Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 13
1.1 Медицинские клеи в хирургии 13
1.2 Клей GRFG. Преимущества и недостатки применения в хирургии 24
1.3 Экономические и технологические аспекты производства медицинских клеев 43
Глава 2. Материалы и методы исследования 46
2.1 Материалы исследования 46
2.2Методы исследования 53
2.2.1 Физико-химические методы 53
2.2.2 Физико-механические методы 58
2.2.3 Биологические методы 59
2.2.3.1 Гемостатические свойства клеев 59
2.2.3.2 Биосовместимость клеевой пленки с биотканью 60
2.2.3.3 Антимикробность биологических клеев 61
2.3 Экспериментальные методы исследования 62
2.4 Клинические испытания клея «Биоклей-ЛАБ» 64
2.5 Метод статистической обработки данных 69
Глава 3. Результаты 70
3.1 Разработка клея «Биоклей-ЛАБ» 70
3.1.1 Предпосылки создания медицинских клеев 70
3.1.2. Состав и выбор оптимальной рецептуры двухкомпонентного желатино-резорцинового глутарово-формальдегидного клея 72
3.1.2.1 Приготовление компонента №1 - желатино-резорциновой основы...75
3.1.2.2 Приготовление компонента №2 клея (глутарово-формальдегидного отвердителя) 76
3.1.2.3 Получение герметизирующего покрытия 77
3.1.3 Исследование функциональных свойств клея «Биоклей-ЛАБ» 79
3.1.3.1.Физико-химические свойства клея 79
3.1.3.2. Упруго-прочностные свойства клея «Биоклей-ЛАБ» 82
3.1.3.3. Деструкция клеевой пленки «Биоклей-ЛАБ» 84
3.1.3.4. Оценка гемостатической активности 88
3.1.3.5. Антимикробные свойства клея 94
3.1.3.6. Токсиколого-гигиенические и гистологические исследования биологических клеев в эксперименте на животных 96
3.2. Разработка гемостатического клея 102
3.2.1. Состав и выбор оптимальной рецептуры 102
3.2.2. Исследование функциональных свойств гемостатического клея 103
3.2.2.1. Гемостатические свойства клея 103
3.2.2.2.Гистологические исследования тканей после применения клея... 108
3.2.2.3. Выбор условий стерилизации клея 111
3.3. Клиническое применение клея «Биоклей-ЛАБ» 112
3.3.1. Клиническая характеристика однородных групп больных 112
3.3.2 Результаты наблюдений применения клея «Биоклей-ЛАБ» 115
Глава 4. Обсуждение результатов исследования 127
4.1 Обсуждение результатов исследования клеев в эксперименте 127
4.1.1 Обсуждение результатов применения клея «Биоклей-ЛАБ» 127
4.1.2 Обсуждение результатов применения Гемостатического клея 134
4.2 Обсуждение результатов клинического применения «Биоклей-ЛАБ» 135
4.3. Экономическая целесообразность применения клея «Биоклей-ЛАБ» 141
5. Заключение 144
6. Практические рекомендации 152
7. Выводы 153
8. Список литературы 155
9. Приложение 180
- Экономические и технологические аспекты производства медицинских клеев
- Биосовместимость клеевой пленки с биотканью
- Состав и выбор оптимальной рецептуры двухкомпонентного желатино-резорцинового глутарово-формальдегидного клея
- Обсуждение результатов клинического применения «Биоклей-ЛАБ»
Введение к работе
Актуальность исследования В хирургии среди проблем, заслуживающих постоянного внимания, всегда была и остается профилактика послеоперационных осложнений. Среди них кровотечение в раннем послеоперационном периоде при сложных оперативных вмешательствах (пересадка органов, имплантация протезов клапанов сердца, сосудов и т.д.) является одним из грозных осложнений, которое требует трансфузии препаратов крови, дорогостоящих гемостатических средств и нередко реторакотомии для его остановки. Немало трудностей в хирургии возникает и с остановкой диффузных кровотечений. При этом кровотечения нередко связаны с нарушениями свертывающей системы крови.
В качестве методов местной остановки кровотечения существуют различные механические и физические способы. Из известных механических способов гемостаза раневых поверхностей можно привести: ушивание, различные варианты электрической и инфракрасной коагуляции, применение лазеров, а из физических - переливание кровозамещающих средств (плазмы, криопреципитата и т.д.), введение антикоагулянтов и других лекарственных средств, влияющих на повышение свертываемости крови. Однако эти способы не всегда достаточно надежны и нередко сопровождаются нежелательными побочными эффектами, в особенности при их использовании на ткани сердца (прорезывание швов). В этой связи все большее внимание привлекают местные фармакологические средства, такие как гемостатические губки, клеи, пленки, тампоны с лекарственным средством и т.п. Клеи в этом ряду, благодаря удобству их использования и скорости достижения желаемого эффекта, являются наиболее привлекательными.
