УПЛОТНЕННЫЕ ГЕМОСТАТИЧЕСКИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ АГРЕГАТЫ

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к текучим биорассасывающимся гемостатическим материалам, в частности, к уплотненным агрегатам целлюлозных волокон, а также способам производства таких материалов.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В самых разных обстоятельствах животные, включая людей, могут страдать от кровотечения, вызванного ранами или хирургическими вмешательствами. В некоторых случаях кровотечение является сравнительно слабым, и нормальных функций свертывания крови вместе с оказанием простой первой помощи оказывается вполне достаточно. В иных обстоятельствах может возникать существенное кровотечение. В таких случаях обычно требуется специальное оборудование и материалы, а также персонал с навыками оказания необходимой помощи.

Кровотечение во время хирургических вмешательств может проявляться во многих формах. Оно может быть дискретным или диффузным из обширной площади поверхности. Оно может происходить из больших или малых сосудов, артериальных (высокое давление) или венозных (низкое давление), в высоком или низком объеме. Оно может быть легко доступным или происходить в местах, доступ к которым затруднен.

Традиционные способы достижения гемостаза включают применение хирургических методик, шовных нитей, лигатур или клипс и основанных на энергии коагуляции и каутеризации. Если эти традиционные меры являются неэффективными или неосуществимыми практически, как правило, используют дополнительные способы и продукты для гемостаза.

Выбор подходящих способов или продуктов для контроля кровотечения зависит от многих факторов, которые включают в себя, без ограничений, тяжесть кровотечения, анатомическое положение источника и близость прилегающих критических структур, происходит ли кровотечение из дискретного источника или из более широкой площади поверхности, видимость и точное установление источника и доступ к источнику.

С целью решения описанных выше проблем были разработаны материалы для остановки сильного кровотечения. Рассасывающиеся гемостатические средства для местного применения (TAH) широко используются в хирургической практике. TAH охватывают продукты на основе окисленной целлюлозы (ОЦ), окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ), желатина, коллагена, хитина, хитозана и т. п. Для улучшения гемостатической функции каркасы на основе указанных выше материалов можно сочетать с биологическими факторами свертывания крови, такими как тромбин и фибриноген.

В качестве вспомогательных средств для гемостаза было разработано много продуктов. Эти продукты включают в себя рассасывающиеся гемостатические средства для местного применения (TAH), такие как окисленная регенерированная целлюлоза, желатин в различных формах с раствором тромбина или без него, коллагеновый порошок, а также биологически активные местные гемостатические продукты (местные растворы тромбина, фибриновые наполнители и т. п.) и большое разнообразие синтетических местных наполнителей.

Одним из чаще всего используемых местных гемостатических агентов является рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® Original, которое получают из окисленной регенерированной целлюлозы (ОРЦ). ОРЦ была введена в употребление в 1960 г. в качестве безопасного и эффективного гемостатического агента для многих хирургических вмешательств. Ткань ОРЦ имеет неплотную вязь в структуре своей матрицы и быстро прилегает к своему непосредственному окружению, и с ней легче работать, чем с другими рассасывающимися агентами, потому что она не прилипает к хирургическим инструментам, а ее размер можно легко подрезать. Это позволяет хирургу плотно удерживать целлюлозу на месте до остановки кровотечения.

Остановка кровотечения важна и крайне необходима во время хирургических вмешательств для сведения к минимуму кровопотери, уменьшения послеоперационных осложнений и сокращения продолжительности операции в операционной. Благодаря своей способности к биоразложению, бактерицидным и гемостатическим свойствам окисленная целлюлоза, а также окисленная регенерированная целлюлоза уже длительное время используются в качестве гемостатической раневой повязки для местного применения в ряде хирургических вмешательств, включая нейрохирургию, абдоминальную хирургию, сердечно-сосудистую хирургию, торакальную хирургию, хирургию головы и шеи, хирургию органов таза, операции на коже и подкожной ткани. Известен ряд способов для формирования различных типов гемостатических средств на основе материалов окисленной целлюлозы, изготовленных в форме порошка, тканого, нетканого, вязаного материала и в других формах. Используемые в настоящее время гемостатические раневые повязки включают в себя плетеные или нетканые материалы, содержащие окисленную регенерированную целлюлозу (ОРЦ), которая представляет собой окисленную целлюлозу с повышенной гомогенностью целлюлозного волокна.

Рассасывающиеся гемостатические средства SURGICEL® используют как вспомогательные средства для гемостаза при хирургических вмешательствах для дополнительного контроля капиллярных, венозных и небольших артериальных геморрагий, если лигирование или другие традиционные способы контроля не являются осуществимыми или неэффективны. Семейство рассасывающихся гемостатических средств SURGICEL® состоит из четырех основных групп продуктов, при этом все гемостатические раневые повязки производятся компанией Ethicon, Inc., г. Сомервилл, штат Нью-Джерси, Johnson & Johnson:

гемостатическое средство SURGICEL® Original представляет собой белую ткань с бледно-желтым наполнителем и слабым карамелеподобным ароматом, этот материал является прочным, и его можно сшивать или обрезать без разлохмачивания;

рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® NU-KNIT® аналогично Original, но имеет более плотную вязь и более высокое сопротивление разрыву, в частности, этот материал рекомендован для применения при травмах и трансплантационных хирургических операциях, так как его можно использовать для обертывания или пришивания для контроля кровотечения;

форма продукта рассасывающегося гемостатического средства SURGICEL® FIBRILLAR™ имеет слоистую структуру и позволяет хирургу отслоить и отщепить зажимом любое количество материала, требуемого для достижения гемостаза в конкретном месте кровотечения, может быть удобнее плетеной формы, для местных кровотечений, которые труднодоступны или имеют неправильную форму, и особенно рекомендована для применения в ортопедической/спинальной и нейрологической хирургии;

форма продукта рассасывающегося гемостатического средства SURGICEL® SNoW™ представляет собой структурированную нетканую материю, которая может быть удобнее других форм для эндоскопического применения за счет структурированной нетканой материи и является в значительной мере адаптивной и рекомендована как для открытых, так и минимально инвазивных процедур.

Другие примеры доступных в продаже рассасывающихся гемостатических средств, содержащих окисленную регенерированную целлюлозу, включают в себя рассасывающуюся целлюлозную хирургическую повязку GelitaCel® производства компании Gelita Medical BV, г. Амстердам, Нидерланды. Доступные в продаже гемостатические средства на основе окисленной целлюлозы, как указано выше, доступны в форме плетеного нетканого материала или порошка. Кроме того, доступны дополнительные гемостатические продукты, такие как порошки, состоящие из микропористых полисахаридных частиц и на основе частиц растительного крахмала, под названиями Arista и Perclot.

В патенте США № 8,815,832 описан гемостатический материал, включающий размолотый на шаровой мельнице и уплотненный порошок ОРЦ, содержащий частицы, имеющие средний коэффициент пропорциональности от около 1 до около 18, причем указанный порошок имеет объемную плотность по меньшей мере 0,45 г/см3, средний размер от 1,75 мкм до 116 мкм с медианным размером 36 мкм и текучестью по меньшей мере 7,5 см/с.

В патенте США № 3,364,200, Ashton и Moser, описано рассасывающееся хирургическое гемостатическое средство в форме тампонов из интегрированных окисленных целлюлозных штапельных волокон.

В публикации патента США 2008/0027365, Huey, описано устройство для содействия гемостазу, использующее окисленную целлюлозу в форме сжимаемой, формуемой массы, которая превращается в лист для размещения на месте кровотечения, и дополнительно имеющее гильзу в форме трубчатого кожуха, размеры которого позволяют принимать конечность.

В публикации патента США 2004/0005350, Looney et al., описаны гемостатические раневые повязки с использованием подложки из волокнистой ткани, полученной из карбоксильно-окисленной целлюлозы, и с содержанием пористой полимерной матрицы, однородно распределенной по ткани и полученной из биосовместимого, водорастворимого или водонабухающего целлюлозного полимера, причем ткань содержит около 3% масс. или более водорастворимых олигосахаридов.

В опубликованном патенте PCT WO 2007/076415, Herzberg et al., озаглавленном COMPOSITIONS AND METHODS FOR PREVENTING OR REDUCING POSTOPERATIVE ILEUS AND GASTRIC STASIS, описан помол ОРЦ, в частности, криогенный помол при помощи режущего лезвия мельницы с приводом.

В статье, озаглавленной The Ball-Milling of Cellulose Fibers and Recrystallization Effects, Journal of Applied Polymer Science, Volume 1 Issue 3, Pages 313-322, (1959), Howsmon и Marchessault, представлены результаты исследования влияния тонкой структуры на процесс декристаллизации, обусловленный помолом целлюлозы в шаровой мельнице. Скорость декристаллизации зависит от типа тонкой структуры и увеличивается при наличии влаги. Степень деструкции цепей была больше в воздушной атмосфере, чем в углекислом газе, что свидетельствует о том, что механически индуцированное разложение свободных радикалов происходит наряду с другими процессами разрушения цепей. Исследование плотности и восстановления влажности проб после помола в течение разных периодов времени показало, что линейная взаимосвязь между восстановлением и плотностью сохранялась во всем исследованном диапазоне. Взаимосвязь была одинаковой для натуральной и регенерированной целлюлозы. Процесс рекристаллизации проб, измельченных в шаровой мельнице, изучали при различных условиях и сравнивали с гидролитически индуцированной рекристаллизацией гидратцеллюлозного волокна. В ссылке описан эффект тонкой структуры на процесс декристаллизации, вызванный помолом целлюлозных волокон в шаровой мельнице.

