RU2756246C1 - Method for obtaining bone implant based on sterile bone matrix - Google Patents
Method for obtaining bone implant based on sterile bone matrix Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756246C1 RU2756246C1 RU2021106711A RU2021106711A RU2756246C1 RU 2756246 C1 RU2756246 C1 RU 2756246C1 RU 2021106711 A RU2021106711 A RU 2021106711A RU 2021106711 A RU2021106711 A RU 2021106711A RU 2756246 C1 RU2756246 C1 RU 2756246C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bone
- solution
- ozone
- sodium chloride
- deorganized
- Prior art date
Links
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 51
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 210000002805 bone matrix Anatomy 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 40
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 20
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 claims abstract description 4
- 229940124350 antibacterial drug Drugs 0.000 claims abstract description 4
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 claims abstract description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 abstract description 7
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 abstract description 3
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract description 3
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 abstract description 3
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000278 osteoconductive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 abstract description 2
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002278 reconstructive surgery Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 230000002138 osteoinductive effect Effects 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- INVGWHRKADIJHF-UHFFFAOYSA-N Sanguinarin Chemical compound C1=C2OCOC2=CC2=C3[N+](C)=CC4=C(OCO5)C5=CC=C4C3=CC=C21 INVGWHRKADIJHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000890 antigenic effect Effects 0.000 description 2
- LLEJIEBFSOEYIV-UHFFFAOYSA-N chelerythrine Chemical compound C1=C2OCOC2=CC2=CC=C3C4=CC=C(OC)C(OC)=C4C=[N+](C)C3=C21 LLEJIEBFSOEYIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 2
- 210000003275 diaphysis Anatomy 0.000 description 2
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RATMHCJTVBHJSU-UHFFFAOYSA-N Dihydrochelerythrine Natural products C1=C2OCOC2=CC2=C(N(C)C(O)C=3C4=CC=C(C=3OC)OC)C4=CC=C21 RATMHCJTVBHJSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FCEXWTOTHXCQCQ-UHFFFAOYSA-N Ethoxydihydrosanguinarine Natural products C12=CC=C3OCOC3=C2C(OCC)N(C)C(C2=C3)=C1C=CC2=CC1=C3OCO1 FCEXWTOTHXCQCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010017533 Fungal infection Diseases 0.000 description 1
- 208000031888 Mycoses Diseases 0.000 description 1
- 208000036142 Viral infection Diseases 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 1
- XPDJLGHACUMTKU-UHFFFAOYSA-N benzo[c]phenanthridine Chemical group C1=CC=CC2=CN=C3C4=CC=CC=C4C=CC3=C21 XPDJLGHACUMTKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M bisulphate group Chemical group S([O-])(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000002163 immunogen Effects 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000004682 monohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 229940084560 sanguinarine Drugs 0.000 description 1
- YZRQUTZNTDAYPJ-UHFFFAOYSA-N sanguinarine pseudobase Natural products C1=C2OCOC2=CC2=C3N(C)C(O)C4=C(OCO5)C5=CC=C4C3=CC=C21 YZRQUTZNTDAYPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
- 230000009385 viral infection 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
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
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)
- Prostheses (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно: к травматологии, ортопедии, репродукции тканей и биопротезированию, к другим областям реконструктивно-восстановительной хирургии для восстановления органотипической структуры и функции кости, в том числе в инфицированных ранах. Может быть использовано в работе банков тканей для обеспечения учреждений здравоохранения костными имплантатами и имплантационными препаратами.The invention relates to medicine, namely to traumatology, orthopedics, tissue reproduction and bioprosthetics, to other areas of reconstructive surgery to restore the organotypic structure and function of the bone, including in infected wounds. It can be used in tissue banks to provide healthcare institutions with bone implants and implant drugs.
В практике травматологии и ортопедии существует потребность в костных имплантатах, сочетающих остеоиндуктивные и остеокондуктивные свойства с высокой механической прочностью, близкой к аналогичным характеристикам компактного вещества нативной костной ткани.In the practice of traumatology and orthopedics, there is a need for bone implants that combine osteoinductive and osteoconductive properties with high mechanical strength, close to those of the compact substance of native bone tissue.
