исследования на лабораторных животных). Для большинства костей существуют критические дефекты, но для каждой они свои и отличаются как по объему, так и по конфигурации. При наличии критического дефекта полная регенерация кости без стимуляции невозможна.
Технологии направленной регенерации тканей с успехом используются в пародонтологии, имплантологии и челюстно-лицевой хирургии. В качестве барьеров для предотвращения прорастания в зону дефекта соединительной ткани широко применяются мембраны, чем создается пространство для формирования костной ткани. Достаточно давно сформулированы основные принципы применения биологических барьерных мембран: биосовместимость, интеграция с костной тканью, препятствие прорастанию соединительной ткани или эпителия, ограничение проникновения бактерий, формирование пространства благоприятного для органотипической регенерации костной тканей при заполнении дефекта остеопластическим материалом. При этом, мембраны не должны оказывать негативного воздействия на процессы гистотипической регенерации, а в идеальном варианте – оптимизировать их.
В настоящее время всё чаще в практике хирургической стоматологии и пародонтологии применяются методики направленной костной регенерации с использованием различных остеопластических материалов и изолирующих мембран. Разработано большое количество таких мембран, которые отличаются по происхождению (ксеногенные или синтетические), по способности подвергаться биодеструкции (резорбируемые и нерезорбируемые), по прочности (мягкие и каркасные). Основная роль мембран заключается в создании надежного механического и тканевого барьера между зоной костной регенерации и окружающими мягкими тканями (Иванов С. Ю., Бонарцев А.П., Гажва Ю.В.и др/ Разработка и доклинические исследования изолирующей мембраны на основе сополимера поли-3-оксибутирата-со-3-оксивалерата для направленной костной регенерации// Биомедицинская химия, 2015 том 61, вып. 6, с. 717-723). В качестве барьерных мембран применяют различные материалы, в том числе коллаген, политетрафторэтилен (ПТФЭ), внеклеточный матрикс дермы, декальцинированная компактная костная ткань, полигидроксибутират, полиуретан, гиалуроновые кислоты, обогащенная тромбоцитами плазма, мембраны из полилактид-ко-ε-капролактона (PLCL), альгинат натрия и другие вещества в различных комбинациях.
Известна одна из первых моделей изоляции костного мозга после удаления костной ткани вокруг него с помощью целлоидиновой пленки. В опытных сериях изучали влияние изоляции зоны дефекта от параоссальных тканей посредством целлоидиновой пленки, которую укладывали между обнаженным костным мозгом, после удаления окружающей КМ компактной костной ткани, и мягкими тканями, перекрывая на 5-7 мм во всех направляениях зону дефекта. Целлоидиновая пленка устраняла возможности внедрения параоссальных тканей в дефект и разрастания фиброзной ткани (Илизаров Г. А., Шрейнер А. А., Имерлишвили И. А. / Кортикальный дефект трубчатой кости как модель для изучения остеогенных свойств костного мозга диафиза// Гений ортопедии. – 1995. – № 1. – С. 18–20).
Известен аналог заполнения дефекта костно-пластическим материалом с закрытием области регенерации кости специальной мембраной. Изоляция зоны пластики резорбируемой мембраной снижает риск преждевременной резорбции биоматериала, влияет на сокращение сроков костной регенерации (Иванов С.Ю., Ломакин М.В., Панин A.M. и др. Синус-лифтинг и варианты субантральной имплантации//Российский стоматологический журнал. – 2000. – № 4. – С. 16–21; Мушеев И.У., Олесова В.Н., Фромович О. З. Практическая дентальная имплантология// Руководство, - 2-е доп. изд. -Москва.: Локус Станди -2008-497 стр.). Этот процесс называется методом направленной костной регенерации (Guided Bone Regeneration).
Из уровня техники известно применение барьерной изолирующей мембраны «ОСТЕОПЛАСТ» при направленной костной регенерации критических костных дефектов (Иванов С. Ю., Зайцев А. Б., Ямуркова Н. Ф. и др/ Исследование барьерной функции коллагеновой мембраны «Остеопласт» при заживлении костных дефектов в эксперименте/ Современные технологии в медицине, 2011 – 3 – с.35-38).
Многочисленные публикации свидетельствуют, что проблема полноценного восстановления анатомической целостности кости и функциональной состоятельности костной ткани в случае критического дефекта продолжает оставаться актуальной.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в разработке нового способа восстановления (заживления) костного дефекта, превышающего критический размер (критический костный дефект).
Технический результат данного изобретения заключается в разработке нового и эффективного способа восстановления (заживления) костного дефекта, превышающего критический размер (критический костный дефект) позволяющего восстановить костную ткань в области дефекта de novo. Способ по изобретению основан на применении клеточных сфероидов и барьерной мембраны, причем указанный способ характеризуется отсутствием неблагоприятных последствий, а именно способ предотвращает избыточное врастание фиброзной ткани в дефект, препятствующее образованию новой костной ткани, а также способ предотвращает развитие новообразованного атипичного регенерата - соединительнотканного рубца и не сопровождается возникновением механических препятствий в виде рубцовой ткани, кроме того способ обеспечивает эффективное сращения отломков кости путем транслантационной регенерации костной ткани через приживленные пересаженные сфероиды. При этом указанный способ не предполагает использования каких-либо дополнительных матриц, каркасов, крупных блоков костнопластических материалов и характеризуется более быстрым периодом восстановления костной ткани (например, по сравнению с использованием аллогенных и ксеногенных костнопластических материалов), в частности до 6 месяцев.
