Как рассасываются хирургические нити: гидролиз и ферменты

Содержание

1. Из чего делают рассасывающиеся нити {#iz-chego}
2. Гидролиз: как вода разрушает синтетическую нить {#gidroliz}
3. Кетгут: ферменты и фагоцитоз {#ketgut}
4. Почему прочность уходит раньше массы {#prochnost-i-massa}
5. Что ускоряет и замедляет рассасывание {#faktory}
6. Нити МЗКРС по теме {#niti-mzkrs}
7. Частые вопросы {#voprosy}
8. Источники {#istochniki}

Синтетическую рассасывающуюся нить разрушает гидролиз: вода рвёт сложноэфирные связи в цепи полимера, и клетки для самого распада не нужны [1, 5]. Кетгут, коллагеновую нить, расщепляют протеолитические ферменты фагоцитов, поэтому он рассасывается менее предсказуемо и вызывает более сильную тканевую реакцию [1]. В обоих случаях прочность уходит раньше массы: хирургическая нить из полидиоксанона (PDO) держит прочность 1–2 месяца, а полностью исчезает за 6–12 [2].

Из чего делают рассасывающиеся нити {#iz-chego}

По сырью рассасывающиеся хирургические нитки делят на две группы. Первая — синтетические алифатические полиэфиры. В основной цепи у них стоят сложноэфирные связи, их и рвёт вода [2].

Сюда относятся нити из полигликолевой кислоты (ПГА, PGA), из сополимеров гликолида с лактидом или с ε-капролактоном и из полидиоксанона [2, 7]. Самый известный сополимер гликолида и лактида — полиглактин 910 (PGLA), торговое название Vicryl (Ethicon). В нём на 90 частей гликолида приходится 10 частей лактида [2]. У полидиоксанона в цепи кроме сложноэфирных есть и простые эфирные связи [2].

Вторая группа — кетгут, коллагеновая нить из кишечника овец или крупного рогатого скота [1]. Для организма это чужеродный белок, и уходит он из ткани иначе. Обе группы подробно описаны в статье о рассасывающихся хирургических нитях.

Гидролиз: как вода разрушает синтетическую нить {#gidroliz}

Вода реагирует со сложноэфирной связью, и цепь полимера распадается на две короткие. На месте разрыва остаётся карбоксильная группа [3]. Реакцию ускоряют и кислоты, и щёлочи, так что скорость гидролиза зависит от pH среды [6].

Вода проникает в нить быстрее, чем рвутся связи. Поэтому полиэфир разрушается сразу по всему объёму, а не слой за слоем с поверхности. Такой распад называют объёмной эрозией [2]. В крупных изделиях из полимеров гликолевой и молочной кислот кислые концы цепей ещё и сами катализируют гидролиз, и середина изделия разрушается быстрее поверхности [3].

Ферменты для этого не обязательны. Salthouse и Matlaga сравнили нити из полиглактина 910, которые весь срок лежали в ткани, с нитями, которые сначала выдерживали in vitro и только потом имплантировали [5]. Скорость рассасывания оказалась близкой, и авторы сделали вывод: распаду полиглактина 910 не нужна ни активность клеток, ни ферменты. Клетки вступают позже, когда своими окислительными ферментами перерабатывают продукты гидролиза [5]. Гликолевая кислота, продукт распада ПГА, уходит в цикл лимонной кислоты. В высоких концентрациях её связывают с выраженным воспалением [2]. О самом полимере — в статье «Полиглактин 910».

Кетгут: ферменты и фагоцитоз {#ketgut}

Кетгут разрушают в основном протеолитические ферменты фагоцитов и других клеток [1]. Сроки у него менее предсказуемы: Greenberg и Clark отмечают очень большой разброс в зависимости от типа ткани, инфекции и других условий. Тканевая реакция на кетгут тоже заметно сильнее, чем на синтетику [1].

Насколько кетгут зависит от клеток, видно по опытам in vitro. В собачьей моче, засеянной Proteus mirabilis, нити из ПГА и полиглактина 910 потеряли всю прочность за 24 часа, а хромированный кетгут на 7-й день сохранял 78 % [8]. Авторы сами оговаривают: в пробирке нет фагоцитов, и цифры кетгута, вероятно, завышены [8].