В патенте США № 6,627,749 описан способ измельчения окисленной целлюлозы при помощи пестика и ступки, либо в шаровой мельнице, либо в любой другой традиционной лабораторной дробилке. В нем дополнительно описано, что при использовании в качестве исходного источника целлюлозы полотна хлопкового линтера длина волокон продукта уменьшается по мере увеличения времени реакции. При помоле в шаровой мельнице длинные волокнистые структуры продукта превращаются в более мелкие волокна, а затем - в неструктурированные сферические агрегаты. Существенных изменений кристалличности данных проб в результате помола в шаровой мельнице не происходит. В ссылке описана длинная волокнистая окисленная целлюлоза, измельченная в шаровой мельнице с образованием маленьких волокон или неструктурированных сферических агрегатов.

Другие родственные ссылки включают в себя: патент США № 6,309,454, Freeze-dried composite materials and processes for the production thereof; патенты США № 5,696,191; 6,627,749; 6,225,461, Kyoko et al.; опубликованный патент PCT WO2001/024841 A1, Compositions for the Treatment of Wound Contracture; и опубликованный европейский патент EP1,323,436, Dae Sik et al.

Другие родственные ссылки включают в себя: статью, озаглавленную The role of oxidized regenerated cellulose/collagen in chronic wound repair and its potential mechanism of action, The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 34 (2002) 1544-1556, Breda Cullen et al.; статью Rangam et al., в которой описаны способы получения шелковых порошков с помощью способов помола [Powder Technology 185 (2008), p 87-95]; статью Yasnitskii et al., Oxycelodex, a new hemostatic preparation, Pharmaceutical Chemistry Journal, 18, 506-508; описана паста Oxycelodex, которая состоит из двух компонентов: порошка окисленной целлюлозы и 20% водного раствора декстрана.

В публикации патента США № 2006/0233869, Looney et al., описано применение способа рубки или резки для получения микроволокон ОРЦ из полотна ОРЦ. Волокна палочкообразной формы имели размеры в диапазоне от около 35 до 4350 микрометров.

Существует потребность в улучшенных формах и материалах гемостатических средств, которые бы способствовали упрощению применения и быстрому началу гемостаза.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к гемостатическому материалу, содержащему уплотненные гемостатические агрегаты целлюлозных волокон. В некоторых аспектах гемостатический материал дополнительно включает в себя добавки, такие как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) или другие полисахариды, соли кальция, противоинфекционные агенты, активаторы гемостаза, желатин, коллаген или их комбинации. В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения описанных выше гемостатических материалов посредством уплотнения материала на основе целлюлозы в гемостатические агрегаты. В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу лечения раны путем расположения описанных выше гемостатических материалов на ране пациента и/или в ней.

Настоящее изобретение также относится к способу получения множества гемостатических агрегатов, который включает этапы, на которых мелют исходный целлюлозный материал с образованием промежуточных тонких волокон; увлажняют промежуточные тонкие волокна; уплотняют на валках промежуточные тонкие волокна с образованием гемостатических агрегатов; просеивают гемостатические агрегаты; обезвоживают гемостатические агрегаты; опционно дозируют полученные гемостатические агрегаты в контейнеры для хранения или в устройства доставки. Этапу помола может предшествовать этап разрезания и обрезки исходного целлюлозного материала с образованием кусков. Этап помола может представлять собой двухэтапный процесс, при этом второй этап выполняют в пневмоклассификаторе, причем второй этап можно повторять три раза. Промежуточное тонкое волокно предпочтительно имеет распределение размеров с d50 менее около 100 мкм и d90 менее около 180 мкм. Промежуточные тонкие волокна можно увлажнять до содержания воды в диапазоне от 11,0% до 20% масс. Промежуточные тонкие волокна можно уплотнять на валках и впоследствии подвергать предварительному размельчению с последующим этапом конечного помола. Промежуточные тонкие волокна предпочтительно уплотняют при давлении валков по меньшей мере 13 000 кПа (130 бар). Промежуточные тонкие волокна предпочтительно уплотняют при усилии валков по меньшей мере 26,0 кН/см. Полученные материалы отбирают для получения целевой фракции гемостатических агрегатов, имеющей размеры вдоль своей самой длинной оси 75-300 мкм, как определено посредством метода просеивания через экран. Предпочтительно целевую фракцию гемостатических агрегатов характеризуют посредством распределения размеров так, чтобы d15 составлял более около 80 мкм, d50 составлял от около 140 до 250 мкм, а d90 был менее около 370 мкм. Гемостатические агрегаты, предназначенные для дозирования, предпочтительно имеют содержание влаги, которая теряется при сушке, менее около 5%, более предпочтительно, менее 2%. Исходные материалы можно выбирать из окисленной регенерированной целлюлозной ткани, окисленного регенерированного целлюлозного нетканого материала, измельченного окисленного регенерированного целлюлозного материала или их комбинаций. Исходные материалы могут дополнительно содержать добавку, выбранную из группы, состоящей из карбоксиметилцеллюлозы, соли кальция, противоинфекционного агента, активатора гемостаза, желатина, коллагена или их комбинаций. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу лечения раны путем расположения гемостатических агрегатов, полученных, как описано выше, на ране пациента и/или в ней.

Настоящее изобретение дополнительно относится к гемостатическим агрегатам в виде частиц, которые состоят из множества взаимно соединенных отдельных целлюлозных фибрилл, которые в агрегате формируют сферичность по меньшей мере 0,5, диаметр вдоль наиболее длинной оси менее около 500 мкм и более 50 мкм. Альтернативно гемостатические агрегаты можно выражать как агрегаты, имеющие профиль распределения размеров с d15 более около 80 мкм, d50 от около 140 до 250 мкм, d90 менее около 370 мкм, объемную плотность более 0,45 г/мл и сферичность (sh50), которая равна или превышает 0,70. Гемостатические агрегаты предпочтительно характеризуют как агрегаты, не имеющие изменений распределения размеров или имеющие минимальные изменения распределения размеров, когда их подвергают вибрационной нагрузке, более предпочтительно профиль распределения размеров гемостатических агрегатов, измеренный по d50, не падает ниже 100 мкм. В одном варианте осуществления изменения распределения размеров характеризуют посредством оптического датчика QICPIC при 20 кПа (0,2 бар). В дополнительном варианте осуществления изменения распределения размеров или минимальные изменения распределения размеров основаны на обработке в вакууме при 100 кПа (1,0 бар).

Настоящее изобретение дополнительно относится к гемостатическим агрегатам, которые подвергали помолу, увлажнению, уплотнению на валках и сушке целлюлозного материала. Настоящее изобретение дополнительно относится к способам лечения раны путем расположения описанных выше гемостатических агрегатов на ране пациента и/или в ней.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

На Фиг. 1 показана схематическая диаграмма процесса изготовления.

На Фиг. 2 представлен график, демонстрирующий серию кривых распределения размеров.

На Фиг. 3 представлен график, демонстрирующий серию кривых распределения размеров.

На Фиг. 4 представлен график, демонстрирующий серию кривых распределения размеров.

На Фиг. 5 представлен график, демонстрирующий эффективность выбранных материалов.

На Фиг. 6 представлен график, демонстрирующий эффективность выбранных материалов

На Фиг. 7 представлен график, демонстрирующий эффективность выбранных материалов

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Изобретатели открыли процесс получения гемостатических агрегатов, имеющих неожиданные свойства и значительные преимущественные эффекты для гемостаза. Гемостатические агрегаты в соответствии с настоящим изобретением получают из волокнистых материалов на основе окисленной целлюлозы или из предварительно измельченных материалов на основе окисленной целлюлозы, причем полученные гемостатические агрегаты можно использовать в различных сферах местного применения для хирургии и заживления ран, например, в качестве барьеров против адгезии, гемостатических средств, наполнителей для тканей и т. п. Материалы на основе окисленной регенерированной целлюлозы, которые можно использовать в качестве исходных материалов для получения гемостатических агрегатов настоящего изобретения, известны и доступны в продаже. Исходные материалы могут включать в себя рассасывающееся тканое или плетеное полотно, либо нетканые материалы, содержащие окисленные полисахариды, в частности, окисленную целлюлозу и ее нейтрализованные производные. Например, целлюлоза может представлять собой карбоксильно-окисленную или альдегидо-окисленную целлюлозу. Более предпочтительны окисленные регенерированные полисахариды, включая, без ограничений, окисленную регенерированную целлюлозу. Окисленная регенерированная целлюлоза предпочтительна из-за более высокой степени однородности в отличие от нерегенерированной целлюлозы. Регенерированная целлюлоза и подробное описание получения окисленной регенерированной целлюлозы представлено в патентах США № 3,364,200, 5,180,398 и 4,626,253, содержание каждого из которых включено в настоящий документ путем ссылки, как если бы оно было представлено в полном объеме.