К сожалению, ни один из известных в настоящее время гемостатических клеев не удовлетворяет в полной мере всем предъявляемым к ним требованиям.
Идеальным может считаться такой кровоостанавливающий клей, который обеспечивает быструю остановку кровотечения, легко рассасывается в организме, не вызывая побочных явлений, и не требует для своего изготовления дефицитного и дорогостоящего сырья и оборудования.
В 60-е годы прошлого столетия появились первые работы по использованию в целях гемостаза синтетического клея, являющегося соединением цианакрилата и полиметакрилата, с различными модифицирующими добавками. Отечественные хирургические клеи изготавливаются исключительно на цианакрилатной основе (клеи серии циакрин, МК-7М, Сульфакрилат, Силакрилат, Аргакол). Главным недостатком этих клеев является отсутствие эластичных свойств после полимеризации. Клеи могут оказывать некротическое воздействие с развитием картины асептического воспаления биологических тканей с исходом в соединительнотканный рубец. Зона некроза может достигнуть глубины до 1 мм, что может приводить к нагноению раны.
Несомненный интерес представляют биологические клеи, благодаря биологической совместимости и эластичности, в сравнении с жесткими синтетическими цианакрилатными. Создание таких клеев успешно ведется за рубежом. Анализ опыта зарубежных исследований по разработке и применению медицинских клеев показывает, что при сложных оперативных вмешательствах в хирургии нашли распространение клеи на основе белков животного происхождения - желатина или альбумина, а также клеи на основе компонентов крови (фибриногена, тромбина животного происхождения). Полимеризация клеев на основе желатина и альбумина происходит за счет химических сшивающих агентов. Клеи на основе компонентов крови запускают финальные стадии механизма свертывания крови.
Оба типа клеев позволяют получать эластичное герметизирующее покрытие, обладающее гемостатическими свойствами. Но вместе с тем они также не лишены недостатков. Так клеи на основе животных белков обладают побочными эффектами, такими как возможная пирогенность и некротизация тканей, вызванная присутствием химических сшивающих агентов, а для фибриновых клеев отмечается - инфицирование, вследствие переноса инфицирующих агентов компонентов крови, невысокая прочность клеевой пленки, их многокомпонентность и высокая стоимость. Общим недостатком всех известных в настоящее время хирургических клеев является их максимальная эффективность только на «сухой» биоткани, то есть в условиях искусственного кровообращения и тщательного осушения поверхности ткани перед нанесением клея.
Несмотря на разнообразие предлагаемых гемостатичсеких средств, отечественные клиники нередко испытывает в них нужду, обусловленную нерегулярным обеспечением, малым объемом выпуска отечественных гемостатиков и высокой стоимостью импортных образцов.
Таким образом, анализ литературы по рассматриваемой проблеме демонстрирует постоянное внимание как к изучению опыта применения значительного количества гемостатических изделий, предложенных для местной остановки кровотечения, так и к новым разработкам, ведущимся в этом направлении. Именно детальный теоретический и экспериментальноклинический анализ применения этих изделий подтверждает, что они не в полной мере удовлетворяют требованиям практической хирургии: максимально высокой скорости достижения остановки кровотечения, высоких адгезионнокогезионных свойств в условиях высокой влажности, высокой эластичности и высокой биосовместимости. Это как раз и создает объективные предпосылки как для разработки новых, так и усовершенствования существующих кровоостанавливающих средств.
Создание клея, работающего в условиях активного кровотечения, одна из самых трудно решаемых задач. Совместные исследования ГНЦ РАМН и НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева РАМН были посвящены именно этой проблеме.
Создание однокомпонентного гемостатического клея на основе природных материалов, эффективно работающего на влажных поверхностях биоткани в условиях кровотечения и обладающего биосовместимостью и высокой эластичностью является важнейшей проблемой, требующей скорейшего решения.
Таким образом, учитывая современные требования хирургии, можно заключить, что разработка и внедрение в клиническую практику эластичных биологических клеев, сравнимых с лучшими зарубежными аналогами, доступных и лишенных их недостатков и эффективных в условиях активного кровотечения является актуальной задачей для предотвращения послеоперационных кровотечений при сложных хирургических операциях.
Цель исследования.
Целью настоящего экспериментально-клинического исследования явилось улучшение результатов профилактики послеоперационных кровотечений использованием новых гемостатических биологических клеев для имплантируемых медицинских изделий Задачи исследования.
