PL218618B1 - Proteza do regeneracji nerwu obwodowego i sposób wytwarzania protezy do regeneracji nerwu obwodowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest proteza do regeneracji nerwu obwodowego i sposób wytwarzania protezy do regeneracji nerwu obwodowego.

Uszkodzenia nerwów obwodowych są powszechną formą urazów będących przede wszystkim następstwem nieszczęśliwych wypadków np. drogowych, rolniczych, resekcji guza lub niepożądanego działania różnych rodzajów operacji chirurgicznych. Efektem tego jest nie tylko utrata zdolności motorycznych, ale także zanik odnerwionych mięśni. Częstym zjawiskiem towarzyszącym uszkodzeniom nerwów obwodowych jest również rozwój bólu neuropatycznego szczególnie odpornego na leczenie farmakologiczne. Bez żadnego zabezpieczenia, włókna znajdujące się w odcinku proksymalnym przerwanego nerwu spontanicznie i chaotycznie odrastają, prawie zawsze tworząc nerwiaki lub mikronerwiaki. Konieczne jest więc stosowne zabezpieczenie powstałego kikuta nerwu, przy czym idealne byłoby połączenie odtwarzające pierwotną drogę nerwową.

Do leczenia chirurgicznego uszkodzonych nerwów obwodowych wykorzystywane są trzy metody: bezpośrednie połączenie końców przerwanego nerwu, autoprzeszczep oraz wykorzystanie różnych materiałów naturalnych lub syntetycznych mające na celu przywrócenie połączenia nerwowego.

Pierwszy sposób rekonstrukcji nerwu ma zasadniczą wadę, bowiem można go stosować tylko do ubytków krótszych niż 1 cm. Rekonstrukcja, a także gojenie, winny przebiegać bez napięcia nerwu, oraz bez napięcia tkanek otaczających nerw.

Szczególnie trudnym problemem klinicznym są tzw. „gap-injuries”, gdy przerwa w ciągłości nerwu uniemożliwia jego natychmiastowe zszycie. W celu uzupełnienia ubytku stosuje się tzw. „mostkowanie najczęściej fragmentem pobranego nerwu, przeważnie skórnego, autogennymi żyłami i włóknami mięśniowymi, co jednak powoduje dodatkowe okaleczenie pacjenta. Wady autoprzeszczepów doprowadziły do rozwoju kilku technik alternatywnych, takich jak te z wykorzystaniem protez do regeneracji nerwów wytworzonych z materiałów syntetycznych lub naturalnych.

Z patentu US 4,778,467 znane są protezy nerwu w postaci rurki poliuretanowej pokrytej na zewnątrz silikonem, zabezpieczające przed ubytkiem znacznych ilości substancji troficznych i płynów z wnętrza na zewnątrz protezy.

Z patentu US 5,092,871 znane są protezy nerwów obwodowych w postaci rurki o średnicy 0,5 - 30 mm wytworzonej z politetrafluoroetylenu (PTFE).

Z patentów US 5,026,381, US 4,963,146, US 5,019,087 jak i z publikacji w: J. Peripher Nerv Syst., Vol. 1, 1996, str. 53-64, J Reconstr. Microsurg., Vol. 9, 1993, str. 415-420; Ann Neurol., Vol. 51, 2002, str. 69-81 znane są sztuczne połączenia do naprawy uszkodzonych nerwów obwodowych wytworzone z biodegradowalnego kolagenu. Protezy te mają kształt mikroporowatych, wielowarstwowych rurek o średnicy 1-10 mm.

W czasopiśmie Neurosci Lett., Vol. 259, 1999, str. 75-8 opisano protezy nerwów obwodowych z liofilizowanego żelu alginianowego w otoczce z poliglikolidowej siatki.

Z publikacji w Brain Res., Vol. 128, 2005, str. 1897-1910 i Microsur., 2008, str. 238-242 i str. 471-479 znane są protezy w postaci rurki z chitozanu i polikwasu glikolidowego.

