СПОСОБ «СУХОГО» ХРАНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОТЕЗОВ ДЛЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ

Основные положения

• Технология предимплантационного хранения биопротезов играет ключевую роль в профилактике послеоперационных осложнений в сердечно-сосудистой хирургии. Разработанный способ «сухого хранения» с применением глицерола позволяет исключить водную фазу, тем самым снижая риск повреждения коллагеновой матрицы при хранении и транспортировке биоматериала. Глицеролизация сохраняет ключевые физико-механические и гемосовместимые характеристики биоткани, не оказывая негативного влияния на ее биосовместимость.

Резюме

Цель. Разработка технологии «сухого хранения» биологической ткани с использованием глицерола и оценка эффективности технологии в эксперименте.

Материалы и методы. Ксеноперикардиальные лоскуты, консервированные диглицидиловым эфиром этиленгликоля, предоставленные АО «НеоКор», погружали в 57%-ый раствор глицерина на 24 часа, затем выдерживали в вакуумной камере при отрицательном давлении 700 мбар в течение 6 часов. После полного высыхания лоскуты ксеноперикарда подвергали стерилизации этиленоксидом при температуре 37 °С. Оценивали: физико-механические, гемосовместимые, цитотоксические свойства, кальций связывающий потенциал биоматериала после этапа глицеризации, а также циклостойкость и гидродинамические характеристики в динамике до 200 млн. циклов.

Результаты. Процесс глицеролизации не оказал негативного влияния на свойства биоматериала. Относительно удлинение биоматериала увеличилось на 27,6% (p = 0,02), при этом жесткость биоткани не изменилась. При подкожной имплантации биоматериала крысам на сроках имплантации до 60 суток в образцах, обработанных глицерином, очагов кальцификации не обнаружено. Величина гемолиза эритроцитов после контакта с глицеролизованными образцами не превысила 0,2%, при допустимом показателе 2%. Процесс глицеролизации и последующей сушки не оказывает негативного влияния на тромбоциты и позволил значительно снизить цитотоксическое действие при условии кратковременной, в течение 5 минут, отмывки биоматериала в физ. растворе. Биопротезы клапана сердца «Юнилайн» 25 и 30 типоразмеров успешно прошли испытания в 200 млн. циклов. В тоже время для обоих протезов 19 размера отмечено исходно относительно высокие показатели среднего транспротезного градиента, которые увеличились в 3–4,7 раза к отметке 200 мл. циклов.

Заключение. Разработанная технология «сухого» хранения, основанная на глицеролизации биоматериала, не оказывает негативного влияния на физико-механические, био- и гемосовместимые свойства биопротезов, не вызывает кальцификации биоткани в эксперименте на лабораторных животных и не снижает устойчивость к циклическим нагрузкам в динамике до 200 млн. циклов.

1. Aroz S.G., Spaggiari M., Jeon H., Oberholzer J., Benedetti E., Tzvetanov I. The use of bovine pericardial patch for vascular reconstruction in infected fields for transplant recipients // J Vasc Surg Cases Innov Tech. 2017 Mar 6;3(1):47-49. DOI: 10.1016/j.jvscit.2016.10.006.

2. Ивченко А.О., Шведов А.Н., Ивченко О.А. Сосудистые протезы, используемые при реконструктивных операциях на магистральных артериях нижних конечностей. Бюллетень сибирской медицины. 2017; 16 (1): 132–139. DOI 10.20538/1682-0363-2017-1-132–139.

3. Kueri S., Kari F.A., Ayala Fuentes R., Sievers H.H., Beyersdorf F., Bothe W. The use of biological heart valves—types of prosthesis, durability and complications. Dtsch Arztebl Int 2019; 116: 423–30. DOI: 10.3238/arz tebl.2019.0423

4. Iop L., Palmosi T., Dal Sasso E., Gerosa G. Bioengineered tissue solutions for repair, correction and reconstruction in cardiovascular surgery. J Thorac Dis. 2018 Jul;10(Suppl 20):S2390-S2411. DOI: 10.21037/jtd.2018.04.27.

5. Кудрявцева Ю.А., Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю., Антонова Л.В., Сенокосова Е.А., Понасенко А.В., Барбараш О.Л., Барбараш Л.С. Биологические протезы для сердечно-сосудистой хирургии – полувековая история и перспективы развития. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2024;13(1):196-210. DOI:10.17802/2306-1278-2024-13-1-196-210

6. Рогулина Н.В., Горбунова Е.В., Кондюкова Н.В., Одаренко Ю.Н., Барбараш Л.С. Сравнительная оценка качества жизни реципиентов механических и биологических протезов при митральном пороке. Российский кардиологический журнал. 2015;(7):94-97. DOI:10.15829/1560-4071-2015-7-94-97

7. Singab H., Sami G. Mitral Valve Bioprosthesis Is Safer Than Mechanical Mitral Prosthesis in Young Women. The Heart Surgery Forum, 2020. 23(5), E677-E684. DOI:10.1532/hsf.3145

8. Барбараш Л.С., Журавлева И.Ю. Эволюция биопротезов клапанов сердца: достижения и проблемы двух десятилетий. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2012;(1):4-11. DOI:10.17802/2306-1278-2012-1-4-11

9. Zvyagina A.I., Minaychev V.V., Kobyakova M.I., Lomovskaya Y.V., Senotov A.S., Pyatina K.V., Akatov V.S., Fadeev R.S., Fadeeva I.S. Soft Biomimetic Approach for the Development of Calcinosis-Resistant Glutaraldehyde-Fixed Biomaterials for Cardiovascular Surgery. Biomimetics (Basel) 2023 Aug 10;8(4):357. DOI:10.3390/biomimetics8040357.