Примеры предпочтительных целлюлозных материалов, которые можно использовать, включают в себя, без ограничений, рассасывающийся адгезионный барьер INTERCEED®, рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® Original, рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® NU-KNIT®, рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® FIBRILLAR™, рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® SNoW™.

Гемостатические агрегаты настоящего изобретения могут функционировать как гемостатические средства либо в форме пасты, либо в форме порошка с отличными гемостатическими свойствами, а также хорошей прилегаемостью и текучестью по ткани. Кроме того, гемостатические агрегаты можно физически соединять с другими агентами и биополимерами для улучшения адгезии к тканям, герметизирующих свойств и/или противоспаечных свойств.

В одном аспекте настоящего изобретения предлагается способ получения гемостатических агрегатов, имеющих преимущественные гемостатические, ранозаживляющие и другие терапевтические свойства. Предпочтительный способ настоящего изобретения применяют для производства гемостатических агрегатов непосредственно из целлюлозных материалов, таких как ткань ОРЦ или нетканые продукты, такие как описанные выше продукты.

Вкратце, предпочтительный производственный процесс начинается с материала ОРЦ, такого как рассасывающееся гемостатическое средство SURGICEL® Original, которое нарезают на секции шириной 2,5-5 сантиметров (от 1 до 2 дюймов) перед тем, как материал подают на лезвие, которое нарезает ткань на более мелкие куски. Куски ткани ОРЦ впоследствии размалывают до промежуточных тонких волокон ОРЦ посредством двух последовательных процессов помола (молотового помола и помола с пневмоклассификацией). В альтернативном варианте осуществления нарезанные куски ткани ОРЦ непосредственно преобразуют в промежуточные тонкие волокна в шаровой мельнице. Полученные промежуточные тонкие волокна ОРЦ впоследствии увлажняют до уровня от около 11% до около 16%, что измеряют посредством галогенного анализатора влажности компании Ohaus и впоследствии уплотняют на валках в агрегаты большего размера. Анализатор влажности работает на термогравиметрическом принципе, когда анализатор влажности определяет вес пробы; впоследствии пробу быстро нагревают посредством встроенного модуля галогенной сушилки, и влага испаряется. Во время операции сушки прибор постоянно измеряет вес пробы и отображает результат. По завершении сушки табулированный результат отображается как процент содержания влаги, процентное содержание твердого вещества, вес или процент восстановления, в частности, анализатор измеряет 0,5-1 грамм агрегата с нарастанием в течение 4 (четырех) минут, максимальной температурой 90 °С и следующими настройками: Test ID - LOD; Profile - Standard; Dry Temperature - 90 C; Switch Off - A60; Result - Moisture%; Custom - Off; Target Weight - None. Просеивание предпочтительно выполняют для отделения целевых частиц, имеющих размер в диапазоне от 75 до 300 мкм, как определяется посредством просеивания через экран.

Избыток влаги, созданный с целью уплотнения, удаляют посредством процесса обезвоживания или сушки после уплотнения и этапа просеивания для последующего дозирования в аппликаторы, а впоследствии устройство подвергают упаковке и стерилизации. Предпочтительная влажность хранения перед дозированием в аппликаторы предпочтительно составляет менее около 2% по завершении сушки для достижения предпочтительно менее 6% содержания влаги в контролируемых условиях окружающей среды (повышение влажности на 0,3-0,6%/час на 500 грамм пробы в зависимости от относительной влажности, как правило, при 25-55% относительной влажности).

В частности, один способ производства гемостатических агрегатов согласно изобретению включает в себя этапы, на которых: а) разрезают и обрезают исходный целлюлозный материал; b) мелют материал, полученный на этапе a); c) повторяют этап помола в пневмоклассификаторе; d) увлажняют; e) уплотняют на валках; f) просеивают; g) обезвоживают или сушат; h) опционно дозируют в контейнеры для хранения или в устройства для доставки, выполняют первичную упаковку и вторичную упаковку; и i) опционно стерилизуют.

Предпочтительно разрезание и обрезку можно выполнять для разрезания и обрезки ткани на куски соответствующего размера, которые будут составлять приблизительно 2,5 сантиметра на 8 сантиметров (1 дюйм на 3 дюйма) или 5 сантиметров на 8 сантиметров (2 дюйма на 3 дюйма), хотя также можно использовать куски меньшего размера. Основными операциями, которые выполняют для разрезания и обрезки, являются разматывание рулона ткани, разрезание ткани на полосы, обрезка полос по размеру и доставка обрезанных кусков к первому этапу помола. Известен ряд обрезных и разрезных машин, которые доступны в продаже, таких как AZCO Model FTW-1000, поставляется компанией AZCO.

На первом этапе помола обработанные куски целлюлозной ткани преобразуют из промежуточного крупного волокна, полученного на этапе разрезания и обрезки, в материал, имеющий значение D90 менее 452 мкм и значение D50 менее 218 мкм, при этом обеспечивается минимальное влияние на цветовой индекс и содержание водорастворимых веществ материала. В продаже доступен ряд машин для помола, таких как модели DASO6 и WJ-RS-D6A, производимые компанией Fitzpatrick, которые представляют собой машины для помола типа молотовой мельницы, оснащенные круглым экраном 497 мкм и набором лезвий, которые разрушают ткань до тех пор, пока она не пройдет через сито, с получением промежуточного крупного целлюлозного волокна. В примере способа обработки скорость мельницы может составлять около 7000 об/мин; температура обработки менее 80 oC; размер экрана от 1534 до 9004; количество лезвий 8 (по 2 лопасти на каждом); тип лезвий 225, лезвия ударного типа; ориентация лезвия задается как «ударная».

Коэффициент распределения размеров D50, также известный как медианный диаметр, или медианная величина распределения размеров агрегатов, - это значение диаметра агрегата при 50% в кумулятивном распределении. Например, если D50 составляет 218 мкм, то 50% агрегатов в пробе больше 218 мкм, и 50% - менее 218 мкм. Распределение размеров - это число агрегатов, которые попадают в каждый из различных диапазонов размеров, указываемое в процентах от общего числа всех размеров в интересующей пробе. Соответственно, значение D90 относится к 90% агрегатов, имеющих размер, который меньше значения D90, тогда как D10 относится к 10% агрегатов, имеющих размер, который меньше значения D10.

На данном этапе в предпочтительном процессе размер промежуточного крупного волокна, полученного в ходе первого этапа помола, дополнительно снижается до значения D90 менее 177 мкм и значения D50 менее 95 мкм, при этом обеспечивается минимальное воздействие на цветовой индекс и содержание водорастворимых веществ материала. Доступен ряд машин для второго этапа помола, таких как Air Classifier/F10 Quadro Fine Grind, производимый компанией Quadro.

Промежуточное крупное волокно, полученное на первом этапе помола, можно подавать с управляемой скоростью во вторую мельницу и пропускать через две камеры помола, разделенные измельчающим экраном. Материал можно протягивать через измельчающий отсек с помощью воздушного нагнетателя. Промежуточное крупное волокно можно обрабатывать с помощью оборудования для пневмоклассификации три раза для получения желаемого размера. В конце второго этапа помола можно собирать промежуточное тонкое волокно.

В примере способа обработки на втором этапе помола можно использовать Quadro Air Classifier F10 со скоростью вращения мельницы 8 400 об/мин, скоростью вращения вентилятора 1800 об/мин, с экраном с круглыми отверстиями 0,0018 дюйма и 3 проходами. Вместо двух этапов помола, как описано выше, промежуточное тонкое волокно ОРЦ можно также получать за один этап с помощью помола в шаровой мельнице. В альтернативном варианте осуществления помола в шаровой мельнице 50 г предварительно обрезанной ткани ОРЦ (5 см Х 5 см, (2 дюйма × 2 дюйма)) измельчают с помощью помола в шаровой мельнице с использованием 12 Zirconia высокой плотности (диоксид циркония ZrO2, 20 мм в диаметре; Glen Mills inc., г. Клифтон, штат Нью-Джерси, США), поместив шарики и пробы в дробильный сосуд объемом 500 мл. Сосуд закрепляли на опорах с зажимами и затем уравновешивали на планетарной шаровой мельнице PM100; производство компании Retsch, Inc., г. Ньютаун, штат Пенсильвания, США). Впоследствии помол выполняют двунаправленно при 450 об/мин в течение 20 минут.

После процесса помола полученное промежуточное целлюлозное тонкое волокно для последующей обработки, включая процесс уплотнения на валках, увлажняют до содержания влаги от около 11% до около 18%, более предпочтительно - от 11% до около 16%, наиболее предпочтительно - около 12-16%. Предпочтительная камера влажности, приемлемая для этапа увлажнения, доступна в продаже под названием Model CEO-916-4-B-WF4-QS, и производится компанией Thermal Product Solutions. Увлажнение воздуха в камере достигается посредством впрыска паров воды. Можно использовать типичную устойчивую температуру 25 oC, тогда как уровень влажности можно циклировать в диапазоне от 75% до 85% с предпочтительным целевым значением в 85% влажности воздуха. Время увлажнения или время пребывания материала в камере влажности может находиться в диапазоне от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от количества материала и рециркуляции воздуха. В типичном и предпочтительном цикле материал будет иметь время пребывания в течение 12-13 часов для около 3000 грамм целлюлозного промежуточного тонкого волокна, расположенного в нескольких лотках, которое подвергали воздействию относительной влажности 85%, и для целевого содержания влаги порошка после увлажнения на уровне 12%.

