Изучение нового биологического материала и создание из него моноаворчатых трансплантатов и биологических протезов

Биологическая ткань, применяемая в производстве биопротезов, должна обладать механической прочностью и гидродинамическими характеристиками, не уступающими аналогичным данным для нативной аллогенной ткани, а также должна проявлять устойчивость к действию протеолитических ферментов и кальцификации [2, 3, 4].

В данной работе свойства глиссоновой капсулы, стабилизированной глутаровым альдегидом и подвергнутой обработке додецилсульфатом натрия, сравнивались с аналогичными показателями перикарда теленка, обработанного по той же схеме, поскольку последний успешно применяется в клинической практике в качестве материала для биопротезов клапанов сердца в течение 10 лет [1].

Из глиссоновой капсулы печени формировались биологический клапан на полужестком каркасе и комбинированная ксеноперикардиальная заплата с моностворкой из глиссоновой капсулы печени. Конструкция устройств аналогична широко применяемым в НЦССХ РАМН клапану “Бионике" и ксеноперикардиальной моностворчатой заплате [1].

Целью настоящего исследования явилось определение возможности использования глиссоновой капсулы печени в качестве материала при изготовлении биопротезов клапанов сердца.

В работе использованы следующие методы:

• 1.    Гистологические методы изучения материала с окраской гематоксилинэозином по Ван-Гизону, на эластику.

• 2.    Инкубация срезов ткани в растворах коллагеназы и эластазы для изучение протеолитической устойчивости.

• 3.    Изучение in vitro кальциноза ткани.

• 4.    Подкожная имплантация экспериментальным животным фрагментов глиссоновой капсулы печени для изучения устойчивости к кальцинозу, изучение биосовместимости материала.

• 5.    Исследование упруго-прочностных свойств глиссоновой капсулы.

• 6.    Стендовые испытания гидродинамических характеристик клапанов сердца, сформированных из глиссо

• 7.    Стендовые испытания на долговечность на пульс-дупликаторе.

• 8.    Изучение отдаленных результатов имплантации комбинированной ксеноперикардиальной заплаты с моностворкой из глиссоновой капсулы печени.

новой капсулы печени в пульсирующем потоке.

Гистологическое исследование

Глиссонову капсулу вместе с тканью печени забирали у свежезабитого крупного рогатого скота в возрасте 3-4 лет. Обработку и консервирование проводили аналогично обработке ксеноперикарда. .

Нативная глиссонова капсула печени состоит из брюшины и фиброзной оболочки. Эластические волокна встречаются во всей толще капсулы, в убывающем количестве от мезотелия брюшины. Количество коллагеновых волокон нарастает в направлении от поверхности к глубоким слоям. Поверхностные коллагеновые волокна более тонкие, они формируют слой сразу под мезотелием брюшины и эластической пластинкой. Этот слой сменяется слоем толстых, извитых коллагеновых волокон. Пучки глубокого коллагеново-эластического слоя образуют решетку, так как они перекрещиваются друг с другом. После консервирования капсула печени представляет собой девитализированную ткань с полностью сохранившимися эластико-колла-геновы ми структурами. Толщина капсулы печени в среднем -0.123±0.002 мм, ксеноперикарда теленка -0.45±0.04 мм.

Проведена сравнительная оценка морфологического состояния глиссоновой капсулы печени круп-

Таблица 1

Протеолитическая устойчивость образцов тканей к воздействию коллагеназы по высвобождению оксипролина

Ткань, обработка	Число образцов	Оксипролин общий, мг/л-час
Перикард теленка, ГА+ДСН	10	0,31 ±0,02
Глиссонова капсула печени, ГА+ДСН	10	0,80±0,02

ГА — глутаровый альдегид, ДСН — додецилсульфат натрия

ПЕРЕДОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В КАРДИОХИРУРГИИ

ного рогатого скота и перикарда телят после испытаний на пульс-дупликаторе в течение 3 меся- цев.

После испытаний изменения в структуре химически стабилизированной глиссоновой капсулы печени по сравнению с нативной незначительны. Они выражаются в уплотнении соединительнотканных структур, усилении их эозинофилии. Пучки коллагеновых волокон подчеркнуты, уплотнены. Количество интерстициальных клеток (фибробластов) уменьшено, ядра их уплотнены, пикнотичны. Уменьшена и фуксинофилия коллагена. Эластика без изменений. На микроскопи-

Кальцификация образцов тканей in

Таблица 2 vivo

Ткань, обработка	Число наблюдений	Содержание кальция, ммоль/г	Содержание фосфата, ммоль/г
Перикард теленка, ГА	26	0,721 ±0,086	0,426±0,036
Глисонова капсула, ГА .	24	0,851 ±0,082	0,503±0,048

ГА - глутаровый альдегид

•разрывы и фрагментации коллагеновых волокон отсутствуют.

Таким образом, морфологические изменения глиссоновой капсулы печени крупного рогатого скота и перикарда телят после испытаний на пульб-дупликаторе однотипны, соответствуют друг другу, при этом разрывов и деформаций внутренних структур тканей не отмечается.

Определение протеолитической устойчивости

Сравнение протеолитической устойчивости образцов химически-стабилизированных перикарда теленка и капсулы печени показало, что последняя проявляет не меньшую устойчивость к разрушающему действию протеолитических ферментов (табл. 1).