Достижение указанного технического результата обеспечивается при осуществлении способа восстановления костного дефекта, размеры которого превышают критические, включающего следующие этапы:
а) стабилизация костных опилов или отломков в области дефекта по направлению друг к другу с помощью установки аппарата внешней фиксации,
б) установка мембраны, имеющей отверстия, в область костного дефекта;
в) через 5-8 дней введение трансплантата на основе клеточных сфероидов через отверстия в мембране с помощью иглы аппликатора в пространство костного дефекта.
В частных вариантах воплощения изобретения перед стадией б) на концы костных опилов или отломков устанавливаются биорезорбируемые вставки (заглушки), которые не закрывают костномозговой канал и препятствуют образованию замыкательных костных пластин. В частных вариантах воплощения изобретения вставки (заглушки) выполнены из прессованного коллагена.
В частных вариантах воплощения изобретения мембрана является резорбируемой. В некоторых вариантах воплощения изобретения мембрана представляет собой коллагеновую мембрану, децеллюлизированную и лиофилизированную аллогенную или ксеногенную надкостницу.
В частных вариантах воплощения изобретения отверстия в мембране имеют диаметр до 0,8 см. В некоторых вариантах воплощения изобретения отверстия в мембране могут составлять до 20% от общей площади поверхности всей мембраны.
В частных вариантах воплощения изобретения на 4-6 см2 площади поверхности мембраны имеется одно отверстие.
В частных вариантах воплощения изобретения при установке мембраны на стадии б) она фиксируется по краям шовными рассасывающимися нитями.
В частных вариантах воплощения изобретения после установки мембраны полость между мембраной и костным дефектом заполняется питательной средой F12, аутологичной обогащенной тромбоцитами плазмой, аутологичной сывороткой крови, альгинатным гелем или их смесью. В некоторых вариантах воплощения изобретения после установки мембраны полость между мембраной и костным дефектом заполняется смесью альгинатного геля с питательной средой F12. В других частных вариантах воплощения изобретения соотношение альгинатного геля с питательной средой F12 составляет 1:1 - 1,5:1.
В частных вариантах воплощения изобретения сфероиды представляют собой сфероиды на основе клеток надхрящницы собственного реберного хряща субъекта, сфероиды на основе аутологичных клеток надкостницы субъекта, сфероиды на основе аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости или их смесь.
В частных вариантах воплощения изобретения сфероиды представляют собой смесь сфероидов на основе аутологичных клеток надкостницы субъекта и сфероидов на основе аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости в соотношении 1:3.
В частных вариантах воплощения изобретения сфероиды представляют собой смесь сфероидов на основе клеток надхрящницы собственного реберного хряща субъекта, сфероидов на основе аутологичных клеток надкостницы субъекта и сфероидов на основе аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга с ядром в центральной части в виде измельченной частично деминерализованной аллогенной кости (биокомпозитный сфероид) в соотношении 0,5:1:2.
В частных вариантах воплощения изобретения сфероиды на основе клеток надхрящницы имеют размер 250-450 мкм. В частных вариантах воплощения изобретения сфероиды на основе аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости имеют размер 250-600 мкм. В частных вариантах воплощения изобретения сфероиды на основе аутологичных клеток надкостницы субъекта имеют размер 200-450 мкм.
В частных вариантах воплощения изобретения трансплантат включает несущий раствор. В некоторых вариантах воплощения изобретения трансплантат включает (массовый %):
| - клеточные сфероиды | 50 - 65%; |
| - несущий раствор | 35 - 50%. |
В частных вариантах воплощения изобретения несущий раствор представляют собой аутологичную плазму, аутологичную сыворотку крови, питательную среду F12 или их смесь.
В частных вариантах воплощения изобретения костный дефект является дефектом трубчатой кости.
В частных вариантах воплощения изобретения трансплантат на основе клеточных сфероидов дополнительно включает пористые гранулы гидроксиапатита трикальцийфосфата с рамером 0,25-0,5 мм.
Краткое описание чертежей.
Фигура 1. Конструкция вставки (заглушки) на опил кости (высота ободка, в частности, составляет 2-4 мм, диаметр меньше диаметра костномозгового канала).
Фигура 2. Микрофотография гистологического среза биокомпозитного сфероида по изобретению (окраска по Маллори). В центре фрагмент деминерализованной аллокости, вокруг микроткань, сформированная ММСК КМ.
Определение и термины
Различные термины, относящиеся к объектам настоящего изобретения, используются выше и также в описании и в формуле изобретения. Если иное не оговаривается, все технические и научные термины, используемые в данной заявке, имеют то же самое значение, которое понятно для специалистов в данной области. Ссылки на методики, используемые при описании данного изобретения, относятся к хорошо известным методам, включая изменения этих методов и замену их эквивалентными методами, известными специалистам.
