RU2748544C1 - Method for targeted minimally invasive access for cell transplantation into bone regenerate - Google Patents

Method for targeted minimally invasive access for cell transplantation into bone regenerate Download PDF

Info

Publication number
RU2748544C1
RU2748544C1 RU2020128726A RU2020128726A RU2748544C1 RU 2748544 C1 RU2748544 C1 RU 2748544C1 RU 2020128726 A RU2020128726 A RU 2020128726A RU 2020128726 A RU2020128726 A RU 2020128726A RU 2748544 C1 RU2748544 C1 RU 2748544C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bone
graft
plate
cells
osteosynthesis
Prior art date
Application number
RU2020128726A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Вячеславович Ковалев
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир") filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир")
Priority to RU2020128726A priority Critical patent/RU2748544C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2748544C1 publication Critical patent/RU2748544C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/80Cortical plates, i.e. bone plates; Instruments for holding or positioning cortical plates, or for compressing bones attached to cortical plates
    • A61B17/809Cortical plates, i.e. bone plates; Instruments for holding or positioning cortical plates, or for compressing bones attached to cortical plates with bone-penetrating elements, e.g. blades or prongs
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30Joints
    • A61F2/46Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2/4601Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for introducing bone substitute, for implanting bone graft implants or for compacting them in the bone cavity
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M31/00Devices for introducing or retaining media, e.g. remedies, in cavities of the body
    • A61M31/002Devices for releasing a drug at a continuous and controlled rate for a prolonged period of time

Abstract

FIELD: medicine and medical technology.
SUBSTANCE: inventions group relates to the field of medicine and medical technology. The system for minimally invasive introduction of the graft into the connective tissue regenerate at the site of the bone defect of the subject for the plate of bone osteosynthesis includes a port system, which is a device for inserting a cell graft under the skin, which consists of a main body, a silicone membrane and a titanium reservoir with a cannula, a silicone tube, a plate for osteosynthesis, having at least two threaded holes for fastening by means of screws to the bone in the area of the defect, and at least two screws for fixing the plate for osteosynthesis, intended for screwing through the above-mentioned threaded holes. The plate includes a needle for supplying a cell graft, which is fixedly connected to the plate and has a cannula. The proximal end of the silicone tube is attached to a titanium reservoir with a cannula. The distal end of the silicone tube is positioned in the osteosynthesis plate up to the cannula of the needle for supplying the cell graft. A method of introducing a graft into a connective tissue regenerate to restore bone defects in a subject, which consists in using the above system, before injection, the surface of the skin above the port is treated with a skin antiseptic, the graft is infused with a needle, which pierces the skin, partly the subcutaneous tissue and then the silicone membrane port.
EFFECT: provides ability to perform multiple transplants with reduced trauma and pain in the subject.
11 cl, 3 dwg

Description

Область техникиTechnology area

Изобретение относится к области медицины и медицинской технике, а именно к экспериментальной травматологии и ортопедии, регенеративной медицине, трансплантологии. Изобретение может быть использовано в травматологии для сращивания костей при не сращении длинных костей после переломов и для восстановления анатомической целостности костей после травматических и иных дефектов, превышающих критические размеры в условиях in vivo.The invention relates to medicine and medical technology, namely to experimental traumatology and orthopedics, regenerative medicine, transplantology. The invention can be used in traumatology for fusion of bones without fusion of long bones after fractures and for restoration of the anatomical integrity of bones after traumatic and other defects exceeding critical dimensions in vivo.

Уровень техникиState of the art

Восстановление кости на месте дефекта, превышающего критический размера, остается главной клинической проблемой травматологии и ортопедии. Дефекты кости критического размера технически определены как те, которые не заживают спонтанно, естественным путем в течение жизни пациента. Критический дефект может возникать как в случае случайного события (травма), так и преднамеренно (экспериментальные исследования на лабораторных животных). Способности человека и млекопитающих, в целом, восстанавливать кость как орган путем репаративной регенерации ограничены, поэтому для костей существует понятие о дефектах, превышающие критические размеры, но для каждой кости они имеют свои параметры и отличаются как по объему утраченных тканей, так и по конфигурации.Bone restoration at the site of a defect exceeding the critical size remains the main clinical problem in traumatology and orthopedics. Critical bone defects are technically defined as those that do not heal spontaneously, naturally during the patient's life. A critical defect can occur both in the case of an accidental event (trauma), and deliberately (experimental studies on laboratory animals). The abilities of humans and mammals, in general, to restore bone as an organ by reparative regeneration are limited, therefore, for bones there is a concept of defects exceeding critical sizes, but for each bone they have their own parameters and differ both in the volume of lost tissues and in configuration.

В экспериментах на животных моделях с искусственными критическими дефектами костей было показано (Миронов С.П., Омельяненко Н.П., Ильина В.К., Карпов И.Н., Дорохин А.И., Кожевников О.В. ТКАНЕВЫЕ И КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ РЕПАРАТИВНЫМ ОСТЕОГЕНЕЗОМ // Кремлевская медицина. Клинический вестник. - 2007. - №1. - С. 48-52), что на месте утраченных опорных тканей - между опилами костей спонтанно формируется надтканевая временная структура - «грануляционная ткань», богатая новообразованными сосудами. При дальнейшей естественной регенерации в этой молодой соединительной ткани происходит редукция сосудистого русла, формируется атипичная для данной локализации грубоволокнистая структура - соединительнотканный рубец. Открытые костномозговые каналы закрываются замыкательными пластинками, кость не восстанавливается.In experiments on animal models with artificial critical bone defects, it was shown (Mironov S.P., Omelyanenko N.P., Ilyina V.K., Karpov I.N., Dorokhin A.I., Kozhevnikov O.V. CELLULAR TECHNOLOGIES FOR MANAGING REPARATIVE OSTEOGENESIS // Kremlin Medicine. Clinical Bulletin. - 2007. - No. 1. - P. 48-52) that in place of the lost supporting tissues - between the sawdust of the bones, a supra-tissue temporary structure is spontaneously formed - "granulation tissue", rich newly formed vessels. With further natural regeneration in this young connective tissue, a reduction of the vascular bed occurs, a coarse-fibrous structure, atypical for this localization, is formed - a connective tissue scar. Open medullary canals are closed with endplates, the bone is not restored.

Кость также регенерирует через динамически изменяющийся соединительнотканный регенерат, так как костная ткань - является разновидностью скелетных соединительных тканей. Вторичное костное сращение последовательно проходит пять сменяющих друг друга фаз морфологической перестройки костного регенерата: 1) формирование провизорной (остеогенной) мозоли; 2) дифференцировка клеток провизорной мозоли в хрящ и грубоволокнистую костную ткань; 3) образование первичных костномозговых полостей с костным мозгом; 4) разрушение хряща и образование на его месте энхондральной кости, имеющей губчатое строение; 5) замена грубоволокнистой энхондральной кости параллельно-волокнистой (Бабаева, Анна Георгиевна Регенерация: факты и перспективы / А.Г. Бабаева; Российская акад. мед. наук, ГУ НИИ морфологии человека РАМН. - Москва: Изд-во РАМН, 2009. - 333, [1] с. с. 182-183).Bone also regenerates through dynamically changing connective tissue regeneration, since bone tissue is a type of skeletal connective tissue. Secondary bone fusion sequentially goes through five phases of morphological reorganization of bone regenerate replacing each other: 1) formation of provisional (osteogenic) callus; 2) differentiation of provisory callus cells into cartilage and coarse-fibrous bone tissue; 3) the formation of primary bone marrow cavities with bone marrow; 4) destruction of cartilage and the formation of an enchondral bone in its place, which has a spongy structure; 5) replacement of coarse fibrous enchondral bone parallel-fibrous (Babaeva, Anna Georgievna Regeneration: facts and prospects / A.G. Babaeva; Russian Acad. Of Medical Sciences, State Research Institute of Human Morphology of the Russian Academy of Medical Sciences. - Moscow: Publishing House of the Russian Academy of Medical Sciences, 2009. - 333, [1] pp. 182-183).

