RSS | PDA | XML




Полезное




Экспериментальная сравнительная оценка некоторых биоматериалов, используемых в ЧЛХ




Экспериментальная сравнительная оценка некоторых биоматериалов, используемых в российской челюстно-лицевой хирургии

УДК 615.46.03:616.716-089, 2009г.

Г.П. Тер-Асатуртов, А.Ю. Рябов, М.В. Лекишвили, Ю.Б. Юрасова 
ММА им. И.М. Сеченова, МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, ЦИТО им. Н.Н. Приорова, РДКБ, Москва

В экспериментальном исследовании проведена сравнительная оценка некоторых пластических биоматериалов, используемых российскими стоматологами и челюстно-лицевыми хирургами. Наиболее эффективными оказались материалы на основе коллагена и природного гидроксиапатита. Установлено, что выбор биологического материала, обеспечивающего зффективное восстановление костной ткани и безопасного при использовании, должен основываться на результатах экспериментальных исследований, которые позволяют эффективно оценить потенциал того или иного костно-пластического материала.

Ключевые слова: костно-пластический материал, экспериментальное исследование, чeлюстно-лицевая хирургия. стоматология хирургическая, биоимплантация

История широкого использования в челюстно-лицевой хирургии различных пластических материалов насчитывает несколько десятилетий. Их количество увеличивается с каждым годом, одновременно растет и количество фирм, предлагающих свои материалы на рынке медицинских услуг. В этих условиях у практикующих хирургов обоснованно возникают вопросы к качеству пластических материалов, их свойствам и особенностям, области применения. Часто это представляет определеннные трудности, ведь не секрет, что производители материалов презентуют свои изделия как исключительно эффективные и уникальные, что не всегда соответствует действительности [1, 2], Вследствие этого невольно образуются группы пациентов, у которых с помощью проб и ошибок изучается предложенный пластический материал и формируется его оценка. К сожалению, объективных исследований свойств имплантатов крайне мало, но и то малое количество часто проводится не корректно [3,4]. При этом любые негативные замечания вызывают болезненные реакции со стороны производителей.

В своем экспериментальном исследовании мы сделали попытку получить объективную сравнительную оценку некоторых пластических материалов, которые наиболее часто используют в своей повседневной практике российские стоматологи и челюстно-лицевые хирурги.

В число исследованных пластических материалов вошли "Остеоматрикс", выпускаемый фирмой "Конектбиофарм"; "КоллапАн", представленный фирмой "Интермедапатит"; "Остеопласт - Т" фирмы "Витаформ" и "Перфоост", который производится тканевым банком ЦИТО им. Н.Н. Приорова. Необходимо пояснить, что "Остеоматрикс" представляет собой композицию природных коллагена и гидроксиапатита (ГАП) с аффинно связанными сульфатированными гликозаминогликанами (сГАГ), "КоллапАн" комбинацию синтезированного ГАП, склерального коллагена и антибиотика (может быть гентамицин, линкомицин или др.), "Остеопласт - Т" состоит из недеминерализованного костного коллагена животного происхождения с импрегнированными (англ. impregnated — пропитанные) сГАГ. "Перфоост" представляет собой деминерализованные имплантаты, изготовленные на основе аллогенной кости. Для нашего исследования бьыл взят "Перфоост", изготовленный из костей свода черепа человека. В то же время материалы "Остеоматрикс" И "Остеопласт - Т" по составу практически идентичны, хотя и выпускаются разными фирмами, и тем интереснее было сравнить их остеоиндуктивный эффект в эксперименте.

