Результат интеллектуальной деятельности: Порошкообразная лекарственная форма для ускорения купирования остеомиелита, содержащая хлорид рубидия

Изобретение относится к медицине и фармакологии, а именно к лекарственным средствам, выполненным в виде порошка для местного применения - лечения остеомиелита, в том числе, осложненного свищевой формой и гнойно-воспалительными процессами окружающих мягких тканей. Может быть использовано в хирургии для лечения остеомиелита, устойчивого к традиционным воздействиям.

Предложенное лекарственное средство обеспечивает уменьшение сроков купирования гнойно-воспалительных процессов и ускорения образования костной ткани за счет использования порошка, содержащего в качестве активных компонентов гидроксиапатит, амикацин и хлорид рубидия. Оно обладает остеокондуктивным, антибактериальным и иммуностимулирующим действием.

Предпосылки создания изобретения

Комплексное лечение травматического повреждения костных тканей продолжает оставаться одной из актуальных проблем хирургии, что подтверждается высокой частотой их встречаемости, отсутствием тенденции к уменьшению данной патологии, ростом травматизма и инвалидизации [Современные аспекты диагностики и лечения остеомиелита. Обзор литературы / В.В. Новомлинский [и др.] // Современные проблемы науки и образования. - 2016. - №5. - С. 122.]. Большее значение для реабилитации больного приобретают косметические и функциональные дефекты, возникающие, в частности, на фоне значительных повреждений, при осложненном течении репаративных процессов [Лепский В.В. Ошибки в диагностике и лечении хронического остеомиелита альвеолярного отростка / В.В. Лепский // Cвiт медицини та бioлогii. - 2015. - Т. 11, №4-2 (54). - С. 37-39]. В настоящее время для стимуляции репаративных процессов применяются различные лекарственные препараты; методы, основанные на использовании вакуумных, гипербарических, гидропрессивных, ультразвуковых, инфракрасных, криогенных, лазерных и других технологий, но, несмотря на это, значительного снижения сроков лечения остеомиелита не отмечается. [Хронический остеомиелит: диагностика, лечение, профилактика (обзор литературы) / Ю.С. Винник [и др.] // Московский хирургический журнал. - 2014. - №2 (36). - С. 50-53.]. Современная медицина продолжает изучать новые подходы и перспективы применения различных методик лечения остеомиелита. Одним из таких направлений является возможность применения рубидия и его соединений, применение которых стимулирует кровообращение, повышает сопротивляемость организма, увеличивает активность лейкоцитов и лизоцима, обладает гемостатическим действием [Изучение цитогенетической активности фенилксилинэтана, монохлорфенилксилилэтана, хлорида самария и хлорида рубидия / Е.Г. Фельдт [и др.] // Гигиена и санитария. - 1994. - №7. - С. 22-24.; Анализ воздействия неполных металлических солей полиакриловой кислоты на раневую поверхность печени по данным морфогистологического исследования / С.Г. Малыхина [и др.] // Гематология и трансфузиология. 2010. - Т. 55, №2. - С. 9-12.; Погорелов А.Г. Электронно-зондовый микроанализ транспорта рубидия в мышечной клетке сердца крысы при острой ишемии / А.Г. Погорелов, В.Н. Погорелова, М.А. Погорелова // Биофизика. - 2012. - Т. 57, №5. - С. 827-831.].

Предшествующий уровень техники

В эффективном лечении больных остеомиелитом важную роль играет как системная антибактериальная и противовоспалительная терапия, так и местное лечение. Основные средства для местного лечения остеомиелита должны обладать антисептическими, остеокондуктивными, остеоиндуктивными, противовоспалительными, антиоксидантными, гемостатическими, анальгезирующими свойствами. (Винник Ю.С., Шишацкая Е.И., Маркелова Н.М., Зуев А.П. Хронический остеомиелит: диагностика, лечение, профилактика, Московский хирургический журнал. 2014. №2 (36). С. 50-53.). Известно большое количество лекарственных средств для местного применения, выполненных в виде различных лекарственных форм - растворов, эмульсий, аппликаций, гелей, порошков, губок.