Костный регенерат длительно перестраивается: сначала происходит репаративное ремоделирование, а далее, уже на завершающем этапе, под действием постепенно нарастающей механической нагрузки осуществляется адаптивно-функциональное ремоделирование. После этих достаточно длительных перестроек кость полностью восстанавливает свои функции как орган: костный регенерат полностью консолидирован с костными отломками или краями дефекта и не отличается от соседней интактной костной ткани.The bone regenerate is rebuilt for a long time: first, reparative remodeling occurs, and then, already at the final stage, under the influence of a gradually increasing mechanical load, adaptive-functional remodeling is carried out. After these rather long-term rearrangements, the bone completely restores its functions as an organ: the bone regenerate is completely consolidated with bone fragments or the edges of the defect and does not differ from the neighboring intact bone tissue.

При дефектах, превышающих критический размер, кость регенерирует, но консолидация перелома невозможна, - образуются купола выростов на отломках (опилах) костей, которые не взаимодействуют достаточным образом между собой, так как их длины недостаточно для соприкосновения с костным регенератом на противоположной стороне. Остеогенные структуры самостоятельно ограниченно проникают в грануляционную ткань. Открытые костномозговые каналы закрываются замыкательными костными пластинками, и костная регенерация на этом завершается.With defects exceeding the critical size, the bone regenerates, but the consolidation of the fracture is impossible, - domes of outgrowths are formed on the fragments (sawdust) of the bones, which do not interact sufficiently with each other, since their length is not enough for contact with the bone regenerate on the opposite side. Osteogenic structures independently limitedly penetrate into the granulation tissue. Open bone marrow canals are closed with end plates, and bone regeneration is completed at this point.

Таким образом, естественной репаративной регенерации недостаточно для преодоления новообразованной костной тканью расстояния дефекта, поэтому такой дефект получил название «дефект, превышающий критические размеры». Отломки кости остаются несоединенными, регенерат (грануляционная ткань) между отломками костей превращается в обычный рубец, важная опорная функция не восстанавливается, человек остается инвалидом.Thus, natural reparative regeneration is not enough to overcome the distance of the defect by the newly formed bone tissue; therefore, such a defect is called “a defect exceeding the critical size”. The bone fragments remain unconnected, the regenerate (granulation tissue) between the bone fragments turns into a normal scar, an important supporting function is not restored, the person remains disabled.

Известны различные методы восполнения костного дефекта, например, при направленной трансплантации клеток с помощью матриксов из биомедицинских материалов (имплантатов), в зону дефекта. Известен способ восстановления 2,1 см дефекта бедренной кости собак, с помощью полого пористого матрикса, заселенного аллогенными мезенхимными стволовыми клетками костного мозга (Arinzeh TL, Peter SJ, Archambault MP et al. Allogeneic mesenchymal stem cells regenerate bone in a critical-sized canine segmental defect // J Bone Joint Surg Am. 2003. Vol.85-A (10). P:1927-35). Для заселения матриксов клетками использовали метод вакуумной загрузки клеточного материала. С этой целью пустой матрикс помещали в шприц, с помощью которого набирали культуральную среду с клеточным материалом. На один матрикс наслаивали 37,5 млн клеток. Через 16 недель на месте дефекта наблюдалось формирование костной ткани.Various methods are known for replenishing a bone defect, for example, with directed cell transplantation using matrices made of biomedical materials (implants) into the defect area. There is a known method of restoring a 2.1 cm femur defect in dogs using a hollow porous matrix populated with allogeneic mesenchymal stem cells of the bone marrow (Arinzeh TL, Peter SJ, Archambault MP et al. Allogeneic mesenchymal stem cells regenerate bone in a critical-sized canine segmental defect // J Bone Joint Surg Am 2003. Vol. 85-A (10) P: 1927-35). To populate the matrices with cells, the method of vacuum loading of cellular material was used. For this purpose, the empty matrix was placed into a syringe, with the help of which the culture medium with the cell material was collected. One matrix was layered with 37.5 million cells. After 16 weeks, bone formation was observed at the site of the defect.

Недостатком данного метода является то, что для формирования костной ткани требуется большое число клеточного материала, кроме того, не весь матрикс замещается костной тканью, и через 16 недель он детектируется в достаточно большом количестве.The disadvantage of this method is that a large amount of cellular material is required for the formation of bone tissue, in addition, not all of the matrix is replaced by bone tissue, and after 16 weeks it is detected in a sufficiently large amount.

Таким образом, существует необходимость постоянно кратно вводить остеогенные клетки. При этом естественная остеогенная недостаточность преодолевается, замещение пространства костного дефекта фибробластами параоссальных тканей не происходит, а остеогенез стимулируется.Thus, there is a need to continuously administer osteogenic cells in multiples. In this case, natural osteogenic insufficiency is overcome, the replacement of the space of the bone defect by fibroblasts of the paraosseous tissues does not occur, and osteogenesis is stimulated.

Известен документ (С.П. Миронов, Н.П. Омельяненко, О.В. Кожевников и др Возможности клеточных технологий при лечении врожденных ложных суставов костей голени у детей. // КТТИ - VII (2) - 2012 - С. 38-39), в котором раскрыт метод лечения различных патологических состояний, связанных с повреждением соединительной ткани или нарушением ее регенерации. В данном методе осуществляют инъекции аутологичных соединительнотканных клеток (ССТК) костного мозга в зону резекции ложного сустава, что приводит к формированию полноценного костного регенерата между двумя частями одной длинной трубчатой кости.A well-known document (S.P. Mironov, N.P. Omelyanenko, O.V. Kozhevnikov et al. Possibilities of cellular technologies in the treatment of congenital pseudoarthrosis of the lower leg bones in children. // KTTI - VII (2) - 2012 - P. 38- 39), which discloses a method of treating various pathological conditions associated with damage to connective tissue or impairment of its regeneration. In this method, autologous connective tissue cells (CCT) of the bone marrow are injected into the resection area of the pseudarthrosis, which leads to the formation of a full-fledged bone regenerate between two parts of one long tubular bone.

Известны ограничения клеточных трансплантаций, снижающих их клиническую эффективность из-за кратковременности жизни пересаженных клеток в организме реципиента, которая связана со следующими обстоятельствами:Limitations of cell transplantation are known that reduce their clinical efficacy due to the short life span of transplanted cells in the recipient's body, which is associated with the following circumstances:

1. Клетки обычно трансплантируют в виде отдельных монодисперсных клеток в суспензии, чаще всего путем местной инъекции. Эта стратегия привела к ограниченному успеху из-за быстрой гибели клеток при доставке в суровую микросреду, недостаточного удержания на месте, сокращая их предполагаемые эффекты до нескольких дней.1. Cells are usually transplanted as single monodisperse cells in suspension, most often by local injection. This strategy has met with limited success due to rapid cell death when delivered to a harsh microenvironment, insufficient retention in place, reducing their intended effects to a few days.

2. Потеря жизнеспособности происходит из-за ограниченной передачи сигналов от клетки к клетке (нарушено межклеточное взаимодействие) и клеточного матрикса (нарушено клеточно-матриксное взаимодействие) и неконтролируемой локальной среды регенерации.2. Loss of viability occurs due to limited transmission of signals from cell to cell (intercellular interaction is disrupted) and the cellular matrix (cell-matrix interaction is disrupted) and an uncontrolled local regeneration environment.

3. Важно преодолеть с помощью клеточных трансплантаций минимальный порог количества клеток, необходимый для осуществления репаративного остеогенеза. Часто возникает необходимость поддержания специального искусственного субстрата, в котором пересаженные клетки могут прикрепляться и пролиферировать в течение достаточно длительного периода для обеспечения необходимого направления дифференцировки и репаративного остеогенеза.3. It is important to overcome with the help of cell transplantation the minimum threshold for the number of cells required for the implementation of reparative osteogenesis. It is often necessary to maintain a special artificial substrate in which the transplanted cells can attach and proliferate for a sufficiently long period to provide the necessary direction of differentiation and reparative osteogenesis.

Две новейшие концепции улучшения способов стимуляции костной регенерации - концепция лекарственных сигнальных клеток и биологической камеры «Алмазной концепции» основаны на многократной поставке различных продуктов и живых клеток в область костной регенерации.Two new concepts for improving methods of stimulating bone regeneration - the concept of medicinal signal cells and the biological chamber of the "Diamond Concept" are based on the multiple supply of various products and living cells to the area of bone regeneration.