При применении целлюлозного промежуточного тонкого волокна с содержанием влаги, подаваемой на этап уплотнения, более 16%, например, с содержанием влаги 20% масс., получаемое промежуточное тонкое волокно ОРЦ слипалось в ходе уплотнения, демонстрировало очень низкую текучую способность и забивало уплотнитель. Таким образом, высокая влажность промежуточного тонкого волокна не приводит к получению приемлемых гемостатических агрегированных материалов. И наоборот, когда содержание влаги в промежуточном тонком целлюлозном волокне составляет менее около 8%, выход гемостатических агрегатов является чрезвычайно низким, в некоторых случаях - около 5% от желаемого количества гемостатических агрегатов.

Увлажненное промежуточное тонкое волокно ОРЦ впоследствии уплотняли и просеивали для получения гемостатических агрегированных материалов. Валковый уплотнитель уплотняет ленту, которую впоследствии подвергают предварительному размельчению, конечному помолу и просеиванию в сортировщике для получения желаемых размеров гемостатических агрегатов.

Оборудование для уплотнения известно и доступно в продаже. К примерам устройств для уплотнения относятся Chilsonator IRR220-L1A компании Fitzpatrick с ручным просеиванием Retsch AS200 Screener и Chilsonator CCS220/M3B & RV-M5A компании Fitzpatrick с устройством Screener Sweco Vibro-energy, интегрированным в M5A. Процесс уплотнения можно выполнять с использованием двух отдельных подсистем, связанных общей электрической системой. Например, первая подсистема (валковый уплотнитель: основной модуль) может представлять собой валковый уплотнитель Chilsonator CCS220 компании Fitzpatrick и мельницу M3B для предварительного размельчения уплотненного материала, тогда как вторая подсистема (валковый уплотнитель: модуль вторичного помола) представляет собой мельницу M5A для конечного помола с сортировщиком Sweco или Retch заслон для отделения для получения агрегатов желаемого размера.

Увлажненное промежуточное тонкое волокно можно подавать в лоток модуля валкового уплотнителя, сначала пропуская через основной модуль помола и затем проходя через модуль вторичного помола. Можно предусмотреть контейнер, который захватывает предварительно измельченный целлюлозный материал, получаемый от основного модуля помола. Впоследствии предварительно измельченные куски целлюлозного материала можно подавать в модуль вторичного помола, который выполняет конечный помол и сортировку с использованием сортировочной сетки. Полученный измельченный целлюлозный материал предпочтительно разделяют на мелкие (< 75 мкм), целевые (75-300 мкм) и превышающие (> 300 мкм) частицы с помощью сортировочной сетки, например, описанных выше сортировщиков Sweco или Retch.

Как показано в таблице 3, испытание показало, что использование меньшего размера, измеренного с помощью d(50) и/или d(90), для промежуточных тонких целлюлозных волокон, полученных на втором этапе помола, приводило к тому, что агрегированный продукт из последовательности уплотнителя имеет сферическое значение, которое приближается к 1. Более высокое содержание влаги (16% LOD промежуточных тонких волокон, измеренное с помощью анализатора влажности Ohaus MB45, приводило к тому, что получаемые агрегаты имели измеренную сферичность 0,76. Напротив, когда содержание влаги для промежуточных тонких волокон составляло около 11% LOD, получаемые агрегаты имели сферичность 0,72. Более высокое содержание влаги в промежуточных волокнах ОРЦ приводит к большему значению сферичности уплотненных агрегатов ОРЦ.

Предпочтительные параметры для процессов валкового уплотнения и просеивания составляют: давление валков около 12 500-13 500 кПа (125-135 бар) с целевым значением 13 000 кПа (130 бар); скорость вращения валков около 3 об/мин; валки - алмазная накатка; размеры исходного материала составляют d50 менее около 95 мкм и d90 менее 177 мкм; исходное содержание влаги составляет более около 11%, но менее около 16%; значения усилия валков около 26,0 кН/см; скорость вращения шнека горизонтальной подачи около 19 об/мин, скорость вращения шнека вертикальной подачи около 265 об/мин; просеивание разделенных целевых гемостатических агрегатов (d90 менее 370 мкм, d50 в диапазоне 140-242 мкм, а d15 выше 86 мкм. Предпочтительное давление валков имеет значение, превышающее уровень, обычно используемый в валковых уплотнителях, и получаемые материалы имеют прочность агрегатов, что продемонстрировано последующими вибрационными нагрузками.

Серии целлюлозных промежуточных тонких волокон испытывали с использованием различных валковых систем уплотнения. Из протестированных систем только модели компании Fitzpatrick, CCS20/M3B и IRR220-L1A, позволяли получить приемлемые гемостатические агрегаты. Без стремления к ограничению какой-либо конкретной теорией считается, что эти предпочтительные устройства были способны работать при достаточном усилии валков (26 кН/см) и с вертикальной ориентацией подачи на уплотнительные валки.

Из гемостатических агрегатов, полученных после уплотнения на валках и просеивания, извлекают влагу на этапе обезвоживания или сушки. Предпочтительно этап обезвоживания или сушки значительно не влияет на любые другие показатели качества продукта, такие как цвет, объемная плотность, содержание водорастворимых веществ, размер и сферичность. Как правило, в одной партии можно высушивать 750 грамм или менее порошка с использованием стандартной установки с псевдоожиженным воздушным слоем. Полученный высушенный порошок можно упаковывать и хранить в герметичных пакетах из фольги. Оборудование для обезвоживания известно и доступно в продаже. Пример настольной установки с псевдоожиженным воздушным слоем - установка производства компании Retsch (TG-200) вместимостью 6 л. Альтернативно можно также использовать установки с псевдоожиженным воздушным слоем модели № 0002 производства компании Fluid Air (Aurora, IL).

ПРИМЕР 1. Изготовление и определение характеристик

Гемостатические агрегаты получали из материала ОРЦ, как описано выше, посредством этапов разрезания и обрезки исходного материала ОРЦ с использованием ткани SURGICEL® Original, включая первый этап помола, второй этап помола посредством пневмоклассификатора с получением промежуточного тонкого волокна ОРЦ, увлажнения промежуточного тонкого волокна ОРЦ, уплотнения на валках, гранулирования, просеивания и обезвоживания.

Гемостатические агрегированные материалы содержат множество отдельных фибрилл тонкого волокна ОРЦ, которые были уплотнены и соединены вместе посредством процесса уплотнения. В предпочтительных аспектах гемостатические агрегированные материалы содержат по меньшей мере 5 удлиненных отдельных фибрилл тонкого волокна ОРЦ, более предпочтительно по меньшей мере 10 удлиненных отдельных фибрилл тонкого волокна ОРЦ, либо от 5 до 100 удлиненных отдельных фибрилл тонкого волокна ОРЦ, например 10-50.

Полученные материалы представляют собой агрегаты, а не частицы. В них отсутствует центральная область или определенные поры. Вместо этого оказывается, что фибриллы или волокна формируют взаимодействующую сеть без потери их фибрильной структуры, каждая из которых взаимно соединена по дискретным точкам. В результате описанных выше процессов получают агрегат, имеющий структуру взаимосвязанных фибрилл с достаточной массой для получения соединений и волокон для обеспечения плотности, которая больше плотности плазмы, и способности впитываться и впоследствии легко диспергироваться для максимизации коагулирующих эффектов карбоксильных групп.

Гемостатические агрегаты настоящего изобретения имеют общий размер (определяемый по их наибольшим размерам) менее около 500 мкм, но по существу более около 50 мкм. Гемостатические агрегаты с такими размерами должны составлять большинство частиц конечного гемостатического материала, т. е. более 50%, например более 80% или более 90% всех частиц. Предпочтительные гемостатические агрегированные материалы, обладающие признаками изобретения, характеризуются таким распределением размеров, что [d15 > 86 мкм], [d50, 140 ~ 242 мкм], [d90<370 мкм], как измеряется методом QICPIC FERET_MIN Q3. QICPIC представляет собой датчик высокоскоростного анализа изображений, поставляемый компанией Sympatec GMBH, Германия.

Объемная плотность - это отношение массы пробы неуплотненного порошка к ее объему, включая объем пустот между частицами. Измерение объемной плотности проводили в соответствии с USP 616 (2012). Гемостатические агрегированные материалы, обладающие признаками изобретения, предпочтительно имеют объемную плотность (г/мл) в диапазоне от 0,3 до 0,7, предпочтительно более 0,45 г/мл, например 0,5 г/мл.

Сферичность (sh50) медианных частиц (D50), измеренная методом Sympatec QICPIC, была равна или превышала 0,5, например 0,70, где 1 соответствует сфере, что указывает на то, что гемостатические агрегаты имеют относительно сферическую форму. Сферичность определяли и измеряли, как показано ниже. Сферичность гемостатических агрегатов связана с диаметром круга, имеющего такую же площадь, что и площадь проекции агрегата. Сферичность, S, представляет собой отношение периметра P эквивалентного круга, PEQPC, к реальному периметру, Preal. Если площадь частицы=А, сферичность определяется по приведенной ниже формуле:

.