Высокая степень стерильности необходима в биоимплантологии, в частности, на завершающих стадиях изготовления костных имплантатов. При их использовании должна быть исключена возможность инфицирования реципиентов бактериальными, грибковыми и вирусными инфекциями. Поэтому технологический процесс изготовления костных образцов биологической природы должен завершаться надежной и адекватной стерилизацией с максимально возможным сохранением пластических свойств ткани.A high degree of sterility is required in bioimplantology, in particular, at the final stages of the manufacture of bone implants. When using them, the possibility of infection of recipients with bacterial, fungal and viral infections should be excluded. Therefore, the technological process of making bone samples of biological nature should be completed with reliable and adequate sterilization with the maximum possible preservation of the plastic properties of the tissue.
Имеются сведения о различных способах и технологиях получения имплантатов и трансплантатов в зависимости от поставленных задач.There is information about various methods and technologies for obtaining implants and grafts, depending on the tasks.
Известен способ изготовления костных имплантатов (патент РФ №2526429), включающий механическую обработку фрагмента кости гидродинамической струей, деминерализацию заготовки в растворе неорганической кислоты, нейтрализацию остатков кислоты, ее стерилизацию озоно-кислородной смесью (5-50) мг/м в течение (7-10) минут. Деминерализованный имплантат в связи с его белковой природой представляет собой биоразлагаемый материал и имеет высокую остеоиндуктивную активность. Однако, его недостатком является высокая скорость биодеградации инизкая механическая прочность, что исключает егоиспользование при наличии механических нагрузок. Другие недостаткиспособа - отсутствие антибактериальных свойств имплантата и возможность проявления им антигенных свойств, что затрудняет применение в инфицированных ранах и при воспалительных поражениях костной ткани.A known method for the manufacture of bone implants (RF patent No. 2526429), including mechanical treatment of a bone fragment with a hydrodynamic jet, demineralization of the workpiece in a solution of inorganic acid, neutralization of acid residues, its sterilization with an ozone-oxygen mixture (5-50) mg / m for (7- 10 minutes. A demineralized implant, due to its protein nature, is a biodegradable material and has a high osteoinductive activity. However, its disadvantage is its high rate of biodegradation and low mechanical strength, which excludes its use in the presence of mechanical stress. Other disadvantages of the method are the absence of antibacterial properties of the implant and the possibility of its manifestation of antigenic properties, which makes it difficult to use in infected wounds and in inflammatory lesions of bone tissue.
Известен способ получения костного имплантата с деминерализованным поверхностным слоем (патент РФ №2732427), включающий деминерализацию поверхностного слоя имплантата на глубину (0,25-0,30) мм в одной из деминерализующих сред (0,8 н раствор соляной кислоты или 15% раствор ортофосфорной кислоты), обеспечивающих одинаковую динамику удаления минеральной фазы кости. Способ обеспечивает получение имплантата, сочетающего остеоиндуктивные свойства с достаточной механической прочностью. Недостатком метода является наличие иммуногенных свойств деминерализованного костного матрикса.A known method of obtaining a bone implant with a demineralized surface layer (RF patent No. 2732427), including demineralization of the surface layer of the implant to a depth of (0.25-0.30) mm in one of the demineralizing media (0.8 n hydrochloric acid solution or 15% solution orthophosphoric acid), providing the same dynamics of removal of the mineral phase of the bone. The method provides an implant that combines osteoinductive properties with sufficient mechanical strength. The disadvantage of this method is the presence of immunogenic properties of demineralized bone matrix.