В патенте на изобретение RU №2155552 с датой публикации 10.09.2000 (Уразгильдеев З.И., Бушуев О.М., Берченко Г.Н.) описан способ лечения хронического рецидивирующего остеомиелита длинных костей с применением Коллапана. Данный метод применяется в практической медицине, но встречается антибиотикорезистентность к компонентам Коллапана (Гидроксиапатит + антибиотик), также отсутствует стимуляция иммунной системы организма. Еще одним из недостатков является возможность применения его лишь при малых костных дефектах.

Авторское свидетельство SU №1503775, опубликованное 30.08.1989 (Линник С.А., Савельев В.И., Филатов С.А.) раскрывает способ лечения хронического остеомиелита с дефектом кости. Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии в лечении хронического остеомиелита с дефектом кости. С целью сокращения сроков сращения кости вскрывают очаг, удаляют измененные ткани, костный дефект заполняют костным регенератом, выращенным путем помещения деминерализованной кости в мышцу. Недостатком данного метода является отсутствие антимикробных свойств у трансплантата, что не предотвращает рецидив заболевания.

Раскрытый в патенте RU №2073514, опубликованном 20.02.1997 (Терещенко В.Ю., Габбасов Р.Н., Измайлов Г.А., Измайлов С.Г., Резник B.C., Муслинкин А.А.), способ лечения больных хроническим остеомиелитом заключается в том, что для предупреждения послеоперационных осложнений, интенсификации остеогенеза и получения стойкого клинического эффекта в комплекс терапевтических мероприятий дополнительно до и после операции вводят нестероидный анаболический препарат ксимедон по 0,5 г 4 раза в день в течение 20 сут., затем курсы лечения препаратом проводят через 6 мес. на протяжении 1,5 лет. 4 табл. К недостаткам этой модели можно отнести невысокую воспроизводимость, осложнения в виде септического процесса в различных органах.

В патенте RU 2424814 (дата публикации 27.07.2001) описана неполная рубидиевая соль полиакриловой кислоты, способ ее получения и средство на ее основе, обладающее гемостатическим действием при наружном применении. Изучен и оценен морфогенез гепатоцитов печени при нанесении раствора неполной рубидиевой соли полиакриловой кислоты на экспериментальную раневую поверхность. Применение данного раствора способствует образованию эластичной полимерной пленки, обеспечивающей местный гемостаз. Недостатком для лечения остеомиелита является лекарственная форма препарата - жидкая. В остеомиелитической полости раствор не задерживается и не может оказать длительного действия.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного средства, обладающего выраженным клиническим эффектом, имеющего широкие функциональные возможности, применяемое при любых формах заболевания.

Сущность изобретения состоит в том, что средство для заполнения остеомиелитической полости представляет собой порошок, состоящий из трех компонентов: порошкообразного хлорида рубидия, полусинтетического антибиотика широкого спектра действия группы аминогликозидов IV поколения - амикацина (C₂₂H₄₃N₅O₁₃) в форме сульфата, в массовом соотношении (1-10):3 (хлорид рубидия):(амикацина сульфат). Третьим компонентом является синтетический неорганический кальция гидроксиапатит в виде порошка с размером частиц 50-150 мкм в количестве, достаточном для полного заполнения костной полости предлагаемым средством.

Соотношение хлорид рубидия: амикацина сульфат (1-10):3 выбрано на основе полученных в результате экспериментов данных об эффективном количестве хлорида рубидия, в присутствии которого наблюдается усиление антимикробного действия антибиотика амикацина сульфата. При этом количество амикацина сульфата, используемого в составе средства для заполнения костной полости, выбирается с учетом максимально допустимой дозы амикацина сульфата (указана в инструкции к препарату амикацина сульфат). В случае использования максимально допустимой дозы антибиотика и соотношений компонентов (хлорид рубидия: амикацина сульфат), в которых количество хлорида рубидия превышает количество антибиотика (например, 10:3), учитывается также максимально допустимая доза хлорида рубидия для организма (1000 мг/кг).