Хромированный кетгут дубят в растворе триоксида хрома, и это задерживает рассасывание [1]. Сырьё, виды и сроки разобраны в статье «Кетгут».

Таблица 1. Два механизма рассасывания

Почему прочность уходит раньше массы {#prochnost-i-massa}

Chu и Campbell рассмотрели под сканирующим электронным микроскопом нити из ПГА, которые до 90 дней лежали в солевом буфере [4]. Гидролиз начинается в аморфных участках, зажатых между кристаллическими зонами. Там рвутся проходные цепи, свободные концы и складки цепей. Обрывки растворяются, только когда становятся достаточно мелкими, и тогда на волокнах появляются трещины [4].

Отсюда и два срока. Цепи уже порваны, нить ослабла, а обрывки ещё слишком крупные, чтобы уйти из ткани. Нить из полидиоксанона сохраняет прочность 1–2 месяца, а полная потеря массы занимает 6–12 месяцев [2]. У нити Полидиоксанон МЗКРС картина та же: через 42 дня у неё остаётся 35–50 % прочности, а до 90-го дня масса почти не убывает. Подробнее — в статье «Полидиоксанон — хирургическая нить».

Хирургу важнее первый срок. Пока нить сохраняет прочность, она держит рану; масса, которая лежит в ткани после этого, шов уже не укрепляет. Цифры по отдельным полимерам сведены в таблицу сроков рассасывания.

Что ускоряет и замедляет рассасывание {#faktory}

Таблица 2. От чего зависит скорость рассасывания

С кислотностью простого правила нет. В опытах Tomihata и соавт. нити с гликолидом в составе быстрее разрушались в щелочной среде, нить из полидиоксанона заметно теряла прочность при pH 1,0, а нить из сополимера лактида и ε-капролактона на pH не реагировала [7]. В стерильной моче, сдвинутой в щелочную сторону, все пять изученных нитей теряли прочность быстрее, чем в нейтральной или кислой [8].

С толщиной тоже не всё очевидно. В массивных изделиях автокатализ ускоряет распад изнутри [3], а в опыте Tobias и соавт. более толстая мононить, наоборот, дольше сохраняла прочность [9]. Те же авторы предупреждают, что процент сохранённой прочности без абсолютных значений плохо подходит для сравнения разных нитей [9].

Обработка сдвигает сроки без смены полимера. Быстрорассасывающийся полиглактин 910 до выпуска облучают ионизирующим излучением, чтобы ускорить гидролиз, и рассасывается он в среднем за 42 дня [1]. Такие нити собраны в статье о быстрорассасывающихся нитях.

Нити МЗКРС по теме {#niti-mzkrs}

Для своих синтетических рассасывающихся нитей МЗКРС указывает полное рассасывание гидролизом, для кетгута — фагоцитоз. Сроки ниже взяты с карточек и из руководства производителя.

• Полигликолид — плетёная нить из полигликолевой кислоты (100 %) с покрытием из поликапролактона и стеарата кальция. Через 2 недели сохраняет не менее 65 % прочности, через 3 недели — 40 %, полностью рассасывается за 60–90 дней.
• Лактисорб — плетёная нить из сополимера гликолида (90 %) и L-лактида (10 %): не менее 75 % прочности через 2 недели, полное рассасывание за 56–80 дней. У Лактисорба Рапид тот же состав и покрытие, а сроки короче: не менее 50 % прочности через 5 дней, рассасывание за 30–50 дней.
• Моноквик — мононить из сополимера гликолида (75 %) и ε-капролактона (25 %). Прочность теряет быстро, не менее 50 % через 7 дней и 20 % через 14 дней, а масса уходит за 90–120 дней. МЗКРС называет Моноквик синтетическим заменителем кетгута.
• Полидиоксанон — мононить без покрытия. Более 75 % прочности через 14 дней и 35–50 % через 42 дня в зависимости от толщины; до 90 дней рассасывание минимально, полностью нить уходит за 180–240 дней.
• Кетгут — мононить, держит рану 7–10 дней и рассасывается за 50–70 дней фагоцитозом. По данным МЗКРС, в тканях вызывает умеренную воспалительную реакцию.