В описании данного изобретения термины «включает» и «включающий» интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего». Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из».
В описании данного изобретения термин «ткань» относится к системе клеток и неклеточных структур, обладающих общностью строения, в ряде случаев общностью происхождения, и специализированные на выполнении определенных функций.
Используемый в данном документе термин «дефект» относится к костной ткани, если она отсутствует, уменьшено ее количество или она иначе повреждена. Дефект костей может быть результатом заболевания, лечения заболевания или травмы. «Критический костный дефект» это повреждение кости, при котором костное сращение невозможно спонтанно, то есть при котором естественным путем кость органотипично с восстановлением своей анатомической целостности не регенерирует, а костномозговой канал закрывается замыкательными пластинами.
Используемый в данной заявке термин «трансплантат» относится к сфероидам, а термин «трансплантация» — это процесс пересадки указанных сфероидов в организм субъекта для устранения дефекта кости.
Используемый в данной заявке термин «сфероиды» относится к плотно упакованным клеточным агрегатам шарообразной формы, сформированных путем трехмерного культивирования. Их важным свойством является способность к взаимной адгезии и последующему тканевому слиянию, а также к адгезии к элементам внеклеточного матрикса реципиента. Тканевые (клеточные) сфероиды имеют тканеподобное строение – часто называют трехмерными микротканями, максимизирующими межклеточные взаимодействия.
Частицы деминерализованной кости в составе сфероидов по изобретению, в частности, представляют собой костнопластический материал Перфоост.
Адгезивная культура - клеточная культура, состоящая из пластик-адгезивных клеток, способных посредством своих рецепторов прикрепляться к культуральному пластику или стеклу.
Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) костного мозга — гетерогенная популяция клеток стромы костного мозга, способная к дифференцировке в клетки, имеющие мезенхимальное происхождение: адипоциты, остеоциты, хондроциты, а также в особых условиях in vitro в клетки эктодермального и энтодермального фенотипа.
В настоящем документе трансплантат в некоторых вариантах воплощения изобретения может дополнительно содержать гидроксиапатит трикальцийфосфат ГАП-99Г — гранулы, в виде пористых гранул размером 0,25-0,5 мм (ООО «НПК «Полистом»), в количестве 1-10% от массы суспензии. Трансплантат по изобретению может включать от 1-10 мас. % указанных пористых гранул.
Альгинатный гель в настоящем документе, в частности, может быть получен способом, описанным в Stevens M.M., Marini R.P., Schaefer D. et al./ In vivo engineering of organs: the bone bioreactor/Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Aug 9;102 (32):11450-5. В частности, гелеобразование может быть инициировано путем смешивания 2% (вес/объем) альгината натрия (FMC BioPolymer) в 30 мМ Hepes, содержащем 150 мМ NaCl и 10 мМ KCl, с равным объемом раствора, содержащего 75 мМ CaCl2 в 10 мМ Hepes, содержащего 150 мМ NaCl и 10 мМ KCl с использованием стерильного Y-образного смесителя. Гель отверждается в течение 1 мин и имеет модуль Юнга 0,17 МПа. В состав геля может быть добавлены факторы роста (TGF-β1 и FGF-2, R & D Systems), включены в состав в концентрации 10 нг/мл.
Подробное раскрытие изобретение
Прежде всего, при осуществлении способа по изобретению проводится стадия стабилизации костных отломков с помощью аппарата внешней фиксации, а именно костные отломки устанавливаются в направлении друг к другу, после чего следует установка мембраны с отверстиями. После первой операции по стабилизации костных отломков с помощью аппарата внешней фиксации (в частности, «Комплект аппаратов спице-стержневых для чрескостного остеосинтеза длинных и коротких трубчатых костей АСС-ЧК-"ГЭП ЦИТО" с набором инструментов для их установки (по типу Г.А. Илизарова) ("Аппарат Илизарова")») и установки мембраны с отверстиями, в течение периода времени от 5 до 8 суток в отграниченной мембраной зоне - внутри полости - формируется соединительнотканный регенерат - грануляционная ткань, проникающая внутрь полости через отверстия в мембране. Установка мембраны, имеющей отверстия, в область костного дефекта осуществляется для частичного отграничения полости дефекта от регенерирующих параоссальных тканей.
Для реализации способа по изобретению возможно использование любой резорбируемой мембраны, в частности, мембрана может представлять собой коллагеновую мембрану, в частности, мембрану «Остеопласт» или OSSIX Plus (Datum Dental), децеллюлизированную и лиофилизированную аллогенную или ксеногенную надкостницу, в которой делаются специальные отверстия диаметром до 0,8 см. В частных вариантах воплощения изобретения мембрана характеризуется наличием одного (1) отверстия на 4-6 см2 площади поверхности мембраны. Отверстия могут составлять до 20% от общей площади поверхности всей мембраны.