Natomiast z publikacji w: Brain Research, Vol. 993, 2003, str. 111-123, Sci., Technol. Adv. Mater., Vol. 4, 2003, str. 261-268 i Biomaterials, Vol. 24, 2003, str. 3285-3292 znane są protezy w postaci rurki hydroxyapatytowo-chitozanowej o przekroju kołowych lub trójkątnym.

Z publikacji w Tsinghua Science and Technology, Vol. 10, 2005, str. 435-438 znane są do protezowania nerwów obwodowych porowate, dwuwarstwowe rurki chitozanowe.

Z patentu US 4,534,349 znane są połączenia nerwów z polikwasu glikolowego, polikwasu mlekowego, poliesteramidów i ich kopolimerów oraz z mieszanin. Protezy te mają postać wzdłużnie otwieranych, porowatych rurek o średnicy 0,1-10 mm, o chropowatej powierzchni wewnętrznej.

Z publikacji w: Pain., Vol. 117, 2005, str. 251-258, Brain Res., Vol. 868, 2000, str. 315-328; Polym. Eng. Sci., Vol. 47, 2006, str. 1461-1467 i J. Thorac Cardiovasc Surg., Vol. 133, 2007, str. 726-732 znane są biodegradowalne połączenia nerwów obwodowych w postaci mikroporowatych, plecionych rurek wykonanych z polikwasu glikolowego pokrytych usieciowanym kolagenem.

Z patentu US 7,135,040 znane są protezy do rekonstrukcji nerwów obwodowych w postaci plecionych, biodegradowalnych rurek z kopolimeru kwasu-L-mlekowego i glikolidu (10:90) oraz chitozanu.

PL 218 618 B1

Z patentu US 6,090,117 znane są czasowe połączenia nerwów w postaci rurek wytworzonych z kopolimerów kwasu mlekowego wypełnionych żelem kolagenowym z dodatkiem lamininy i czynnika wzrostu, w którym z kolei zanurzone są dodatkowo włókna kolagenu.

Proteza do regeneracji nerwu obwodowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że stanowi ją rdzeń w kształcie walca wykonany z mikrokrystalicznego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 200 000 - 400 000, stopniu deacetylacji 80 - 90%, posiadający 7 - 13 przelotowych kanałów równoległych do osi rdzenia i rozmieszczonych równomiernie na okręgu lub okręgach współśrodkowych, o środku w osi rdzenia, umieszczony w tulei o średnicy wewnętrznej równej średnicy rdzenia i grubości 0,04 - 1 mm wykonanej z kopolimeru DL - laktyd/glikolid o stosunku molowym 75/27 lub z mikrokrystalicznego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 200 000 - 400 000, stopniu deacetylacji 80 - 90%. Rdzeń umieszczony jest w tulei tak aby tuleja wystawała poza oba końce rdzenia.

Sposób wytwarzania protezy do regeneracji nerwu obwodowego polega na tym, że do silikonowej formy o przekroju kołowym, w której umieszczone są w stanie naprężenia równolegle do osi formy, równomiernie na okręgu lub okręgach współśrodkowych, gładkie włókna polipropylenowe, wstrzykuje się wodną zawiesinę mikrokrystalicznego chitozanu o pH = 7 - 7,15 zawierającą 2,0 - 3,0% wagowych mikrokrystalicznego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 200 000 - 400 000 i stopniu deacetylacji 80 - 90%. Następnie całość zamraża się w temperaturze od -20°C do -25°C przez 15 - 20 minut, usuwa się silikonową formę i uformowany cylindryczny rdzeń poddaje się liofilizacji przez 24 - 48 godzin w temperaturze od -20°C do -25°C pod ciśnieniem 10-57 Pa. Rdzeń po usunięciu z niego włókien polipropylenowych umieszcza się w tulei o średnicy wewnętrznej równej średnicy rdzenia i grubości 0,04 - 1 mm wykonanej z kopolimeru DL - laktyd/glikolid o stosunku molowym 75/25 lub z wodnej zawiesiny mikrokrystalicznego chitozanu o pH = 6,0 - 6,2, zawierającej 1,6 - 1,8% wagowych mikrokrystalicznego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 200 000 - 400 000 i stopniu deacetylacji 80 - 90%, przy czym rdzeń umieszcza się tak by tuleja wystawała poza oba końce rdzenia.