Подача обычным инъекционным путем затруднена, так как подразумевает многократные протяженные повреждения иглой мягких тканей и регенерата и создания раневых каналов, непосредственно связывающих локальную среду регенерации с внешней средой. Важна правильность введения необходимых продуктов именно в область регенерации, а это значит необходимо «нащупывание» кончиком иглы необходимого места введения «вслепую», либо необходимость привлечения приборов медицинской визуализации и активные перемещения иглы в живых иннервированных тканях пациента. Каждое введение превращается в хирургическую операцию, требующую общего или локального обезболивания, седации.Delivery by the usual injection method is difficult, since it implies repeated extended damage to the soft tissues and regenerate by the needle and the creation of wound channels that directly connect the local regeneration environment with the external environment. It is important to correctly inject the necessary products into the area of regeneration, which means it is necessary to “grope” with the tip of the needle “blindly” the required insertion site, or to use medical imaging devices and actively move the needle in the living innervated tissues of the patient. Each introduction turns into a surgical operation requiring general or local anesthesia and sedation.

Соответственно возрастает актуальность поиска альтернативных методов введения клеточного материала, при которых можно как создавать и поддерживать остеогенную среду для костной регенерации, так и проводить многократные клеточные трансплантации, способствуя соединению отломков кости через объединяющий соединительнотканный (костный) регенерат в единую кость (путем реституции), а также устраняя факторы, препятствующие остеогенезу.Accordingly, the relevance of the search for alternative methods of introducing cellular material is increasing, in which it is possible both to create and maintain an osteogenic environment for bone regeneration, and to carry out multiple cell transplantations, facilitating the connection of bone fragments through the unifying connective tissue (bone) regenerate into a single bone (by restitution), and also eliminating factors that interfere with osteogenesis.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задача настоящего изобретения состоит в снижении травматизации пациентов при длительном периодическом введении клеточного трансплантата локально в зону костной регенерации, в обеспечении быстрого доступа питательных и биологически активных веществ к области дефекта в любое время в течение длительного периода восстановления целостности кости.The objective of the present invention is to reduce the trauma of patients with long-term periodic introduction of a cell graft locally into the bone regeneration zone, to provide quick access of nutrient and biologically active substances to the defect area at any time during a long period of restoration of bone integrity.

Технический результат данного изобретения заключается в разработке новой системы для введения клеточного трансплантата, способа введения в область костной регенерации клеточного трансплантата, а также биологически активных веществ, питательных сред, факторов дифференцировки для создания благоприятной локальной среды регенерации, поддерживающей репаративный остеогенез, а именно в разработке новой системы, с помощью которой указанный способ осуществляется, для восстановления (заживления) костного дефекта, превышающего критический размер (критический костный дефект) или длительно незаживающих переломов. Указанная система позволяет проводить многократные трансплантации и при этом характеризуется пониженной травматизацией и болью субъекта.The technical result of this invention consists in the development of a new system for the introduction of a cell graft, a method for introducing a cell graft into the area of bone regeneration, as well as biologically active substances, nutrient media, differentiation factors to create a favorable local regeneration environment that supports reparative osteogenesis, namely, in the development of a new the system, with the help of which the specified method is carried out, for the restoration (healing) of a bone defect exceeding the critical size (critical bone defect) or long-term non-healing fractures. This system allows for multiple transplants and is characterized by reduced trauma and pain in the subject.

Использование новой системы для введения трансплантата позволит получить эффективный и постоянный доступ к области костной регенерации для ее подпитки клеточным материалом (клеточными трансплантатами, тканевыми сфероидами) и биоактивными веществами в определенных режимах с целью восстановления (заживления) костного дефекта, превышающего критический размер (критический костный дефект).The use of the new system for the introduction of the graft will allow to obtain effective and permanent access to the area of bone regeneration to feed it with cellular material (cell grafts, tissue spheroids) and bioactive substances in certain modes in order to restore (heal) a bone defect exceeding the critical size (critical bone defect). ).

Технический результат и техническая задача обеспечиваются за счет того, что предлагаемая система для малоинвазивного введения трансплантата в соединительнотканный регенерат на месте костного дефекта включает:The technical result and the technical problem are provided due to the fact that the proposed system for minimally invasive introduction of the graft into the connective tissue regenerate at the site of the bone defect includes:

- порт-систему, представляющую собой устанавливаемое под кожу устройство для ввода клеточного трансплантата, которая состоит из основного корпуса, силиконовой мембраны и титанового резервуара, который подключается к игле для подачи клеточного трансплантата на пластине для остеосинтеза, которая соединена с порт-системой посредством силиконовой трубки при помощи канюли;- a port system, which is a device for inserting a cell graft under the skin, which consists of a main body, a silicone membrane and a titanium reservoir, which is connected to a needle for supplying a cell graft on an osteosynthesis plate, which is connected to the port system through a silicone tube with a cannula;

- пластину для остеосинтеза, имеющая, по меньшей мере два резьбовых отверстия для крепления посредством винтов к кости в области дефекта, причем пластина включает иглу для подачи клеточного трансплантата, неподвижно соединенную с пластиной, которая соединена с порт-системой посредством силиконовой трубки порт-системы при помощи канюли, причем дистальный конец силиконовой трубки располагается в пластине для остеосинтеза, проксимальный конец силиконовой трубки прикрепляется к титановому резервуару с канюлей;- plate for osteosynthesis, having at least two threaded holes for fastening by means of screws to the bone in the area of the defect, and the plate includes a needle for supplying a cell graft, fixedly connected to the plate, which is connected to the port system by means of a silicone tube of the port system when using a cannula, wherein the distal end of the silicone tube is located in the plate for osteosynthesis, the proximal end of the silicone tube is attached to the titanium reservoir with a cannula;

- по меньшей мере два винта для фиксации пластины для остеосинтеза, предназначенные для завинчивания через вышеуказанные резьбовые отверстия.- at least two screws for fixing the osteosynthesis plate, intended for screwing through the above-mentioned threaded holes.

В частных вариантах воплощения изобретения винт представляет собой конический винт в форме усеченного конуса.In particular embodiments of the invention, the screw is a conical frusto-conical screw.

В частных вариантах воплощения изобретения пластина выполнена из титана или нержавеющей стали.In particular embodiments of the invention, the plate is made of titanium or stainless steel.

В частных вариантах воплощения изобретения трансплантат представляет собой суспензию на основе остеогенных клеток, живых клеточных культур аутологичных клеток надкостницы, надхрящницы, стромальных клеток костного мозга, суспензию на основе тканевых или биокомпозитных сфероидов или различные их сочетания.In particular embodiments of the invention, the graft is a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on tissue or biocomposite spheroids, or their various combinations.

В частных вариантах воплощения изобретения сфероиды представляют собой сфероиды на основе аутологичных клеток надхрящницы, сфероиды на основе аутологичных клеток надкостницы, сфероиды на основе аутологичных и аллогенных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости или их смесь.In particular embodiments, the spheroids are spheroids based on autologous perichondrium cells, spheroids based on autologous periosteal cells, spheroids based on autologous and allogeneic multipotent mesenchymal bone marrow stromal cells and ground partially demineralized allogeneic bone, or a mixture thereof.

В частных вариантах воплощения изобретения ширина и глубина канала, через который проходит силиконовая трубка в пластине для остеосинтеза, составляет 1,5-3 мм..In particular embodiments of the invention, the width and depth of the channel through which the silicone tube passes in the osteosynthesis plate is 1.5-3 mm.

В частных вариантах воплощения изобретения корпус порт-системы выполнен из биосовместимого инертного материала.In particular embodiments of the invention, the housing of the port system is made of a biocompatible inert material.

В частных вариантах воплощения изобретения биосовместимый инертный материал представляет собой эпоксидную смолу или полисульфон.In particular embodiments of the invention, the biocompatible inert material is an epoxy resin or polysulfone.

Кроме того, технический результат обеспечивается посредством осуществления способа введения трансплантата в соединительнотканный регенерат для восстановления кости у субъекта при дефектах, размеры которых превышают критический размер, посредством системы для малоинвазивного введения трансплантата по изобретению.In addition, the technical result is provided by implementing a method for introducing a graft into a connective tissue regenerate to restore bone in a subject with defects whose dimensions exceed the critical size by means of a system for minimally invasive graft insertion according to the invention.