1. Разработка биологических гемостатических клеев на основе различных природных материалов для применения в сердечно-сердечной хирургии и клинической трансплантологии.
2. Изучение функциональных свойств разработанных клеев с целью выбора оптимальной рецептуры.
3. Оценка экспериментального использования разработанных клеев для отработки технологии их нанесения.
4. Разработка ускоренного способа экспериментальной оценки гемостатической активности разработанных клеевых композиций.
5. Анализ клинического опыта применения клея "Биоклей-ЛАБ" при имплантации клапанов из ауто-, алло- и ксеноткани.
Основные положения, которые выносятся на защиту:
1) Создание отечественных гемостатических биологических клеев, обладающих высокими адгезионно-когезионными, эластичными, репаративными и регенеративными свойствами, биосовместимостью, нетоксичностью и апирогенностью как на основе улучшения существующих клеев, так и путем разработки их новых рецептур.
2) Применение разработанных клеев при хирургических операциях повышает эффективность профилактики кровотечений за счет снижения кровопотери и количества переливаемых трансфузионных препаратов, сокращения времени оперативных вмешательств, количества повторных операций, времени реабилитации больных и летальности.
Научная новизна и практическая значимость диссертации Современное развитие хирургии и отсутствие отечественных, серийно выпускаемых, эластичных клеев явились предпосылкой для проведения исследований по разработке биологических хирургических клеев в НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. В результате проведенных научных и экспериментальных исследований было впервые доказана возможность получения устойчивого геля на основе желатина со спирализованной структурой молекулы и с разной степенью деструкции (низкой и высокой молекулярной массой), сшитого альдегидами. На основе этих данных, впервые создан и изучен желатинорезорциново-глутарово-формальдегидный клей, имеющий высокие прочностные, адгезионные и эластичные свойства. Преимуществом разработанного клея, получившего фирменное название «Биоклей-ЛАБ», в отличие от зарубежных аналогов, является его низкая вязкость, позволяющая исключить стадию подогрева основы клея, улучшить смешивание компонентов, наносить клей тонким слоем в труднодоступные места и, самое главное, снижено количество токсичного компонента в клее - формальдегида.
Впервые проведена клиническая оценка и показана эффективность применения этого клея для профилактики послеоперационных кровотечений при выполнении сложных кардиохирургических операций на корне и восходящем отделе аорты при имплантации механических и биологических клапанов из ауто-, алло- и ксеноткани. Показано, что клей в 1,5 раза сокращает кровопотерю, снижает количество переливаемых трансфузионных препаратов в среднем на 27%, сокращает время оперативного вмешательства и количество реопераций. Применение клея способствует повышению регенеративных и репаративных процессов за счет увеличения количества клеток и роста коллагена. Он нетоксичен, апирогенен, обладает биосовместимостью.
Разработаны технология получения клея и рекомендации по его использованию. Клей внедрен в клиническую практику и освоено его мелкосерийное производство в НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. Впервые, учитывая высокие гемостатические и адгезионные свойства феракрила и способность альгината натрия к набуханию и гелеобразованию, ускорению регенеративных и репаративных процессов, был создан Гемостатический клей - клей нового типа. Преимуществом разработанного клея, в отличие от других клеев, является его способность останавливать кровотечение в условиях повышенной влажности без подготовки поверхности тканей перед его применением. Показана высокая эффективность клея при выполнении различных оперативных вмешательствах (время остановки кровотечения на ранах различных биотканей 30 - 100 секунд) и отсутствие токсичных свойств в ближайшем послеоперационном периоде в результате экспериментального изучения. Оценка влияния Гемостатического клея на ткани в отдаленные послеоперационные сроки с положительными результатами позволит внедрить клей в клиническую практику.
Впервые, разработан экспресс-способ качественной оценки in vitro гемостатической эффективности новых жидких гемостатиков.
Разработанный способ позволяет значительно ускорить исследование новых гемостатиков, а использование крови человека, а не животного, сделать его приближенным к естественным условиям, учитывая их разный биохимический состав. Способ успешно применяется в лаборатории клеев НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева РАМН при оценке гемостатической активности новых рецептур клеев и может быть использован другими заинтересованными организациями.
Работа выполнена в научно-производственной группе по разработке медицинских клеев научно-производственного отдела медицинской биотехнологии (руководитель отдела - к.б.н. В. Т. Костава), совместно с отделением неотложной хирургии приобретенных пороков сердца (руководитель - проф., д.м.н. Р. М. Муратов) и с отделом экспериментальных исследований (руководитель - д.м.н. М. В. Соколов) НЦ ССХ им. А. Н. Бакулева РАМН. При разработке гемостатического клея исследования проводились совместно с сотрудниками лаборатории патологии и фармакологии гемостаза ГНЦ РАМН (руководитель - проф., д.м.н. В. А.