Указанные отверстия необходимы для дозирования (ограничения) врастания параоссальных тканей в пространство дефекта кости, так как эти ткани несут с собой новообразованные сосуды, которые будут необходимы для формирования сосудистой сети в костном регенерате, поскольку, как правило, сосудов со стороны костного мозга от обломков костей совершенно недостаточно, особенно если речь идет о старом или ослабленном модельном животном или о взрослом человеке. Однако избыточное количество параоссальных тканей в дефекте между костными отломками ведет к образованию соединительнотканного рубца в области регенерации, что создает препятствие для костной регенерации и отломки костей не сращиваются в единое целое (кость).
Количество отверстий зависит от возраста пациента и способности параоссальных тканей формировать грануляционную ткань с сосудами и проникать в окружающие пространства. У ослабленных пациентов такая способность снижена. При этом важно обеспечить врастание сосудов из параоссальных тканей, заполнить пространство дефекта сфероидами и не дать избыточно разрастись параоссальным тканям и сформировать атипичный регенерат - соединительнотканный рубец в пространстве между отломками костей.
В некоторых частных вариантах воплощения изобретения (в частности, в случае больших дефектов более двух диаметров поверхности отломков или опилов костей (поперечного размера) костей) на опилы или отломки костей могут одеваться специальные вставки (заглушки), в частности, из прессованного коллагена, которые предотвращают формирование замыкательной костной пластинки (Фигура 1).
В отличие от известных способов заживления костных дефектов, превышающих критический размер, в настоящем изобретении для заполнения костного дефекта используются остеогенные клеточные сфероиды, клетки в составе сфероидов обладают высоким пролиферативным потенциалом и под воздействием индукторов дифференцировки способны к повышению транскрипции генов остеобласт-специфических белков и проявляют остеогенные свойства.
Далее следует вторая стадия, в ходе которой с помощью иглы для аспирации костного мозга (без дополнительных отверстий в стенках иглы) через отверстия в мембране вводим с помощью этой иглы-аппликатора суспензию на основе клеточных сфероидов (трансплантат), причем суспензия может содержать аутологичную плазму, обогащенную собственными тромбоцитами субъекта, или питательную среду F12, в частных вариантах воплощения изобретения в суспензии 50-65 масс. % – клеточные сфероиды, 35-50 масс.% - несущий раствор (аутологичная плазма, либо питательная среда F12). По 0,5 – 5 мл суспензии в один прокол, по одному проколу в каждое отверстие мембраны. Игла может перемещаться путем вкола-выхода и вкола под другим углом, для максимального заполнения сфероидами объема под мембраной. Другие отверстия в мембране помогают перераспределить гидродинамическое давление, передаваемое шприцом на суспензию сфероидов внутри полости ограниченной этой мембраной. Дополнительно тактильно контролируем силу сопротивления поршня шприца надавливанию, при возрастании сопротивления прекращаем нагнетание суспензии сфероидов под мембрану. Трансплантация сфероидов проводиться так, чтобы грануляционная ткань была равномерно заполнена островками из сфероидов, а сами сфероиды были уложены на всем протяжении между открытыми костномозговыми каналами костей. Операция может проводиться под местной анестезией без дополнительных разрезов через транскожные пункции. Игла вводиться под разными углами, для равномерного заполнения суспензией на основе сфероидов пространства с грануляционной тканью, ограниченного мембраной.
Примеры осуществления изобретения
Клеточные сфероиды.
Сфероиды согласно настоящему изобретению относится к клеточным агрегатам шарообразной формы, сформированных из живых клеток путем трехмерного культивирования. Их важным свойством является способность к взаимной адгезии и последующему тканевому слиянию, а также к адгезии к элементам внеклеточного матрикса. В частности, сфероиды по изобретению могут представлять собой клеточные сфероиды на основе клеток надхрящницы собственного реберного хряща субъекта. В частных вариантах воплощения изобретения размер таких сфероидов составляет 250-450 мкм. Способ получения таких сфероидов приводится ниже в примере 1.
Пример 1.
Для получения первичной культуры выделенные из надхрящницы клетки высевают в пластиковые флаконы с культуральной средой следующего состава: ДМЕМ (или ДМЕМ/Ф12) 450 мл, L-глутамин 292 мг, эмбриональная телячья сыворотка 50 мл, пенициллин 100 ед/мл, стрептомицин 100 мкг/мл, при 100% влажности, температуре 370С, 5% СО2 (данная среда и условия используются на всех этапах последующего культивирования).
Субкультивирование монослойной культуры хондропрогениторных клеток осуществляют до третьего пассажа со сменой среды каждые 2-3 дня.
После третьего пассажа клетки снимают с пластиковых флаконов трипсином/ЭДТА. Полученную клеточную взвесь отмывают от трипсина/ЭДТА, в том числе с помощью среды ДМЕМ с 10% сывороткой с последующим центрифугированием (10 минут при 200g) и переносят в 81-луночные агарозные планшеты с диаметром лунки 800 мкм в концентрации до 1,6 млн клеток на планшет, где в лунках из культивированных клеток начинают формироваться сфероиды.
Сфероидов пребывают в лунках на протяжении до 21 суток со сменой среды каждые 2-3 дня.
