Стент с биоинертным и биофункциональным покрытием

РЕФЕРАТ

(57) Стент с биоинертным и биофункциональным покрытием относится к имплантатам, применяемым в медицине, а более точно, к мочеточниковым стентам. Стент состоит из полиуретанового катетера с петлей PIGTAIL на обоих концах, с боковыми отверстиями для свободного тока мочи. На поверхности катетера расположено два слоя алмазоподобного покрытия, нанесенных по стандартной методике на вакуумном оборудовании для нанесения алмазоподобных углеродных покрытий. Нижний слой - алмазоподобное биоинертное покрытие толщиной 20-30 нм состоит из аморфного алмазоподобного углерода. Верхний слой - алмазоподобное биофункциональное наноструктурное биодеградируемое покрытие толщиной 40-50 нм, состоит из матрицы аморфного углерода с включениями нанокластеров серебра. Технический результат - снижение вероятности инфицирования в случае необходимости длительного дренирования больного за счет пролонгированного действия антисептических свойств верхнего слоя покрытия на первом этапе после установки стента и наличия биоинертных свойств нижнего слоя покрытия на втором этапе после деградации верхнего слоя покрытия.

СТЕНТ С БИОИНЕРТНЫМ И БИОФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ПОКРЫТИЕМ

Настоящее устройство относится к имплантатам, применяемым в медицине, а более точно, к мочеточниковым стентам.

Характерным направлением развития современной медицины является стремление к минимальной инвазивности используемых в клинической практике методов лечения. Стентирование, представляющее собой по сути внутрипросветное дренирование, в рамках этих тенденций нашло широкое применение во многих хирургических специальностях, в том числе в урологии. Стентирование мочевыводящих путей - щадящий метод устранения их дисфункции из-за сужения или закрытия просвета. Показаниями к установке стента могут быть опухолевые болезни и стеноз мочеточника, острые инфекции мочеполовой системы, осложненная беременность, обструктивные изменения различной природы. После эндоскопического удаления камня стентирование может применяться превентивно, чтобы обеспечить травмированному мочеточнику щадящий режим заживления, при сложных хирургических операциях стент может устанавливаться в здоровый орган.

Из существующего уровня техники известен внутренний самоудерживающийся стент мочеточника с двумя завитками на пузырном и почечном концах (J-J стент). (см. Slepian M.J.. Urologycal stents: material, mechanical and functional classification. In: book by Yachia D. Stenting the urinary system.- Oxford, 1998: p.3-11.). Стент представляет собой рентгеноконтрастную полиуретановую трубку диаметром 2-3 мм с завитками на концах. Кроме центрального отверстия, на завитках сделаны дополнительные боковые отверстия. Стенты сравнительно легко устанавливаются путем катетеризации мочеточника во время операции, хорошо переносятся больными. Завиток проксимального конца правильно установленного стента находится в лоханке, а дистального конца - в мочевом пузыре. Дренирование стентом, может продолжаться 2-4 мес. Полиуретан является относительно недорогим и широко распространенным материалом. Однако такие стенты быстро теряют свои свойства во время пребывания в организме, подвержены колонизации штаммами уропатогенных бактерий и инкрустации урокристаллами. Все эти обстоятельства ограничивают применение полиуретановых стентов лишь краткосрочным дренированием мочевых путей. Возможны послеоперационные воспалительные осложнения, в возникновении которых большую роль играют условия, при которых устанавливается стент, а именно, наличие или отсутствие бактериурии, степень выраженности и длительность суправезикальной обструкции. Отмечено, что у больных с нефроуретеролитиазом риск септицемии при установке внутреннего стента и последующей дистанционной литотрипсии меньше, чем при перкутанной нефролитотомии и еще меньше, чем при использовании методики смещения камня мочеточника в лоханку. Установка внутреннего стента в условиях бактериурии требует большой осторожности и может привести к серьезным осложнениям вплоть до уросепсиса и смерти больного. Для снижения риска возникновения бактериурии после установки стентов у неинфицированных ранее больных как во время дренирования, так и в различные сроки после него необходимо проведение антибактериальной терапии.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20716758" \t "_blank [Mieres J., http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22435450" \t "_blank /Mieres J., Rodrнguez AE. //Recent Pat Cardiovasc Drug Discov. 2012 Aug;7(2):105-20]

Известен эндобиллиарный стент по патенту РФ на полезную модель : 129397, представляющий собой одноканальную трубку диаметром не более 4 мм и в длину от 3 см до 15 см, изготовленную из рентген-контрастного полиэтилена. Трубка имеет не менее двух крылышек, которые расположены на расстоянии 2 см от кончика на проксимальном конце и на расстоянии 1 см от кончика на дистальном конце. Дополнительно на поверхность трубки нанесено биоинертное углеродное покрытие с включением наночастиц серебра. Устройство расширяет функциональные возможности стента, ограничивая адгезию и рост бактериальных клеток на его поверхности, тем самым снижая бактериальную колонизацию, воспаление, и осаждение солей кальция. Это обстоятельство позволяет значительно продлить срок службы эндобилиарных стентов и снизить риск развития гнойно-септических осложнений. Недостаток - стент не может быть использован для целей стентирования мочевыводящих путей.