Средство вносят в костную полость после предварительной хирургической санации, затем рана пломбируется и закрывается кожно-мышечным слоем.

Средство обладает остеокондуктивным, антибактериальным и иммуностимулирующим действием, что позволяет достигнуть при его применении для лечения остеомиелита такой технический результат, как достаточно быстрое купирование воспаления и ранние сроки формирования костной ткани в зоне дефекта, что продемонстрировано в следующих примерах.

Экспериментальные испытания средства для лечения остеомиелита.

Пример 1

С целью выявления влияния порошка хлорида рубидия на антибактериальное действие антибиотика, была выполнена работа на 20 чашках Петри со стандартными штаммами культуры стафилококка и дисками для антибиотикочувствительности (содержание амикацина в диске 0,03 мг). Диаметр свободной от роста зоны составлял 17 мм в двух контрольных чашках, что говорит о чувствительности возбудителя к антибиотику. В опытных чашках, для сравнения совместного действия антибиотика и хлорида рубидия, к диску с амикацином добавлялась капля раствора хлорида рубидия с различными концентрациями: 0,01% 0,02%, 0,2%, 2%. Во всех случаях, начиная с концентрации раствора 0,02% отмечено увеличение ограничения зоны роста возбудителя не менее чем на 5-6 мм, что говорит о потенциировании и усилении антибактериального действия амикацина.

Пример 2

С целью выявления влияния заявленного средства на динамику течения экспериментального остеомиелита в эксперименте использовались 50 самцов белых лабораторных крыс линии Wistar массой 300±50 гр. В работе использовалась модифицированная модель экспериментального хронического остеомиелита в нижней трети бедра, отвечающая необходимым требованиям, приближенная к течению хронического остеомиелита (ХО) у человека (рационализаторское предложение №1528 от 25.11.15 г.), разработанная на кафедре общей хирургии ФГБУ «Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Согласно данной модели, проводилось двухэтапное формирование экспериментального хронического остеомиелита: на 1-м этапе - создание костной полости и моделирование в ней асептического воспаления (1-6-е сутки); на 2-м этапе - моделирование ХО (7-30-е сутки). Для первого этапа использовался наркоз («Золетил-100» в дозе 8 мк/кг). В асептических условиях на выбритом от шерсти участке наружной поверхности нижней трети бедра выполнялся разрез кожи длиной 1,5 см линейной формы, затем подкожно-жировой клетчатки, фасции и мышцы; проводилось обнажение метаэпифизарной зоны бедренной кости, где при помощи микромоторного устройства высверливали полость диаметром 3,5 мм. Образовавшуюся полость орошали физиологическим раствором и высушивали марлевым тампоном. После этого, в полученную костную полость вносили марлевую турунду, смоченную 1% раствором этоксисклерола. В завершении данного этапа возвращали фрагменты аутокости, полученные при сверлении. Зашивали кожу одним швом через все слои, использовав шелковую нить номером 1. На 7-е сутки после операции начинали второй этап. Срезали шов, иссекали послеоперационный рубец и при помощи однозубых крючков тупо раздвигали мягкие ткани до костной полости. В сформированную зону бедренной кости, выдавливая мандреном через иглу Кассирского, вводили культуру золотистого стафилококка в 2% агаре, приготовленную по следующей методике: суточную культуру Staphilococcus aureus разбавляли стерильным физиологическим раствором (рН-7,2) до концентрации микробных клеток 10⁸ КОЕ/мл по оптическому стандарту мутности; 1 мл 2% расплавленного и остуженного до 50°С агар-агара смешивали в пробирке с 1 мл взвеси суточной культуры Staphilococcus aureus (4 млрд. микробных тел). Полученную микробную культуру выливали в стерильную чашку Петри слоем 2-3 мм. Микробную культуру набирали путем прокалывания слоя застывшей массы до дна чашки Петри иглой Кассирского, что позволяло получить в игле кусочек культуры, содержащий около 150-200 тыс. микробных тел. В завершении этого этапа проводилось пломбирование костной полости эркодонт-цементом. Для профилактики преждевременного воспаления мягких тканей перед зашиванием раны наглухо вносили порошок пенициллина.