Для трансплантации сфероидов их собирают из планшетов и переносят в пробирку, где они осаждаются на дно без дополнительного центрифугирования. После этого сфероиды помещают в шприц и трансплантируют субъекту в зону дефекта через иглу или аппликатор, диаметром не менее 1 мм2.
Кроме того, сфероиды по изобретению могут представлять собой клеточные сфероиды на основе культивированных аутологичных мультипотентных стромальных клеток костного мозга субъекта, содержащие частицы измельченной аллогенной деминерализованной кости (фигура 2). В некоторых вариантах степень деминерализации аллогенной кости составляет не более 30 %, более конкретно 10 - 30 %. В частных вариантах воплощения изобретения размер таких сфероидов от 250 до 600 мкм. В частных вариантах воплощения изобретения сфероиды содержат частицы аллогенной деминерализованной кости с диаметром от 50 до 250 мкм. Способ получения таких сфероидов приводится ниже в примере 2.
Пример 2.
В качестве источника остеогенных клеток для производства сфероидов согласно настоящему изобретению используется костный мозг самого пациента, который является источником мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга. При этом, в настоящем изобретении биоматериал, то есть частицы деминерализованной кости субъекта, заключены в оболочку из собственных клеток, то есть мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга. С одной стороны клетки биокомпозитного сфероида взаимодействую с индуктором их дифференцировки, с другой защищают биокомпозит – аллогенную кость от быстрого лизиса, реакции организма на инородное тело.
Суспензия частиц измельченной аллогенной деминерализованной кости получали путем измельчения готовых деминерализованных костных блоков, подготовленных для клинического применения в виде костных блоков из аллогенной кости - костнопластического материала.
Выделение и культивирование мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга (ММСК КМ) осуществляют следующим образом. ММСК КМ были выделены из заднего подвздошного гребня здоровых мужчин-доноров (43 ± 5 лет) путем пункции аспирационной иглы и аспирации 25 мл костного мозга в шприц-контейнер. Аспират промывали модифицированной Дульбекко средой Игла с низким содержанием глюкозы с 10% предварительно протестированной фетальной бычьей сывороткой. Мононуклеарные клетки выделяли с использованием градиента плотности Percoll (Sigma-Aldrich), высевали на пластик для тканевой культуры с плотностью 1,8 × 105 клеток на см2.в среде, содержащей 10 нг/мл фактора роста фибробластов-2, и культивировали при 37°С с 5% СО2. Неадгезивные клетки удаляли при смене культуральной среды через 4 дня. Адгезивные клетки, первичные ММСК КМ, культивировали в течение еще 10-14 дней со сменой среды каждые 3 дня. Затем их повторно высевали при 4×103 клеток на см2 и расширяли до 3-го пассажа: высевали в пластиковые флаконы с культуральной средой следующего состава: ДМЕМ (или ДМЕМ/Ф12) 450 мл, L-глутамин 292 мг, эмбриональная телячья сыворотка 50 мл, пенициллин 100 ед/мл, стрептомицин 100 мкг/мл, при 100% влажности, температуре 370С, 5% СО2 (данная среда и условия используются на всех этапах последующего культивирования).
После третьего пассажа клетки снимают с пластиковых флаконов трипсином/ЭДТА. Полученную клеточную взвесь отмывают от трипсина/ЭДТА, в том числе с помощью среды ДМЕМ с 10% сывороткой с последующим центрифугированием (10 минут при 200g), клеточную суспензию смешивают с суспензией из 90 частиц измельченной деминерализованной аллогенной кости и переносят в 81-луночные агарозные планшеты с диаметром лунки 800 мкм в концентрации до 1,6 млн клеток на планшет, где в лунку как правило попадает одна частица кости, и приблизительно равные количества культивированных клеток костного мозга, внутри агарозных лунок начинают формироваться сфероиды, в центре которых оказывается частица аллогенной кости.
Из культивированных аутологичных или аллогенных живых клеток костного мозга (мультипотентные стромальные клетки костного мозга) в условиях 3D культивирования внутри агарозных лунок диаметром 800 мкм формируются клеточные сфероиды диаметром от 250 до 600 мкм, причем в центре формирующегося сфероида оказывается частица измельченного деминерализованного костного матрикса диаметром от 50 до 250 мкм.
В лунку заливается суспензия живых культивированных клеток в смеси с суспензией измельченного частично деминерализованного аллогенного костного матрикса. В течение 3-7 суток в агарозной лунке в условиях трехмерного культивирования формируется тканевой сфероид из клеток и вновь синтезированного внеклеточного матрикса, в центральной части которого расположена частица деминерализованного костного матрикса. Клетки и матрикс окружают частицу кости и образуют тканеинженерный конструкт, устойчивый к механическим воздействиям. Осаждение клеток и костных частиц из суспензий происходит под действием сил гравитации в условиях трехмерного культивирования и при возможном недолгом покачивании культуральных чашек.
Сфероидов пребывают в лунках на протяжении до 8 суток со сменой среды каждые 2-3 дня.