Макаров).
Автор выражает глубокую благодарность директору Научного Центра сердечно - сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева РАМН, академику РАМН Л. А. Бокерия за предоставленную возможность выполнения работы и общее руководство исследованиями; заведующему отделением неотложной хирургии приобретенных пороков сердца, профессору, д.м.н. Р. М. Муратову за помощь в проведении экспериментально-клинической апробации клеевых композиций; заведующему научно-производственным отделом Медицинской биотехнологии, к.б.н. В. Т. Костава за помощь в организации группы клеев, ценные советы и замечания в процессе работы, сотрудникам отдела за их участие в выполнении настоящего диссертационного исследования.
Автор также выражает глубокую благодарность всем сотрудникам НЦ ССХ им. А. Н. Бакулева РАМН и сотрудникам ГНЦ РАМН профессору В. А. Макарову, старшим научным сотрудникам Г. Г. Белозерской и Л. Малыхиной, принявшим участие в проведении представленных экспериментально-клинических исследований.
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Экономические и технологические аспекты производства медицинских клеев
В хирургии из анализа литературных источников известно применение фибриновых, цианакрилатных и двухкомпонентных биологических клеев. Предыдущие разделы обзора литературы указывали на опыт применения этих клеев при хирургических операциях и не касались экономических и технологических аспектов их производства. Отмечались лишь только особые требования, предъявляемые к хирургическим клеям - как к гемостатическим имплантатам, контактирующим с внутренней средой организма человека.
Фибриновые клеи - это многокомпонентные клеи, содержащие в своем составе белки и другие компоненты крови. Учитывая возможность переноса инфицирующих агентов компонентов крови, к производству этих клеев предъявляются высокие требования с момента забора крови, ее очистки, фракционирования, лиофилизации, расфасовки и стерилизации. Именно поэтому у этих клеев достаточно высокая стоимость, связанная сложностью очистки и подготовки компонентов клея. Их массовое производство ограничивается и потребностью в донорах. С целью снижения стоимости фибриновых клеев и дефицитности сырья в их состав вводят компоненты крови животных. Изготовление фибриновых клеев может производиться на тщательно подготовленном высокотехнологичном производстве. Все известные фибриновые клеи, выпускаемые серийно, незначительно отличаются как по составу, так и по стоимости от коммерческих продуктов, предложенных различными производителями.
Цианакрилатные клеи — это полностью синтетические клеи и способы их изготовления в большей степени подвержены требованиям, предъявляемым к химическим производствам с той лишь разницей, что они должны быть тщательно упакованы и простерилизованы. Сырьевая база этих клеев не является столь дефицитной. Ввиду высокой скорости полимеризации клея в присутствии влаги предъявляются высокие требования к упаковке этих клеев, исключающей случайное попадание влаги при ее вскрытии. Храниться эти клеи должны при отрицательных температурах и, как правило, не более 1 года. Стоимость их упаковки значительно превосходит стоимость самого клея.
Двухкомпонентные клеи в технологическом исполнении несколько проще. Это объясняется большей доступностью исходных компонентов и более простой технологией очистки входящих в них белков (как правило, животного происхождения), а так же их стерилизацией. Стоимость этих клеев так же в большой степени зависит от используемой упаковки, обеспечивающей сохранность компонентов и удобство в применении.
Проанализировав наиболее часто используемые клеи в хирургии, следует отметить, что в разных ситуациях имеют право быть использованы все известные марки клеев. Право выбора того или иного клея остается за хирургом, его опыта работы с этим клеем, знания функциональных свойств клея (достоинств и недостатков и показаний к его применению), с одной стороны, и, с другой, доступностью этих клеев в клинике.
Учитывая опыт хирургического использования различных рассматриваемых в литературном обзоре клеев, предпочтение можно отдать именно двухкомпонентным клеям. Это является возможным благодаря их высокой эластичности и прочности пленки, хорошей адгезии, слабым антигенным свойствам, высоким репаративным и регенеративным свойствам и в то же время, благодаря их экономическим и технологическим аспектам производства с позиции производителя (доступность сырья, простота технологии производства, возможность варьировать функциональными свойствами клея и подбором используемой упаковки).
Материалами для исследования являлись различные рецептуры биологических клеев и их компонентов по мере их создания. Исследования по оценке влияния клеев на биоткани проводились в экспериментах на различных видах животных и после получения положительных результатов на пациентах с заболеваниями сердечно-сосудистой системы.