Полученная сферичность имеет значение от 0 до 1. Чем меньше значение, тем более неправильной является форма частицы. Это объясняется тем фактом, что нерегулярная форма приводит к увеличению периметра. Отношение всегда основано на периметре эквивалентного круга, так как это наименьший возможный периметр с заданной площадью проекции. Значение 1 соответствует идеальной сфере.

Были получены и протестированы несколько размеров гемостатических агрегированных материалов в сравнении с промежуточным тонким волокном ОРЦ с различным размером частиц, как показано ниже в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение гемостатических порошков на основе ОРЦ и протестированных гемостатических агрегатов

Если усилие уплотнения было слишком низким, например, ниже около 10 кН/см, полученный материал возвращается в свое исходное состояние в виде тонкого волокна в грануляторе, связанном с системой уплотнения (помол после уплотнения или вторичный помол). Если усилие уплотнения является слишком высоким, продукт будет «чрезмерно уплотнен». Чрезмерное уплотнение наблюдали при выходе материала после процесса уплотнения на валках, например, когда он обесцвечен, является чрезмерно горячим или сильно поврежден. При использовании параметров процесса, как определено выше, и с использованием скоростей вращения вертикальных шнеков более 22 об/мин, уплотненная лента демонстрировала признаки ожогов, таким образом термически повреждая целлюлозный материал.

Как описано выше, гемостатические агрегаты создаются путем проталкивания порошка тонких частиц ОРЦ под давлением между двумя противоположно вращающимися валками с получением лентоподобных «уплотнений», которые впоследствии размалывают в агрегаты, которые подвергают просеиванию с получением желаемых гемостатических агрегатов в диапазоне от 106 мкм до 300 мкм путем просеивания через экран.

Кроме того, без стремления к ограничению какой-либо конкретной теории, механизмы связывания, которые могут удерживать частицы вместе, представляют собой (1) силы Ван-дер-Ваальса - во время уплотнения материал ОРЦ сжимают таким образом, что эти силы Ван-дер-Ваальса связывают весь материал вместе с образованием твердых уплотненных агрегатов; и (2) межмолекулярное водородное связывание, также со связыванием всего материала вместе при наличии определенного уровня влаги.

ПРИМЕР 2

Используя описанные выше способы производства, получали пробы гемостатических агрегатов с этапом увлажнения и без него; при этом все остальные этапы обработки были равнозначны. Оба образца подвергали измерению распределения размеров с помощью оборудования Sympatec QICPIC с использованием вакуумной обработки при 20 кПа (0,2 бар), и были получены кривые распределения размеров (Фиг. 1). Кривая 1 показывает распределения размеров в образце, полученном с использованием этапа увлажнения промежуточного тонкого волокна ОРЦ перед уплотнением на валках, тогда как кривая 2 показывает распределение размеров в образце, полученном без увлажнения промежуточного тонкого волокна ОРЦ.

После этого оба образца, 1 и 2, подвергали воздействию вибрационного испытания. Испытание заключалось в установке флаконов, содержащих 2 г порошка гемостатических агрегатов, которые были получены на решетчатом встряхивателе (Retch AS200), который вибрировал с амплитудой 1 мм/г в течение 90 минут, с последующей амплитудой 3 мм/г в течение 90 минут. После вибрационной нагрузки образцы снова подвергали такому же измерению распределения размеров посредством Sympatec QICPIC. Результаты также показаны на Фиг. 2.

Кривая 1a на Фиг. 2 показывает распределение размеров образца, полученного с использованием этапа увлажнения и который подвергали вибрационному испытанию. Кривая 2a на Фиг. 2 показывает распределение размеров образца, полученного без использованием этапа увлажнения и который подвергали такому же вибрационному испытанию. Как можно видеть, контрольный образец 2, который был получен из промежуточного тонкого волокна ОРЦ, не подвергавшегося увлажнению перед уплотнением на валках, демонстрировал значительное изменение в распределении размеров, согласно которому сниженный размер свидетельствует о разрушении гемостатических агрегатов на более мелкие субъединицы, при этом d50 изменялся с 137 мкм до 50 мкм. Напротив, образец 1 не демонстрирует заметного изменения, поскольку кривые 1 и 1a очень похожи. Содержание влаги в увлажненном промежуточном тонком волокне ОРЦ, использованном для изготовления образцов гемостатических агрегатов, имеющих распределение размеров, показанное на кривых 1 и 1а, было в пределах 11-16%. Содержание влаги в промежуточном тонком волокне ОРЦ, использованном для изготовления образцов гемостатических агрегатов, показанных на кривых 2 и 2а, составило 2,0%. Значительное изменение в свойствах в результате вибрационной нагрузки является нежелательным и может привести к неблагоприятному воздействию на терапевтическую эффективность, как будет показано ниже. Вибрационная нагрузка указывает на нагрузки, связанные с дозированием, хранением и транспортировкой, которым могут подвергаться гемостатические агрегаты в процессе применения, и, таким образом, значительное изменение свойств может оказывать отрицательное воздействие на гемостатическую эффективность. Преимуществом является то, что в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения гемостатические агрегаты по существу не имеют изменений распределения размеров или имеют минимальные изменения в распределении размеров после того, как они были подвергнуты воздействию вибрационной нагрузки, как это было измерено оптическим датчиком Sympatec QICPIC при 20 кПа (0,2 бар).

ПРИМЕР 3

Испытание проводили с использованием описанной выше методологии для измерений распределения размеров. Как указано выше, пробы гемостатических агрегатов, полученные с этапом увлажнения и без него, при эквивалентности всех других этапов обработки, измеряли на том же оборудовании QICPIC, но с использованием двух настроек давления - низкого давления вакуума 20 кПа (0,2 бар) и повышенного давления вакуума 100 кПа (1 бар). Каждый образец подвергали измерению распределения размеров с использованием для обработки вакуумом оборудования QICPIC, как при 20 кПа, так и при 100 кПа (0,2 бар и 1,0 бар), и для сравнения были получены кривые распределения размеров. На Фиг. 3 показана кривая 1, соответствующая распределению размеров, измеренному при 20 кПа (0,2 бар) для образца гемостатических агрегатов, полученного с этапом увлажнения, применяемым к промежуточному тонкому волокну ОРЦ перед уплотнением на валках. Кривая 1a показывает распределение размеров, измеренное при 100 кПа (1,0 бар) для того же образца гемостатического агрегата. Эти данные указывают на то, что повышенное давление обработки вакуумом при 100 кПа (1,0 бар) приводит к по существу такому же распределению размеров или к минимальным изменениям распределения размеров для образца гемостатических агрегатов, полученного с этапом увлажнения, применявшимся к промежуточному тонкому волокну ОРЦ перед уплотнением на валках. Значение d50 изменялось только в диапазоне от 190 до 199 мкм.

На Фиг. 4 показано такое же испытание, которое проводили для образцов, полученных без этапа увлажнения. На Фиг. 4 показана кривая 1, соответствующая распределению размеров, измеренному при 20 кПа (0,2 бар) для образца гемостатических агрегатов, полученного без этапа увлажнения, применяемого к промежуточному тонкому волокну ОРЦ перед уплотнением на валках. Кривая 1a показывает распределение размеров, измеренное при 100 кПа (1,0 бар) для того же образца гемостатического агрегата. Эти данные указывают на то, что повышенное давление обработки вакуумом при 100 кПа (1,0 бар) приводит к значительному изменению распределения размеров для образца гемостатических агрегатов, полученного без этапа увлажнения, применявшегося к промежуточному тонкому волокну ОРЦ перед уплотнением на валках. Значение d50 значительно изменялось в диапазоне от 147 до 84 мкм, что свидетельствует о том, что размер гемостатических агрегатов, показанных на Фиг. 4, сильно уменьшается при увеличении давления.

Нагрузка обработкой высоким давлением может относиться к доставке гемостатических агрегатов посредством различных устройств доставки, включая осуществляемую газом доставку. Преимуществом является то, что в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения гемостатические агрегаты по существу не имеют изменений в распределении размеров при обработке вакуумом при 100 кПа (1,0 бар). Важно отметить, что чрезмерные механические силы перемешивания или сталкивания могут оказывать отрицательное воздействие на распределение размеров гемостатических агрегатов и, таким образом, влиять на гемостатическую эффективность. Силы столкновения, создаваемые в эксперименте Sympatec QICPIC, указывают на чувствительность гемостатических агрегатов к давлению и могут использоваться для качественного определения относительной стабильности.

Пример 4. Гемостатические свойства

В другом аспекте настоящего изобретения показано, что гемостатические агрегаты обладают превосходными гемостатическими свойствами, или свойствами свертывания крови, при испытании in-vitro. Используя описанные выше способы производства, получали пробы гемостатических агрегатов с этапом увлажнения и без него, при этом все остальные этапы обработки были равнозначны. Некоторые образцы также подвергали вибрационной нагрузке, как описано выше.