Материалы и методы

Объектом исследования бьли половозрелые самцы кроликов породы Шиншилла массой тела от 2 до 2,5 кг. Хирургические вмешательства осуществляли под сочетанной анестезией: обшей кетамин-ромитаровой и местной - 2% раствор лидокаина. После выполнения (наружным разрезом) хирургического доступа к области ветви нижней челюсти в ней создавались 5 сквозных костных дефектов. Идентичность формы и размеров дефектов достигалась путем использования цилиндрических фрез ( "Меsiпgег", Германия ) диаметром 3 мм. Таким образом, у каждого животного в челюсти были сделаны 5 дефектов кости размером 3 мм в диаметре. Дефекты заполняли "Перфоостом", "Остеоматриксом", "КоллапАном" и "Остеопластом - Т". Контрольный дефект оставался свободным и заполнялся кровяным сгустком. Животных выводили из эксперимента в сроки: 10, 20, 30, 60 и 90 суток. На каждый срок использовали по 5 лабораторных животных. Участок челюсти кролика, на котором проводилось хирургическое вмешательство, вместе с прилежащими тканями резецировали и затем выделяли фрагменты кости с дефектами. Образцы декальцинировали с помощью препарата "Биодек", заливали в парафин, срезы толщиной 4-5 мкм окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван-Гизону на коллагеновые волокна. Всего морфологически было изучено 125 дефектов кости от 25 кроликов. Морфологические исследования проведены заведующим лабораторией экспериментальной морфологии ММА им. И.М. Сеченова проф. А.Б. Шехтером.

Результаты и их обсуждение

Гистологическое изучение дефектов кости нижней челюсти кролика в динамике от 10 суток до 3 месяцев показало, что заживление костной раны, особенности и скорость образования и созревания костного регенерата связаны с остеоиндуктивным и остеокондуктивным потенциалом использованных в эксперименте пластических биоматериалов.

В контроле, где костный дефект оставался свободным, уже к 10-м суткам после операции на основе эндостального и периостального остеогенеза начиналось развитие незрелой регенерирующей костной ткани, которая заполняла с краев дефекта около 1/3 объема последнего.

Регенерат состоял из незрелых остеоидных балок, рыхловолокнистой и грубоволокнистой соеднительной ткани, в которой отмечалась воспалительная инфильтрация, связанная с операционной травмой. Некротические и воспалительные изменения имелись и в близлежащих к дефекту мягких тканях челюсти. К 20-м суткам костный регенерат заполнял уже большую часть объема дефекта (2/3). При этом происходило определенное созревание регенерата, хотя он по-прежнему состоял из остеоидных балок. Часть из них имели хондроидную структуру. Хондроидная ткань занимала около 1/3 объема дефекта, хотя еще оставались участки грубоволокнистой ткани. Через 1 мес после операции дефекты почти полностью были заполнены костным регенератом, который созревал еще больше. Однако только часть остеоидных и хондроидных балок оссифицировалась, а костная ткань еще не компактизировалась и костный мозг отсутствовал ( рис. 1 ). Через 2 мес. регенерирующая костная ткань созрела и частично компактизировалась. В пространствах между 6алками появился костный мозг. Произошло пазушное рассасывание и перестройка костной ткани. К 3-му месяцу костная ткань регенерата уже полностью созрела, компактизировалась, появились четкие линии склеивания и формировались остеоны ( рис. 2 ). 

При имплантации в костный дефект "Перфооста" (деминерализованной кости) процессы остеогенеза ускорялись. К 10-м суткам материал имплантатов в основном резорбировался макрофагами и замещался костными регенератами, заполняющими в отличие от контроля уже большую (около 2/3) часть объема дефектов. Остеоидные балки регенерата были более зрелые, чем в контроле, Через 20 сут. ткань регенератов созрела, при этом сами регенераты заполнили уже всю площадь дефектов. К 30-м суткам процесс созревания костной ткани усиливался: нарастала компактизация, имелись четкие линии склеивания балок, формировались остеоны. В пространствах между балками образовывался костный мозг. Оставались очаги хондроидной ткани ( рис. 3 ). Через 2 мес костная ткань регенерата созревала и практически не отличалась от интактной кости ( рис. 4 ). К 3-му месяцу костная ткань уже не менялась по сравнению с предыдущим сроком. 