Zaletą sposobu według wynalazku jest zastosowanie do wytwarzania protezy biokompatybilnych i resorbowalnych w organizmie polimerów w postaci mikrokrystalicznego chitozanu i kopolimeru opartego na kwasie mlekowym.

Wielokanałowa proteza nerwu znajduje zastosowanie w terapii uszkodzeń nerwów obwodowych u ludzi co zostało potwierdzone w badaniach przedklinicznych prowadzonych na zwierzętach w warunkach in vivo. Pozwala ona na radykalne zmniejszenie nasilenia bólu neuropatycznego oraz odtworzenie brakującego fragmentu nerwu.

Wynalazek ilustrują podane niżej przykłady nie ograniczając jego zakresu.

P r z y k ł a d I. W formie silikonowej o długości 7 mm i przekroju kołowym o średnicy 2 mm umieszczono w stanie naprężenia równolegle do osi formy 7 gładkich włókien polipropylenowych o średnicy 0,2 mm rozmieszczonych równomiernie na okręgu o środku w osi formy. Do formy wstrzykiwano wodną zawiesinę mikrokrystalicznego chitozanu o pH = 7, zawierającą 2,47% wag. Polimeru o w = 320 000 i stopniu deacetylacji 81%. Wypełnioną formę zamrożono w temp. -25°C przez 15 minut, po czym formę usunięto i uformowany rdzeń poddano liofilizacji przez 24 godziny w temp. -25°C. Następnie z rdzenia usunięto włókna uzyskując rdzeń w kształcie walca o długości 7 mm i średnicy 2 mm posiadający 7 kanałów o średnicy 0,22 mm. Wodną żelopodobną zawiesinę mikrokrystalicznego chitozanu o pH = 6,1 - 6,2, zawierającą 1,7% wag. polimeru o w = 320 000 i stopniu deacetylacji 81%, z dodatkiem gliceryny w stosunku wagowym 1 : 0,4, wylano na teflonową formę, po czym powstałą błonę suszono w temperaturze pokojowej przez 24 godziny, neutralizowano przez 30 minut wodnym roztworem węglanu sodu o stężeniu 1% wagowy z dodatkiem 1% wag gliceryny. Następnie błonę płukano wodą z gliceryną i liofilizowano przez 24 godziny w temperaturze -25°C przy ciśnieniu 0,1 - 0,57 mbara. Z wysuszonej błony o grubości 0,08 - 0,1 mm wykonano tuleję o średnicy wewnętrznej 2 mm, w której umieszczono rdzeń tak by tuleja wystawała 4 mm poza oba jego końce.

Przydatność wytworzonej protezy nerwu obwodowego została potwierdzona w badaniach przedklinicznych prowadzonych na zwierzętach w warunkach in vivo. Badania immunohistochemiczne z użyciem mikroskopii konfokalnej wykazały odrost regenerujących włókien nerwowych do 7 kanałów znajdujących się w rdzeniu protezy.

