CC BY
191
УДК 616.131-005.755-089.819.1
ГЕМОСТАТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВЕ ОКИСЛЕННОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Александра Романовна ТАРКОВА1, Александр Михайлович ЧЕРНЯВСКИЙ1, Сергей Владимирович МОРОЗОВ2, Игорь Алексеевич ГРИГОРЬЕВ12, Наталья Ивановна ТКАЧЕВА2, Владимир Иванович РОДИОНОВ2
1 ФГБУ Новосибирский НИИ патологии кровообращения имени академика Е.Н. Мешалкина Минздрава России
630055, г. Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
2 ФГБУ Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН 630090, г. Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 9
В исследовании проведено определение гемостатической активности импортозамещающего гемостатического материала местного действия, полученного в результате окисления нерегенерированной целлюлозы, на моделях лабораторных животных (беспородные крысы). Установлено, что исследуемый образец окисленной целлюлозы обладает гемостатической активностью, которая по своим показателям сопоставима с таковой для известного материала «Surgicel»: его использование после нанесения резаной раны на левую долю печени крыс приводило к снижению интенсивности кровопотери на 60 % от выраженности спонтанно останавливающегося кровотечения, а время остановки кровотечения составляло 300 ± 24 с (в случае применения «Surgicel» - соответственно 64 % и 273 ± 36 с).
Ключевые слова: окисленная целлюлоза, гемостаз, хирургическое вмешательство, кровотечение.
Кровотечение, возникающее в интра- и послеоперационном периодах, является одной из важнейших проблем современной медицины [12]. По данным мировой литературы, послеоперационное кровотечение увеличивает сроки госпитализации в среднем на 3,3 дня, а стоимость лечения - на 19,9 % [18]. Вынужденная гемотрансфузия сопровождается повышенным риском вирусной и бактериальной инфекции. Так, например, во Франции гемотрансмиссивная бактериальная инфекция встречается в 2,4 случаев на 1 млн единиц перелитой эритроцитарной массы, в 24,7 случаев на 1 млн единиц перелитого тромбоконцентрата и в 0,4 случаев на 1 млн единиц перелитой свежезамороженной плазмы, а тяжелые формы данной инфекции - с частотой 13,4 случаев и 5,1 летальных исходов на 1 млн
единиц перелитого тромбоконцентрата [10]. Все вышеперечисленное значительно ухудшает течение послеоперационного периода и увеличивает сроки госпитализации.
Существует большое разнообразие традиционных методов остановки кровотечения (механические, химические, термические и др.), но особое внимание уделяется местным гемостати-ческим средствам, которые обладают эффективным локальным действием и могут быть использованы в случаях диффузной кровоточивости (раневая поверхность паренхиматозного органа, губчатая ткань и др.). При сравнительной оценке и выборе гемостатических препаратов рассматривают их безопасность, эффективность, удобство в использовании, стоимость, доступность и другие факторы [14]. Несмотря на наличие большого
Таркова А.Р. - аспирант Центра хирургии аорты, коронарных и периферических артерий, e-mail: artarkova@mail.ru
Чернявский А.М. - д.м.н., проф., руководитель Центра хирургии аорты, коронарных и периферических артерий, e-mail: amchern@mail.ru
Морозов С.В. - к.х.н., зав. лабораторией экологических исследований и хроматографического анализа, e-mail: morozov@nioch.nsc.ru
Григорьев И.А. - д.х.н., проф., зав. лабораторией азотистых соединений, e-mail: grig@nioch.nsc.ru Ткачева Н.И. - к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории экологических исследований и хроматографического анализа, e-mail: yaroshen@nioch.nsc.ru Родионов В.И. - к.х.н., руководитель подразделения, e-mail: virod@nioch.nsc.ru
числа препаратов, нет универсальных гемоста-тических средств. Поэтому разработка средств и методов борьбы с кровотечениями остается одной из главных задач хирургии.