Для разработки желатино-резорцинового глутарово-формальдегидного клея «Биоклей-ЛАБ» были использованы следующие материалы: желатин пищевой не ниже марки П-11 ГОСТ 11293-89 и 10%-ный водный раствор желатина ТУ 9365-001-00480359-98; резорцин марки не ниже «чда»; глутаровый альдегид 25%-ный водный раствор; формалин 37%-ный водный раствор; дистиллированная вода.
При разработке рецептуры Гемостатического клея были использованы: природный полисахарид, полученный из морских водорослей - натрия альгинат ФС 42-3383-97; феракрил - неполная железосодержащая соль полиакриловой кислоты, обладающая хорошими гемостатическими свойствами; дистиллированная вода.
Важным показателем степени очистки желатина и его способности к трехспиральной конформации является такой показатель, как прочность студня с массовой долей желатина 10% и он должен быть не менее 11 Н. Другие показатели качества желатина, используемого для получения двухкомпонентного желатино-резорцинового глутарово-формальдегидного клея, представлены в таблице 1 и 2.
Биосовместимость клеевой пленки с биотканью
Влияние клея на биологические ткани оценивалось как путем наблюдения за поведением животных при хронических экспериментах на беспородных собаках и белых крысах, так и при гистологических исследованиях биологических тканей после воздействия клея. В определенные интервалы времени (4-е, 15-е и 21-е сутки) по две-три особи белых крыс из каждой группы наблюдений доставляли в лабораторию. Умерщвление животных проводилось методом декапитации под тиопенталовым наркозом (30-40 мг/кг внутрибрюшинно). У опытных животных были вырезаны участки ткани, на которых проводилась имплантации клея и аналогичные участки ткани у контрольной группы животных. На полученных образцах ткани проводилась макроскопическая оценка, изготавливались серийные криосрезы толщиной 8-10 мкм. Эти исследования проводились при совместном участии автора, сотрудников отдела экспериментальных исследований, отделения неотложной хирургии ППС и отдела патологической анатомии НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева. Проводилось исследование полученных препаратов так же и методом люминесцентной микроскопии (300-600 нм - сине-фиолетовый фильтр). В дальнейшем препараты фиксировались в 4% растворе формальдегида и окрашивались гематоксилин-эозином.
Оценка антимикробных свойств клея проводилась по методике, аналогичной дискодиффузионному методу определения активности антибиотиков. Для проведения этого исследования были использованы как референтные штаммы, так и клинические штаммы, выделенные при раневой инфекции. Эти исследования проводились при совместном участии автора и лаборатории клинической микробиологии и антибактериальной терапии НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева.
Сущность методики заключалась в следующем: на поверхность чашки Петри диаметром 15 см с питательной средой - агаром "Mueller-Hinton " инокулировали суспензию микроорганизмов. Мутность суспензии соответствовала 0,5 стандарта Мс Farland (1-2)-10 кое/мл. Через 15 мин после инокуляции суспензии микроорганизмов на подготовленные образцы было нанесено по 0,02 мл клея, желатиново-резорциновой основы и стерильного желатина. Чашки Петри с содержимым помещали в термостат и инкубировали в течение 24 часов при температуре 37С кверху дном. По истечении 24 часов чашки Петри с испытуемыми образцами наблюдали в проходящем рассеянном свете, отмечая наличие или отсутствие зоны лизиса, а также измеряя диаметр зоны лизиса. Необходимо отметить, что при стандартной методике оценки антимикробности антибиотиков используют концентрацию микробных тел 103 кое/мл, в исследовании заведомо была взята более высокая концентрация суспензии микроорганизмов для ужесточения условий эксперимента.
Экспериментальные исследования биологических клеев проводили на различных группах животных беспородных белых крысах, кроликах породы «Шиншилла» и беспородных собаках с целью оценки их гемостатической активности, отработки технологии применения клеев при различных типах хирургических вмешательств и оценки токсичности клеев (гистологические исследования).
Эксперимент на белых беспородных крысах проводили в НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева следующим образом: животных поделили на две группы по 6 особей в каждой. С целью обезболивания крысам вводили внутрибрюшинно кетамин из расчета 15 мг/кг и тиопентал - 30-40 мг/кг. Выбривали участок кожи на брюхе и наносили разрез длиной 2 см. Животным из первой - опытной группы в область разреза ткани вводили 2 мл клея. Во второй - контрольной группе лабораторным крысам в область разреза ткани ничего не вводилось. После этого разрез ушивали двумя узловыми швами, и все животные направлялись в виварий. Через определенные промежутки времени (4-е, 15-е и 21-е сутки) проводилось умерщвление крыс методом декапитации под тиопенталовым наркозом (30-40 мг/кг внутрибрюшинно).
