автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Разработка и изучение нового поколения перевязочных средств на основе модифицированных полимерных материалов

ВВЕДЕНИЕ.

¿Сf""

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ.

Лечение ран на протяжении многих десятилетий остается одной из актуальных проблем современной хирургии. В комплексном подходе к решению этой проблемы одно из главных мест занимает местное лечение ран под повязками. В ряде случаев (обширность поражения, наличие сопутствующих заболеваний и др.), а также в условиях массового поступления пострадавших повязочный метод является практически единственным средством лечения ран.

В течение многих десятилетий ассортимент используемых перевязочных средств ограничивался ватно-марлевыми изделиями. Будучи достаточно универсальными в применении за счет комплекса сорбционных, прочностных, гигиенических свойств, ватно-марлевые материалы до настоящего времени остаются наиболее распространенными в мировой медицинской практике , средствами осушения хирургических ран и операционного поля. Но в условиях местного лечения ран по мере совершенствования его методологии ватно-марлевые перевязочные средства оказываются не только индифферентными к раневому процессу, но даже нередко ухудшают его течение. Так, применение ватно-марлевых повязок при лечении гнойных ран приводит к окклюзии, скоплению под повязкой раневого отделяемого, развитию микрофлоры. При наложении марли на гранулирующие раны происходит травматизация подлежащих тканей в процессе снятия повязки, а закрытие марлевыми повязками пересаженного кожного лоскута при аутодермопластике нередко приводит к лизису аутодермотрансплантата. Ворсистость, высокая степень адгезии к раневой поверхности, отсутствие дренирующих свойств марли при сорбции раневого отделяемого, особенно если оно имеет гнойный характер,- все эти факторы не только не создают оптимальных условий доя заживления ран, но и тормозят течение раневого процесса. Указанное послужило основанием для разработки как в России, так и за рубежом широкого ассортимента перевязочных средств на основе полимерных материалов с дифференцированным воздействием на процесс заживления ран. Базой для развития данного направления послужили успехи в области химии меди-РГЯких полимеров (Н.А.Платэ,1989 г.). За последнее десятилетие ассортимент вы-фемых перевязочных средств заметно пополнился изделиями на основе синте-, . 4ких и природных полимеров, среди них - сорбционные губчатые средства на Ff ipe полиуретана (повязки "Эпигард", США, "Элфоам" , Россия); перевязочные _ |>чные средства на основе полиуретана ("Op-site", Англия); повязки на основе

гидрогелей ("Hydrosorb", Германия, США); стимулирующие раневые покрытия на основе коллагена("Комбутек-2", "Колласпон", Россия); биосинтетические повязки ("Stage-1", США), повязки на основе производных альгиновой кислоты ("Sorbsan", "Kaitostat", США, "Альгипор", "Альгимаф", "Теральгим",Россия); дренирующие сорбенты ("Debrisan", Швеция) и др. В целом ассортимент выпускаемых перевязочных средств с использованием природных и синтетических полимеров насчитывает около десяти типов изделий, а с учетом их различных модификаций и производителей - более ста наименований. Однако разработка раневых покрытий на основе полимерных материалов при отсутствии четких представлений об их основных свойствах, механизме воздействия на рану с точки зрения как физико-химических, так и биологических процессов, а также ограниченность сведений об их сравнительных характеристиках затрудняют обоснованное применение новых повязок в клинической практике и нередко приводят к отрицательным результатам исключительно за счет их бессистемного использования. Кроме того, постоянное совершенствование методологии местного лечения требует разработки новых модификаций перевязочных средств с направленным воздействием на течение раневого процесса , в том числе и с биологически активными свойствами.

При этом, анализируя тенденцию развития исследований в области создания биологически активных перевязочных материалов, следует отметить,что за рубежом перевязочные средства с лекарственными средствами практически до последнего времени не выпускались, а основная тактика лечения ран была основана на использовании обычных повязок и пероральном приеме антибактериальных препаратов (Lowrence,1992 г., Sedlarik,1994 г.), Такой подход, по мнению российских специалистов, является не совсем обоснованным из-за значительных побочных эффектов при приеме лекарственных препаратов (Б.М. Костюченок с соавт.1991 г., В.К.Гостищев, 1992 г., A.A. Адамян,1992 г.)

Следует особо подчеркнуть, что ни одно из средств не может быть универсальным, однозначно эффективным при лечении ран различной этиологии (T.D. Turner, 1985). Современная хирургия, основываясь на изучении биологических закономерностей заживления ран, отказалась от использования универсального перевязочного средства, обосновав, что лечебная тактика и средства должна определяться фазой раневого процесса (Адамян A.A., 1993 г.). При этом необходимо, чтобы у практикующего хирурга имелись средства выбора повязок, позволяющих направленно воздействовать на процессы заживления ран. Однако, несмотря на казалось бы их большой ассортимент, российские и зарубежные хирурги испытывают дефи-

3

цит в специализированных перевязочных средствах, в частности, для лечения гнойно-некротических, длительно незаживающих ран с вялотекущими процессами регенерации. Это связано прежде всего со спецификой разработанной в нашей стране и внедряемой в последние годы за рубежом методологии местного лечения, а также отсутствием средств местного лечения, обеспечивающих многоплановое дифференцированное воздействие на процесс заживления ран.