Свежую свиную кровь помещали в несколько пробирок для испытаний объемом 4,5 мл (BD Vacutainer) с 3,2% буферного раствора цитрата натрия и разбавляли физиологическим раствором (0,9% NaCl USP) в соотношении 2,5/1 (об/об). Впоследствии 1 мл этого раствора крови помещали в стеклянный флакон объемом 7 мл с последующим нанесением 100 мг пробы каждого гемостатического агрегата и оставляли его в течение 2 минут перед проведением оценки. Впоследствии флакон опрокидывали, позволяя всей несвернувшейся крови перетечь из флакона в приемный сосуд. Впоследствии оставшиеся остатки и свернувшуюся кровь в каждом флаконе оценивали по массе. Каждую пробу испытывали трижды. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

Анализ данных свидетельствует о том, что образец гемостатических агрегатов, полученный с этапом увлажнения, применявшимся к промежуточному тонкому волокну ОРЦ перед уплотнением на валках, демонстрировал отличное свертывание крови in vitro, даже после воздействия вибрационной нагрузки. Напротив, даже если образец гемостатических агрегатов, полученный без этапа увлажнения, демонстрировал отличное свертывание крови in vitro, тот же самый образец после воздействия вибрационной нагрузки демонстрировал слабое свертывание крови in vitro. В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения механическая стабильность гемостатических агрегатов проявляется в устойчивых гемостатических свойствах.

ПРИМЕР 5

В таблице 3 показаны параметры гемостатических агрегатов, полученных в различных партиях, при этом параметры приведены как средние значения трех испытаний. Параметры процесса были аналогичными, с различными материалами для подачи (промежуточное тонкое волокно). Свертывание крови измеряли с использованием описанных выше способов. Объемную плотность и распределения размеров гемостатических агрегатов измеряли с использованием описанных выше способов.

Как видно из таблицы 3, хорошее свертывание достигается для гемостатических агрегатов, имеющих значение сферичности (sh50), которое равно или превышает около 0,6. Лучшее свертывание, т. е. при котором более 80% крови остается во флаконе, было достигнуто для гемостатических агрегатов со значением сферичности (sh50) по меньшей мере около 0,7 и объемной плотности выше 0,5 (г/мл). Было отмечено, что меньшие размеры подаваемого материала приводили к образованию гемостатических агрегатов с этими свойствами. Анализ данных указывает на то, что образцы гемостатических агрегатов, полученные с этапом увлажнения, применяемым к промежуточному тонкому волокну ОРЦ перед уплотнением на валках, и имеющие объемную плотность выше 0,5, демонстрировали отличное свертывание крови in vitro. Анализ данных указывает на то, что образцы гемостатических агрегатов, полученные с этапом увлажнения, применяемым к промежуточному тонкому волокну ОРЦ перед уплотнением на валках, и имеющие сферичность (sh50) выше 0,7, демонстрировали отличное свертывание крови in vitro.

На основании данных, приведенных в таблице 3, гемостатические агрегаты настоящего изобретения имеют среднюю сферичность выше 0,6, предпочтительно выше 0,65, более предпочтительно выше 0,7, наиболее предпочтительно выше 0,75.

Таблица 3

Примечание. Для материала линии G промежуточное тонкое волокно получали с использованием обработки на шаровой мельнице. Способ помола в шаровой мельнице для преобразования ткани в промежуточные тонкие волокна ОРЦ можно описать следующим образом. 50 г предварительно вырезанной ткани ОРЦ (5 см x 5 см (2 дюйма x 2 дюйма)) измельчали в шаровой мельнице с 12 циркониевыми шарами 20 мм в диаметре с высокой плотностью (производство компании Glen Mills Inc., г. Клифтон, штат Нью-Джерси, США), поместив шарики и пробы в дробильный сосуд объемом 500 мл. Сосуд закрепили на опорах с зажимами и впоследствии уравновешивали на планетарной шаровой мельнице PM100 (производство компании Retsch, Inc., г. Ньютаун, штат Пенсильвания, США). Впоследствии помол выполняли двунаправленно при 450 об/мин в течение 20 минут.

Можно вывести линейную регрессию и график для d(50) [y=-301,03x+301,92, где R2 составляет 0,950] и d(90) [y=-680,11x - 659,02, где R2 составляет 0,9887] для связи исходного промежуточного тонкого волокна с получаемой сферичностью гемостатических агрегатов. Более тонкое промежуточное тонкое волокно способствует обеспечению более высокой сферичности гемостатических агрегатов, например, при использовании промежуточного тонкого порошка с d(50) около 65 мкм и d(90) около 120 мкм, сферичность гемостатических агрегатов составляет около 0,8. Такие же корреляции приведены в таблице 3.

Как показано в таблице 3, для значений d(50) и d(90) промежуточного тонкого порошка 96 и выше (т. е. от 96 до около 130 для d(50) и от 200 до около 270 для d(90) полученное свертывание крови составляло 70-30%, а сферичность составляла 0,56-0,67. Для значений d(50) и d(90) промежуточного тонкого порошка ниже 96 (т. е. 35 для d(50)) и ниже 200 (т. е. 122 для d(90)) полученное свертывание крови составляло выше 80%, а сферичность была выше 0,7. Гемостатические агрегаты с гладкими краями, особенно те, которые имеют сферичность, которая приближается к 1, хорошо протекают в аппликаторе или распылителе, тогда как гемостатические агрегаты с выступами протекали в аппликаторе не так хорошо.

На Фиг. 5 показаны результаты гемостатического испытания гемостатических агрегатов, которые показаны в сравнении с другими гемостатическими материалами. Использовали модель создания дефекта печени свиньи с помощью щипковой биопсии. Испытуемыми материалами были гемостатические агрегаты (на диаграмме обозначены столбиком A); рассасывающийся микропористый полисахаридный гемостатический порошок на растительной основе, полученный из очищенного растительного крахмала (на диаграмме обозначен столбиком B); и растительный порошок крахмала, формирующий гидрофильные адгезивные гемостатические полимеры, состоящие из рассасывающихся полисахаридов (на диаграмме обозначен столбиком C).

Способ испытаний. Дефекты диаметром 6 мм и глубиной 3 мм создавали с помощью щипков для биопсии. Перед нанесением продукта на участок обеспечивали условия для кровотечения в течение нескольких секунд. Пробный участок с дефектом оценивали как гемостатический (Pass), если гемостаз достигался в течение ≤ 10 минут и сохранялся в течение 1 минуты без окклюзивного давления, негемостатические участки оценивали как Fail. Для участков Pass измеряли время до достижения гемостаза (TTH). Как видно на Фиг. 5, гемостатические агрегаты приводили к значительно более низким значениям TTH, чем сравнительные материалы, на 89% большему значению ТТН, чем материал B, и на 93% большему значению ТТН, чем материал C, при этом p-значение составляло < 0,001 в обоих случаях. Столбик D на диаграмме обозначает отрицательный контроль, т. е. кровотечение, при котором не наносили гемостатический агент.

ПРИМЕР 6

Для агрегатов ОРЦ и тонких волокон получали распределения размеров частиц. Типичный материал агрегата имел значения средневзвешенного по объему диаметра Фере D(15), D(50) и D(90) 111, 178 и 307 мкм. Этот порошок также имел сферичность Sh(50)=0,76. Типичные мелкие волокна ОРЦ имели значения средневзвешенной по длине длины D(10), D(50) и D(90) 30, 72 и 128 мкм.

Размеры и формы частиц получали с помощью анализатора изображений Sympatec QICPIC (Sympatec GMBH, г. Клаусталь-Целлерфельд, Германия). Разрешение его камеры составляло 1024×1024 пикселей с размером пиксела 10×10 мкм2. Диапазон его измерений составляет от 5 до 1705 мкм. Для введения твердых частиц в диспергатор RODOS/L применяли вибрационное подающее устройство VIBRI/L. Впоследствии изображения диспергированных частиц получали с помощью QICPIC с частотой кадров камеры 450 кадров/с. Для расчета размеров частиц агрегатов применяли метод Фере min Q3, тогда как для определения значений длины волокон применяли алгоритм Sympatec LEFI Q1.

Сферичность [Sh(50)] агрегатов с медианным диаметром определяли методом Sympatec QICPIC с использованием отношения периметра Р эквивалентного круга (PEQPC) к реальному периметру (Preal), в котором A=площадь частицы, приведенная в уравнении S=(PEQPC)/(Preal)=2(πA)1/2/(Preal). Площадь проекции эквивалентного круга совпадает с площадью проекции реальной частицы.

Площадь поверхности и смачиваемость поверхности

Были определены дополнительные характеристики материалов для измерения площади поверхности и смачиваемости каждого гемостатического материала. Смачиваемость обеспечивает относительную меру полярности поверхности и, следовательно, степень гидрофильного или гидрофобного поведения материала по отношению к цельной крови. Анализ площади поверхности проводили с использованием обращенной газовой хроматографии (модель IGC-SEA, компания Surface Measurement Systems, Алпертон, Великобритания). Приблизительно 750 мг каждой пробы помещали в отдельные силанизированные стеклянные колонки (300 мм в длину при внутреннем диаметре 4 мм). Каждую колонку кондиционировали гелиевым газом в течение 60 минут при 37°C и относительной влажности 0%. Все эксперименты проводили при 37 °С при общей скорости потока гелия 10 мл/мин с использованием метана для коррекции мертвого объема. Для определений площади поверхности использовали на основании изотермов сорбции декана ВЭЖХ-класса (Sigma Aldrich, г. Сент-Луис, штат Миссури, США) использовали модель Брунауэра, Эммета и Теллера (BET) с использованием хроматографа в режиме импульсной сорбции.