Для трансплантации сфероидов их собирают из планшетов и переносят в пробирку, где они осаждаются на дно без дополнительного центрифугирования. После этого сфероиды помещают в шприц и трансплантируют субъекту в зону дефекта через иглу или аппликатор, диаметром не менее 1 мм2.
Кроме того, сфероиды по изобретению могут представлять собой клеточные сфероиды на основе аутологичных клеток надкостницы субъекта. В частности, размер таких клеточных сфероидов составляет 200-450 мкм. В некоторых частных вариантах воплощения изобретения размер сфероидов составляет 250 мкм. Способ получения таких сфероидов описывается ниже в примере 3.
Пример 3.
В качестве источника клеток скелетных соединительных тканей для производства сфероидов согласно настоящему изобретению используются клетки внутреннего слоя надкостницы, являющиеся для скелетных соединительных тканей камбиальной зоной, поставляющей прогениторные и стволовые клетки для физиологической и репаративной регенерации, следовательно, содержащая большее количество прогенеторных клеток.
Забор клеток надкостницы осуществляется малоинвазивным методом. Проводится местная анестезия кожи, подкожной клетчатки и надкостницы. Через меленький разрез, достигаем надкостницы, с помощью иглы с физиологическим раствором отделяем надкостницу от ребра, наполняем пространство между компактной костью ребра и его надкостницей, а затем аккуратно иссекаем лоскут – надкостницу. Выделение клеток из надкостницы производили путем предварительного механического выскабливания внутреннего слоя надкостницы с последующей ферментативной диссоциацией кусочков тканей этого слоя до единичных клеток.
Для получения первичной культуры выделенные из надкостницы клетки высевают в пластиковые флаконы с культуральной средой следующего состава: ДМЕМ (или ДМЕМ/Ф12) 450 мл, L-глутамин 292 мг, эмбриональная телячья сыворотка 50 мл, пенициллин 100 ед/мл, стрептомицин 100 мкг/мл, при 100% влажности, температуре 370С, 5% СО2 (данная среда и условия используются на всех этапах последующего культивирования).
Субкультивирование монослойной культуры прогениторных клеток скелетных соединительных тканей осуществляют до третьего - четвертого пассажа со сменой среды каждые 2-3 дня.
После последнего пассажа клетки снимают с пластиковых флаконов трипсином/ЭДТА. Полученную клеточную взвесь отмывают от трипсина/ЭДТА, в том числе с помощью среды ДМЕМ с 10% сывороткой с последующим центрифугированием (10 минут при 200g) и переносят в 81-луночные агарозные планшеты с диаметром лунки 800 мкм в концентрации до 1,4 миллионов клеток на планшет, где в лунках из культивированных клеток начинают формироваться сфероиды.
Сфероидов пребывают в лунках на протяжении до 7 суток со сменой питательной среды каждые 2-3 дня.
Для трансплантации сфероидов их собирают из планшетов и переносят в пробирку, где они осаждаются на дно без дополнительного центрифугирования. После этого сфероиды помещают в шприц и трансплантируют субъекту в зону дефекта через иглу или аппликатор, с диаметром не менее 1 мм2.
Пример осуществление способа по изобретению.
За 30-40 дней до начала лечения экспериментального повреждения кости у кролика производиться забор аутологичных клеток костного мозга, надхрящницы реберного хряща, надкостницы ребра или большеберцовой кости для формирования биокомпозитных сфероидов или сфероидов из клеток надкостницы и надхрящницы. При травматическом дефекте длинной трубчатой кости накладывается аппарат внешней фиксации на поврежденный сегмент конечности для стабилизации костных отломков по направлению друг к другу. Через оперативный доступ обнажается область дефекта кости, отломки кости окружаются мембраной, например коллагеновой барьерной мембраной OSSIX Plus (Datum Dental). Из расчета 1 (одно) отверстие на площадь 4-6 см2 площади поверхности мембраны, в мембране проделывается, в частности, с помощью ножниц, одно сквозное отверстие диаметром 0,8 см. Эти отверстия должны быть расположены так, чтобы к ним наиболее коротким путем чрезкожно мог был быть осуществлен доступ с помощью иглы для аспирации костного мозга из тазовых костей под местной анестезией, причем отверстия не должны быть расположены под линией хирургического шва, который остается после установки мембраны и послойного ушивания раны. При установке мембрана сворачивается в форме приближенной к внешней форме костного отломка, как правило мембрана сворачивается в цилиндрической форме, причем в частных вариантах воплощения изобретения мембрана может быть установлена в несколько слоев (несколько туров). Цилиндр, образованный мембраной, обматывается по краям шовными рассасывающимися нитями (например, Vicryl (Викрил), Safil (Сафил), Polysorb (Полисорб) или PGA-Resorba (ПГА-Резорба)), мембрана прижимается нитями к наружной поверхности кости, прилежащей к краю опила кости, завязываются над мембраной фиксирующие узлы.
