Разработка структур и технологических процессов получения основовязаных эндопротезов из биодеструктируемых и биорезистентных синтетических нитей

Интенсивное развитие новых медицинских технологий пластических операций остро ставит вопрос о создании современных синтетических имплантатов для реконструктивно-восстановительной хирургии.

Проблема хирургической реабилитации больных с обширными дефектами опорных мягких тканей, в большинстве случаев не может быть разрешена без применения полимерных имплантатов (эндопротезов), укрепляющих эти ткани.

Грыжеобразование является сложной многоплановой патологией, обусловленной нарушением равновесия между внутрибрюшным давлением и сопротивляемостью брюшной стенки.

При повышении внутрибрюшного давления нагрузка на брюшную стенку возрастает и в случае недостаточной прочности последней образуются выпячивания (грыжи), в которые могут попасть сальник, тонкая кишка и другие внутренние органы. Грыжи брюшной стенки чаще всего проявляются болевым синдромом и расстройствами пищеварения. Небольшую опасность среди осложнений данного заболевания представляет острая кишечная непроходимость, сопровождающаяся высокой летальностью даже в условиях современного стационара.

Повышение внутрибрюшного давления может быть связано с поднятием тяжести, хроническим кашлем, частым чиханием (например, при аллергическом рините), беременностью и др. Дефекты брюшной стенки могут быть врожденными и приобретенными. К образованию грыж предрасполагают конституционные факторы, пол, возраст, истощение, ожирение, расслабление связочно-мышечного аппарата, перенесенные операции и травмы.

Любые грыжи живота относят к заболеваниям хирургического профиля. До середины предыдущего столетия хирургическое лечение больных с обширными дефектами опорных мягких тканей и мышц выполнялось «под натяжением», путем усиления слабых мест апоневротическими дупликатурами, мышцами, кожными трансплантатами и т. п. однако частота рецидивов достигала 10%, а при сложных грыжах — 30% и более. Причиной этого явилось сшивание разнородных, рубцовоизмененных тканей, зачастую с натяжением дляих плотного соприкосновения, что противоречит биологическим закономерностям заживления ран.

В поисках путей уменьшения количества рецидивов за последние несколько десятилетий была разработана концепция «ненатяжной» пластики грыж с использованием синтетических имплантатов. При этом грыжевые ворота закрывает эндопротез, который удерживает в фиксированном положении укрепляемые поверхности и служит каркасом для врастания соединительной ткани. Пористая структура эндопротеза способствует прорастания соединительной ткани в ячейки имплантата, практически вовлекая его в толщу рубца.

В настоящее время в мировой хирургической практике наибольшее применение нашли основовязаные сетчатые эндопротезы из полипропиленовых мононитей.

Однако накопленные и обобщенные клинические данные показали, что «стандартные» и «тяжелые» полипропиленовые эндопротезы обладают излишней прочностью, а главное и массой, что приводит к возникновению таких имплантат-ассоциированных осложнений как: проявление воспалительного процесса (серома, эрозии и др.), инфекционные осложнения (нагноение, свищеобразование), болевой синдром в раннем и отдаленном послеоперационном периоде, дискомфорт пациента (чувство инородного тела).

Ведущей тенденцией на современном этапе разработки и производства эндопротезов является снижение их материалоемкости. Одним из возможных способов решения данной задачи является создание частично рассасывающихся эндопротезов, содержащих биорезистентные (нерассасывающиеся) и биодеструктируемые (рассасывающиеся) мононити.

Рассасывающийся компонент увеличивает прочность эндопротеза на ближайший послеоперационный период, пока на сетке не сформировалась соединительнотканная пластина, забирающая на себя основную часть нагрузки от внутрибрюшного давления, а так же придает изделию определенную жесткость, облегчающую хирургу манипуляцию с ним.

Известные (Уурго, Уурго II и икгарго) частично рассасывающиеся эндопротезы зарубежного производства имеют высокую стоимость и обладают ярко выраженной анизотропией прочностных свойств! и растяжимости вдоль петельных столбиков и вдоль петельных рядов. Кроме того, Уурго и Уурго II подвержены инфицированию, так как изготовлены из комплексных нитей отличающихся высокой капиллярностью, что ведет к увеличению процента рецидивов. Поэтому данные изделия не получили широкого применения в клинической практике, в частности, в России. В1 связи с этим разработка отечественных частично рассасывающихся эндопротезов является целесообразной.

Актуальность выполненных исследований связана с разработкой облегченных структур сетчатых частично рассасывающихся эндопротезов для реконструктивно-восстановительных оперативных вмешательств при заболеваниях опорных мягких тканей.

Цель работы — разработка структур основовязаных полотен для изготовления облегченных частично рассасывающихся полимерных эндопротезов и технологии их производства.

Основными задачами исследования являются:

— анализ опыта изготовления и применения синтетических эндопротезов, определение медико-технических требований, предъявляемых к эндопротезам;

— изучение физико-механических свойств рассасывающихся мононитей, применяемых для производства эндопротезов;

— проектирование структур сетчатых трикотажных полотен, удовлетворяющих медико-техническим требованиям;

— разработка технологии производства сетчатых эндопротезов, включая отделочные операции и стерилизацию в условиях конкретного производства;

— изучены свойства основовязаного полотна разработанной структуры с различным содержанием рассасывающихся нитей, определены оптимальные параметры заправки сновальной и вязальной машин;

— проведение технических и медико-биологических испытаний разработанных эндопротезов.