Площади поверхности согласно методу Брунауэра, Эммета и Теллера (BET) для агрегатов ОРЦ [Sh(50)=0,76], агрегатов ОРЦ [Sh(50)=0,51], тонких волокон ОРЦ и сфер на основе крахмала приведены в таблице 4. Агрегаты ОРЦ со значениями сферичности 0,51 и 0,76 имели значения площади поверхности 0,67 м2/г и 0,40 м2/г соответственно. Агрегаты ОРЦ и тонкие волокна принадлежат к одному и тому же семейству окисленной регенерированной целлюлозы, но агрегаты ОРЦ имеют более низкое отношение площади поверхности к массе. Было также установлено, что агрегаты ОРЦ с более низкими значениями сферичности имели более высокие площади поверхности, чем агрегаты с более высокими значениями сферичности, если они имели аналогичные распределения размеров частиц. В отличие от порошков ОРЦ сферы на основе крахмала имели самую высокую площадь поверхности среди четырех материалов.

Таблица 4. Сферичность и площадь поверхности испытуемых материалов

Анализ таблицы 4 свидетельствует о том, что агрегаты ОРЦ с высокими значениями сферичности имеют значительно более низкую площадь поверхности по сравнению тонкими волокнами ОРЦ и агрегатами ОРЦ с низкой сферичностью. Агрегаты ОРЦ с высокой сферичностью имели площадь поверхности в 1,5 раз ниже по сравнению с агрегатами ОРЦ с низкой сферичностью и приблизительно в 3 раза ниже по сравнению с тонким волокном ОРЦ.

Смачиваемость или гидрофильность испытуемых материалов определяли делением кислотно-основного компонента поверхностной энергии на общую поверхностную энергию (γAB/γT). Профиль поверхностной энергии определяли посредством методов картирования, при которых определяли конкретные свободные энергии десорбции посредством поляризации. Дисперсионный компонент поверхностной энергии (γD) измеряли по методу Dorris и Gray с использованием неполярных зондов класса ВЭЖХ: декана, нонана, октана и гептана (Sigma Aldrich, г. Сент-Луис, штат Миссури, США). Кислотно-основный компонент поверхностной энергии (γsAB) определяли с использованием модели Гуда-Осса-Чодери (GvOC), в которой кислотно-основный компонент принимается в виде геометрического среднего параметра кислоты Льюиса (γs-) и параметра основания Льюиса (γs +). Общая поверхностная энергия (γT) представляет собой сумму дисперсионной поверхностной энергии и кислотно-основной поверхностной энергии (γT=γD+γsAB). Поскольку значения γbloodAB не были известны, вышеуказанные уравнения упрощали для расчета только работ адгезии и когезии по значению общей поверхностной энергии с использованием значения поверхностного натяжения для крови (γbloodT) при 37°C=52,6 мДж/м2. Полученные результаты смачиваемости поверхности представлены в таблице 5.

Таблица 5. Смачиваемость поверхности

Анализ таблицы 5 свидетельствует о том, что агрегаты ОРЦ с высокими значениями сферичности имеют значительно более низкую смачиваемость по сравнению тонкими волокнами ОРЦ и агрегатами ОРЦ с низкой сферичностью. Смачиваемость агрегатов ОРЦ с высокой сферичностью была почти в 2 раза ниже по сравнению с агрегатами ОРЦ с низкой сферичностью и приблизительно в 3 раза ниже по сравнению с тонким волокном ОРЦ.

Плотность

«Истинную плотность» материалов получали посредством газового пикнометра. Результаты представлены в таблице 6. Хотя все значения плотности протестированных материалов ОРЦ и крахмальных сфер выше, чем плотность воды 1,0 г/см3, было установлено, что взаимодействия с кровью были разными. Только агрегаты с высокой сферичностью немедленно проникали в поверхность крови и инициировали быстрое свертывание. Агрегаты с более низкой сферичностью, а также тонкие волокна ОРЦ преимущественно или частично оставались на поверхности крови, как будет описано ниже. Фактически истинные значения плотности всех протестированных агрегатов ОРЦ и тонких волокон близки, но агрегаты ОРЦ с высокой сферичностью демонстрировали немедленное проникновение в поверхность крови.

Таблица 6. Истинная плотность протестированных материалов

Несмотря на похожую плотность, материалы ОРЦ неожиданно показали разные типы взаимодействий с кровью. Тонкие волокна ОРЦ преимущественно плавали на поверхности крови с небольшим проникновением. Агрегаты ОРЦ с низкой сферичностью показывали некоторое проникновение, но не такое глубокое, как агрегаты с высокой сферичностью.

Как оказалось, способность проникать в кровь непосредственно связана с площадями поверхности материалов ОРЦ. Более высокая площадь поверхности приводила к более низкому проникновению. Материалы с меньшей площадью поверхности будут быстрее погружаться в кровь. Смачиваемость является еще одной отличительной чертой этих трех материалов. Тонкие волокна ОРЦ и агрегаты с низкой сферичностью имеют несколько более высокие значения смачиваемости по сравнению с агрегатами с высокой сферичностью. Они являются более гидрофильными. Порошки с высокой площадью поверхности и значениями смачиваемости будут взаимодействовать с кровью быстрее, чем порошки с низкими площадями поверхности и значениями смачиваемости. Поскольку скорость загустевания ОРЦ и крови является относительно высокой, порошки с более высокими площадями поверхности и смачиваемостью не способны проникать в кровь и будут оставаться рядом с поверхностью. С другой стороны, порошки с более низкой поверхностью с низкой смачиваемостью будут способны взаимодействовать с большим объемом крови, что приведет к образованию лучших сгустков.

Сферы на основе крахмала имеют самую высокую площадь поверхности среди всех материалов, и их степень проникновения в кровь была минимальной.

ПРИМЕР 7. Свертывание in vitro. Дополнительные гемостатические исследования

Отбирали свиную кровь в пробирки Vacutainer (Becton, Dickinson and Company, Franklin Lakes, Нью-Джерси, США) объемом 4,5 мл с добавлением 3,2% буферного раствора цитрата натрия. Впоследствии аликвоту разбавленной крови объемом 1 мл переносили во флакон объемом 7 мл, после чего наносили по 100 мг каждого испытуемого изделия. Свертыванию позволяли протекать в течение 2 минут при комнатной температуре. Флакон закрывали, переворачивали вверх дном и помещали в анализатор объемной плотности (Quantachrome Autotap EC148; Quantachrome Instruments, г. Бойнтон Бич, штат Флорида, США) и механически встряхивали 5 раз. Через 2 минуты колпачок удаляли, несвернутый материал выливали под действием силы тяжести, а оставшийся остаток в каждом флаконе рассчитывали по массе. Для каждой пробы выполняли шесть повторов.

Испытывали гемостатическую активность агрегатов ОРЦ, полученных с 2 значениями сферичности [Sh(50)=0,51 и Sh(50)=0,76], тонких волокон ОРЦ, из которых были получены агрегаты, и доступного в продаже гемостатического средства, состоящего из сфер на основе крахмала. Это исследование инициировали для определения того, насколько общая сферичность испытуемых материалов ОРЦ влияет на свертывание и в какой степени эти экспериментальные продукты сравнимы с разрешенным к применению рассасывающимся гемостатическим средством.

Пробы оценивали до и в течение до 2 минут после добавления 100 мг каждого гемостатического средства. На каждой панели пробирка № 1 представляла собой необработанный контроль, пробирку № 2 обрабатывали сферами на основе крахмала, пробирку № 3 обрабатывали тонкими волокнами ОРЦ, пробирку № 4 обрабатывали агрегатами ОРЦ с низкой сферичностью [Sh (50)=0,51], а пробирку № 5 обрабатывали агрегатами ОРЦ с высокой сферичностью [Sh(50)=0,76].

Было установлено, что в течение нескольких секунд наблюдались видимые различия в активности испытуемых материалов. Агрегаты ОРЦ с высокой сферичностью [Sh(50)=0,76] немедленно проникали в поверхность крови и инициировали коагуляцию. Агрегаты ОРЦ с меньшей сферичностью [Sh(50)=0,51] проникали, но в меньшей степени; а тонкие волокна ОРЦ (по существу асферичные) в определенной степени оставались на поверхности жидкой крови. Сферы на основе крахмала оставались сверху на поверхности крови и не проникали в жидкость. Это указывает на то, что высокая степень сферичности способствует способности агрегатов ОРЦ проникать в кровь. Однако сама по себе сферичность не была единственным фактором, влияющим на проникновение, поскольку сферы на основе крахмала были наименее проникающими и наиболее сферичным протестированным материалом [Sh(50)=0,93].