В последнее время предпочтение отдается катетерам на основе линейных полиуретанов, обладающим рядом преимуществ по сравнению с катетерами из силикона, поливинилхлорида, полиэтилена. Так, известны полиуретановые катетеры с антимикробным покрытием, полученным модификацией поверхности катетера хлоргексидином и/или его солями, путем нанесения 0,5-4%-ного раствора полиуретана молекулярной массой от 10000 до 40000 ед. в тетрагидрофуране, содержащего хлоргексидин и/или его соли в количестве 0,25-5 мас.% по патенту РФ 2457001 (опубликован /cdfi/fips.dll?ty=29&docid=2457001&cl=9&path=http://195.208.85.248/Archive/PAT/2012FULL/2012.07.27/DOC/RUNWC2/000/000/002/457/001/document.pdf" \o "Официальная публикация в формате PDF" \t "_blank). Катетер характеризуется высокой антимикробной активностью в отношении St. aureus (золотистый стафилококк) при сохранении необходимой гладкости, обеспечивающей их высокую тромборезистентность. Однако эти катетеры предназначены преимущественно для катетеризации сосудов.

Наиболее близким техническим решением является катетер мочеточниковый типа Pigtail (J-J стент) компании Balton (http://www.ru.balton.pl/). Катетер полиуретановый с петлей PIGTAIL на обоих концах используется для дренажа верхних мочевыводящих путей в случаях нарушения нормального функционирования мочеточника вследствие наличия камней, состояния после экстракорпоральной ударно-волновой литотрипсии, стенозе мочеточника, сдавлении мочеточника извне и др. Катетер PIGTAIL действует как внутренний дренаж. Его преимущество перед ранее используемыми методами и наружным дренированием состоит в обеспечении более полного выведения мочи. Диаметр петли вводимой в чашечно-лоханочную систему составляет 2 см, а в мочевой пузырь 4 см или 2 см. Конец, вводимый в почки слепой, а в мочевой пузырь - открытый. Оба конца имеют на себе достаточное количество боковых отверстий для обеспечения свободного тока мочи. Диаметр катетера от 3F до 10F, его длина от 14 см до 30 см. Недостатком данного технического решения является вероятность инфицирования больного при длительном дренировании стентом.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является устранение недостатка прототипа.

Техническим результатом является снижение вероятности инфицирования в случае необходимости длительного дренирования больного за счет пролонгированного действия антисептических свойств верхнего слоя покрытия на первом этапе после установки стента и наличия биоинертных свойств нижнего слоя покрытия на втором этапе после деградации верхнего слоя покрытия.

Данная задача решается за счет того, что в заявленное устройство - мочеточниковый стент, состоящий из полиуретанового катетера с петлей PIGTAIL на обоих концах, с боковыми отверстиями для свободного тока мочи, внесены новые признаки: на поверхности полиуретанового катетера расположено два слоя алмазоподобного покрытия, нанесенных по стандартной методике на вакуумном оборудовании для нанесения алмазоподобных углеродных покрытий, из которых нижний слой - алмазоподобное биоинертное покрытие толщиной 20-30 нм, состоящее из аморфного алмазоподобного углерода, а верхний слой - алмазоподобное биофункциональное наноструктурное биодеградируемое покрытие толщиной 40-50 нм, состоящее из матрицы аморфного углерода с включениями нанокластеров серебра.

Верхний слой покрытия, состоящий из матрицы аморфного углерода с включениями нанокластеров серебра, на первом этапе после установки стента максимально обеспечивает антисептические свойства, которые интенсифицируются наноструктурным состоянием серебра. Нижний слой алмазоподобного биоинертного покрытия за счет высокой адгезии верхнего слоя к нижнему слою на первом этапе продлевает действие антисептических свойств верхнего покрытия. На втором этапе, по мере деградации верхнего покрытия, биоинертное алмазоподобное углеродное покрытие сохраняется на поверхности полиуретанового катетера еще длительное время и это препятствует отложению солей, что позволяет увеличить время дренирования предлагаемым стентом на более длительных сроках дренирования.

Наличие в заявляемом техническом решении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Изобретение иллюстрируется чертежами.

Фиг.1. Фрагмент продольного разреза стенки заявляемого катетера с покрытием.

Фиг.2. Электронно-микроскопическое изображение наноструктурного покрытия на основе углерода с добавлением серебра, полученное на просвечивающем электронном микроскопе высокого разрешения Tecnai G2 F20 S-TWIN, где 1 - нанокластеры серебра, 2 - матрица аморфного углерода.

Стент с петлей PIGTAIL на обоих концах, с боковыми отверстиями для свободного тока мочи содержит катетер в виде полиуретановой трубки 1 диаметром от 3F до 10F и двухслойное покрытие на катетере, в котором нижний слой 2 выполнен из алмазоподобного биоинертного покрытия, а верхний слой 3 представляет собой биофункциональное наноструктурное биодеградируемое покрытие из матрицы аморфного углерода с включениями нанокластеров серебра. Указанные покрытия могут быть нанесены по стандартной методике на вакуумном оборудовании для нанесения алмазоподобных углеродных покрытий.