P r z y k ł a d II. Do silikonowej formy o długości 10 mm i przekroju kołowym o średnicy 2 mm, w której umieszczono w stanie naprężenia równolegle do osi formy 13 gładkich włókien polipropylenowych o średnicy 0,2 mm, rozmieszczonych równomiernie na okręgu o środku w osi formy wstrzykiwano wodną zawiesinę mikrokrystalicznego chitozanu o pH=7, zawierającą 2,89% wag. polimeru o = 280 000 i stopniu deacetylacji 80,0%. Wypełnioną formę zamrożono, jak w przykładzie I, na4

PL 218 618 B1 stępnie usunięto formę, a uformowany rdzeń poddano liofilizacji, po czym z rdzenia usunięto włókna, jak w przykładzie I. Uzyskano rdzeń w kształcie walca o długości 10 mm i średnicy 2 mm posiadający 13 kanałów o średnicy 0,23 mm. Roztwór kopolimeru DL-laktyd/glikolid o stosunku molowym 75/25, w 1,4-dioksanie o stężeniu 3% wag. z dodatkiem glikolu polietylenowego 600 w ilości 4% wag. w stosunku do kopolimeru, wylano na teflonową formę. Powstałą błonę suszono najpierw w temperaturze pokojowej przez 24 godziny a następnie w temperaturze 50°C pod ciśnieniem 0,07 MPa przez 4 doby. Z wysuszonej błony o grubości 0,045 mm wykonano tuleję o średnicy wewnętrznej 2 mm, w której umieszczono rdzeń tak by tuleja wystawała 6 mm poza oba jego końce.

Przydatność wytworzonej protezy nerwu obwodowego została potwierdzona w badaniach przedklinicznych prowadzonych na zwierzętach w warunkach in vivo. Badania immunohistochemiczne z użyciem mikroskopii konfokalnej wykazały odrost regenerujących włókien nerwowych do 13 kanałów znajdujących się w rdzeniu protezy.

Claims (2)

1. Proteza do regeneracji nerwu obwodowego składająca się z rdzenia umieszczonego w tulei, znamienna tym, że rdzeń w kształcie walca wykonany z mikrokrystalicznego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 200 000 - 400 000, stopniu deacetylacji 80 - 90%, posiadający 7 - 13 przelotowych kanałów równoległych do osi rdzenia i rozmieszczonych równomiernie na okręgu lub okręgach współśrodkowych, o środku w osi rdzenia, umieszczony jest w tulei o średnicy wewnętrznej równej średnicy rdzenia i grubości 0,04 - 1 mm wykonanej z kopolimeru DL - laktydy/glikolid o stosunku molowym 75/25 lub z mikrokrystalicznego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 200 000 - 400 000, stopniu deacetylacji 80 - 90%, przy czym tuleja wystaje poza oba końce rdzenia.

2. Sposób wytwarzania protezy do regeneracji nerwu obwodowego, znamienny tym, że do silikonowej formy o przekroju kołowym, w której umieszczone są w stanie naprężenia równolegle do osi formy, równomiernie na okręgu lub okręgach współśrodkowych, gładkie włókna polipropylenowe, wstrzykuje się wodną zawiesinę mikrokrystalicznego chitozanu o pH = 7,0 - 7,15 zawierającą 2,0 - 3,0% wagowych mikrokrystalicznego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 200 000 - 400 000 i stopniu deacetylacji 80 - 90%, po czym całość zamraża się w temperaturze od -20°C do -25°C przez 15 - 20 minut, usuwa się silikonową formę i uformowany cylindryczny rdzeń poddaje się liofilizacji przez 24 - 48 godzin w temperaturze od -20°C do -25°C pod ciśnieniem 10 - 57 Pa, następnie rdzeń po usunięciu z niego włókien polipropylenowych umieszcza się w tulei o średnicy wewnętrznej równej średnicy rdzenia i grubości 0,04 - 1,0 mm wykonanej z kopolimeru DL - laktydy/glikolid o stosunku molowym 75/25 lub z wodnej zawiesiny mikrokrystalicznego chitozanu o pH = 6,0 - 6,2 zawierającej 1,6 - 1,8% wagowych mikrokrystalicznego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 200 000 - 300 000 i stopniu deacetylacji 80 - 90%, przy czym rdzeń umieszcza się tak by tuleja wystawała poza oba końce rdzenia.