Известен способ получения биоимплантата на основе стерильного деорганифицированного костного матрикса (патент РФ №2708235), выбранный в качестве прототипа, включающий деорганификацию кости 10% раствором гипохлорита натрия в течение 144 часов при t=20°С с последующей комбинированной стерилизацией имплантата озоно-воздушной смесью с концентрацией озона (6-8) мг/л, продолжительностью (10-20) минут в проточном режиме и радиационным облучением герметично упакованных образцов потоком быстрых электронов при величине поглощенной дозы (11-15) кГр. Дополнительно осуществляют инкубацию деорганифицированных имплантатов в 0,9% растворе натрия хлорида с добавлением 0,05% сангвиритрина при температуре +37°С в течение 72 часов. После этого готовое средство высушивают при t=+20°С и герметично упаковывают. Недостатком способа является низкая механическая прочность полностью деорганифицированного костного имплантата.There is a known method of producing a bioimplant based on a sterile deorganized bone matrix (RF patent No. 2708235), selected as a prototype, including bone deorganization with 10% sodium hypochlorite solution for 144 hours at t = 20 ° C, followed by combined sterilization of the implant with an ozone-air mixture with ozone concentration (6-8) mg / l, duration (10-20) minutes in a flow-through mode and radiation irradiation of hermetically packed samples with a stream of fast electrons at an absorbed dose of (11-15) kGy. Additionally, the deorganized implants are incubated in 0.9% sodium chloride solution with the addition of 0.05% sanguirithrin at a temperature of + 37 ° C for 72 hours. After that, the finished product is dried at t = + 20 ° C and hermetically packed. The disadvantage of this method is the low mechanical strength of a completely deorganized bone implant.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа получениястерильного имплантата - носителя антимикробного лекарственного средства с деорганифицированным поверхностным слоем, обладающего антибактериальными свойствами, сочетающего остеоинтегративные свойства деорганифицированного поверхностного слоя кости и механическую прочность нативной кости имплантата с отсутствием антигенной активности.The technical objective of the present invention is to create a method for producing a sterile implant - a carrier of an antimicrobial drug with a deorganized surface layer, having antibacterial properties, combining the osseointegrative properties of the deorganized surface layer of the bone and the mechanical strength of the native bone of the implant with no antigenic activity.
Технический результат изобретения включает:The technical result of the invention includes:
- повышение остеоинтегративной способности и остеокондуктивного потенциала за счет увеличения пористости поверхностного деорганифицированного слоя при сохранении на уровне около 90% исходных прочностных характеристик нативного костного имплантата;- increasing the osteointegrative ability and osteoconductive potential by increasing the porosity of the surface deorganized layer while maintaining the initial strength characteristics of the native bone implant at about 90%;
- биоинертность (по отношению к окружающим имплантат тканям реципиента) деорганифицированного, лишенного органического компонента, поверхностного слоя имплантата, состоящего из гидроксиапатита кальция биологического происхождения;- bioinertness (in relation to the recipient tissues surrounding the implant) of the deorganized, devoid of an organic component, the surface layer of the implant, consisting of calcium hydroxyapatite of biological origin;
- адресную доставку иммобилизованного в слое деорганифицированного костного матрикса антимикробного лекарственного средства в область оперативного вмешательства при наличии инфицирования или гнойно-некротического патологического очага кости в зоне оперативного вмешательства.- targeted delivery of an antimicrobial drug immobilized in a layer of deorganized bone matrix to the area of surgical intervention in the presence of infection or a purulent-necrotic pathological bone focus in the area of surgery.
Достижение технического результата возможно при использовании способа получения костного имплантата на основе стерильного костного матрикса, включающего механическую обработку нативной кости фрезерованием в среде охлажденного до +4°С 0,9% раствора натрия хлорида, который подают в виде струи в зону резания, удаление органической фазы кости из поверхностного слоя образца на глубину (0,25-0,30) мм в 10% растворе гипохлорита натрия, инкубацию костного матрикса в 0,9% растворе натрия хлорида с добавлением антибактериального лекарственного средства - 0,05% сангвиритрина, с последующей 2-этапной комбинированной стерилизацией полученных костных имплантатов озоно-кислородной смесью с концентрацией озона (6-8) мг/л и продолжительностью (10-20) минут в проточном режиме на первом этапе и радиационным облучением потоком быстрых электронов с величиной поглощенной дозы (11-15) кГр герметично упакованных образцов на втором этапе. При этом отмывку полученных образцов с деорганифицированным поверхностным слоем от остатков гипохлорита натрия осуществляют в течение (3-4) часов предварительно приготовленным озонированным раствором 0,9% натрия хлорида, озонирование которого проводят в течение (30-40) минут озоно-кислородной смесью с концентрацией в ней озона (6-8) мг/л.Achieving the technical result is possible when using a method for obtaining a bone implant based on a sterile bone matrix, including mechanical processing of the native bone by milling in an environment cooled to + 4 ° C 0.9% sodium chloride solution, which is fed in the form of a jet to the cutting zone, removal of the organic phase bone from the surface layer of the sample to a depth of (0.25-0.30) mm in 10% sodium hypochlorite solution, incubation of the bone matrix in 0.9% sodium chloride solution with the addition of an antibacterial drug - 0.05% sanguirithrin, followed by 2 -stage combined sterilization of the obtained bone implants with an ozone-oxygen mixture with an ozone concentration (6-8) mg / l and a duration (10-20) minutes in a flow-through mode at the first stage and radiation irradiation with a flow of fast electrons with an absorbed dose (11-15 ) kGy of hermetically packed samples at the second stage. In this case, the washing of the obtained samples with a deorganized surface layer from the remains of sodium hypochlorite is carried out within (3-4) hours with a pre-prepared ozonized solution of 0.9% sodium chloride, ozonation of which is carried out for (30-40) minutes with an ozone-oxygen mixture with a concentration it contains ozone (6-8) mg / l.