Научная новизна работы состоит в следующем: научным обоснованием применения при производстве частично рассасывающихся эндопротезов в качестве нерассасывающейся составляющей поливинилиденфторидные (ГТВДФ) мононити, а рассасывающейся — мононити из сополимера гликолевой кислоты и е-капролактона (ПГКЛ) — разработке теоретических положений в области создания и проектирования оптимальных формоустойчивых структур пористого основовязаного полотна с введением дополнительных рассасывающихся нитей в структуру двухгребеночного комбинированного переплетенияпостроении по результатам проведения полного факторного эксперимента математической модели, устанавливающей характер и степень зависимости жесткости и прочности эндопротезов от диаметра нитей и их процентного содержания в заправке при вязании полотна.

Практическая значимость заключается в разработке основовязаного полотна комбинированного двухгребеночного переплетения для производства частично рассасывающихся эндопротезов, обладающих на момент имплантации необходимой прочностью, жесткостью и формоустойчивостью, которые обеспечивают имплантату требуемые физико-механические и манипуляционные свойства, и имеющих после деструкции рассасывающихся нитей минимальную материалоемкость при сопоставимых растяжимости и прочности в различных направлениях.

Определены специфические условия переработки рассасывающихся мононитей, режимы термофиксации полотна из ПВДФ и ПГКЛ мононитей, условия стерилизации, заключительной сушки и хранения.

Проведена оценка прочности края сетчатых основовязаных полотен при разрыве шовной нитью различными видами швов. Даны рекомендации по выбору способа фиксации эндопротеза и расстояния наложения шва от края.

Разработанные эндопротезы соответствуют медико-техническим требованиям, что подтверждается результатами технических и медико-биологических испытаний.

По результатам диссертации разработана нормативно-техническая документация (заправочные и технологические карты, проект технических условий) на производство частично рассасывающихся эндопротезов.

Апробация работы проводилась в процессе выполнения экспериментальных работ в ООО «Линтекс» в рамках НИР «Разработка сетчатых эндопротезов для реконструктивно-восстановительной хирургии», государственный контракт 3650р/6043.

Основные положения и результаты исследований по теме диссертации доложены и обсуждены на конференциях:

• «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической промышленности», Всероссийская научно-техническая конференция (г. Санкт-Петербург, 2007 г.);

• «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения», научно-техническая конференция «Текстиль 2007» (г. Димитровград, 2007 г.);

• «Современные тенденции развития химии и технологии полимерных материалов», международная научная конференция (г. Санкт-Петербург, 2008 г.);

• «Современные технологии и возможности реконструктивно-восстановительной и эстетической хирургии» П-я международная конференция (г. Москва, 2010 г.).

Общее количество публикаций по теме диссертационной работы — 6, из них 1 статья в журнале, входящем в «Перечень.» ВАК.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 6 глав с выводами, общих выводов по работе, списка литературы и приложений. Работа изложена на 168 страницах, имеет 66 рисунков, 42 таблицы, 2 приложения, список литературы включает 85 наименований.

Общие выводы по.работе.

1. Разработаны, структуры* и технологические-процессы, получения' облегченных, эндопротезов из биорезистентных и биодеструктируемых синтетических мононитей.

2. На основе’анализа, научной и патентной литературы 1 установлено, что наиболее перспективными' являются облегченные, частично ¦ рассасывающиеся' эндопротезы, изготовляемые трикотажным способом с применением основовязальнош оборудования. Сформулированы основные медико-технические требования к таким изделиям.

3. В качестве сырья для производства частично > рассасывающихся эндопротезов выбраны, биорезистентные ПВДФ мононитиа в. качестве дополнительных' нитей — синтетические биодеструктируемые ПГКЛ мононити со, средними, сроками, рассасывания. Для. снижения, материалоемкости нерассасывающегося' компонента, использовали ПВДФ мононити диаметром 0,09 мм, а повышение прочности и жесткости, улучшающих манипуляционные свойства, обеспечивали введением в структуру эндопротеза рассасывающихся ПГКЛ мононитей, диаметром-10,12 мм. Показана вполне удовлетворительная способность, ПГКЛ мононитей, к переработке на вязальном оборудовании.

4. Исследованы гигроскопические условия переработки и хранения' ПГКЛ мононитей. С учетом полученных результатов разработан технологический процесс заключительной сушки эндопротезов, содержащих ПГКЛ мононити, обеспечивающий влагосодержание менее 0,15% и сохранение функциональных свойств в герметичной упаковке более 3 лет.

5. Разработаны теоретические положения в области проектирования оптимальных формоустойчивых структур сетчатого основовязаного полотна с введением дополнительных рассасывающихся нитей.

6. Разработан технологический процесс изготовления частично рассасывающихся эндопротезов и режимы влажнойтермической и химической обработки полотна с учетом условий переработки рассасывающихся нитей. Разработаны заключительные этапы производства эндопротезов: лазерный раскрой, способ упаковки, методы стерилизации и вакуумной сушки, позволяющие сохранить их эксплуатационные свойства в процессе длительного хранения.

7. В результате проведенного двухфакторного эксперимента установлены характер и степень влияния на жесткость, прочность и удлинение образцов изменения диаметра рассасывающихся нитей, а так же их процентного содержания в заправке при вязании полотна. Получены регрессионные уравнения.

8. Проведены токсикологические, санитарно-химические испытания, а также исследования на стерильность, позволившие рекомендовать разработанные эндопротезы для клинического изучения. Составлена нормативно-техническая документация производства частично рассасывающихся сетчатых эндопротезов (заправочные и технологические карты, проект технических условий (Приложение Б)). Результаты работы внедрены в ООО «Линтекс», Санкт-Петербург.