По классификации раневого процесса, разработанной в Институте хирургии им.А.В.Вишневского РАМН (М.И.Кузин,Б.М.Костюченок, 1989г.), выделяют три основных стадии раневого процесса:

первая фаза - фаза воспаления, характеризующаяся наличием отека, обильного отделяемого, микробной инвазией, развитием некрозов, расстройством микроциркуляции и нарушением обмена;

вторая фаза - фаза регенерации, образования и созревания грануляционной

ткани;

третья фаза - фаза эпителизации и реорганизации рубца.

Именно с учетом особенностей течения каждой из фаз, а также концепции дифференцированного воздействия перевязочных средств на раневой процесс появляется возможность создания и направленного применения новых повязок.

Успехи химии полимеров наряду с совершенствованием методов хирургического лечения позволили создать на стыке этих научных направлений практически самостоятельную область науки - полимерную хирургию, направленную на разработку медицинских изделий, систем и средств на основе полимерных материалов и методологию как хирургического, так и консервативного лечения с их применением. Ее интенсивное развитие в настоящее время связано, прежде всего, с необходимостью решения важных проблем хирургического лечения больных, коррекции пороков развития, местного лечения ран и ожогов, а также вопросов восстановления и реабилитации пациентов.

Вместе с тем следует отметить, что в целом, в мировом масштабе, развитие этого направления, несмотря на большой объем выполняемых исследований, идет достаточно сдержанно, что связано, по-видимому, с многоплановыми проблемами, которые приходится решать при внедрении полимерных материалов в практическую хирургию. Они включают фундаментальные аспекты изучения их биосовместимости с тканями и органами, разработку композиционных составов и конструкций полимерных изделий, проведение комплекса медико-биологических исследований по изучению функциональных свойств и методологию их применения.

4

Именно комплекс указанных исследований и явился базой для создания нового поколения раневых покрытий на основе биосовместимых соединений с регулируемыми свойствами, позволяющими активно влиять на биологические процессы заживления ран. При этом весьма важным требованием при создании нового поколения раневых покрытий является наличие чётко сформулированных медицинских требований к каждому из типов повязок, выработка корреляционных зависимостей между медицинскими и техническими параметрами, а также выявление механизма взаимодействия перевязочного материала с раневой поверхностью. Необходимым аспектом является разработка системы и методов оценки функциональных свойств перевязочных материалов, а также анализ сравнительных данных по их эффективности.

Наличие таких сведений может явиться, с одной стороны, основой для разработки раневых покрытий с заранее заданными и регулируемыми свойствами, а с другой стороны, позволит практикующим хирургам осуществить направленный выбор и комбинированное применение новых перевязочных материалов и тем самым оптимизировать процесс местного лечения ран, а также улучшить его результаты. В свете вышеизложеннного, работу, посвященную разработке и изучению нового поколения перевязочных средств на основе модифицированных полимерных материалов, следует отнести к числу актуальных, имеющих важное социальное значения с точки зрения сохранения здоровья человека.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью работы является разработка и исследование ассортимента нового поколения перевязочных средств на основе модифицированных полимерных материалов с учетом дифференцированного подхода к их медицинскому применению, определяемого стадией и особенностями течения раневого процесса.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1. С учетом особенностей течения фаз раневого процесса сформулировать требования, предъявляемые к определенным группам перевязочных средств.

2. Разработать систему комплексной оценки свойств различных групп перевязочных средств.

3. Разработать композиционные составы и принципы конструирования повязок на основе модифицированных полимерных материалов.

5

4. Изучить в сравнительном аспекте функциональные свойства нового поколения перевязочных материалов и средств.

5. Изучить механизм взаимодействия основных групп повязок с раной и выявить их направленное воздействие на процесс заживления.

6. Провести корреляцию между техническими параметрами перевязочных средств и их лечебной эффективностью.

7. Разработать рекомендации по методологии направленного создания современных перевязочных средств.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

Настоящая работа является первым исследованием в области разработки дифференцированных подходов к созданию и сравнительной оценке эффективности перевязочных средств на основе модифицированных полимерных материалов. В ней с учетом анализа течения фаз раневого процесса сформулированы основные требования, пред"являемые к лечебным повязкам, разработан ассортимент новых средств местного лечения ран, система оценки функциональных свойств различных типов перевязочных средств и осуществлено их сравнительное изучение.

Впервые проведен корреляционный анализ между основными техническими параметрами перевязочных материалов и их лечебным эффектом в условиях медико-биологического эксперимента.

Впервые проведены исследования по изучению ультраструктуры раневых покрытий и механизма их взаимодействия с тканями раны, на базе которых показана возможность направленного воздействия перевязочных средств на течение раневого процесса и целесообразность введения в их композицию антимикробных препаратов.