Препарат Сангвиритрин® является растительным антимикробным лекарственным средством. Производитель: АО «Фармцентр ВИЛАР» (Россия) - Фармакопейная статья 42-2444-98. Представляет собой субстанцию в виде суммы бисульфатов двух близких по структуре и физико-химическим свойствам четвертичных бензо[с]фенантридиновых алкалоидов сангвинарина (I 2R=CH2) и хелеритрина (IIR=Me) (в виде моногидратов).Sanguirithrin® is a herbal antimicrobial drug. Manufacturer: JSC "Pharmcenter VILAR" (Russia) - Pharmacopoeia article 42-2444-98. It is a substance in the form of a sum of bisulfates of two quaternary benzo [c] phenanthridine alkaloids of sanguinarine (I 2R = CH 2 ) and chelerythrine (IIR = Me) (in the form of monohydrates), which are close in structure and physicochemical properties.
Пример. Получение костного имплантата с деорганифицированным поверхностным слоем.Example. Obtaining a bone implant with a deorganized surface layer.
1. Из фрагмента диафиза бедренной кости быка (возраст 1,5÷2 года) методом фрезерования в охлаждающей среде с использованием полых фрез получают цилиндрические заготовки имплантатов диаметром 5 мм. В качестве охлаждающей среды используют охлажденный до t+4°C раствор 0,9% натрия хлорида. Фрезерование диафиза кости проводят с учетом экспериментально установленных оптимальных параметров фрезерования: скорость вращения полой фрезы - 600 оборотов в минуту, скорость подачи - 5 мм/мин. Торцевую поверхность цилиндрических костных фрагментов обрабатывают отрезными фрезами с алмазным напылением режущей части с использованием прецизионного отрезного станка. Обработку осуществляют за один проход с экспериментально установленными оптимальными параметрами резания компактного вещества кости в охлаждающей среде: скорость вращения фрезы - 2000 об/мин, скорость подачи - 5 мм/ мин. Охлажденный до t+4°С раствор 0,9% натрия хлорида подают в зону резания в виде струи, при этом расход охлаждающей жидкости составляет 3 литра в минуту. Таким образом, получают нативные костные имплантаты цилиндрической формы диаметром 5 мм и высотой 12,5 мм.1. From a fragment of the diaphysis of a bovine femur (age 1.5–2 years) by milling in a cooling medium using hollow cutters, cylindrical implant blanks with a diameter of 5 mm are obtained. A solution of 0.9% sodium chloride cooled to t + 4 ° C is used as a cooling medium. Milling of the diaphysis of the bone is carried out taking into account the experimentally established optimal milling parameters: the rotational speed of the hollow cutter is 600 rpm, the feed rate is 5 mm / min. The end surface of the cylindrical bone fragments is processed with cutting cutters with diamond dusting of the cutting part using a precision cutting machine. The processing is carried out in one pass with the experimentally established optimal parameters for cutting the compact bone substance in a cooling medium: the rotational speed of the cutter is 2000 rpm, the feed rate is 5 mm / min. A solution of 0.9% sodium chloride cooled to t + 4 ° C is fed into the cutting zone in the form of a jet, while the flow rate of the coolant is 3 liters per minute. Thus, native bone implants of a cylindrical shape with a diameter of 5 mm and a height of 12.5 mm are obtained.