Определение устойчивости к кальцинозу

Изучение устойчивости к развитию кальциноза химически

Таблица 3

Упруго-прочностные характеристики

Ткань, вид обработки	Модуль прочности, МПа	Модуль упругости, МПа	Запас деформативной способности
Перикард теленка ГА+ДСН, (п=30)	ось: 14,85±1,52 рад,: 9,10±0,96	' ось: 27,42±3,‘52 рад,:13,02±1,56	ось: 1,50±0,01 рад,: 1,51 ±0,01
Глиссонова капсула печени ГА+ДСН, (п=30)	10,66±0,98	61,85±4,72'	1,35±0,02

ГА - глутаровый альдегид, ДСП - додецилсульфат натрия, ось - поперечное направление нагрузки, рад. - продольное направление нагрузки ческом уровне не определяется видимых разрывов коллагеновых волокон, их разволокнения.

После таких же сравнительных испытаний в перикарде телят наблюдаются следующие изменения по сравнению с контрольными образцами:

• • имеет место уплотнение всех структур, прежде всего коллагеновых волокон;

• • возрастает эозинофинофилия, уменьшается пик-ринофилия;

• • интерстициальные, эндотелиальные клетки подвергаются кариопикнозу, плазмопикнозу;

• • эластические структуры остаются без изменений;

стабилизированных глутаровым альдегидом на буфере HEPES - NaOH образцов ткани перикарда теленка и капсулы печени на модели подкожной имплантации крысам в течение 60 суток с нагрузкой витамином Д показало, что степень кальцификации двух групп исследованных образцов имеет одинаковый порядок (табл. 2).

Исследование упруго-прочностных свойств

Испытания упруго-прочностных характеристик перикарда теленка и глиссоновой капсулы проведены на приборе lnstron-1122 (НПО “Экран” ВНИИМТ М3 России) в соответствии с ГОСТами 11262-80 и 9550-81. Ксеноперикард теленка рассматривался

Таблица 4

Гидродинамические испытания на стенде пульсирующего потока

Ткань, обработка	Д,мм	У,мл	МО,л/мин	УО.мл	dP.mm Hg	ЭПО,см2
Перикард теленка ГА+ДСН, (л=3)	26	4,0±0,00	5,9±0,00	88±0,00	15,47±0,82	1,5±0,03
Глиссонова капсула ГА+ДСН, (п=3)	26	4,7±1,4	5,9±0,00	88±1,7	13,4±0,68	1,63±0,05

ГА - глутаровый альдегид, ДСН - додецилсульфат натрия, Д - диаметр клапана, V - объем обратной утечки, МО - минутный объем, УО - ударный объем, dP - градиент давления на протезе, ЭПО - эффективная площадь открытия клапана.

ПАТОЛОГИЯ КРОВООБРАЩЕНИЯ И КАРДИОХИРУРГИЯ 1*98

как неоднородный и анизотропный, поэтому исследования проводились в двух направлениях - в продольном и поперечном, в зависимости от хода волокон. Глиссонова капсула печени при экспериментальном исследовании рассматривалась как однородный и изотропный материал, поэтому упруго-прочностные свойства в двух направлениях были одинаковы.

По данным проведенного исследования глиссонова капсула печени не уступает перикарду телят по прочности и запасу деформативной способности, превосходя его по упругости (табл. 3).

При приготовлении биоклапанов из ксеноперикарда, материал которого является выражено анизотропным (различные упруго-прочностные характеристики в окружном и продольном направлении в соответствии с осями привязки к осям сумки ксеноперикарда), необходимо формировать створчатые элементы строго в соответствии с осями привязки. Это технологически сложно, так как ксеноперикард поступает в клинику в виде произвольных лоскутов биоматериала.

Изотропные свойства глиссоновой капсулы печени позволяют сформировать створчатые элементы биоклапана с симметричными упруго-прочностными свойствами относительно осей клапана.

Испытания гидродинамических характеристик клапанов

Испытания протезов клапанов сердца, сформированных из глиссоновой капсулы печени, и клапанов серии “Бионике” проводили на стенде с пульсирующим потоком в соответствии с требованиям ГОСТ 26997-96 по исследованию искусственных клапанов сердца.

Проведенные гидродинамические испытания биоклапанов из перикарда теленка и капсулы печени показали, что обратный перетек, минутный объем и градиент давления имеют сходные величины для обоих клапанов, в то время как эффективная площадь открытия больше в случае клапана из глиссоновой капсулы (табл. 4).

Стендовые испытания на долговечность на пульс-дупликаторе

Исследование износоустойчивости клапанов, сформированных из перикарда теленка и глиссоновой капсулы в течение 90 суток на пульс-дупликаторе (180 млн сокращений, более 5 лет работы в организме), продемонстрировало достаточную надежность протезов из капсулы печени.

Клиническая апробация

В отделении ВИС НЦССХ им. А.Н.Бакулева РАМН при проведении радикальной коррекции тетрады Фалло 21 пациенту имплантирована комбинированная ксеноперикардиальная заплата с моностворкой из глиссоновой капсулы печени. Все пациенты успешно перенесли операцию. Летальных исходов не было.

В отдаленные сроки после операции (1-2 года) обследовано 9 пациентов. Отдаленный результат хороший. Все пациенты соответствуют 1-2-му классам по NYHA. Во всех случаях моностворка тонкая, подвижная, без разрывов, деформаций и вкраплений кальция. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что глиссонова капсула, обработанная по традиционной схеме, применяемой в отделе медицинской биотехнологии, по своим гистологическим, упруго-прочностным свойствам, устойчивости к кальцинозу и к воздействию ферментов не уступает перикарду теленка, являющемуся в настоящее время основной биотканью для изготовления ксенопротезов в НЦССХ им. А.Н.Бакулева РАМН.

Следовательно, возможно рекомендовать для клинического использования новый биологический материал (глиссонову капсулу печени) и сформированные из данного материала по стандартной методике, принятой в НЦССХ им. А.Н.Бакулева РАМП, биологический клапан и комбинированную ксеноперикардиальную заплату с моностворкой из глиссоновой капсулы печени как отвечающие всем необходимым требованиям.