На сегодняшний день одним из приоритетных направлений исследований и разработок в медицине является создание новых биосовместимых и биодеградируемых изделий для хирургии. В этой связи большой интерес вызывают гемостатиче-ские препараты на основе окисленной целлюлозы (ОЦ), которая, благодаря своей структуре и растительному происхождению, обладает такими важными свойствами, как биосовместимость, биодеградируемость, нетоксичность, химическая инертность, волокнистость, механическая прочность, нерастворимость в воде. Наиболее известным и широко используемым в медицине гемо-статическим материалом на основе окисленной целлюлозы является препарат «Surgicel» (Ethicon, Johnson & Johnson, США).
Гемостатический препарат «Surgicel» находит применение в различных областях хирургии, в частности, в кардиохирургии. Так, его интра-операционное использование после стерното-мии и при диффузной кровоточивости мягких тканей позволяет снизить объем дренажных потерь в послеоперационном периоде в 1,5-2 раза [1, 16, 17].
Использование материалов на основе ОЦ в ге-патобилиарной хирургии описано в проспективном рандомизированном многоцентровом слепом исследовании, где сравнение эффективности ге-мостатиков «Veriset» (окисленная целлюлоза) и «TachoSil» (коллагеновые пластины с фибриногеном и тромбином) показало, что время достижения гемостаза при их использовании составило соответственно 1 и 3 мин. Авторами сделан вывод о том, что использование «Veriset» позволяет снизить объем гемотрансфузий, снизить риски инфицирования и возникновения послеоперационных осложнений, а также длительность пребывания пациентов в стационаре [11]. Примеры эффективного применения гемостатических материалов на основе окисленной целлюлозы в различных областях хирургии представлены в обзоре [4].
Учитывая отсутствие российских аналогов ге-мостатических средств на основе ОЦ, а также ее большой инновационный потенциал, заключающийся в ее способности к дальнейшей функцио-нализации с выходом на препараты комплексного действия, создание отечественного гемостатиче-ского материала местного действия на основе ОЦ является актуальной и перспективной задачей.
Цель работы - экспериментальное исследование отечественного гемостатического средства на основе ОЦ.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Эксперименты по исследованию гемостати-ческих свойств препарата <^ш^юе1» и исследуемой гемостатической марли (образец ОЦ) проводились на 14 беспородных белых крысах массой 300-450 г. Уход за экспериментальными животными и их содержание в условиях вивария были стандартными и соответствовали требованиям приказов «Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию вивариев» № 104573 от 06.04.1973, а также № 1179 от 10.10.1983 МЗ СССР, № 267 от 19.06.2003 МЗ РФ, «Правилам по обращению, содержанию, обезболиванию и умерщвлению экспериментальных животных», утвержденным МЗ СССР (1977) и МЗ РСФСР (1977), принципам Европейской конвенции (Страсбург, 1986) и Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации о гуманном обращении с животными (1996).
Исследуемая гемостатическая марля (образец ОЦ) была получена в результате окисления целлюлозы (салфетка медицинской марли размером 70 х 70 мм) действием оксида азота (IV) в газовой фазе [13]. Содержание карбоксильных групп в полученных образцах монокарбоксицел-люлозы определено кальций-ацетатным методом [3] и составило 18-19 %. Содержание связанного азота в монокарбоксицеллюлозе не превышало 0,5 мас.%. Биологические испытания образца ОЦ были проведены после его стерилизации с использованием гамма-излучения.
Эксперименты по исследованию образца ОЦ и <^шщюе1» выполняли согласно методике, описанной в патенте «Способ выявления и сравнительной оценки гемостатической активности кровоостанавливающих матричных препаратов местного действия» [2]. Сравнение гемостати-ческой активности проводили путем нанесения резаной раны (длина 10 мм, глубина 3 мм) на левую долю печени крысы и аппликации к раневой поверхности образца ОЦ или <^ш^юеЪ> в зависимости от принадлежности животного к соответствующей группе. Критериями проявления гемостатических свойств у исследуемых препаратов считали снижение интенсивности кровопотери (мг) и уменьшение времени остановки кровотечения (с) в сравнении с показателями спонтанно останавливающего кровотечения (контроль). Время остановки кровотечения определяли по прекращению истечения крови после очередного снятия образца местного гемостати-ка с поверхности раны, величину кровопотери -взвешиванием матрицы до и после пропитывания ее кровью, при этом учитывали индивидуальные
характеристики спонтанно останавливающегося кровотечения без гемостатика, выраженность которого описывалось математически формулой экспоненциальной зависимости его интенсивности от времени, и интенсивность кровотечения, останавливаемого препаратом. Для вывода о превосходстве гемостатической активности одного гемостатика над другим проводили экстраполяцию показателей интенсивности кровотечения.