2. Для образования на имплантатах деорганифицированного поверхностного слоя глубиной (0,25-0,30) мм исходные нативные костные имплантаты помещают в герметичную стеклянную емкость с притертой крышкой с 10% раствором гипохлорита натрия, с содержанием в растворе активного хлора 100 г/л. Продолжительность деорганификации - 24 часа при t+20°С при соотношении объемов образцы/раствор, равном 1/50.2. For the formation of a deorganized surface layer on the implants with a depth of (0.25-0.30) mm, the original native bone implants are placed in a sealed glass container with a ground-in lid with a 10% sodium hypochlorite solution, containing 100 g / l of active chlorine in the solution. The duration of deorganization is 24 hours at t + 20 ° C with a sample / solution volume ratio of 1/50.
Деорганифицированный поверхностный слой глубиной (0,25-0,30) мм обеспечивает биоинертность имплантата по отношению к окружающим тканям реципиента.The disorganized surface layer (0.25-0.30) mm deep ensures the bioinertness of the implant in relation to the surrounding tissues of the recipient.
3. Полученные образцы с деорганифицированным поверхностным слоем подвергают отмывке в течение (3-4) часов озонированным раствором 0,9% натрия хлорида от остатков гипохлорита натрия.3. The obtained samples with a deorganized surface layer are subjected to washing for (3-4) hours with an ozonated solution of 0.9% sodium chloride from the remains of sodium hypochlorite.
Озонирование раствора натрия хлорида осуществляется путем насыщения раствора при пропускании через него газообразной озоно-кислородной смеси. Смесь формируется с использованием генератора озона, на вход которого подается кислород, выделяемый из воздуха с помощью концентратора кислорода (концентрация кислорода на выходе - 95%). Генератор озона производит озоно-кислородную смесь с концентрацией озона (6-8) мг/л. Озоно-кислородная смесь через специальную насадку для озонирования жидкостей по трубке с керамическим наконечником-рассекателем подается в придонную область сосуда объемом 0,5 л с раствором 0,9% натрия хлорида. В процессе осуществляемого барботирования озон проходит через слой натрия хлорида, часть его растворяется в жидкости, а оставшийся свободный озон через специальный патрубок в крышке выводится из сосуда и утилизируется деструктором. Процесс озонирования продолжается в течение (30-40) минут. Затем полученный озонированный раствор натрия хлорида сразу используется для промывки, т.к. концентрация содержащегося в нем озона и эффективность стерилизующего воздействия со временем может снижаться.Ozonation of a sodium chloride solution is carried out by saturating the solution by passing a gaseous ozone-oxygen mixture through it. The mixture is formed using an ozone generator, to the input of which oxygen is supplied, extracted from the air using an oxygen concentrator (the oxygen concentration at the outlet is 95%). The ozone generator produces an ozone-oxygen mixture with ozone concentration (6-8) mg / l. Ozone-oxygen mixture through a special nozzle for ozonization of liquids through a tube with a ceramic splitter tip is fed into the bottom area of a 0.5 liter vessel with a 0.9% sodium chloride solution. In the process of bubbling, ozone passes through the sodium chloride layer, part of it dissolves in the liquid, and the remaining free ozone is removed from the vessel through a special pipe in the lid and disposed of by a destructor. The ozonation process lasts (30-40) minutes. Then the resulting ozonized sodium chloride solution is immediately used for washing, because the concentration of ozone contained in it and the effectiveness of the sterilizing effect may decrease over time.
Применение для отмывки образцов озонированного раствора натрия хлорида позволяет кроме механической очистки осуществить дополнительно первичную нейтрализацию патогенов на поверхности костных образцов перед помещением их в раствор сангвиритрина, обеспечивая таким образом достижение необходимого уровня стерильности процесса изготовления костных имплантатов и предотвращение дополнительной контаминации костных образцов.The use of ozonized sodium chloride solution for washing samples allows, in addition to mechanical cleaning, to carry out additional primary neutralization of pathogens on the surface of bone samples before placing them in a sanguirithrin solution, thus ensuring the achievement of the required level of sterility of the process of making bone implants and preventing additional contamination of bone samples.