В частных вариантах воплощения изобретения трансплантат вводят многократно по мере развития соединительнотканного регенерата периодически.In particular embodiments of the invention, the graft is administered repeatedly as the connective tissue regenerate develops periodically.

В частных вариантах воплощения изобретения дополнительно периодически вводят цитокины, остеоиндукторы, индукторы дифференцировки, гранулы гидроксиаппатита, соли фосфата кальция в виде гранул, питательную среду, биологически активные вещества и/или суспензию измельченной деминерализованной кости.In particular embodiments of the invention, cytokines, osteoinducers, differentiation inducers, hydroxyapatite granules, calcium phosphate granules, a nutrient medium, biologically active substances and / or a suspension of crushed demineralized bone are additionally periodically administered.

В частных вариантах воплощения изобретения костный дефект является дефектом трубчатой кости.In particular embodiments of the invention, the bone defect is a tubular bone defect.

Способ по изобретению основан на том, что в области травматического дефекта формируется временная надтканевая структура - грануляционная ткань - естественно-клеточная матрица (далее ЕКМ) спонтанно, естественным путем и, частично, в ответ на стимулирующее воздействие трансплантированного клеточного материала на ангиогенез и торможение редукции сосудов за счет паракринных эффектов. Указанная ЕКМ является соединительнотканным регенератом преимущественно из параоссальных тканей и насыщается извне искусственным путем через предлагаемое устройство остеогенными клетками, цитокинами, индукторами костной дифференцировки - всем тем, что необходимо для стимуляции репаративного остеогенеза. Далее ЕКМ с пересаженными остеогенными клетками или сфероидами постепенно замещается костной мозолью (частично путем замещения по типу трансплантационной регенерации), соединяющую костные отломки, которая в ходе ремоделирования регенерата уже естественным путем под действием механических нагрузок в ходе длительного ремоделирования с образованием полноценной кости на месте дефекта.The method according to the invention is based on the fact that in the area of the traumatic defect a temporary supra-tissue structure - granulation tissue - natural cell matrix (hereinafter ECM) is formed spontaneously, naturally and, in part, in response to the stimulating effect of the transplanted cellular material on angiogenesis and inhibition of vascular reduction due to paracrine effects. The specified EKM is a connective tissue regenerate mainly from paraosseous tissues and is saturated from the outside artificially through the proposed device with osteogenic cells, cytokines, inducers of bone differentiation - everything that is necessary to stimulate reparative osteogenesis. Further, the ECM with transplanted osteogenic cells or spheroids is gradually replaced by bone callus (partly by replacement by the type of transplant regeneration), which connects bone fragments, which, during the remodeling of the regenerate, is already naturally under the influence of mechanical stress during long-term remodeling with the formation of a full-fledged bone at the site of the defect.

Использование настоящего изобретения позволяет:The use of the present invention allows:

1) осуществлять многократные трансплантации с пониженной травматизацией и болью субъекта;1) carry out multiple transplants with reduced trauma and pain in the subject;

2) точно проникать внутрь к костным регенератам и ЕКМ, насыщать ЕКМ остеогенными клетками, цитокинами и индукторами дифференцировки, а также питательными веществами;2) precisely penetrate inside to bone regenerates and EKM, saturate EKM with osteogenic cells, cytokines and differentiation inducers, as well as nutrients;

3) препятствовать редукции сосудов в грануляционной ткани, завершению фазы регенерации и формированию атипичного регенерата - соединительнотканного рубца, препятствующему репаративному остеогенезу;3) prevent the reduction of vessels in the granulation tissue, the completion of the regeneration phase and the formation of an atypical regenerate - a connective tissue scar, which prevents reparative osteogenesis;

4) использовать ЕКМ как естественную, хорошо насыщенную кислородом и питательными материалами матрицу, которая искусственным путем насыщается остеогенным материалом, меняет свои свойства и структуру, в результате чего кость эффективно регенерирует.4) use EKM as a natural matrix well saturated with oxygen and nutrients, which is artificially saturated with osteogenic material, changes its properties and structure, as a result of which the bone effectively regenerates.

Система и способ согласно настоящему изобретению позволяет создавать и поддерживать локальную остеогенную среду благоприятную для костной регенерации, способствуя соединению костных отломков через объединяющий костный регенерат в единую кость, а также устраняя факторы, препятствующие остеогенезу.The system and method according to the present invention allows to create and maintain a local osteogenic environment favorable for bone regeneration, facilitating the union of bone fragments through unifying bone regenerate into a single bone, as well as eliminating factors that interfere with osteogenesis.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Прилагаемые чертежи, которые включены в состав настоящего описания и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием вариантов осуществления служат для пояснения принципов настоящего изобретения.The accompanying drawings, which are incorporated and form part of the present specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the foregoing general description of the invention and the following detailed description of the embodiments, serve to explain the principles of the present invention.

На фиг. 1 показана принципиальная схема системы по изобретению, цифрами обозначены следующие позиции:FIG. 1 shows a schematic diagram of the system according to the invention, the numbers indicate the following positions:

10 - пластина для остеосинтеза;10 - plate for osteosynthesis;

20 - порт-система;20 - port system;

30 - игла для подачи клеточного трансплантата;30 - needle for supplying a cell graft;

40 - трубка порт-системы;40 - a tube of the port system;

50 - болты (винты) для крепления пластины;50 - bolts (screws) for fixing the plate;

60 - кость;60 - bone;

70 - отверстия для винтов (болтов) крепления пластины к кости.70 - holes for screws (bolts) fastening the plate to the bone.

На фиг. 2 показана порт-система, цифрами обозначены следующие позиции:FIG. 2 shows the port system, the numbers indicate the following positions:

1 силиконовая мембрана;1 silicone membrane;

2 внешний корпус;2 outer case;

3 титановый резервуар;3 titanium tank;

4 соединительная муфта;4 connecting sleeve;

5 катетер;5 catheter;

6 канюля порта.6 cannula port.

На фиг. 3 показана схема системы по изобретению:FIG. 3 shows a diagram of the system according to the invention:

10 - пластина для остеосинтеза;10 - plate for osteosynthesis;

20 - порт-система;20 - port system;

30 - игла для подачи клеточного трансплантата;30 - needle for supplying a cell graft;

400 - критический костный дефект;400 - critical bone defect;

50 - винт крепления пластины;50 - plate fastening screw;

600 - канал, соединяющий иглу для подачи клеточного трансплантата с порт-системой.600 - channel connecting the needle for supplying the cell graft with the port system.

Термины и определенияTerms and Definitions

Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже приведены некоторые термины, использованные в настоящем описании изобретения. Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.For a better understanding of the present invention, below are some of the terms used in the present description of the invention. Unless otherwise specified, technical and scientific terms in this application have the standard meanings generally accepted in the scientific and technical literature.

В настоящем описании и в формуле изобретения термины «включает», «включающий» и «включает в себя», «имеющий», «снабженный», «содержащий» и другие их грамматические формы не предназначены для истолкования в исключительном смысле, а, напротив, используются в неисключительном смысле (т.е., в смысле «имеющий в своем составе»). В качестве исчерпывающего перечня следует рассматривать только выражения типа «состоящий из».In the present description and in the claims, the terms "includes", "including" and "includes", "having", "equipped", "containing" and their other grammatical forms are not intended to be construed in an exclusive sense, but, on the contrary, are used in a non-exclusive sense (ie, in the sense of "including"). Only expressions of the type “consisting of” should be considered as an exhaustive list.

В материалах настоящей заявки под термином «соединительнотканный регенерат» понимают новообразованную в результате репаративной регенерации соединительная ткань.In the materials of the present application, the term "connective tissue regenerate" is understood to mean connective tissue newly formed as a result of reparative regeneration.

В материалах настоящей заявки под термином «грануляционная ткань» понимают временную надтканевую структуру, молодую соединительную ткань, образующуюся при процессах заживления дефектов в различных тканях и органах. Развитие грануляций - приспособительный процесс, который содействует заживлению ран и язв, организации и элиминации инородных тел и нежизнеспособных тканей.In the materials of this application, the term "granulation tissue" is understood as a temporary supra-tissue structure, a young connective tissue formed during the healing processes of defects in various tissues and organs. The development of granulations is an adaptive process that promotes the healing of wounds and ulcers, the organization and elimination of foreign bodies and non-viable tissues.

