Результат интеллектуальной деятельности: КЕРАТОПРОТЕЗ

Заявляемое изобретение относится к медицине, в частности к имплантируемым протезам части глаза. Оно может найти применение в офтальмохирургии для замены роговой оболочки (роговицы) глаза при ее помутнениях различной этиологии.

Помутнения роговой оболочки (бельма) возникают после проникающих корнесклеральных ранений, химических и термических ожогов глаз и в ряде других случаев. Стойкие помутнения роговицы составляют примерно треть всех случаев слепоты. Пересадка роговицы (кератопластика) в случае грубых васкуляризованных бельм и отечной формы дистрофии роговицы оказывается неэффективной. Кератопротезирование является единственной возможностью дать такому больному минимальное зрение.

Современный кератопротез обычно включает оптический элемент, выполненный из оптически прозрачного материала в форме цилиндра, линзы и т.п., и соединенную с оптическим элементом опорную пластину в форме колечка с отверстиями, «колесика со спицами», «ушек», «амебовидную» и т.п. Различные виды и формы кератопротезов описаны в книге С.Н.Федорова [Федоров С.Н., Мороз З.И., Зуев В.К. Кератопротезирование. М.: Медицина, 1982, с.5-53].

Наиболее частым специфичным осложнением кератопротезирования является асептический некроз роговицы кпереди от опорной пластины, который часто приводит к отторжению кератопротеза [там же, с.97-113]. Одной из причин возникновения асептического некроза является недостаточное поступление жизненно необходимых веществ в слои роговицы, расположенные над опорной пластиной кератопротеза. В силу этого необходимо, чтобы материал опорной пластины был биосовместимым и давал возможность тканям роговицы прорасти сквозь материал опорной пластины.

Известна микропористая опорная пластина для кератопротеза из растянутого политетрафторэтилена (ПТФЭ), имеющего структуру в виде узлов полимера, соединенных фибриллами длиной 7-8 мкм [патент США №5713956, М.кл.⁷ A 61 F 2/14, опубл. 03.02.1998]. Согласно патенту ПТФЭ с фибриллярной структурой имеет слишком маленькие поры и не прорастает тканями роговицы; поэтому его дополнительно пронизывают порами, перпендикулярными поверхностям опорной пластины диаметром 20-150 мкм и лучше 50 мкм; толщина опорной пластины 0,2 мкм и не более 0,3 мкм. Такой материал прорастает тканями роговицы, становясь просвечивающим. Пластина толщиной более 0,3 мкм просвечивающей не становится.

Однако получение материала с перпендикулярными поверхности порами диаметром 20, 50 и даже 150 мкм представляет сложную технологическую задачу. Обычные способы получения пористого ПТФЭ не обеспечат получения открытых с двух концов прямолинейных пор одинакового размера. Такие поры могут быть получены, например, направленным лазерным или плазменным облучением, причем каждая пора в отдельности. Материал, полученный таким образом, слишком дорог, чтобы найти широкое применение.

Также известен кератопротез, включающий оптический элемент, выполненный из оптически прозрачного вещества, например из полиметилметакрилата (ПММА), и опорную пластину в форме кольца, выполненную из гидрофильного пористого материала, который может прорастать тканями роговицы [патент США №5489301, М.кл.⁶ A 61 F 2/14, опубл. 05.02.1996]. Гидрофильный пористый материал представляет собой пористый ПТФЭ, наполненный сажей, или пористый ПТФЭ, наполненный оксидом алюминия, преимущественно последним, в виде волокна. Из указанного волокна сформирована пластина (sheet) толщиной 0,15-0,30 мкм; кольцо с внешним диаметром по крайней мере 9,5 мм и больше надето на оптический элемент, передняя часть которого выполнена цилиндрической, а часть, направленная внутрь глаза, выполнена в форме усеченного конуса, большее сечение которого направлено внутрь. Кольцо опорной пластины имеет «упругие характеристики, достаточные, чтобы противостоять отторжению кератопротеза и некрозу от давления окружающих глазных тканей, когда кератопротез имплантирован в глаз».

Кератопротезы такой конструкции имплантировали в глаза 11 кошек, помещая опорную пластину в интраламеллярный канал роговицы 9 из имплантированных протезов оставались в глазу в течение 28 недель изучения. 2 протеза отторглись из-за воспаления и инфекции.

Недостатком этого кератопротеза является то, что коническая задняя часть оптического элемента затрудняет имплантацию; герметизация раны в этом случае ненадежна. Плохая герметизация может привести к развитию инфекции и отторжению кератопротеза. Кроме того, известная технология изготовления пластин из ПТФЭ волокна («войлоков») не позволяет воспроизводить их структуру и пористость; этот материал нельзя получить с заданной структурой.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому кератопротезу является кератопротез, включающий оптический элемент, выполненный из оптически прозрачного материала, например из полиметилметакрилата, и опорную пластину из пористого политетрафторэтилена или из пористого полиэтилена [патент США №6106552, М.кл⁷ A 61 F 2/14, опубл. 22.08.2000]. Опорная пластина указанного кератопротеза выполнена в форме двух параллельных оболочек, отстоящих друг от друга на 0.4-0,7 мкм, предпочтительно на расстояние 0,3±0,02 мм, слегка конических, прикрепленных к цилиндрическому оптическому элементу. Для того, чтобы материал опорных пластин был «биозаселяемым», они должны быть выполнены из материала с пористостью 50% и выше, диаметр пор должен быть порядка 20-100 мкм и поры должны быть открытыми. Данные об испытаниях кератопротеза не приводятся.