В течение 2 минут наблюдались видимые различия в свертывающей активности испытуемых материалов. Вся кровь во флаконе, обработанная агрегатами ОРЦ с высокой сферичностью, была полностью свернувшейся, на что указывал красновато-бурый цвет, которых характерен для сгустков ОРЦ. Кровь, обработанная агрегатами ОРЦ с низкой сферичностью и тонкими волокнами ОРЦ, оказалась менее связанной, а кровь, обработанная сферами на основе крахмала, оказалась примерно такой же, как и необработанная контрольная кровь. Когда флаконы перевернули, оказалось, что только агрегаты ОРЦ с высокой сферичностью приводили к образованию крепкого, слипающегося сгустка. В контрольной пробирке, содержащей необработанную кровь, коагуляции не было. Агрегаты ОРЦ с высокой сферичностью приводили к образованию полностью связанного сгустка, который прилипал к флакону. Агрегаты ОРЦ с низкой сферичностью приводили к образованию менее слипающегося сгустка, а тонкие волокна ОРЦ приводили к образованию умеренного сгустка. В пробирке, обработанной сферами на основе крахмала, сгусток практически отсутствовал.

Эффективность свертывания количественно оценивали путем сравнения массы крови во флаконах до и после переворачивания. Флаконы переворачивали, механически встряхивали 5 раз с помощью анализатора объемной плотности и выдерживали в течение 2 минут; несвернувшуюся кровь просто выливали из нижней части флакона, а оставшийся остаток в каждом флаконе рассчитывали по массе; каждую пробу испытывали 6 раз. Результаты данного испытания приведены на Фиг. 6. Эффективность свертывания для агрегатов ОРЦ с высокой и низкой сферичностью составила 95% и 38% соответственно. Эффективность свертывания тонких волокон ОРЦ и сфер на основе крахмала составила 26% и 19% соответственно. Необработанная кровь содержала только 4% своей массы в виде сгустки. Планки погрешностей представляют собой ± стандартное отклонение. Агрегаты ОРЦ с высокой сферичностью имели наибольшую эффективность свертывания.

ПРИМЕР 8. Свертывание in vitro. Влияние сферичности агрегатов на эффективность коагуляции

Получали и сравнивали агрегаты с несколькими различными значениями сферичности. При сравнении агрегатов с аналогичным распределением размеров частиц более сферичные агрегаты имели меньшую площадь поверхности и имели самую высокую эффективность свертывания. Анализы коагуляции in vitro проводили на партиях агрегатов ОРЦ со значениями сферичности в диапазоне от 0,51 до 0,79. Результаты, представленные на Фиг. 7, указывают, что более сферичные агрегаты имели большую эффективность свертывания, чем менее сферичные формы. При сферичности 0,79 эффективность свертывания составила приблизительно 96%, тогда как при сферичности 0,51 эффективность составляла менее 33%. Планки погрешностей представляют собой ± стандартное отклонение. Предпочтительной для высокоэффективного свертывания является сферичность выше 0,65, более предпочтительно выше 0,70, наиболее предпочтительно выше 0,75.

ПРИМЕР 9. Гемостаз in vivo

Было проведено долгосрочное исследование стабильности, в ходе которого оценивали влияние условий хранения и ускоренного старения на гемостатическую активность в модели создания дефекта печени с помощью щипковой биопсии у свиней. В рамках более широкого исследования можно сравнить влияние сферичности агрегатов ОРЦ [Sh(50)=0,56 или Sh(50)=0,76] на гемостатическую эффективность.

В этом исследовании использовали пять свиней женского пола йоркширской породы весом 54-57 кг. С помощью щипковой биопсии создавали дефекты посредством устройства для биопсии 6 мм, на котором отмечали глубину останова приблизительно 3 мм с помощью хирургической ленты. Щипцы для биопсии использовали для рассечения паренхиматозной поверхности печени под углом, перпендикулярным ткани, с помощью осторожного вращательного движения. Щипцы удаляли после рассечения ткани до необходимой глубины 3 мм. Ткань в центре участка прокола удаляли с использованием щипцов и хирургических ножниц и выполняли предназначенную для этого лекарственную обработку.

После создания испытуемого участка биопсии его промокали марлей и на участок наносили соответствующее испытуемое изделие. На поверхность испытуемого материала наносили сухую неприлипающую раневую повязку (например, Telfa™ Non-Adherent Dressing) с последующим надавливанием с помощью пальцев для обеспечения адекватной и равномерной тампонады участка.

Первоначально давление поддерживали в течение 30 секунд с последующим удалением неприлипшей повязки и 30-секундной оценкой гемостаза. Если в течение начальной оценки происходило кровотечение, давление немедленно возобновляли с использованием неприлипающей раневой повязки в течение дополнительных 30 секунд с последующей новой 30-секундной оценкой гемостаза до достижения общего времени в 2 минуты после нанесения продукта. Если кровотечение не происходило в течение 30-секундного периода наблюдения, время до достижения гемостаза отмечали как время, когда убирали последнюю нанесенную тампонаду. Впоследствии каждый участок, на котором был достигнут гемостаз в течение 2 минут, промывали физиологическим раствором объемом до 10 мл и наблюдали надежность (поддержание) гемостаза в течение следующего 30-секундного периода наблюдения. Если после промывания происходило кровотечение, испытание на надежность гемостаза отмечали как fail, и хирург использовал корректирующие меры для контроля кровотечения перед продолжением периода испытания. Если гемостаз поддерживался в течение 30-секундного периода наблюдения после промывания, испытание на надежность гемостаза отмечали как pass. Если в течение периода испытания периоды тампонады и наблюдения продолжались более 2 минут, т. е. без достижения гемостаза, наблюдения за этим участком прекращали, а в необработанных данных время до достижения гемостаза записывали как более 2 минут. Это случалось только на участках с отрицательным контролем. Эту процедуру повторяли с каждым испытуемом изделием в соответствии с указаниями. Если попытка достижения гемостаза была неудачной при успешном размещении изделия, попыток повторного нанесения изделия не предпринимали. Участки отрицательного контроля не обрабатывали.

Наблюдали различия в гемостатической эффективности in vivo в отношении сферичности, которые совпадали с результатами коагуляции in vitro. Все участки, обработанные агрегатами ОРЦ [Sh(50)=0,56, n=16; Sh(50)=0,76, n=12], имели медианное время до достижения гемостаза 30 секунд, и 100% участков демонстрировали полный гемостаз в течение 2 минут. Однако 38% участков, обработанных агрегатами ОРЦ с низкой сферичностью, имели пролонгированное кровотечение, что требовало корректирующего нанесения другого материала ОРЦ (снега ОРЦ) для контроля значительной геморрагии, которая возникала после того, как пробу испытывали и классифицировали как успешную в достижении гемостаза.

Эти наблюдения подтвердили данные in vitro, которые указывают на то, что агрегаты с большей сферичностью являлись более эффективными гемостатическими агентами.

В дополнительных аспектах настоящего изобретения гемостатические агрегаты можно комбинировать с различными добавками для дополнительного усиления гемостатических свойств, ранозаживляющих свойств и эксплуатационных характеристик, используя добавки, известные специалистам в данной области, включая гемостатические добавки, такие как желатин, коллаген, целлюлоза, хитозан, полисахариды, крахмал, КМЦ, соли кальция; гемостатические агенты на основе биологических веществ, примеры которых могут включать в себя тромбин, фибриноген и фибрин; дополнительные биологические гемостатические агенты включают в себя, без ограничений, ферменты-прокоагулянты, белки и пептиды; каждый такой агент может быть натуральным, рекомбинантным или синтетическим и может быть дополнительно выбран из группы, состоящей из фибронектина, гепариназы, фактора X/Xa, фактора VII/VIIa, фактора IX/IXa, фактора XI/XIa, фактора XII/XIIa, тканевого фактора, батроксобина, анкрода, экарина, фактора фон Виллебранда, альбумина, поверхностных гликопротеинов тромбоцитов, вазопрессина и аналогов вазопрессина, эпинефрина, селектина, яда со свойствами прокоагулянта, ингибитора активатора плазминогена, активаторов тромбоцитов, синтетических пептидов, имеющих гемостатическую активность, производных указанных выше веществ и любой их комбинации. Предпочтительными биологическими гемостатическими агентами, которые можно применять в комбинации с частицами ОРЦ, измельченной в шаровой мельнице, являются тромбин, фибриноген и фибрин; противоинфекционные агенты, такие как хлоргексидин глюконат (CHG), триклозан, серебро и аналогичные антибактериальные/антимикробные агенты, известные в данной области; и добавки, которые усиливают клейкость гемостатического средства; разбавители, физиологические растворы и аналогичные добавки, известные в данной области.

После ознакомления с иллюстрацией и описанием различных версий в настоящем описании специалист в данной области может выполнить дополнительные адаптации способов и систем, описанных в настоящем документе, путем подходящих модификаций без отступления от объема настоящего изобретения. В настоящем документе упомянуты некоторые из таких потенциальных модификаций, а другие будут очевидны специалистам в данной области. Например, описанные выше примеры, версии, геометрия, материалы, размеры, коэффициенты, этапы и т. п. являются иллюстративными и не являются необходимыми. Соответственно, объем настоящего изобретения следует рассматривать в свете представленной ниже формулы изобретения, и следует понимать, что он не ограничен подробной информацией о конструкции и эксплуатации, показанной и описанной в описании и на рисунках.