Эксперимент в хирургии

Из различных биополимеров животного происхождения в медицину вошел коллаген - основной структурный белок соединительной ткани, выполняющий важные биологические функции. Он сочетает в себе многие свойства, присущие как синтетическим полимерам (прочность, эластичность, способность формироваться в различные структуры и т. п.), так и биологическим материалам (отсутствие токсичности, способность рассасываться в ране и, главное, образовывать комплексы с различными лекарственными веществами).

Научные исследования по изучению коллагена активно ведутся многими учеными мира. В нашей стране начались эти исследования на кафедре оперативной хирургии 1-го Московского медицинского института в 1963 году, то есть значительно раньше, чем за рубежом.

Использование коллагена в медицине стало возможным после того, как были разработаны методы его растворения - щелочно-солевой, кислотный и ферментативный. При такой обработке кожи крупного рогатого скота разрушается цементирующее вещество соединительной ткани, а также расщепляется межмолекулярная связь коллагена, без явлений свертывания белка. Наиболее полное расщепление межмолекулярных связей достигается ферментной обработкой, что делает метод более ценным и перспективным.

Для применения коллагена при лечении поврежденных тканей различной этиологии (гнойные раны, ожоги, трофические язвы, остеомиелиты и др.) необходимо иметь соответствующий набор материалов, отвечающих различным требованиям. В связи с этим разработана специальная технология получения из раствора коллагена пленочных, пористых, порошкообразных и пастообразных масс. Установлено, что пластические свойства, а также время рассасывания коллагена в организме можно точно регулировать воздействием на препарат дубящих агентов, вызывающих разной степени молекулярное связывание частиц коллагена. Следовательно, можно придавать препарату заданную скорость рассасывания.

Важной особенностью коллагена и других биологических полимеров является их способность образовывать комплексы с различными лекарственными веществами для направленного действия: усиливающих свертывание крови, стимулирующих восстановление соединительной ткани, противобактериальных и др. Таким образом, открываются широкие перспективы для лечебных препаратов пролонгированного влияния, причем коллаген или другие биополимеры играют для лекарственного средства роль депо. Так, введение коллагеновых препаратов, содержащих линкомицин, показало, что антибиотик сохраняется в окружающих тканях 23- 25 суток. На этом принципе сейчас основаны лекарства с увеличенными сроками бактериального воздействия на микробную флору, применяющиеся при лечении остеомиелита, лейшманиозных язв, бронхиальных свищей, при пластике кровеносных сосудов в условиях инфекции.

Способность коллагена образовывать комплексы с гепарином - веществом, препятствующим свертыванию крови и возникновению тромбов, закупоривающих просвет сосуда, послужила основанием для создания сосудистого протеза с антикоагулянтными - противосвертывающими - свойствами. Такой комбинированный сосудистый протез представляет собою тканую или вязаную синтетическую трубку, поры которой заполнены коллагенгепариновой пленкой. Подобные имплантаты можно использовать для замещения не только пораженных артерий, но и пораженных вен, поскольку коллагенгепариновый комплекс длительно обеспечивает противосвертывающий эффект и препятствует образованию пристеночных тромбов.

Одним из наиболее сложных аспектов сосудистой хирургии является протезирование сосудов в инфицированной ране. Развитие инфекции, как общей, так и местной, значительно ухудшает результаты сосудистой пластики, резко увеличивая процент осложнений в виде тромбозов сосуда либо трудно останавливаемых кровотечений из области швов, соединяющих протез со стенкой сосуда. Значительным вкладом в решение этой проблемы послужило создание комбинированных сосудистых протезов с антибактериальными свойствами. Важным составляющим компонентом их является комплекс коллагена с антимикробными средствами: антисептиками, антибиотиками. Разработана и внедрена в практику оригинальная конструкция подобного протеза, представляющая собою синтетический каркас, внутренняя поверхность которого выполнена гладкой коллагенгепариновой пленкой, а к наружной поверхности плотно фиксирована довольно толстая коллагеновая губка, содержащая сентамицин, один из мощных современных антибиотиков. Таким образом, в одном сосудистом протезе сочетаются антикоагулянтные и антибактериальные свойства. Протезы обладают несомненным преимуществом в сравнении с обычными синтетическими.