Спустя 31-сутки после внесения микробной культуры у экспериментальных крыс развивался хронический остеомиелит, что проявлялось клинически появлением свищей с гнойным отделяемым, признаками местного воспаления, а также рядом гистологических, бактериологических и рентгенологических исследований.

Затем всех животных случайным образом разделили на опытную и контрольную группы поровну. В опытной группе сформированный очаг остеомиелита санировался механически, затем оставшаяся полость полностью заполнялась порошком, содержащим хлорид рубидия 1,5 мг, амикацин 4,5 мг и гидроксиапатит в количестве, достаточном для заполнения полости. Выбор соотношения компонентов обусловлен максимально допустимой дозой амикацина - 15 мг/кг/сут. (Для крысы массой 300 граммов доза антибиотика составляет 4,5 мг/сут). Количество хлорида рубидия взято из расчета минимально эффективного количества из примера 1 (Содержание амикацина сульфата в диске, который использовался при определении чувствительности диско-диффузионным методом, составляло 0,03 мг. В одной капле 0,02% раствора хлорида рубидия масса вещества 0,01 мг. Соответственно, минимально эффективное соотношение один к трем. Т.е., для 4,5 мг амикацина сульфата необходимо не менее 1,5 мг хлорида рубидия). В контрольной группе после санации вносили препарат в виде порошка, содержащего только два компонента: амикацин 4,5 мг и гидроксиапатит кальция до полного заполнения полости.

На 7, 14, 28, 60 и 90-е сутки в процессе эксперимента изучали общие и местные (гиперемия, отек, болезненность, опороспособность конечности, характеристика свищевых ходов) клинические проявления.

На 7-е сутки лечения у 100% животных обеих групп наблюдалось снижение аппетита, двигательной активности и хромота. В контрольной группе у 50% животных выявлялись свищевые ходы с гнойным экссудатом, в опытной группе не выявлено. Среднее значение диаметра оперированного бедра было в опытной группе - 2,68±0,08 см (р<0,05), в контрольной группе - 3,05±0,14 см.

На 14-е сутки в контрольной группе животных отмечалась ломкость шерсти, низкая двигательная активность, сохранение свищей с умеренным количеством серозно-гнойного экссудата. В указанный срок в опытной группе наблюдалось улучшение аппетита и двигательной активности, умеренная ломкость шерсти, закрытие раневых дефектов. Среднее значение диаметра оперированного бедра в опытной группе - 2,57±0,08 см (р<0,05), в контрольной - 3,02±0,10 см, соответственно.

На 28-е сутки в контрольной группе наблюдалось истощение, ломкость шерсти, слабая двигательная активность, у 30% животных свищевые ходы с умеренным количеством гнойного экссудата. К указанному сроку животные опытной группы практически не отличались от здоровых животных. Среднее значение диаметра оперированного бедра было минимальным в опытной группе - 2,42±0,08 см (р<0,05), максимальным в контрольной группе - 2,99±0,10 см, соответственно.

На 60-е и 90-е сутки в контрольной группе у 25% крыс сохранялись свищи с серозно-гнойным отделяемым. К указанным срокам в опытной группе признаков воспаления не наблюдалось.

При изучении бактериальной обсемененности, выявлено, что у животных опытной группы, которым проводили комплексное лечение с применением хлорида рубидия, патогенной микрофлоры обнаружено не было. В контрольной группе из свищевого отделяемого высеивался золотистый стафилококк.