Статистическую обработку результатов исследования проводили, вычисляя среднее арифметическое значение (М), ошибку среднего арифметического значения (т), и представляли в виде М ± т.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В результате серии проведенных экспериментов при оценке впитывающей способности гемо-статических материалов путем аппликации к раневой поверхности печени установлено, что оба исследуемых материала в равной степени обладают хорошей адгезивной способностью и высокой гигроскопичностью (см. рисунок).
При оценке интенсивности кровотечения вышеописанным методом отмечено, что оба гемо-статических материала значительно уменьшают объем кровопотери в сравнении с объемом спонтанно останавливающегося кровотечения. Так, интенсивность кровотечения при использовании образца ОЦ составила 0,09 ± 0,01 мг, а при использовании <^шщюе1» - 0,04 ± 0,01 мг (соответственно на 60 и 64 % меньше интенсивности
спонтанно останавливающегося кровотечения). Отмечено также, что время остановки кровотечения при использовании в качестве гемоста-тического материала образца ОЦ сопоставимо с данными для препарата <^шщюе1» (300 ± 24 и 273 ± 36 с соответственно).
Исследование механизма действия гемоста-тических материалов на основе ОЦ рассмотрено в работах [7, 9]. Благодаря высокой впитывающей способности ОЦ поглощает большую часть жидкой составляющей крови, повышая тем самым ее вязкость. Затем за счет отрицательного электрического заряда карбоксильных групп, входящих в состав молекулы ОЦ, происходит адгезия и активация тромбоцитов, кроме того, вследствие низкого значения рН ОЦ вызывает вазоконстрик-цию в зоне ее применения. Отмечено также, что карбоксильные группы ОЦ образуют комплексы с ионами железа гемоглобина крови, что приводит к неспецифической агрегации тромбоцитов и формированию искусственного сгустка [5].
В мировой литературе приведено большое количество исследований, направленных на выявление, подтверждение и сравнение различных гемостатических материалов, созданных на основе окисленной целлюлозы, коллагена, желатина, тромбина и т.д. в эксперименте. Так, М. ^а1шроуа и соавт. исследовали гемостатиче-скую активность <^еШасе1» (гемостатический материал на основе ОЦ) в сравнении с <^е^роп» (гемостатический материал на основе желатина) в эксперименте на крысах линии Wistar. При выполнении резекции каудального полюса левой
Рис. Аппликация «Surgicel» (б) и образца ОЦ (а) к резаной ране левой доли печени лабораторного животного
почки и аппликации исследуемых гемостатиков к раневой поверхности время остановки кровотечения при использовании <^еП1асе1» составило 1,40 ± 0,18 мин, при использовании <^е^роп» -2,33 ± 0,27 мин (р < 0,01), что говорит о выраженной гемостатической активности материалов на основе ОЦ [6]. В свою очередь, по данным I. Takacs и соавт., при сравнении материалов на основе ОЦ (<^ш^юе1») с материалами на основе бычьего коллагена («Sangшstop») и лошадиного коллагена, покрытого фибрином и тромбином («TachoSil»), путем выполнения стандартной 5-сантиметровой резекции печени в эксперименте на свиньях установили, что время кровотечения при использовании «Sangшstop» составило 140 ± 88 с, «TachoSil» - 243 ± 140 с (р = 0,005), <^шщюе1» - 352 ± 70 с (р < 0,001), что говорит о выраженных гемостатических свойствах препаратов на основе коллагена в сравнении с препаратами на основе ОЦ [15].