Как показали наши исследования, тонкие пластины из ПТФЭ с пористостью 50% и выше не обладают достаточной механической прочностью, чтобы их можно было использовать для изготовления опорных пластин кератопротеза. Кроме того, большой диаметр оптического элемента в сочетании с маленьким диаметром опорных пластин и недостаточной их прочностью увеличивает риск выталкивания кератопротеза под действием внутриглазного давления, фильтрации внутриглазной жидкости и проникновения инфекции внутрь глаза.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении риска отторжения кератопротеза за счет увеличения его вживляемости.

Указанный технический результат достигается тем, что кератопротез включает оптический элемент из оптически прозрачного материала и опорную пластину, выполненную из пористого ПТФЭ, полученного прессованием порошка фракции 0,25-1,60 мм термостатированного суспензионного ПТФЭ при давлении 30±5 МПа и спеканием его при температуре 380±10°С и имеющего структуру в виде элементов полимера и элементов пространства пустот с соединением указанных элементов в трехмерную сеть, имеющую объемную долю пространства пустот 15-40%, удельную поверхность пространства пустот 0,25-0,55 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 25-30 мкм и среднюю объемную хорду 8-25 мкм.

Опорная пластина кератопротеза выполнена в форме выпукло-вогнутой линзы, имеющей радиус кривизны 7-10 мм и цилиндрическое отверстие в центре.

Оптический элемент выполнен в форме цилиндра из оптически прозрачного полимера, такого как полиметилметакрилат или поликарбонат. Оптический элемент может быть выполнен разборным.

ПТФЭ для опорной пластины получен нами следующим образом.

Суспензионный ПТФЭ, например, марки Ф-4 (ГОСТ 10007-80) в виде порошка термостатируют при температуре 380±10°С и дополнительно измельчают в дробилке. Порошок рассеивают на ситах, отбирая фракцию 0,25-1,60 мм. Из отобранной фракции прессуют заготовку при давлении 30±5 МПа. Заготовку спекают при температуре 380±10°С в течение 5-6 часов. Пленку заданной толщины получают строжкой. Пленка легко разрезается ножницами и формуется для придания необходимой формы.

Стереологические (объемные) параметры материала опорной пластины определены по известной методике [Пантелеев В.Г., Рамм К.С. Неорганические материалы, 1986, том 22, №12, с.1941-1951; Автангилов Г.Г. и др. Системная стереометрия в изучении патологического процесса. М.: Медицина, 1981; Чернявский К.С. Стереология в металловедении. М.: Металлургия, 1977].

Согласно определению структура материала опорной пластины имеет объемную долю пространства пустот 15-40%, удельную поверхность пространства пустот 0,25-0,55 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 25-50 мкм и среднюю объемную хорду 8-25 мкм.

Заявляемый кератопротез представлен на фиг.1-6.

На фиг.1 представлен разрез кератопротеза с неразборным оптическим элементом.

На фиг.2 представлен разрез кератопротеза с разборным оптическим элементом.

На фиг.3 представлен оптический элемент кератопротеза.

На фиг.4а, б представлен разборный оптический элемент кератопротеза.

На фиг.5 схематично показано в разрезе положение кератопротеза, имплантированного в роговице.

На фиг.6 представлен снимок поверхности пластины, сделанный под микроскопом.

Кератопротез включает опорную пластину 1 и оптический элемент 2 (фиг.1 и 2). Опорная пластина 1 выполнена в виде выпукло-вогнутой линзы, имеющей радиус кривизны 7-10 мм. В каждом индивидуальном случае радиус кривизны опорной пластины соответствует радиусу кривизны роговицы больного, который определяют с помощью жестких контактных линз или другим способом. В части, прилегающей к оптическому элементу 2, опорная пластина имеет толщину 0.3-0.7 мм, по краям сходящую до толщины около 0,01 мм. Внешний диаметр опорной пластины может быть равен 7-12 мм в зависимости от диаметра роговицы глаза больного. В центре опорная пластина имеет цилиндрическое отверстие, в которое вставляется оптический элемент 2.

Оптический элемент 2 может быть выполнен в форме цилиндра (фиг.1 и 3). Внешний (направленный из глаза) торец цилиндра всегда выпуклый. Внутренний торец в зависимости от того, на сколько диоптрий рассчитан оптический элемент, может быть плоским или слегка выпуклым. Оптический элемент выполняется из полиметилметакрилата или поликарбоната. Возможно выполнение оптических элементов в 40-60 диоптрий.

В том случае, когда оптический элемент заявляемого кератопротеза выполняется разборным (фиг.2 и 4а), по боковой поверхности цилиндра наносится винтовая нарезка 3, а протез снабжен дополнительно шайбой 4, имеющей внутреннюю винтовую нарезку 5 (фиг.4б). Шайба 4 соединена, например приклеена, своей внешней стороной с внутренней поверхностью цилиндрического отверстия опорной пластины 1.

Кератопротез может быть имплантирован в интраламеллярный карман роговицы так, как это показано на фиг.5. При этом опорная пластина располагается внутри роговицы глаза, а оптический элемент пронизывает все слои роговицы.

Микрофотография материала, из которого изготовлена опорная пластина заявляемого кератопротеза (фиг.6), показывает структуру, представляющую собой трехмерную сеть, образованную пространством пустот и узлами полимерной матрицы.

По нашим экспериментальным данным опорная пластина, изготовленная из материала с указанной структурой и структурными параметрами, при имплантации успешно вживляется в ткань роговицы, пронизывается соединительной тканью и единичными кровеносными сосудами и не отторгается глазом. Хорошая вживляемость опорной пластины снижает риск отторжения кератопротеза.