В материалах настоящей заявки под термином «костный регенерат», «регенерат» понимают: 1 - совокупность незрелых пролиферирующих клеток в зоне повреждения; 2 -заново образованную в результате регенерации ткань, в данном случае костную.In the materials of this application, the term "bone regenerate", "regenerate" means: 1 - a set of immature proliferating cells in the damaged area; 2 - tissue newly formed as a result of regeneration, in this case bone.

В материалах настоящей заявки под термином «область регенерации» - место протекания репаративной регенерации в живом организме.In the materials of this application, the term "regeneration area" is the place of reparative regeneration in a living organism.

В материалах настоящей заявки под термином «травматический дефект» - какой-либо телесный недостаток, образуемый в результате травмы.In the materials of this application, the term "traumatic defect" is any bodily disability resulting from an injury.

В материалах настоящей заявки под термином «перелом», «перелом кости» понимают полное или частичное нарушение целостности кости при нагрузке, превышающей прочность травмируемого участка скелета. Переломы могут возникать как вследствие травмы, так и в результате различных заболеваний, сопровождающихся изменениями в прочностных характеристиках костной ткани.In the materials of this application, the term "fracture", "bone fracture" is understood to mean a complete or partial violation of the integrity of the bone under a load exceeding the strength of the injured area of the skeleton. Fractures can occur both as a result of trauma and as a result of various diseases, accompanied by changes in the strength characteristics of bone tissue.

В материалах настоящей заявки термины «остеогенные структуры», «остеогенные клетки» являются синонимами, представляют собой следующие за стволовыми стромальными клетками клетки этапа остеобластической дифференцировки, являются частично коммитированными, камбиальными в остеобластическом клеточном диффероне. Популяция остеогенных клеток неоднородна, включает по крайней мере два типа клеток - детерминированные остеогенные клетки-предшественники (для реализации своих остеогенных потенций не нуждаются в какой-либо индукции, но для остеобластической дифференцировки им необходимо наличие тесных межклеточных контактов с клетками микроокружения) и индуцибельные остеогенные клетки-предшественники (проявляют остеогенные свойства только после действия определенных индукторов остеогенеза, индуцибельными к остеогенезу являются адвентициальные клетки, сопровождающие сосуды, клетки в надкостнице и в экстраскелетных органах).In the materials of this application, the terms "osteogenic structures", "osteogenic cells" are synonymous, they represent the cells of the stage of osteoblastic differentiation following the stromal stem cells, are partially committed, cambial in the osteoblastic cell differentiation. The population of osteogenic cells is heterogeneous, it includes at least two types of cells - determined osteogenic progenitor cells (they do not need any induction to realize their osteogenic potential, but for osteoblastic differentiation they need close intercellular contacts with microenvironmental cells) and inducible osteogenic cells - precursors (exhibit osteogenic properties only after the action of certain inducers of osteogenesis; adventitious cells accompanying blood vessels, cells in the periosteum and in extraskeletal organs are inducible to osteogenesis).

В материалах настоящей заявки под терминами «индукторы остеогенеза», «факторы или индукторы костной дифференцировки», «остеоиндукторы» понимают вещество, которое может стимулировать дифференцировку стволовых клеток и клеток предшественников в направлении остеобластического дифферона - остеобластов, образования костной ткани.In the materials of this application, the terms "inducers of osteogenesis", "factors or inducers of bone differentiation", "osteoinducers" mean a substance that can stimulate the differentiation of stem cells and progenitor cells in the direction of osteoblastic diferon - osteoblasts, the formation of bone tissue.

«Индуктор дифференцировки» - это вещество, которое может стимулировать дифференцировку стволовых клеток и клеток предшественников в определенном направлении.A "differentiation inducer" is a substance that can stimulate stem and progenitor cells to differentiate in a specific direction.

«Индуцированная дифференцировка» - дифференцировка клеток, происходящая в результате воздействия на нахи определенных факторов биологической или химической природы."Induced differentiation" is the differentiation of cells that occurs as a result of exposure to certain factors of a biological or chemical nature.

В материалах настоящей заявки под термином «факторы индукции и стимуляторы, которые поддерживают остеогенез, не удаляя существующие необходимые биологически активные вещества, поддерживающие регенерацию» понимают различные химические вещества, обладающие биологической активностью, которые присутствуют в тканевой жидкости в области регенерирующих структур. Они необходимы для реализации процессов направленных на восстановление биологических структур, в данном случае - кости.In the materials of this application, the term "induction factors and stimulants that support osteogenesis without removing the existing necessary biologically active substances that support regeneration" mean various chemicals with biological activity that are present in the tissue fluid in the region of regenerating structures. They are necessary for the implementation of processes aimed at restoring biological structures, in this case, bones.

В материалах настоящей заявки под термином «остеогенная среда для костной регенерации» понимают локальную искусственно поддерживаемую тканевую среду для направленной дифференцировки стволовых и прогениторных клеток в направлении остеобластической линии дифференцировки, благоприятную для костной регенерации, содержащую индукторы костной регенерации, в том числе 0,1 мкМ дексаметазона, 0,05 мМ аскорбиновой кислоты, 10 мМ глицерол-2-фосфата.In the materials of this application, the term "osteogenic environment for bone regeneration" means a local artificially maintained tissue environment for directed differentiation of stem and progenitor cells in the direction of the osteoblastic line of differentiation, favorable for bone regeneration, containing inducers of bone regeneration, including 0.1 μM dexamethasone , 0.05 mM ascorbic acid, 10 mM glycerol-2-phosphate.

В материалах настоящей заявки под термином «питательные вещества» (в контексте клеточных технологий) понимают все вещества в легко усваиваемом виде, необходимые для удовлетворения пищевых и энергетических потребностей живых клеток.In the materials of this application, the term "nutrients" (in the context of cellular technologies) means all substances in an easily digestible form necessary to meet the nutritional and energy requirements of living cells.

Используемый в данной заявке термин «питательная среда» - это смесь неорганических солей и других питательных соединений, предназначенная для обеспечения выживания, поддержания роста и/или пролиферации клеток за пределами организма в искусственных условиях, обычно используется основная среда с добавками, например, сывороткой или факторами роста.Used in this application, the term "nutrient medium" is a mixture of inorganic salts and other nutrient compounds designed to ensure the survival, maintenance of growth and / or proliferation of cells outside the body in vitro, usually a basic medium with additives, such as serum or factors growth.

В материалах настоящей заявки термин «биологически активные вещества» -химические вещества, обладающие при небольших концентрациях высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам живых организмов или к отдельным группам их клеток.In the materials of this application, the term "biologically active substances" are chemical substances that, at low concentrations, have high physiological activity in relation to certain groups of living organisms or to certain groups of their cells.

Используемый в данной заявке термин «сфероиды» относится к плотно упакованным клеточным агрегатам шарообразной формы, сформированных путем трехмерного культивирования. Их важным свойством является способность к взаимной адгезии и последующему тканевому слиянию, а также к адгезии к элементам внеклеточного матрикса реципиента. Тканевые сфероиды имеют тканеподобное строение - часто называют трехмерными микротканями, которые создавались в искусственных условиях, максимизирующих межклеточные взаимодействия.Used in this application, the term "spheroids" refers to tightly packed ball-shaped cell aggregates formed by three-dimensional cultivation. Their important property is the ability for mutual adhesion and subsequent tissue fusion, as well as for adhesion to the elements of the recipient's extracellular matrix. Tissue spheroids have a tissue-like structure - often called three-dimensional micro-tissues, which were created in artificial conditions to maximize intercellular interactions.

В материалах настоящей заявки под термином «клеточный материал», «клеточный трансплантат» понимают остеогенные клетки, живые клеточные культуры аутологичных клеток надкостницы, надхрящницы, стромальных клеток костного мозга, мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки костного мозга или жировой ткани, а также клеточные (тканевые) сфероиды, полученные из этих клеток, биокомпозитные сфероиды, различные их сочетания.In the materials of this application, the term "cellular material", "cell transplant" means osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, multipotent mesenchymal stromal cells of bone marrow or adipose tissue, as well as cellular (tissue) spheroids obtained from these cells, biocomposite spheroids, their various combinations.