Бактерицидные свойства поверхности полиуретана по прототипу и поверхности катетера стента по заявленному техническому решению исследованы в течении трех суток при культивировании ряда бактерий - возбудителей инфекционных заболеваний мочевыводящих путей - в аэробных условиях термостата при 37С на жидкой (5% бульон) питательной среде.

Для исследований были выбраны следующие бактерии:

Escherichia coli, как наиболее часто выделяемый микроорганизм при осложненной и неосложненной инфекции мочевых путей (24-75%) [Brian, S. Urinary tract infection in children /S.Brian, M.Alper, H.Sarah //Am. Fam. Physician. - 2005. - Vol.72. - Р. 2483-2488.].

Pseudomonas aeruginosa, которая является причиной до 15-20% всех внутрибольничных инфекций, вызывает треть всех поражений мочеполовой системы у урологических больных и считается возбудителем 20-25% гнойных хирургических инфекций и первичных грамотрицательных бактериемий. [Интернет-ресурс http://www.gastroscan.ru/handbook/118/4161" \t "_blank, 14.07.2014.]

Klebsiella pneumoniae - один из распространенных возбудителей инфекционных заболеваний мочевыводящих путей. В отличие от ЖКТ или кожи, для мочевыводящих путей klebsiella pneumoniae всегда является патогенным микроорганизмом. Среди обращающихся за амбулаторной помощью пациентов с неосложненными инфекционными заболеваниями мочевыводящих путей причиной инфекции в 6,4% случаев является Klebsiella pneumoniae. Для пациентов с осложненными инфекционными заболеваниями мочевыводящих путей эта цифра достигает 9,4%. [Интернет-ресурс http://www.gastroscan.ru/handbook/118/3171" \t "_blank, 14.07.2014].

Enterococcus faecium, роль в развитии нозокомиальных инфекций мочевых путей составляет 4-17%. [Brian, S. Urinary tract infection in children /S.Brian, M.Alper, H.Sarah //Am. Fam. Physician. - 2005. - Vol.72. - Р. 2483-2488.].

Жидкие питательные среды стандартизировали по концентрации бактерий 500 тыс./мл. В объем 5 мл вносили исследуемый образец материала, через 24, 48 и 72 часа определяли концентрацию микроорганизмов посевом по методу Голда.

Результаты исследования приведены в таблице

Пример 1

Исследована возможность дренирования верхних мочевых путей стентом с биоинертным и биофункциональным покрытием на половозрелых кроликах «Серый великан» в трех сериях опытов: при стентировании нативного мочеточника кролика, при экспериментальной обструкции верхних мочевых путей и при кишечной деривации мочи. Каждая из серий включала по 10 животных в основной и контрольной группах.

Результаты исследования показали преимущества стента с биоинертным и биофункциональным покрытием на катетере перед конвенциально используемым. Получены следующие результаты.

Использование стентов в контроле сопровождается как воспалительными изменениями мочи, так и системным воспалительным ответом. При применении заявленного стента с биоинертным и биофункциональным покрытием не отмечается системной воспалительной реакции, а асептическая пиурия достоверно ниже контроля.

Дренирование почки внутренним полиуретановым стентом явилось причиной нарушений уродинамики как вследствие пузырно-мочеточникового рефлюкса, так и в последующем из-за обструкции стента мочевыми солями.

Дренирование почки стентом с биоинертным и биофункциональным покрытием не выявляет обструктивной нефропатии и дилатационных изменений верхних мочевых путей при стентировании нативного мочеточника и способствует восстановлению пассажа мочи при дренировании уртерогидроневроза.

Наличие на полиуретановом стенте биоинертного и биофункционального покрытия сопровождается минимальными микроскопическими изменениями мочеточников и обратимыми меньшими перфузионными расстройствами, предупреждает адгезию солей к поверхности стента на сроках дренирования до месяца.

Применение полиуретановых стентов без покрытия в течение месяца приводит к необратимым нарушениям перфузии и альтеративно-пролиферативным изменениям в стенке мочеточника, сопровождающимся лейкоцитарной инфильтрацией и склеротическими изменениями в нем и периуретеральных тканях.

Выполнение операции установки заявляемой полезной модели возможно в любом стационаре, оснащенном необходимым оборудованием. Конструкция устройства может быть освоена на предприятиях медицинской промышленности.

Мочеточниковый стент, состоящий из полиуретанового катетера с петлей PIGTAIL на обоих концах, с боковыми отверстиями для свободного тока мочи, отличающийся тем, что на поверхности полиуретанового катетера расположено два слоя алмазоподобного покрытия, нанесенных с помощью вакуумного оборудования для нанесения алмазоподобных углеродных покрытий, из которых нижний слой - алмазоподобное биоинертное покрытие толщиной 20-30 нм, состоящее из аморфного алмазоподобного углерода, а верхний слой - алмазоподобное биофункциональное наноструктурное биодеградируемое покрытие толщиной 40-50 нм, состоящее из матрицы аморфного углерода с включениями нанокластеров серебра.

РИСУНКИ