Эксперимент на кроликах проводили в ГНЦ РАМН следующим образом: кроликам (группа - по 3 животных) породы «Шиншилла» массой 3-4 кг давали тиопенталовый наркоз (2-4 мл 0,1% раствор внутривенно, а затем до 6-10 мл внутрибрюшинно), затем выполняли лапаротомию, используя продольный разрез по белой линии живота. В рану выводили переднюю поверхность печени. На печень наносили поверхностную рану площадью около 1,5 см и глубиной около 0,1 см.
Для оценки гемостатической активности клея остановку развившегося капиллярно-паренхиматозного кровотечения выполняли путем нанесения клея на всю площадь раневой поверхности, перекрывая ее края. В качестве контроля использовали остановку кровотечения путем плотного прижатия к раневой поверхности тампона из марлевой салфетки.
На другой группе кроликов - в рану выводили желудок, затем выполняли гастротомию. Гастротомическое отверстие ушивали двурядными швами с последующим нанесением на швы ОД мл клеевой композиции. В качестве контроля использовали остановку кровотечения путем плотного прижатия к раневой поверхности тампона из марлевой салфетки.
На следующей группе кроликов - в рану выводили кишечник, ограничивая его салфетками, смоченными теплым физиологическим раствором, производили разрез на двух сегментах толстой кишки и накладывали анастомоз бок в бок. На шов равномерно наносили 0,1 мл клея. В качестве контроля использовали остановку кровотечения путем плотного прижатия к раневой поверхности тампона из марлевой салфетки.
Все эксперименты на кроликах проводили в условиях гипокоагуляции, вводя внутривенно Гепарин в дозе 15 ЕД/кг/ч.
Эксперименты на беспородных собаках обоего пола массой 12-18 кг проводили в НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева под тиопенталовым наркозом (вначале в/в вводили 400 мг тиопентала, затем по 50 мг через каждые 20 минут). Выполняли разрез грудной клетки в области сердца, затем выделяли аорту и проводили ее разрез. В ряде экспериментов часть аорты замещалась ксеноперикардом или тканым искусственным сосудистым протезом, а в другой части - после имплантации клея на наложенный анастомоз на аорте проводили его окутывание ксеноперикардом. Или же наносили рану на бедренную часть ноги, затем выделяли аорту или вену и также проводили их разрез. После наложения редких хирургических швов (кетгутовые швы), проверялось наличие кровотечения (рис. 7) и на место анастомоза наносили 0,1-0,2 мл биологического клея. Все эксперименты на животных проводили в условиях гипокоагуляции, вводя внутривенно капельной инфузией Гепарин в дозе не менее 15 ЕД/кг/ч.
Состав и выбор оптимальной рецептуры двухкомпонентного желатино-резорцинового глутарово-формальдегидного клея
В научно-производственном отделе Медицинской биотехнологии в научно-производственной группе по разработке медицинских клеев НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева РАМН автором было исследовано более 60 рецептур желатино-резорциновой основы клея. Учитывая анализ литературных данных о структуре желатина и условиях его гелеобразования, разработка рецептур клея проводилась исходя из следующих соображений: 1) Образование упорядоченного состояния спиральных молекул желатина при гелеобразовании происходит при температуре ниже 35С; 2) Снижение исходной концентрации геля желатина способствует увеличению набухаемости полученной пленки при попадании в растворитель; 3) Спирализованное состояние молекул желатина увеличивает количество сшивок формальдегидом главным образом за счет межмолекулярных взаимодействий, но при этом возрастает вероятность и внутримолекулярных связей. Таким образом, концентрация разработанной рецептуры клея должна быть близкой к 20% (оптимальная степень набухания пленки), температура гелеобразования около 25 С (исключение стадии нагрева). Это позволит снизить вязкость желатино-резорциновой основы и количество формальдегида, при повышении прочности и эластичности пленки. Критериями отбора оптимальной рецептуры клея служили следующие показатели: - хорошие гемостатические свойства; - высокая эластичность клеевой пленки; - хорошие адгезионные свойства; - отсутствие токсичных и пирогенных свойств; - биодеградируемость и биосовместимость продуктов биодеградации; - жизнеспособность клея не менее 30 секунд; - время полимеризации клея не более 3-5 минут; - удобство в применении; - доступность и невысокая стоимость исходных компонентов; - приемлемые условия стерилизации компонентов клея.