Полость, образованная мембраной, должна быть заполнена, в частности, питательной средой F12 (Панэко), аутологичной обогащенной тромбоцитами плазмой, аутологичной сывороткой крови или альгинатным гелем (примеры такого геля описаны в Stevens M.M., Marini R.P., Schaefer D. et al./ In vivo engineering of organs: the bone bioreactor/Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Aug 9;102 (32):11450-5) для сохранения формы цилиндра. Указанная полость может быть заполнена смесью альгинатного геля с питательной средой F12, в частности, в соотношении 1:1 или 1,5:1. Возможна замена F12 на аутологичную обогащенную тромбоцитами плазму или аутологичную сыворотку крови.
Через 5-8 суток формируется из параоссальных тканей грануляционная ткань, которая проникает вместе с сосудами через отверстия в мембране в полость, образуемую турами мембраны. Чрезкожно под местной анестезией с помощью игл для аспирации костного мозга (для аспирации костного мозга из подвздошной кости без поперечных прорезей на конце иглы) проводиться пункция кожи и мягких тканей. Скользящим движением по поверхности мембраны концом иглы нащупывается отверстие в мембране, игла вводиться вглубь - в пространство ограниченное опилами костей и мембраной. Через шприц подается суспензия сфероидов. Важно, чтобы сфероиды прилежали к открытому костномозговому каналу. Весь объем костного дефекта, ограниченного мембраной, заполняется сфероидами, причем сфероиды могут подаваться по мере извлечения иглы из грануляционной ткани в несколько приемов (игла делает канал, который при извлечении последней заполняется сфероидами). Этот прием позволяет наполнить грануляционную ткань остеогенными сфероидами. В частных предпочтительных вариантах воплощения изобретения применяется суспензия сфероидов, в которой используется смесь сфероидов из надхрящницы, надкостницы, и биокомпозитных сфероидов в соотношении 0,5:1:2.
Аппарат внешней фиксации снимается по мере минерализации костного регенерата и приобретения костью способности нести механическую нагрузку. Как правило, период восстановления костного дефекта составляет до 6 месяцев.
Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные эксперименты приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.
Claims (24)
1. Способ восстановления костного дефекта, размеры которого превышают критические, включающий следующие этапы:
а) стабилизация костных опилов или отломков в области дефекта по направлению друг к другу с помощью установки аппарата внешней фиксации;
б) установка мембраны, имеющей отверстия с диаметром 0,8 см, в область костного дефекта, причем на 4-6 см2 площади поверхности мембраны имеется одно отверстие, а отверстия в мембране могут составлять до 20% от общей площади поверхности всей мембраны;
в) через 5-8 дней введение трансплантата на основе клеточных сфероидов через отверстия в мембране с помощью иглы аппликатора в пространство костного дефекта.
2. Способ по п.1, в котором перед стадией б) на концы костных опилов или отломков устанавливаются биорезорбируемые вставки.
3. Способ по п.2, в котором вставки выполнены из прессованного коллагена.
4. Способ по п.1, в котором мембрана является резорбируемой.
5. Способ по п.1, в котором мембрана представляет собой коллагеновую мембрану, децеллюлизированную и лиофилизированную аллогенную или ксеногенную надкостницу.
6. Способ по п.1, в котором при установке мембраны на стадии б) она фиксируется по краям шовными рассасывающимися нитями.
7. Способ по п.1, в котором после установки мембраны полость между мембраной и костным дефектом заполняется питательной средой F12, аутологичной обогащенной тромбоцитами плазмой, аутологичной сывороткой крови, альгинатным гелем или их смесью.
8. Способ по п.7, в котором после установки мембраны полость между мембраной и костным дефектом заполняется смесью альгинатного геля с питательной средой F12.
9. Способ по п.8, в котором соотношение альгинатного геля с питательной средой F12 составляет 1:1 - 1,5:1.
10. Способ по п.1, в котором сфероиды представляют собой сфероиды на основе клеток надхрящницы собственного реберного хряща субъекта, сфероиды на основе аутологичных клеток надкостницы субъекта, сфероиды на основе аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости или их смесь.
11. Способ по п.10, в котором сфероиды представляют собой смесь сфероидов на основе аутологичных клеток надкостницы субъекта и сфероидов на основе аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости в соотношении 1:3.
12. Способ по п.10, в котором сфероиды представляют собой смесь сфероидов на основе клеток надхрящницы собственного реберного хряща субъекта, сфероидов на основе аутологичных клеток надкостницы субъекта и сфероидов на основе аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости в соотношении 0,5:1:2.
13. Способ по п.10, в котором сфероиды на основе клеток надхрящницы имеют размер 250-450 мкм.
14. Способ по п.10, в котором сфероиды на основе аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости имеют размер 250-600 мкм.
15. Способ по п.10, в котором сфероиды на основе аутологичных клеток надкостницы субъекта имеют размер 200-450 мкм.
16. Способ по п.1, в котором трансплантат включает несущий раствор.
17. Способ по п.16, в котором трансплантат включает, мас.%:
18. Способ по п.16, в котором несущий раствор представляют собой аутологичную плазму, аутологичную сыворотку крови, питательную среду F12 или их смесь.
19. Способ по п.1, в котором костный дефект является дефектом трубчатой кости.