В качестве хирургической модели для оценки гемостатических свойств <^шщюе1» в мировой экспериментальной практике помимо кровотечения из моделированной раны паренхиматозного органа лабораторных животных используется модель кровотечения из артериального анастомоза. Так, S. В^п и соавт. сравнили гемостатическую активность рассасывающейся желатиновой губки «Gelfoam», микрофибриллярного коллагена крупного рогатого скота «Ау^епе», окисленной регенерированной целлюлозы <^ш^юе1» и гемо-статического агента «FloSeal», в состав которого входит желатиновая матрица и тромбин крупного рогатого скота, на кроликах, путем пересечения аорты в брюшном отделе и выполнении анастомоза конец-в-конец. На линию швов анастомоза наносили исследуемый гемостатический агент, поверх него - хирургическую марлю и запускали кровоток. Интенсивность кровотечения определялась путем взвешивания хирургической марли. В результате эксперимента выявлено, что по гемостатическим свойствам <^шщюе1» (интенсивность кровотечения 66,7 ± 16,7 мл) сопоставима с «Gelfoam» (66,4 ± 17,6 мл), превосходит «Ауйепе» (80,6 ± 34,0 мл) и уступает «FloSeal» (44,2 ± 8,5 мл) [8].
Таким образом, несмотря на большое количество исследований, направленных на изучение гемостатической активности кровоостанавливающих материалов местного действия, единого мнения относительно эффективности того или иного препарата не существует, что позволяет нам сделать вывод об актуальности проблемы разработки гемостатических препаратов местного действия.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании вышеизложенного можно заключить, что полученный нами образец ОЦ обладает выраженной гемостатической активностью, значительно уменьшая объем кровопотери при моделировании раны паренхиматозного органа; гемостатическая активность исследуемого образца ОЦ по своим показателям сопоставима с таковой для материала «Surgicel». Данный образец ОЦ может быть использован для дальнейших исследований, в частности для оценки резорбцион-ных свойств.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белов Ю.В., Базылев В.В., Алексеев И.А. Использование окисленной регенерированной целлюлозы (Surgicel Nu-Knit) в дополнение к основным методам хирургического гемостаза при кардиохи-рургических операциях // Хирургия. 2009. (5). 1014.
2. Пат. 2127428 РФ. Способ выявления и сравнительной оценки гемостатической активности кровоостанавливающих матричных препаратов местного действия / Ю.П. Кашперский, Е.Н. Тимин, А.А. Адамян и др.; опубл. 10.03.1999.
3. Фармакопея США: USP 29; Национальный формуляр: NF 24. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. 2. 1973.
4. Чернявский А.М., Григорьев И.А., Морозов С.В. и др. Контроль локального гемостаза с помощью препаратов окисленной целлюлозы // Хирургия. 2014. (8). 71-75.
5. Bajerova M., Krejcova K., Rabiskova M. et al. Oxycellulose: Significant characteristics in relation to its pharmaceutical and medical applications // Adv. Polym. Tech. 2009. 28. (3). 199-208.
6. Chalupova M. Local tissue reaction after the application of topical hemostatic agents in a rat partial nephrectomy model // J. Biomed. Mater. Res. Pt. A. 2012. 100. (6). 1582-1590.
7. Cheng W., He J., Wu Y. et al. Preparation and characterization of oxidized regenerated cellulose film for hemostasis and the effect of blood on its surface // Cellulose. 2013. 20. (5). 2547-2558.
8. Kheirabadi B.S. Comparative study of the efficacy of the common topical hemostatic agents with fibrin sealant in a rabbit aortic anastomosis model // J. Surg. Res. 2002. 106. (1). 99-107.
9. Krizova P., Masova L., Suttnar J. et al. The influence of intrinsic coagulation pathway on blood platelets activation by oxidized cellulose // J. Biomed. Mater. Res. A. 2007. 82. (2). 274-280.
10. Lafeuillade B., Eb F., Ounnoughene N. et al. Residual risk and retrospective analysis of transfusion-transmitted bacterial infection reported by the French National Hemovigilance Network from 2000 to 2008 //
Transfusion. 2014. doi: 10.1111/trf.12883. [Epub ahead of print].