4. Для иммобилизации лекарственного антибактериального средства, например, сангвиритрина, в деорганифицированном поверхностном слое костныхимплантатов, их инкубируют в 0,9% растворе натрия хлорида с концентрацией сангвиритрина 0,05%. Инкубацию проводят при температуре t+37°C в течение 72 часов.4. To immobilize a medicinal antibacterial agent, for example, sanguirithrin, in the deorganized surface layer of bone grafts, they are incubated in 0.9% sodium chloride solution with a sanguirithrin concentration of 0.05%. The incubation is carried out at a temperature of + 37 ° C for 72 hours.
5. Полученные костные имплантаты с деорганифицированным поверхностным слоем и антибактериальными свойствами высушивают в асептических условиях при t+20°C. Далее проводят двухэтапную комбинированную стерилизацию озоно-кислородной смесью с концентрацией озона (6-8) мг/л в течение (10-20) минут в проточном режиме совместно с упаковкой на первом этапе и последующим радиационным облучением герметично упакованных образцов с экспериментально установленной оптимальной величиной поглощенной дозы (11-15) кГр.5. The resulting bone implants with a deorganized surface layer and antibacterial properties are dried under aseptic conditions at t + 20 ° C. Then, a two-stage combined sterilization is carried out with an ozone-oxygen mixture with an ozone concentration of (6-8) mg / l for (10-20) minutes in a flow-through mode together with packaging at the first stage and subsequent radiation irradiation of sealed samples with an experimentally established optimal absorbed value. doses (11-15) kGy.
Механические характеристики костных имплантатов (диаметр 5 мм, высота 12,5 мм) определяют при испытании на сжатие с использованием испытательной машины. Величина прочности при сжатии образцов с деорганифицированным поверхностным слоем глубиной (0,25-0,30) мм составляет (194±7) МПа, что соответствует около 92% от прочности образцов из нативной костной ткани соответствующего диаметра и высоты.The mechanical properties of bone implants (
В таблице представлена зависимость - прочности при сжатии костных цилиндрических образцов в зависимости от времени инкубации в 10% растворе гипохлорита натрия и глубины деорганифицированного поверхностного слоя. Глубину деорганифицированного поверхностного слоя образцов контролируют на их поперечном срезе с использованием световой микроскопии.The table shows the dependence - the compressive strength of bone cylindrical samples, depending on the incubation time in 10% sodium hypochlorite solution and the depth of the deorganized surface layer. The depth of the deorganized surface layer of the samples is controlled on their cross section using light microscopy.
Пролонгированное высвобождение в 0,9% раствор натрия хлорида иммобилизованного антибактериального лекарственного средства (сангвиритрин) контролируют методом измерения оптической плотности раствора с использованием спектрофотометра (фиг. 1).The prolonged release in 0.9% sodium chloride solution of the immobilized antibacterial drug (sanguirithrin) is monitored by measuring the optical density of the solution using a spectrophotometer (Fig. 1).