В материалах настоящей заявки под термином «трансплантат» понимают суспензию на основе остеогенных клеток, живых клеточных культур аутологичных клеток надкостницы, надхрящницы, стромальных клеток костного мозга, суспензию на основе клеточных (тканевых) или биокомпозитных сфероидов или различные их сочетания. При этом сфероиды представляют собой сфероиды на основе аутологичных клеток надхрящницы, сфероиды на основе аутологичных клеток надкостницы, сфероиды на основе аутологичных и аллогенных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости или их смесь.In the materials of this application, the term "graft" means a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on cellular (tissue) or biocomposite spheroids, or their various combinations. In this case, spheroids are spheroids based on autologous cells of the perichondrium, spheroids based on autologous cells of the periosteum, spheroids based on autologous and allogeneic multipotent mesenchymal bone marrow stromal cells and crushed partially demineralized allogeneic bone, or a mixture thereof.

Не сращение длинных костей (Long bone non-union continues) было определено как «неспособность достичь костного сращения в течение 9 месяцев после травмы, и в течение 3 месяцев не было никаких признаков восстановления» или на период 6 месяцев, если нет никаких рентгенологических признаков заживления перелома.Long bone non-union continues was defined as “failure to achieve bone union for 9 months after injury and there was no sign of recovery for 3 months” or for 6 months if there is no radiographic evidence of healing fracture.

Термин «соединенный» означает функционально соединенный, при этом может быть использовано любое количество или комбинация промежуточных элементов между соединяемыми компонентами (включая отсутствие промежуточных элементов).The term "connected" means functionally connected, and any number or combination of intermediate elements between the connected components (including the absence of intermediate elements) can be used.

Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и т.д. используются просто как условные маркеры, не накладывая каких-либо численных или иных ограничений на перечисляемые объекты.In addition, the terms "first", "second", "third", etc. are used simply as conditional markers, without imposing any numerical or other restrictions on the enumerated objects.

В качестве порт-системы в настоящем изобретении, в частности, может быть использована имплантируемая хирургическим путем подкожно порт-система Селсайт со специальными иглами Сурекан для подачи клеточного трансплантата с особой формой острия, которая не повреждает порт для заполнения порт-системы (В. Braun Melsungen AG), силиконовый катетер этой порт-системы заменяется на более длинную силиконовую трубку такого же диаметра внутреннего отверстия, но более толстой стенкой +30% (трубка порт-системы устройства), соединяющую ее с иглой для подачи клеточного трансплантата в пластине для остеосинтеза. Соединение выходной канюли порта и трубки порт-системы закрепляется специальной фиксирующей муфтой, аналогичной входящей в комплект этой порт-системы.As a port system in the present invention, in particular, the Selsite port system, which is surgically implanted subcutaneously, with special Surekan needles for supplying a cell graft with a special shape of the tip, which does not damage the port for filling the port system, can be used (B. Braun Melsungen AG), the silicone catheter of this port system is replaced with a longer silicone tube of the same inner hole diameter, but with a thicker wall + 30% (device port system tube), connecting it to the cell graft delivery needle in the osteosynthesis plate. The connection of the outlet cannula of the port and the tube of the port-system is fixed with a special fixing sleeve, similar to that supplied with this port-system.

Подробное раскрытие изобретенияDetailed disclosure of the invention

В целом настоящее изобретение относится к системе для введения трансплантата в область дефекта, в частности для трансплантации суспензии клеток или сфероидов и способу введения трансплантата в соединительнотканный регенерат с использованием системы.In general, the present invention relates to a system for introducing a graft into a defect area, in particular for transplanting a suspension of cells or spheroids, and a method for introducing a graft into a connective tissue regenerate using the system.

Система для трансплантации клеточного материала включает по меньшей мере одну порт-систему, пластину для остеосинтеза, эластичную трубку, винты для фиксации пластины для остеосинтеза, предназначенные для завинчивания через резьбовые отверстия в пластине (фиг. 1). Пластина и порт-система соединены посредством силиконовой трубки, от канюли порт системы до канюли иглы для подачи клеточного трансплантата. В пластине выбрана фрезой канавка, в которую укладывается силиконовая трубка, канавку выполняется как с внутренней, так и с наружной стороны пластины для остеосинтеза.The system for transplanting cellular material includes at least one port-system, an osteosynthesis plate, an elastic tube, screws for fixing the osteosynthesis plate, intended for screwing through threaded holes in the plate (Fig. 1). The plate and the port system are connected by means of a silicone tube, from the cannula of the port system to the cannula of the needle for supplying the cell graft. In the plate, a groove is selected with a cutter, into which a silicone tube is placed, the groove is made both from the inner and outer sides of the plate for osteosynthesis.

При трансплантации клеточного материала сначала подается суспензия с живым материалом в организм пациента специальной иглой для подачи клеточного трансплантата через кожу и силиконовую мембрану непосредственно в камеру порт-системы, а затем по катетеру попадают в силиконовую трубку (внутренний диаметр 1 мм, толщина стенки 0,5 мм). Периоды введения клеточного материала и других веществ определяются конкретными протоколами лечения. Более подробно введение трансплантата описано ниже.When transplanting cell material, a suspension with living material is first fed into the patient's body with a special needle for feeding the cell graft through the skin and a silicone membrane directly into the chamber of the port system, and then through the catheter, they enter a silicone tube (inner diameter 1 mm, wall thickness 0.5 mm). The periods of administration of cellular material and other substances are determined by specific treatment protocols. The introduction of the graft is described in more detail below.

Через порт-системы в соединительнотканный регенерат периодически подается клеточный материал: суспензия живых клеточных культур, в частности аутологичных клеток надкостницы, надхрящницы, стромальных клеток костного мозга, клеточные (тканевые) сфероиды, полученные из этих клеток, биокомпозитные сфероиды, различные их сочетания.Through the port systems, cellular material is periodically supplied to the connective tissue regenerate: a suspension of living cell cultures, in particular autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, cellular (tissue) spheroids obtained from these cells, biocomposite spheroids, and their various combinations.

Периодическое введение клеточного материала необходимо для того, чтобы одна порция клеточного материала успела прижиться, либо реализовать сценарий медицинских сигнальных клеток - выделение цитокинов при временном приживлении клеток, перед тем, как подается следующая порция, которая формирует следующий объем прижившего трансплантата. Периодичность зависит от протокола лечения. Введения клеточного материала кратные, одномоментные, повторяются с интервалом от 12 часов до нескольких суток.Periodic introduction of cellular material is necessary so that one portion of the cellular material has time to take root, or to implement the scenario of medical signaling cells - the release of cytokines during temporary engraftment of cells, before the next portion is fed, which forms the next volume of the engrafted graft. The frequency depends on the treatment protocol. The introduction of the cellular material is multiple, one-step, repeated at intervals from 12 hours to several days.

Сам инфузионный порт, устанавливается под кожей во время небольшой хирургической операции (фиг. 2). Место и способ постановки порт-системы определяется общим состоянием пациента и планируемого вида лечения. Инфузия лекарственных препаратов производится с помощью специальных игл типа Губера, которые, пунктируя силиконовую мембрану порта, позволяют вводить инфузионный раствор в резервуар, не повреждая силиконовую мембрану. Далее препарат попадает через катетер в силиконовую трубку и далее в область дефекта (в зависимости от вида порт - системы).The infusion port itself is installed under the skin during minor surgery (Fig. 2). The place and method of setting up the port system is determined by the general condition of the patient and the planned type of treatment. The infusion of drugs is carried out using special Huber-type needles, which, by puncturing the silicone membrane of the port, allow the infusion solution to be injected into the reservoir without damaging the silicone membrane. Further, the drug enters through the catheter into the silicone tube and then into the area of the defect (depending on the type of port - system).

Таким образом, большие объемы кости могут быть сконструированы предсказуемым образом с использованием новых протоколов клеточных трансплантаций, позволяющих часто и безболезненно вводить клеточный материал для регенерации.Thus, large bone volumes can be designed in a predictable manner using new cell transplantation protocols, allowing frequent and painless introduction of cellular material for regeneration.