Все нити группы — в разделе каталога «Рассасывающиеся нити».

Частые вопросы {#voprosy}

Как рассасываются хирургические нити?

Синтетические нити разрушает гидролиз: вода рвёт сложноэфирные связи полимера, цепи укорачиваются, и обрывки постепенно растворяются [1, 4]. Кетгут расщепляют протеолитические ферменты фагоцитов и других клеток [1].

За какой срок должен деградировать рассасывающийся шовный материал?

Единого срока нет, он зависит от полимера. Greenberg и Clark относят к рассасывающимся нити, которые теряют всю прочность за 2–3 месяца [1]. Масса уходит позже: у нити из полидиоксанона полная потеря массы занимает 6–12 месяцев [2].

Из чего делают рассасывающиеся нити?

Синтетические — из алифатических полиэфиров: полигликолевой кислоты, сополимеров гликолида с лактидом или ε-капролактоном, полидиоксанона [2, 7]. Кетгут — из коллагена кишечника овец или крупного рогатого скота [1].

Участвуют ли ферменты в рассасывании синтетических нитей?

Для распада полиглактина 910 они не обязательны: в опытах Salthouse и Matlaga нить, предварительно выдержанная вне организма, рассасывалась с близкой скоростью [5]. Клетки нужны на следующем этапе, чтобы переработать продукты гидролиза.

Почему нить уже не держит, а в ткани ещё остаётся?

Гидролиз сначала рвёт цепи в аморфных участках, и прочность падает. Обрывки растворяются, только когда станут достаточно мелкими, поэтому масса уходит на недели и месяцы позже [4].

Источники {#istochniki}

1. Greenberg JA, Clark RM. Advances in suture material for obstetric and gynecologic surgery. Rev Obstet Gynecol. 2009;2(3):146–158. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2760901/
2. Ulery BD, Nair LS, Laurencin CT. Biomedical applications of biodegradable polymers. J Polym Sci B Polym Phys. 2011;49(12):832–864. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3136871/
3. Li S. Hydrolytic degradation characteristics of aliphatic polyesters derived from lactic and glycolic acids. J Biomed Mater Res. 1999;48(3):342–353. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10398040/
4. Chu CC, Campbell ND. Scanning electron microscopic study of the hydrolytic degradation of poly(glycolic acid) suture. J Biomed Mater Res. 1982;16(4):417–430. https://doi.org/10.1002/jbm.820160410
5. Salthouse TN, Matlaga BF. Polyglactin 910 suture absorption and the role of cellular enzymes. Surg Gynecol Obstet. 1976;142(4):544–550. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/176742/
6. Chu CC. The effect of pH on the in vitro degradation of poly(glycolide lactide) copolymer absorbable sutures. J Biomed Mater Res. 1982;16(2):117–124. https://doi.org/10.1002/jbm.820160204
7. Tomihata K, Suzuki M, Ikada Y. The pH dependence of monofilament sutures on hydrolytic degradation. J Biomed Mater Res. 2001;58(5):511–518. https://doi.org/10.1002/jbm.1048
8. Schiller TD, Stone EA, Gupta BS. In vitro loss of tensile strength and elasticity of five absorbable suture materials in sterile and infected canine urine. Vet Surg. 1993;22(3):208–212. https://doi.org/10.1111/j.1532-950x.1993.tb00383.x
9. Tobias KM, Kidd CE, Mulon PY, Zhu X. Tensile properties of synthetic, absorbable monofilament suture materials before and after incubation in phosphate-buffered saline. Vet Surg. 2020;49(3):550–560. https://doi.org/10.1111/vsu.13326
10. МЗКРС. Карточки рассасывающихся нитей, раздел каталога mzkrs.ru. https://mzkrs.ru/produktsiya/rassasyvayushchiesya/