Впервые обоснованы принципы сорбционно-аппликационной терапии как метода очищения инфицированных ран и разработаны средства дня ее реализации.

Впервые разработана серия биологически активных перевязочных средств с дозированным выходом лекарственных препаратов, выбор которых был осуществлен с учетом требований фаз раневого процесса.

На основе проведенных исследований были разработаны и внедрены новые композиционные перевязочные средства, а на базе сравнительного изучения функциональных свойств повязок сделаны рекомендации по выбору оптимальных вариантов.

6

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

Разработанные перевязочные средства и методология местного лечения на основе их дифференцированного использования позволили сократить сроки лечения сложных по течению длительно незаживающих ран и об"емы хирургических вмешательств.

На базе результатов проведенных исследований доказано, что:

- в основе разработки перевязочных средств лежит дифференцированный подход, определяемый фазами раневого процесса и особенностями их течения;

- лабораторная оценка перевязочных материалов должна включать комплекс исследований количественных параметров, характеризующих их основные свойства и выявляющих активное воздействие на процесс заживления ран;

_^перевязочные средства в первой фазе раневого процесса (в фазе воспаления)

должны обеспечивать активное очищение ран, а система их комплексной лабораторной оценки, помимо сорбционно-кинетических параметров по воде и модельным средам, структурно-прочностных и гигиенических свойств, должна включать специальные исследования по выявлению активного механизма очищения ран;

- перевязочные средства во второй фазе раневого процесса должны обеспечивать за счет своей природы и структуры условия для роста грануляционной ткани, при этом показана целесообразность введения в стимулирующие покрытия антисептических препаратов, позволяющих осуществить применение раневых покрытий уже в условиях инфицированной раны и создать условия для эффективного лечения вялотекущих ран;

- перевязочные средства в третьей фазе раневого процесса - в фазе эпителиза-ции должны обладать надежными защитными свойствами, сохранять на ране влажную среду, обеспечивая условия для роста и миграции эпителиальных клеток;

- сорбционно-аппликационная терапия является одним из наиболее действенных методов лечения ран в первой фазе раневого процесса, а сравнительное изучение сорбционных повязок показало, что наиболее эффективны для ее реализации порошкообразные сорбенты на основе сшитых водонабухающих полимеров, обладающие необходимым уровнем сорбции и активным механизмом очищения ран за счет капиллярного дренирования. Разработанные концепции были положены в основу создания дренирующего сорбента на основе сшитого поливинилового спирта - "Гелевин", структура и природа которого позволяют осуществить адекватный отток инфицированного отделяемого со дна раны. Углеродные гидрофобные сорбенты, обладая активным механизмом очищения ран за счет избирательной сорб-

7

ции микрофлоры, стали основой создания лечебно-профилактических перевязочных средств, в частности, нового "Индивидуального перевязочного пакета". (Постановление правительства РФ N 525-20 от 5.05.97 г.) ;

- для лечения гнойно-некротических ран разработаны биологически активные сорбенты-"Лизосорб", "Диотевин", "Аниловин", "Анилодиотевин" с включением в полимерную основу антимикробных препаратов и ферментов, позволяющие осуществить сочетанное сорбционное и химиотерапевтическое очищение ран. (Постановление правительства РФ N 227-15 от 02.03.1996 г);

- с учетом результатов изучения ультраструктуры раневых покрытий на основе коллагена до и после нахождения на ране разработаны композиционные биологически активные коллагеновые перевязочные средства для лечении ран в фазе регенерации, в композицию которых введены сорбент на основе поливинилового спирта и антисептические препараты - диоксидин и шиконин.

- для дифференцированного воздействия на процессы эпителизации и регенерации разработаны стимулирующие раневые покрытия на основе белково-полисахаридных комплексов - коллаген-альгинатные покрытия "Альгикол" и коллаген- хитозановые - "Коллахит", а также их модификации с лекарственными препаратами, применение которых позволило в значительной степени улучшить результаты лечение таких сложных ран как трофические и диабетические язвы;

- при лечении ран в стадии эпителизации наиболее эффективны с учетом разработанных критериев оценки качества пленочные двухслойные гидрофобно-гидрофильные комбинированные покрытия, обеспечивающие условия для безруб-цового неосложненного заживления.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

Положения настоящей работы были реализованы на практике:

- при разработке нетканых механически скрепленных полотен на основе мо-дицифированного вискозного волокна (А.с.1501334,1987 г.). Полотна внедрены и промышленно выпускаются в об"еме 1,5 млн.кв.м на трех промышленных предприятиях ;

- при разработке и организации промышленного выпуска нетканого механически скрепленного углеродсодержащего полотна "Комупол", принятого на снабжение МО РФ (Пат.РФ 2049480,1995 г.);

- при разработке и организации промышленного выпуска дренирующего сорбента "Гелевин" и биологически активных композиций на его основе (A.c.

8

1705304,1994, Пат. Испании 2009479, 1995 г., Пат. РФ 214086 ,1994г., Пат. РФ 1783981,1997);

- при разработке сорбентов серии "Х