10. Патент №2457867, Рос. Федерация: МКП A61L 2/16, A61L 27/00, А61К 31/498. Способ стерилизации и предимплантационного хранения биологических протезов из ксеногенной и аллогенной ткани для сердечнососудистой хирурги [Текст] / Костава В.Т., Бакулева Н.П., Лютова И.Г. и др.; патентообладатель: Учреждение Российской академии медицинских наук Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева РАМН (RU). №2011117782/15; заявл. 05.05.2011; опубл. 10.08.2012 г., бюл. №22

11. Патент № 2633062, Рос. Федерация: МКП A61F2/24. Способ предимплантационного хранения биологических протезов для сердечно-сосудистой хирургии [Текст] / Барбараш Л.С., Кудрявцева Ю.А. Патентообладатель: Барбараш Л.С., Кудрявцева Ю.А. №2016145488; заявл. 21.11.2016; 11.10.2017 Бюл. № 29.

12. Fumoto H., Chen J-F., Zhou O., Massiello A.L, Dessoffy R., Fukamachi K., Navia J.L Performance of Bioprosthetic Valves after Glycerol Dehydration, Ethylene Oxide Sterilization, and Rehydration. Innovations: Technology and Techniques in Cardiothoracic and Vascular Surgery. – 2011. – Vol. 6, № 1. – P. 32–36. DOI: 10.1097/imi.0b013e31820a7cd6

13. Osinowo O, Monro J L, Ross J K. The use of glycerol-preserved homologous dura mater grafts in cardiac surgery: the Southampton experience. Ann Thorac Surg 1985 Apr;39(4):367-70. DOI: 10.1016/s0003-4975(10)62635-5.

14. Jin L., He H., Yang F., Xu L., Guo G., WangY . Tough pNAGA hydrogel hybridized porcine pericardium for the pre-mounted TAVI valve with improved anti-tearing properties and hemocompatibility / Biomed Mater. 2020 Oct 3;15(6):065013. doi: 10.1088/1748-605X/aba239

15. Fahner P.J., Legemate D.A., van der Wal A.C., van Marle J., Peters S.L.M., van Eck C.F., van Gulik T.M., Idu M.M. Comparison of Preserved Vascular Allografts Using Glycerol and University of Wisconsin Solution in a Goat Carotid Artery Transplantation Model. Eur Surg Res (2012) 48 (2): 64–72. DOI:10.1159/000334170

16. Патент № 2827028 «Способ предимплантационной обработки биологических протезов для сердечно-сосудистой хирургии». Кудрявцева Ю.А., Резвова М.А., Овчаренко Е.А., Барбараш Л.С. Опубликовано: 20.09.2024 Бюл. № 26. A61L 27/00; A61K 31/72; A01N 1/02

17. Бокерия Л.А., Милиевская Е.Б., Прянишников В.В., Орлов И.А. Сердечно-сосудистая хирургия – 2022. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. М:НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева Минздрава России; 2023. 344 с.

18. David T. How to decide between a bioprosthetic and mechanical valve, Canadian Journal of Cardiology (2020), doi: https://doi.org/10.1016/j.cjca.2020.09.011.

19. Глушкова Т.В., Овчаренко Е.А., Рогулина Н.В., Клышников К.Ю., Кудрявцева Ю.А., Барбараш Л.С. Дисфункции эпоксиобработанных биопротезов клапанов сердца. Кардиология. 2019;59(10):49–59. DOI: 10.18087/cardio.2019.10.n327

20. Larsen K., Petrovski G., Boix-Lemonche G. Alternative cryoprotective agent for corneal stroma-derived mesenchymal stromal cells for clinical applications. Sci Rep. 2024 Jul 9;14(1):15788. DOI: 10.1038/s41598-024-65469-4.

21. Best B.P. Correction to: Cryoprotectant Toxicity: Facts, Issues, and Questions. Rejuvenation Res 2015;18(5):422-436; DOI: 10.1089/rej.2014.1656.

22. Almansoori, K. A., Prasad, V., Forbes, J. F., Law, G. K., McGann, L. E., Elliott, J. A. W., & Jomha, N. M. (2012). Cryoprotective agent toxicity interactions in human articular chondrocytes. Cryobiology, 64(3), 185–191. DOI:10.1016/j.cryobiol.2012.01.006

23. Землянских Н.Г., Бабийчук Л.А. Пространственно-конформационные модификации белков мембранно-цитоскелетного комплекса криоконсервированных эритроцитов. Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии. 2019, 36 (2):125-136. DOI: 10.1134/S0233475519010055

24. Sadri V., Trusty P.M, Madukauwa-David I.D.a, Yoganathan A.P. Long-term durability of a new surgical aortic valve: A 1 billion cycle in vitro study. JTCVS 2021 Nov 4:9:59-69. DOI: 10.1016/j.xjon.2021.10.056.

25. Raghav V., Okafor I., Quach M., Dang L., Marquez S., Yoganathan A.P. Long-Term Durability of Carpentier-Edwards Magna Ease Valve: A One Billion Cycle In Vitro Study.Ann Thorac Surg. 2016 May;101(5):1759-65. doi: 10.1016/j.athoracsur.2015.10.069.