ПримерExample

Процедура имплантации устройства выполняется под общим наркозом в асептических условиях общей операционной, оснащенной рентгенохирургической установкой для обеспечения контроля положения устройства.The device is implanted under general anesthesia in aseptic conditions in a general operating room equipped with an X-ray surgical unit to control the position of the device.

Кролику подготавливается операционное поле над большеберцовой костью. Производиться разрез мягких тканей, хирургический доступ к большеберцовой кости. С помощью пилы проволочной витой Джигли выпиливается из центральной части диафиза кусок большеберцовой кости длинной 3 см. Осуществляется гемостаз.The operating field is prepared for the rabbit over the tibia. A soft tissue incision is made, surgical access to the tibia. With the help of a twisted wire saw Jigli, a piece of tibia 3 cm long is cut out from the central part of the diaphysis. Hemostasis is performed.

Далее на две части большеберцовой кости накладывается специально подобранная пластина для накостного остеосинтеза, которая соединена неподвижно с иглой для подачи клеточного трансплантата. Пластина позволяют надежно фиксировать части кости с боковой поверхности кости за счет блокирования в отверстиях головок винтов, которые вводятся в костные отломки (фиг. 3). Две части кости фиксируются в правильном анатомо-топографическом положении, открытыми костномозговыми каналами друг напротив друга. Между отломками остается свободное пространство, соответствующее длине и объему удаленной центральной части кости.Next, a specially selected plate for bone osteosynthesis is applied to two parts of the tibia, which is fixedly connected to a needle for supplying a cell graft. The plate allows you to reliably fix parts of the bone from the lateral surface of the bone due to blocking in the holes of the heads of the screws that are inserted into the bone fragments (Fig. 3). Two parts of the bone are fixed in the correct anatomical and topographic position, with open medullary canals opposite each other. Between the fragments there is a free space corresponding to the length and volume of the removed central part of the bone.

Порт-система имплантируется хирургическим путем подкожно в подкожный карман, который выполняется с наружной части вышерасположенного бедра этой же задней конечности кролика. Подкожный карман выполняется через хирургический доступ к большеберцовой кости. Мягкие ткани раздвигаются тупым путем, по ходу раневого канала проходит силиконовая трубка устройства. Дистальный конец силиконовой трубки располагается в пластине для остеосинтеза, проксимальный конец силиконовой трубки прикрепляется к титановому резервуару с канюлей. Титановый резервуар запаян в специальный корпус из биосовместимых инертных материалов (специальная эпоксидная смола или пластик - полисульфон). Это покрытие облегчает имплантацию порта под кожу, и отсутствие выраженных реакций на инородное тело. Центральная часть камеры порт-системы состоит из очень плотной силиконовой мембраны. Соединение выходной канюли порта и силиконовой трубки устройства закрепляется специальной фиксирующей муфтой. Титановый резервуар подшивается хирургическими швами к прилежащим поверхностной фасции и гиподерме. Ход силиконовой трубки свободный.The port system is surgically implanted subcutaneously into a subcutaneous pocket, which is performed from the outer part of the superior thigh of the same hind limb of the rabbit. The subcutaneous pocket is made through a surgical approach to the tibia. The soft tissues are moved apart in a blunt way; a silicone tube of the device passes along the wound channel. The distal end of the silicone tube is positioned in the osteosynthesis plate, the proximal end of the silicone tube is attached to a titanium reservoir with a cannula. The titanium tank is sealed in a special case made of biocompatible inert materials (special epoxy resin or plastic - polysulfone). This coating facilitates the implantation of the port under the skin, and the absence of pronounced reactions to a foreign body. The central part of the chamber of the port system consists of a very dense silicone membrane. The connection of the outlet cannula of the port and the silicone tube of the device is secured with a special fixing sleeve. The titanium reservoir is sutured with surgical sutures to the adjacent superficial fascia and hypodermis. The silicone tube travels freely.

До инъекции поверхность кожи над портом обрабатывается кожным антисептиком. Инфузия трансплантата, в частности клеточных суспензий и растворов производится с помощью специальных игл - Сурекан, которые, прободают кожу и частично подкожную клетчатку, затем силиконовую мембрану порта, позволяют вводить водные растворы или взвеси в резервуар, не повреждая силиконовую мембрану. Далее суспензия клеток подается в зону костной регенерации через силиконовую трубку в иглу для подачи клеточного трансплантата, которая введена в полость на месте костного дефекта.Before injection, the surface of the skin above the port is treated with a skin antiseptic. Infusion of the graft, in particular of cell suspensions and solutions, is performed using special needles - Surekan, which pierce the skin and partially the subcutaneous tissue, then the silicone membrane of the port, allow the introduction of aqueous solutions or suspensions into the reservoir without damaging the silicone membrane. Next, the cell suspension is fed into the bone regeneration zone through a silicone tube into a needle for supplying a cell graft, which is inserted into the cavity at the site of the bone defect.

Проводиться послойное ушивание раны.Layer-by-layer wound closure is performed.

Имплантированная порт-система не вызывает неприятных ощущений у субъекта, в частности у животной модели, позволяет обойтись без введения животного в состояние наркоза, и делает процедуру инфузии практически безболезненной.The implanted port system does not cause unpleasant sensations in the subject, in particular in the animal model, makes it possible to dispense with the introduction of the animal into a state of anesthesia, and makes the infusion procedure practically painless.

Срок эксплуатации системы по изобретению зависит от длительности лечения и может составлять несколько месяцев. Объединяя основные преимущества порт-системы с возможностью контролируемого введения живых клеток и биологически активных веществ в область регенерации.The service life of the system according to the invention depends on the duration of the treatment and can be several months. Combining the main advantages of the port system with the possibility of a controlled introduction of living cells and biologically active substances into the regeneration area.

Таким образом, предложенные согласно настоящему изобретению система позволяет использовать иные протоколы клеточных трансплантаций (более часто вводить клетки и вещества, поддерживать режим in vivo биореактора - подача веществ, поддерживающих костную регенерацию). При этом система позволяет осуществлять все манипуляции малоинвазивно, практически безболезненно, не требует дополнительного наркоза и местной анестезии при проведении трансплантаций и инъекций.Thus, the system proposed according to the present invention allows the use of other protocols of cell transplantation (more often to inject cells and substances, to maintain the in vivo mode of the bioreactor - the supply of substances that support bone regeneration). At the same time, the system allows all manipulations to be carried out minimally invasive, almost painless, does not require additional anesthesia and local anesthesia during transplants and injections.

Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные эксперименты приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.Although the invention has been described with reference to the disclosed embodiments, it should be apparent to those skilled in the art that the specific experiments described in detail are provided for the purpose of illustrating the present invention only and should not be construed as in any way limiting the scope of the invention. It should be understood that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

Claims (11)