В результате использования предлагаемого способа получен стерильный костный имплантат на основе стерильного костного матрикса с остеоинтегративными, антибактериальными свойствами, с сохранением механической прочности нативной кости. Модификации подвергают только поверхностный слой костного имплантата посредством его деорганификации на глубину (0,25-0,30) мм.As a result of using the proposed method, a sterile bone implant was obtained based on a sterile bone matrix with osseointegrative, antibacterial properties, while maintaining the mechanical strength of the native bone. Only the surface layer of the bone implant is modified by deorganizing it to a depth of (0.25-0.30) mm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106711A RU2756246C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Method for obtaining bone implant based on sterile bone matrix |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106711A RU2756246C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Method for obtaining bone implant based on sterile bone matrix |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2756246C1 true RU2756246C1 (en) | 2021-09-28 |
Family
ID=77999919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021106711A RU2756246C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Method for obtaining bone implant based on sterile bone matrix |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2756246C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115317670A (en) * | 2022-08-05 | 2022-11-11 | 武汉启思达科技发展有限公司 | Plastic calcined bone repair material and preparation method thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5513662A (en) * | 1991-12-31 | 1996-05-07 | Osteotech, Inc. | Preparation of bone for transplantation |
| RU2526429C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-08-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений Россельхозакадемии (ГНУ ВИЛАР Россельхозакадемии) | Method of manufacturing bone implants |
| RU2679121C1 (en) * | 2018-11-23 | 2019-02-06 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР) | Method of obtaining bone implant on the basis of sterile demineralized bone matrix |
| RU2708235C1 (en) * | 2019-09-18 | 2019-12-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР) | Method for producing bioimplant based on sterile de-organized bone matrix |
| RU2732427C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-09-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР) | Method of producing bone implant with demineralised surface layer |
-
2021
- 2021-03-16 RU RU2021106711A patent/RU2756246C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5513662A (en) * | 1991-12-31 | 1996-05-07 | Osteotech, Inc. | Preparation of bone for transplantation |
| RU2526429C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-08-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений Россельхозакадемии (ГНУ ВИЛАР Россельхозакадемии) | Method of manufacturing bone implants |
| RU2679121C1 (en) * | 2018-11-23 | 2019-02-06 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР) | Method of obtaining bone implant on the basis of sterile demineralized bone matrix |
| RU2708235C1 (en) * | 2019-09-18 | 2019-12-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР) | Method for producing bioimplant based on sterile de-organized bone matrix |
| RU2732427C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-09-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР) | Method of producing bone implant with demineralised surface layer |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115317670A (en) * | 2022-08-05 | 2022-11-11 | 武汉启思达科技发展有限公司 | Plastic calcined bone repair material and preparation method thereof |
| CN115317670B (en) * | 2022-08-05 | 2023-11-07 | 武汉启思达科技发展有限公司 | Plastic calcined bone repair material and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tipnis et al. | Sterilization of implantable polymer-based medical devices: A review | |
| WO2005000364A2 (en) | Sterilization methods and apparatus which employ additive-containing supercritical carbon dioxide sterilant | |
| RU2665962C1 (en) | Bioresorable biological matrix for substitution of bone tissue defects and method of its obtaining | |
| WO1997027882A1 (en) | Method of sterilization of bone tissue | |
| JP2009520703A (en) | Methods for inactivating pathogens in a donor's blood, plasma, or erythrocyte concentrate while moving in a flexible container | |
| RU2609201C1 (en) | Method for obtaining osteoplastic material | |
| US20120051970A1 (en) | Process for creating acellular viable donor soft tissue | |
| US8034288B2 (en) | Method and apparatus for cleaning of viable donor soft tissue | |
| RU2756246C1 (en) | Method for obtaining bone implant based on sterile bone matrix | |
| US20070003432A1 (en) | Sterilization methods and apparatus which employ additive-containing supercritical carbon dioxide sterilant | |
| RU2526429C1 (en) | Method of manufacturing bone implants | |
| Herczeg et al. | Sterilization of polymeric implants: challenges and opportunities | |
| EP0424159A2 (en) | Aseptic processing of allograft bone and tissue | |
| RU2679121C1 (en) | Method of obtaining bone implant on the basis of sterile demineralized bone matrix | |
| ES3020514T3 (en) | Sterilized multicomponent composition for removal of particles | |
| RU2629664C1 (en) | Method for bone samples machining in vitro | |
| CN107320775A (en) | The preparation method and application of degreasing sterilization deep-low temperature allograft bone | |
| US20080038364A1 (en) | Methods of processing body parts for surgery | |
| Carracedo-Pérez et al. | Strategies for the sterilization of polymeric biomaterials | |
| RU2732427C1 (en) | Method of producing bone implant with demineralised surface layer | |
| RU2708235C1 (en) | Method for producing bioimplant based on sterile de-organized bone matrix | |
| RU2715238C1 (en) | Method of producing allogenic bone-replacement material | |
| RU2691983C1 (en) | Method for purification, modification and sterilization of bone tissue and skin matrix derivatives using supercritical fluid | |
| Hasirci et al. | Sterilization of biomaterials | |
| Litvinov et al. | Optimization of technologies for manufacture of demineralized bone implants for drug release |