При оценке рентгеновских снимков бедра контрольной группы животных на поздних сроках исследования выявлялись очаги деструкции костной ткани, локализующиеся в толще кортикального слоя и в губчатом веществе метафиза.

При рентгенологическом исследовании животных опытной группы было выявлено, что сохранялось периостальное утолщение кости, частично или полностью соединялся метафиз с эпифизом.

Пример 3

При морфологическом исследовании на 7-е сутки лечения в контрольной группе определялись секвестры, содержащие трабекулы со значительным количеством остеобластов. Наблюдалось формирование ретикулофиброзной костной ткани, в кости наблюдалась массивная резорбция, истончение и некротизирование костных балок. В опытной группе обращала на себя внимание зона воспаления, которая была уже, чем в контрольной, отмечалась различная степень зрелости ретикулофиброзной ткани. Отмечалось восстановление архитектоники базофильных линий, надкостница утолщалась.

В контрольной группе на 14 сутки между секвестрами определялись небольшие фиброзные скопления, в остальном картина сопоставима с морфологией предыдущего срока. В опытной группе в грануляционной ткани было обилие сосудов. В инфильтрате - умеренное количество лимфоцитов и плазмоцитов, нейтрофильные гранулоциты отсутствовали.

Происходило формирование как эндостальной, так и периостальной костной мозоли. В области периоста происходила пролиферация хряща с участками оссификации. Процессы остеогенеза сочетались с резорбцией костной ткани, на что указывало наличие остеокластов.

На 28-е сутки в контрольной группе сохранялась полость с фрагментом некротизированной кости и грануляционной тканью. В грануляционной ткани была выражена воспалительная инфильтрация. Остеогенез определялся в виде немногочисленных трабекул новообразованной костной ткани. Визуализировались участки резорбции костной ткани, что проявлялось в наличии скоплений остеокластов. Наблюдалось истончение костных балок. В препаратах опытной группы на данный экспериментальный срок происходило увеличение количества остеогенных островков по сравнению с предыдущими группами, раннее формирование костных балок. Грануляционная ткань инфильтрирована единичными лимфоцитами и плазмоцитами. Отмечался выраженный коллагеногенез. Отмечались участки резорбции и склерозирования кости. Постепенно восстанавливалась ее структура.

В препаратах контрольной группы к 60-м суткам сохранялся дефект костной ткани. Среди грануляционной ткани имелись участки некротизированных костных балок, полиморфноклеточный инфильтрат со значительным содержанием лимфоцитов. В опытной группе происходило завершение репаративного процесса. Визуализировалась губчатая костная ткань с незначительными дистрофическими изменениями. Отмечалась пролиферация остеобластов. Воспалительный инфильтрат отсутствовал.

Применение порошка, содержащего хлорид рубидия, амикацин и гидроксиапатит позволяет стимулировать процессы регенерации костной ткани, отмечается более быстрая нормализация общего состояния животных. Окружность нижней трети бедра к 14-м суткам уменьшилась в опытной группе, бактериальная обсемененность гнойной полости уже к 7-м суткам снизилась; к 14-м суткам отмечено заживление ран.

Приведенные примеры использования порошка хлорида рубидия с амикацином и гидроксиапатитом у животных для лечения остеомиелита свидетельствуют о положительном влиянии заявляемого средства на течение гнойно-воспалительного процесса. Использование порошка позволило избежать прогрессирования процесса, уменьшить количество манипуляций, уменьшить сроки выздоровления за счет сочетанного антибактериального, остеокондуктивного и иммуностимулирующего эффектов.

Таким образом, применение заявленного средства в форме порошка, содержащего хлорид рубидия, амикацин и гидроксиапатит, способствует более быстрому купированию клинических проявлений заболевания и восстановлению гистоархитектоники костной ткани по сравнению с применением порошка амикацина с гидроксиапатитом без хлорида рубидия.