Компоненты клея разрабатывались с учетом выше перечисленных критериев. При разработке желатино-резорциновой основы полагали, что низкая вязкость при комнатной температуре является необходимым показателем. С этой целью первоначально рецептуры желатино-резорциновой основы клея разрабатывались только на высокомолекулярном желатине (табл. 7, композиции 1-20). Изменялись количественный состав основы, время набухания (20-60 мин.) и растворения (40-60 мин.) желатина, концентрация раствора (20-70% масс), температура растворения (60-80С), рН среды (5,5-6,5). Однако при использовании только высокомолекулярного желатина не удавалось значительно снизить вязкость основы клея и перед ее использованием был необходим подогрев при температуре не менее 40-45С. Для снижения вязкости раствора желатино-резорциновой основы автором было предложено использование желатина с различной степенью деструкции (табл. 7, композиции 31-60). Аналогичным образом при разном количественном соотношении желатина с различной молекулярной массой изменялись количественный состав основы (желатина и резорцина), время набухания и растворения желатина, концентрация раствора, температура растворения, рН среды. Оптимальными считались 3 рецептуры желатино-резорциновой основы (табл. 9), которые при комнатной температуре имели низкую вязкость (подогрев исключался) и сохранялась их способность к гелеобразованию, их время полимеризации «до отлипа» было в интервале 3-5 минут, а жизнеспособность не менее 40 секунд. Оптимальную рецептуру клея из трех в лабораторных исследованиях выбрать не удавалось.
В стеклянной емкости смешать расчетные количества сухого желатина, 10 %-ного раствора желатина и резорцина. В процентном соотношении первый компонент клея (основа) состоит из желатина (высокомолекулярного и низкомолекулярного, взятых в объеме 6-7 % и 8,5-9,5 % соответственно), резорцина ( 4,5 %) и дистиллированной воды 80 %. Выбор этого соотношения компонентов основы клея обусловлен тем, что при использовании в рецептуре желатина меньше указанного количества - ухудшаются адгезионные свойства клея, а при добавлении большего его количества - резко возрастает вязкость желатино-резорциновой основы при комнатной температуре и затрудняется смешивание двух компонентов клея. В отвешенный желатин добавляют 10%-ный раствор стерильного низкомолекулярного желатина и резорцин. При добавлении резорцина меньше указанного количества ухудшаются адгезионные свойства и водостойкость клеевой пленки, а при добавлении резорцина большего количества происходит расслоение основы клея на гомогенную желатино-резорциновую массу и раствор непрореагировавшего резорцина. Растворение смеси сухого желатина, после его набухания, и резорцина проводят при температуре 60-70С в течение 1 часа. Полученную желатино-резорциновую основу фильтруют и расфасовывают во флаконы для последующей паровой стерилизации.
Использование желатина с различной молекулярной массой позволило снизить концентрацию желатино-резорциновой основы до 20% (против 50 -70% у зарубежных аналогов) и получить ее с достаточно низкой вязкостью при комнатной температуре. А это позволило более равномерно смешивать оба компонента клея при комнатной температуре, исключая подогрев желатино-резорциновой основы, наносить клей в виде тонкой пленки, а его избыток легко удалить салфеткой.
Обсуждение результатов клинического применения «Биоклей-ЛАБ»
Для оценки клинического применения клея «Биоклей-ЛАБ» намеренно были выбраны больные, перенесшие операции на корне аорты. Операции на корне аорты - это сложные операции, которые проводятся с наложением нескольких анастомозов, требуют длительного ИК, пережатия аорты и сопровождаются большой кровопотерей в послеоперационном периоде.
Анализ результатов наблюдений показал, что среднее время пережатия аорты в исследуемых группах не отличалось (в 1-ой группе - 147,8 ± 39,4, во 2-ой группе 148,3 ± 43,8 мин), однако время искусственного кровообращения хоть и недостоверно, но больше в контрольной группе. В группе с применением клея это время составило 211,3 ± 53,4 мин., а в контрольной группе 247,4 ± 148,4 мин. Видимо, это связано с тем, что после снятия зажима с аорты, в связи кровотечением из аортальных швов, требуется больше времени для гемостаза. Аналогичные клинические данные были получены доктором Bachet J. et al. (63). Они провели сравнительный анализ двух групп больных (по 25 человек в каждой) с применением клея GRFG и без клея. Все пациенты были прооперированы по поводу острого расслоения аорты. По полученным ими данным не было значимого различия в средней продолжительности ИК между группами (контрольная группа - 142 мин., группа с применением клея GRFG -120 мин.). Однако эти показатели варьировали в контрольной группе от 80 до 420 мин, а в группе с применением клея от 75 до 220 мин. Кровотечение во время операции и после окончания ИК было намного больше в контрольной группе, чем в группе пациентов с примененным клеем GRPG.