20. Способ по п.1, в котором трансплантата на основе клеточных сфероидов дополнительно включает пористые гранулы гидроксиапатита трикальцийфосфата с размером 0,25-0,5 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118028A RU2744756C1 (ru) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | Способ трансплантации биокомпозитных сфероидов для обеспечения возможности восстановления целостности кости при дефектах, размеры которых превышают критические |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118028A RU2744756C1 (ru) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | Способ трансплантации биокомпозитных сфероидов для обеспечения возможности восстановления целостности кости при дефектах, размеры которых превышают критические |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2744756C1 true RU2744756C1 (ru) | 2021-03-15 |
Family
ID=74874546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020118028A RU2744756C1 (ru) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | Способ трансплантации биокомпозитных сфероидов для обеспечения возможности восстановления целостности кости при дефектах, размеры которых превышают критические |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2744756C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2818176C1 (ru) * | 2023-07-21 | 2024-04-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова" Минздрава России) | Способ получения тканеинженерной надкостницы из клеточных сфероидов для восстановления костных дефектов пациентов |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2545993C2 (ru) * | 2013-09-05 | 2015-04-10 | Александр Сергеевич Тепляшин | Способ восстановления костных дефектов трубчатых костей критической величины |
| US20150359852A1 (en) * | 2009-12-01 | 2015-12-17 | William Marsh Rice University | Methods and compositions for bone formation |
-
2020
- 2020-06-01 RU RU2020118028A patent/RU2744756C1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150359852A1 (en) * | 2009-12-01 | 2015-12-17 | William Marsh Rice University | Methods and compositions for bone formation |
| RU2545993C2 (ru) * | 2013-09-05 | 2015-04-10 | Александр Сергеевич Тепляшин | Способ восстановления костных дефектов трубчатых костей критической величины |
Non-Patent Citations (5)
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2819284C2 (ru) * | 2022-06-29 | 2024-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова" Минздрава России) | Способ получения тканеинженерной надкостницы из клеточных сфероидов для восстановления костных дефектов субъекта |
| RU2818176C1 (ru) * | 2023-07-21 | 2024-04-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова" Минздрава России) | Способ получения тканеинженерной надкостницы из клеточных сфероидов для восстановления костных дефектов пациентов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6703038B1 (en) | Injectable bone substitute material containing non-ceramic hydroxyapatite cement | |
| Bajada et al. | Successful treatment of refractory tibial nonunion using calcium sulphate and bone marrow stromal cell implantation | |
| TWI316860B (en) | Multi-layered matrix, method of tissue repair using the same and multi-layered implant prepared thereof | |
| KR100905900B1 (ko) | 콜라겐을 함유한 관절연골 치료용 이중 지지체 | |
| KR102379417B1 (ko) | 미용적 유방 충전을 위해 또는 안면 충전 및/또는 회생을 위해 체외 확장 지방조직-유래 줄기세포를 이용하는 지방 충전물 | |
| CN112220802A (zh) | 伤口修复剂组合物的制备工艺、管子及装置 | |
| EP3517144A1 (en) | Composition for cartilage regeneration and preparation method therefor | |
| KR101121154B1 (ko) | 지방줄기세포 또는 지방세포를 포함한 이식용 조성물 | |
| US20220168356A1 (en) | Allografts containing viable cells and methods therof | |
| US20090054983A1 (en) | Bioresorbable bone implant | |
| Zhao et al. | Irregular bone defect repair using tissue-engineered periosteum in a rabbit model | |
| US10994050B2 (en) | High yield and high precision bone graft substitute from stem cells | |
| KR20160135957A (ko) | 3차원 프린팅을 이용한 융비술 재료 및 이의 제조방법 | |
| RU2744756C1 (ru) | Способ трансплантации биокомпозитных сфероидов для обеспечения возможности восстановления целостности кости при дефектах, размеры которых превышают критические | |
| RU2645963C2 (ru) | Способ наращивания объема костной ткани гребня альвеолярного отростка челюсти | |
| RU2757157C1 (ru) | Восстановление диафиза трубчатых костей клеточными технологиями с применением способа аутотрансплантации сосуда | |
| RU2750021C1 (ru) | Способ восстановления диафизов длинных трубчатых костей с применением клеточных технологий | |
| RU2818176C1 (ru) | Способ получения тканеинженерной надкостницы из клеточных сфероидов для восстановления костных дефектов пациентов | |
| ES2690392B2 (es) | Material inyectable para la regeneracion del cartilago articular | |
| US20140212390A1 (en) | Placental Membrane Preparation and Methods of Making and Using Same | |
| RU2819284C2 (ru) | Способ получения тканеинженерной надкостницы из клеточных сфероидов для восстановления костных дефектов субъекта | |
| RU2777947C1 (ru) | Жидкостный ин виво биореактор для выращивания костной ткани | |
| US9616093B2 (en) | Placental membrane preparation and methods of making and using same | |
| US9693873B1 (en) | In vitro production of bone-like material | |
| RU2741206C1 (ru) | Устройство, комплект и способ для введения трансплантата в костный регенерат |