Дальнейшим этапом в развитии и совершенствовании коллагенсодержащих протезов сосудов явилась разработка «биологических протезов», представляющих собою коллагенэластический каркас сосудистой стенки, полученный путем обработки сосудов животных специальными ферментами и глутаровым альдегидом. Такая обработка не изменяет биологических характеристик (прочности, эластичности) трансплантата, следовательно, по своим гемодинамическим показателям он близок к нативным - необработанным - артериальным сосудам. Вместе с тем под действием ферментов и глутарового альдегида разрушаются или блокируются клеточные элементы и некоторые белки сосудистой стенки, способные вызвать иммунологический конфликт и отторжение трансплантата.

Опыт клинического применения ксеногеновых трансплантатов указывает на большие перспективы их использования в сосудистой хирургии для выполнения разнообразных реконструктивных вмешательств в сосуды среднего и малого калибра, в то время как коллагенсодержащие протезы более целесообразно использовать для операций на магистральных артериях и венах.

Методика обработки сосудов у животных ферментами и глутаровым альдегидом была использована для получения биологических протезов клапанов сердца. Совместными усилиями хирургов-кардиологов, экспериментаторов, инженеров-биохимиков, химиков-полимерщиков был создан биопротез клапана сердца принципиально нового типа, так называемый БАКС (биопротез аортального клапана сердца). Клапаны свиньи, обработанные ферментами глутаровым альдегидом, фиксированы на специальном поддерживающем каркасе. Как и в случае с ксенотрансплантатами сосудов, ксенобиопротез аортального клапана сердца обладает сниженными иммунными свойствами, хорошими прочностными и гидравлическими характеристиками. По последним клиническим показателям, БАКС имеет значительные преимущества перед шариковым протезом и существующими зарубежными моделями клапанов сердца.

Несмотря на большое количество методов и медикаментозных средств, лечение гнойных ран остается одной из актуальных проблем медицины. Особое место среди хирургических больных занимают пациенты с ожогами, обширными незаживающими ранами, трофическими язвами и пролежнями. Препараты коллагена в комплексе с лекарственными веществами значительно улучшают течение гнойно-воспалительного процесса и заживление раневой поверхности. На первой фазе процесса коллагеновые покрытия (пленки) изолируют раневую поверхность от окружающей среды, препятствуя вторичной инфекции и потере белка. В то же время, обладая достаточной влаго- и воздухопроницаемостью и адсорбционной способностью, они не снижают аэрации раны и не способствуют скоплению гноя. Коллаген оказывает мощное стимулирующее воздействие на развитие собственной соединительной (грануляционной) ткани, что является определяющим фактором в лечении раневого процесса.

Клиническая апробация коллагеновых препаратов показала, что с их помощью можно в короткие сроки добиться заживления различных по происхождению, величине и локализации раневых дефектов, в том числе и осложненных инфекцией.

Коллаген находит широкое применение и в других областях медицины. Известно, что борьба с кровотечениями является одной из важнейших задач и в военное и в мирное время. Проблема остановки кровотечения актуальна и сегодня, особенно в связи с развитием хирургии паренхиматозных органов (печени, почек, легких). Остановить кровотечение при операциях на печени или селезенке непросто: кровоточит вся поверхность рассеченного органа. Использующиеся для этой цели гемостатические губки из синтетического материала обладают хорошими механическими свойствами, но не рассасываются в организме, прорастают соединительной тканью, что ведет к образованию грубого рубца и спаек. Здесь следовало отдать предпочтение губкам из биологических материалов - фибриновым, желатиновым, целлюлозным. Однако подобные препараты не столь удобны в употреблении. Механическая прочность их незначительна, они легко крошатся, плохо моделируются и, кроме того, слишком быстро рассасываются.