В нашем наблюдении объем кровопотери в раннем послеоперационном периоде (в течение 24 ч.) в 1-ой группе пациентов варьировал от 100 до 1500 мл, в среднем 397,9 ± 38,3 мл (рис. 28). Во 2-ой группе пациентов потери крови по дренажам составили от 150 до 2000 мл, в среднем 579,5 ± 70,4 мл. В группе пациентов, у которых применялся клей, кровопотеря в течение первых суток после операции оказалась достоверно меньше (р = 0,02).
Гиповолемия - наиболее часто наблюдаемое состояние при кровотечениях. Инфузионную терапию начинали с введения коллоидных растворов, дающих наиболее выраженный гемодинамический эффект, или с введения свежезамороженной плазмы для восстановления коагулогического потенциала крови (табл. 17). Препаратом выбора, учитывая наличие кровотечения и той или иной степени гемодилюции, была свежезамороженная плазма. Трансфузию СЗП при поступлении в отделение реанимации проводили до достижения необходимого гемостатического и гемодинамического эффекта под контролем коагулограммы, показателей гемодинамики и диуреза. Средний объем перелитой СЗП в группе пациентов с применением клея «Биоклей-ЛАБ» (708 ± 46,1 мл) оказался достоверно меньше, чем в контрольной группе - (950 ± 86,8 мл), (р 0,05).
Не было отмечено различий в исследуемых группах пациентов в дооперационных значениях уровня гемоглобина и эритроцитов (табл. 19). После операций в условиях ИК у всех больных наблюдается в той или иной степени снижение показателей красной крови. Значительные различия в среднем значении уровней этих показателей наблюдаются в течение первых суток после операции в исследуемых группах пациентов. Так уровень гемоглобина снизился в среднем в группе пациентов с применением клея на 28 г/л, а эритроцитов - на 1 х 10 у/л. В контрольной группе пациентов гемоглобин снизился на 30 г/л, а эритроциты - на 1,1 х 10 у/л. Достоверной разницы между исследуемыми группами пациентов не отмечено.
Коррекцию послеоперационной анемии проводили с помощью переливания донорской эритроцитной массы. По данным литературы, большинство исследователей стремятся к снижению частоты посттрансфузионных осложнений, ограничивая объем трансфузий компонентов донорской крови. Предпосылкой первоначальной коррекции анемии явился минимальный уровень гемоглобина 80 г/л. После достижения заданного уровня гемоглобина и нормализации волемических показателей на фоне миорелаксации и ИВЛ контролировали насыщение и парциальное давление кислорода в венозной крови, показатели транспорта кислорода. На основании полученных данных при необходимости проводили дополнительное переливание эритроцитной массы.
Трансфузию эритроцитной массы у большинства больных удалось прекратить при нормализации показателей транспорта кислорода на уровне гемоглобина в среднем 92,3 г/л, что доказывает необоснованность стремления некоторых исследователей к достижению уровня гемоглобина 100 г/л у всех больных после операций в условиях ИК.
Переливание донорской эритроцитной массы понадобилась 39 пациентам (92,8%) из первой группы и 38 пациентам (97,4%) из контрольной группы, при этом средние объемы составили 462 ± 35,2 мл и 590,3 ± 59,8 мл соответственно. Таким образом, как видно из полученных данных во второй группе пациентов эритроцитной массы перелито больше, но это статистически недостоверно.
Средние значения уровня тромбоцитов до операции в 1-ой и во 2 -ой группах пациентов были в пределах нормы. Существенное снижение уровня тромбоцитов выявлено в двух группах пациентов в послеоперационном периоде, тогда как достоверной разницы между группами так же не обнаружено. Тромбоцитарный компонент гемостаза, вследствие операционной травмы и экстракорпорального кровообращения, подвергается наибольшему повреждению, а именно, это звено определяет все реакции гемостаза в микроциркуляторном русле. Так как та или иная степень тромбоцитопении наблюдается в условиях ИК всегда, то В.И. Бураковский (13) рекомендовал профилактическое, то есть еще до получения лабораторных результатов, переливание тромбоцитной массы сразу после окончания ИК. При достижении уровня тромбоцитопении 100 х 10 /л, а так же в случае несвоевременной отмены аспирины перед операцией (позднее, чем за 7 дней), предпринимали трансфузию тромбоцитной массы. Достоверной разницы в трансфузии тромбоцитной массы в исследуемых группах пациентов не наблюдали (в 1-ой группе - 42,7 ± 3,7 мл, во 2-ой группе - 50,1 ± 4,8 мл).