1. Система малоинвазивного введения трансплантата в соединительнотканный регенерат на месте костного дефекта субъекта для пластины накостного остеосинтеза, включающая: порт-систему, представляющую собой устанавливаемое под кожу устройство для ввода клеточного трансплантата, которая состоит из основного корпуса, силиконовой мембраны и титанового резервуара с канюлей, силиконовую трубку, пластину для остеосинтеза, имеющую по меньшей мере два резьбовых отверстия для крепления посредством винтов к кости в области дефекта, и по меньшей мере два винта для фиксации пластины для остеосинтеза, предназначенных для завинчивания через вышеуказанные резьбовые отверстия, причем пластина включает иглу для подачи клеточного трансплантата, неподвижно соединенную с пластиной, и имеющую канюлю, проксимальный конец силиконовой трубки прикрепляется к титановому резервуару с канюлей, а дистальный конец силиконовой трубки располагается в пластине для остеосинтеза до канюли иглы для подачи клеточного трансплантата.1. A system for minimally invasive introduction of a graft into a connective tissue regenerate at the site of a bone defect of a subject for a plate of bone osteosynthesis, including: a port-system, which is a device for inserting a cell graft under the skin, which consists of a main body, a silicone membrane and a titanium reservoir with a cannula, silicone tube, plate for osteosynthesis, having at least two threaded holes for fastening by means of screws to the bone in the defect area, and at least two screws for fixing the plate for osteosynthesis, intended for screwing through the above threaded holes, and the plate includes a needle for feeding cell graft, fixedly connected to the plate, and having a cannula, the proximal end of the silicone tube is attached to the titanium reservoir with a cannula, and the distal end of the silicone tube is located in the plate for osteosynthesis up to the cannula of the needle for feeding the cell transplant ntata. 2. Система по п. 1, в которой винт представляет собой конический винт в форме усеченного конуса.2. The system of claim. 1, wherein the screw is a conical frusto-conical screw. 3. Система по п. 1, в которой пластина выполнена из титана или нержавеющей стали.3. The system of claim. 1, wherein the plate is made of titanium or stainless steel. 4. Система по п. 1, в которой трансплантат представляет собой суспензию на основе остеогенных клеток, живых клеточных культур аутологичных клеток надкостницы, надхрящницы, стромальных клеток костного мозга, суспензию на основе тканевых или биокомпозитных сфероидов или различные их сочетания.4. The system according to claim 1, in which the graft is a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on tissue or biocomposite spheroids, or their various combinations. 5. Система по п. 4, в которой сфероиды представляют собой сфероиды на основе аутологичных клеток надхрящницы, сфероиды на основе аутологичных клеток надкостницы, сфероиды на основе аутологичных и аллогенных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости или их смесь.5. The system of claim 4, wherein the spheroids are spheroids based on autologous perichondrium cells, spheroids based on autologous periosteal cells, spheroids based on autologous and allogeneic multipotent mesenchymal bone marrow stromal cells and ground partially demineralized allogeneic bone, or a mixture thereof. 6. Система по п. 1, в которой корпус порт-системы выполнен из биосовместимого инертного материала.6. The system of claim. 1, in which the housing of the port system is made of a biocompatible inert material. 7. Система по п. 6, в которой биосовместимый инертный материал представляет собой эпоксидную смолу или полисульфон.7. The system of claim 6, wherein the biocompatible inert material is an epoxy resin or polysulfone. 8. Способ введения трансплантата в соединительнотканный регенерат для восстановления дефектов кости у субъекта, заключающийся в том, что используют систему по п. 1, до инъекции поверхность кожи над портом обрабатывают кожным антисептиком, производят инфузию трансплантата с помощью иглы, которой прободают кожу, частично подкожную клетчатку и затем силиконовую мембрану порта.8. A method of introducing a graft into a connective tissue regenerate to restore bone defects in a subject, which consists in using the system according to claim 1, before injection, the surface of the skin above the port is treated with a skin antiseptic, the graft is infused using a needle that pierces the skin, partly subcutaneous cellulose and then the silicone membrane of the port. 9. Способ по п. 8, в котором трансплантат вводят по мере развития соединительнотканного регенерата периодически.9. The method according to claim 8, wherein the graft is administered periodically as the connective tissue regenerate develops. 10. Способ по п. 8, в котором дополнительно периодически вводят цитокины, остеоиндукторы, индукторы дифференцировки, гранулы гидроксиаппатита, соли фосфата кальция в виде гранул, питательную среду, биологически активные вещества и/или суспензию измельченной деминерализованной кости.10. The method according to claim 8, in which cytokines, osteoinducers, differentiation inducers, hydroxyapatite granules, calcium phosphate salts in the form of granules, a nutrient medium, biologically active substances and / or a suspension of crushed demineralized bone are additionally periodically administered. 11. Способ по п. 8, в котором костный дефект является дефектом трубчатой кости.11. The method of claim 8, wherein the bone defect is a tubular bone defect.
RU2020128726A 2020-08-31 2020-08-31 Method for targeted minimally invasive access for cell transplantation into bone regenerate RU2748544C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128726A RU2748544C1 (en) 2020-08-31 2020-08-31 Method for targeted minimally invasive access for cell transplantation into bone regenerate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128726A RU2748544C1 (en) 2020-08-31 2020-08-31 Method for targeted minimally invasive access for cell transplantation into bone regenerate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2748544C1 true RU2748544C1 (en) 2021-05-26

Family

ID=76034090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020128726A RU2748544C1 (en) 2020-08-31 2020-08-31 Method for targeted minimally invasive access for cell transplantation into bone regenerate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2748544C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5681289A (en) * 1995-08-14 1997-10-28 Medicinelodge Inc. Chemical dispensing system
US5836935A (en) * 1994-11-10 1998-11-17 Ashton; Paul Implantable refillable controlled release device to deliver drugs directly to an internal portion of the body
RU2311144C2 (en) * 2005-04-18 2007-11-27 ГУ Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии ВСНЦ СО РАМН (ГУ НЦРВХ ВСНЦ СО РАМН) Method for treating unhealed fractures and false joints of shin bones complicated with chronic traumatic osteomyelitis
RU2562596C2 (en) * 2010-03-10 2015-09-10 Осс-К Аб Implants and methods for tissue defect correction
US20190030311A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-31 University Of Utah Research Foundation Therapeutic delivery device
US20190060086A1 (en) * 2013-10-23 2019-02-28 Stryker European Holdings I, Llc Percutaneous bone graft delivery system and method
US10736745B2 (en) * 2009-07-10 2020-08-11 Peter Forsell Implantable lubrication device and method of treating a human or mammal patient by means of the device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5836935A (en) * 1994-11-10 1998-11-17 Ashton; Paul Implantable refillable controlled release device to deliver drugs directly to an internal portion of the body
US5681289A (en) * 1995-08-14 1997-10-28 Medicinelodge Inc. Chemical dispensing system
RU2311144C2 (en) * 2005-04-18 2007-11-27 ГУ Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии ВСНЦ СО РАМН (ГУ НЦРВХ ВСНЦ СО РАМН) Method for treating unhealed fractures and false joints of shin bones complicated with chronic traumatic osteomyelitis
US10736745B2 (en) * 2009-07-10 2020-08-11 Peter Forsell Implantable lubrication device and method of treating a human or mammal patient by means of the device
RU2562596C2 (en) * 2010-03-10 2015-09-10 Осс-К Аб Implants and methods for tissue defect correction
US20190060086A1 (en) * 2013-10-23 2019-02-28 Stryker European Holdings I, Llc Percutaneous bone graft delivery system and method
US20190030311A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-31 University Of Utah Research Foundation Therapeutic delivery device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2003211461B2 (en) Closed cell culture system
CN103079577B (en) The preparation technology of wound restoration agent compositions, pipe and device
ES2546734T3 (en) Rapid preparation and use of tissues and structures obtained by tissue engineering as individual implants
WO1988010103A1 (en) An intravascular artificial organ
CN101091804A (en) Method for constructing tissue-engineering bone by pouring stem cell of inducing bone marrow ground substance into vivo
EP3237026B1 (en) Implant for lymph node formation/regeneration
RU2748544C1 (en) Method for targeted minimally invasive access for cell transplantation into bone regenerate
RU2757157C1 (en) Restoration of the diaphysis of long bones by cellular technology applying a method for autotransplantation of a vessel
Vernik et al. Omentum: power to heal and regenerate
RU2741206C1 (en) Device, kit and method for transplant introduction into bone regenerate
RU2777947C1 (en) Liquid in vivo bioreactor for growing bone tissue
Moissonnier et al. Cranioplasty after en bloc resection of calvarial chondroma rodens in two dogs
RU2297217C2 (en) Method for optimizing bone reparative regeneration
EP0969775A1 (en) Bone marrow as a site for transplantation
US20040022771A1 (en) Transfer of cells, tissue, and other substances to bone
RU2784952C2 (en) In vivo bioreactor for restoration of integrity of spinal cord pathways after anatomical break and stimulation of neuro-regeneration in traumatic spinal cord disease
RU2744756C1 (en) Method of transplanting biocomposite spheroids to ensure the possibility of restoring the integrity of the bone in case of defects that exceed the critical size
RU2818176C1 (en) Method for producing tissue-engineered periosteum from cell spheroids for repairing bone defects in patients
JP4067419B2 (en) Closed cell culture system
RU2778615C1 (en) Graft, a method for bone marrow autotransplantation to stimulate reparative bone regeneration and a device for carrying out transplantation
US20020146398A1 (en) Tissue growth stimulating system
KR20090102552A (en) Composition for applying to microfractured site for treating cartilage injuries
Williams et al. Review of skin grafting in equine wounds: Indications and techniques
Guelinckx et al. Free muscle transplants for chronic infection of the fronto-cranial region
RU2195940C2 (en) Method for regeneration of an articular cartilage