11. Ollinger R., Mihaljevic A.L., Schuhmacher C. et al. A multicentre, randomized clinical trial comparing the Veriset™ haemostatic patch with fibrin sealant for the management of bleeding during hepatic surgery // HPB. 2013.15. (7). 548-558.
12. Orlov D., Selby R., Yip P. и др. Дисфункция тромбоцитов, оцениваемая во время проведения операции, как независимый предиктор высокой кровопотери в кардиохирургии // Патология кровообращения и кардиохирургия. 2014. (3). 97.
13. Patent 2232990 US. Preparation of oxycellu-lose / E.C. Yackel, W.O. Kenyon; published 25.02. 1941.
14. Spotnitz W.D., Burks S. Hemostats, Sealants, and adhesives: components of the surgical toolbox // Transfusion. 2008. 48. (7). 1502-1516.
15. Takacs I. Efficacy of different hemostatic devices for severe liver bleeding: a randomized controlled animal study // Surg. Innovation. 2010. 17. (4). 346-352.
16. Tavlasoglu M., Durukan A.B., Kurkluoglu M. et al. Comparison of sternal intramedullary bleeding prevention strategies in cardiac surgery // Turk. J. Med. Sci. 2013. 43. 695-699.
17. Wang C., Gu T.X., Yu L. et al. Role of oxidized regenerated cellulose in the hemostasis of severe sternal osteoporosis during cardiopulmonary bypass // J. lin. Rehabil. Tissue Eng. Res. 2011. 15. (25). 47394742.
18. Ye X., Lafuma A., Torreton E., Arnaud A. Incidence and costs of bleeding-related complications in French hospitals following surgery for various diagnoses // BMC Health Serv. Res. 2013. 13. (1). 186.
LOCAL HEMOSTATIC AGENT BASED ON OXIDIZED CELLULOSE
Aleksandra Romanovna TARKOVA1, Alexandr Mikhaylovich CHERNYAVSKIY1, Sergey Vladimirovich MOROZOV2, Igor' Alekseevich GRIGOR'EV12, Natal'ya Ivanovna TKACHEVA2, Vladimir Ivanovich RODIONOV2
1 Novosibirsk Institute of Circulation Pathology n.a. acad. E.N. Meshalkin of Minzdrav of Russia 630055, Novosibirsk, Rechkunovskaya str., 15
2 Novosibirsk Institute of Organic Chemistry n.a. N.N. Vorozhtsov of SB RAS 630090, Novosibirsk, Academik Lavrentiev av., 9
The definition of haemostatic activity of import-substituting haemostatic material for local acting obtained from the oxidation of non-regenerated cellulose has been carried out on models of laboratory animals (outbred rats). It was found that the investigated sample of oxidized cellulose has hemostatic activity which parameters are comparable with the known material «Surgicel» activity parameters: using the investigated sample through application to incised wound to the left lobe of the liver in rats resulted in decrease in the intensity of blood loss by 60 % on the severity of spontaneous bleeding stops, and the stop time of bleeding was 300 ± 24 s (in the case of «Surgicel» - respectively 64% and 273 ± 36 s).
Key words: oxidized cellulose, hemostasis, surgical intervention, bleeding.
Tarkova A.R. - postgraduate student of the unit for aorta, coronary and peripheral artery surgery, e-mail: artarkova@mail.ru
Chernyavskiy A.M. - doctor of medical sciences, professor, head of the unit for aorta, coronary and peripheral artery surgery, e-mail: amchern@mail.ru
Morozov S.V. - candidate of chemical sciences, head of the laboratory of ecological research and chromatography, e-mail: morozov@nioch.nsc.ru
Grigor'ev I.A. - doctor of chemical sciences, professor, head of the laboratory of nitrogen compounds, e-mail: grig@nioch.nsc.ru
Tkacheva N.I. - candidate of chemical sciences, senior researcher of the laboratory of ecological research and chromatography, e-mail: yaroshen@nioch.nsc.ru
Rodionov V.I. - candidate of chemical sciences, head of unit, e-mail: virod@nioch.nsc.ru