Заполнение костного дефекта биоматериалом "Остеоматрикс" также ускоряло остеогенез и созревание новообразованной костной ткани. К 10-м суткам часть дефекта заполнялась остеоидными балками, по степени зрелости сравнимыми с теми, которые образовывались при имплантации "Перфооста". Другая часть дефекта была выполнена рыхлой соединительной тканью, содержащей фрагменты ГАП, которые резорбировались макрофагами и гигантскими клетками. Коллаген имплантатов подвергся полной резорбции. Через 20 сут внутри дефектов ГАП уже не определялся, но более крупные конгломераты ГАП еще оставались в фиброзированных мягких тканях в6лизи дефектов. Сами дефекты заполнялись относительно зрелой костной тканью. Через 1 мес. костная ткань, заполняющая дефекты, имела более зрелую структуру, чем в контроле ( рис. 5 ). К 2 мес. ткань еще более созрела и компактизировалась ( рис. 6 ) и уже не менялась до конца эксперимента (3 мес). 

При заполнении дефекта кости "КоллапАном" остеогенетические потенции материала выражались слабее. К 10-м суткам половина объема дефектов заполнялась незрелыми остеоидными балками и хондроидной тканью (последней больше, чем в дефектах с другими имплантатами). Остальная часть дефектов заполнялась незрелой грануляционной соединительной тканью с большим количеством фрагментов ГАП и гигантских клеток (их больше, чем при имплантации "Остеоматрикса"). К 20-м суткам около 2/3 объема дефектов заполнялось костными регенератами (меньше, чем в других опытных группах). При этом ткань была менее зрелой, мало отличаясь от контроля. Часть дефектов была заполнена конгломератами ГАП, окруженными макрофагами и гигантскими клетками. Степень резорбции синтезированного ГАП была значительно меньше, чем костного ГАП в "Остеоматриксе", с чем, видимо, связано более медленное формирование и созревание костного регенерата. Через 1 мес. после имплантации резорбция ГАП усиливалась, но часть дефектов еще оставалась заполненной соединительной тканью с большим количеством гигантских клеток. Костная ткань регенератов по-прежнему была менее зрелой, чем в других опытных группах ( рис. 7 ). К 2 мес. костные регенераты уже занимали большую часть дефектов и их созревание усиливалось, однако сохранялась фиброзная ткань, в которой оставались гигантские клетки и небольшая часть конгломератов ГАП ( рис. 8 ). Через 3 мес. уже все дефекты заполнял зрелый костный регенерат, но в нем сохранялись включения ГАП с явлениями лизиса ( рис. 9 ).

Дефект заполнен созревающим регенератом, однако остаются участки грубоволокнистой ткани, компактизация кости выглядит слабоЗрелая компактная кость в дефекте 

Перфоост - относительно зрелая костная ткань, выполняющая дефектПерфоост - зрелая компактизированная ткань в дефекте

Остеоматрикс - относительно зрелая компактизированная костная тканьОстеоматрикс - зрелая компактизированная костная ткань с формирующимися остеонами

КоллапАн - относительно незрелые костные балки

Рис. 1. Контроль 30 сут.. Дефект заполнен созревающим регенератом, однако остаются участки грубоволокнистой ткани, компактизация кости выглядит слабо. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200.
Рис. 2. Контроль 90 сут.. Зрелая компактная кость в дефекте. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200.
Рис. 3. "Перфоост". 30 сут.. Относительно зрелая костная ткань, выполняющая дефект. В ней небольшой участок хондроидной ткани. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200.
Рис. 4. "Перфоост". 60 сут.. Зрелая компактизированная ткань в дефекте. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200.
Рис. 5. "Остеоматрикс". 30 сут.. Относительно зрелая компактизированная костная ткань. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200.
Рис. 6. "Остеоматрикс". 60 сут.. Зрелая компактизированная костная ткань с формирующимися остеонами. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 400.
Рис. 7. "КоллапАн". 30 сут.. Относительно незрелые костные балки, рядом грубоволокнистая ткань с увеличенным количеством гигантских многоядерных клеток и с небольшими конгломератами ГАП. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 400. 

При заполнении костных дефектов "Остеопластом - Т" отмечалась достаточно высокая активизация остеогенеза. Через 10 сут. дефекты уже на 2/3 были заполнены костными регенератами, с остеоидными и хондроидными балками. Зрелость ткани сравнима с той, что возникала при использовании "КоллапАна". К 20-м суткам наблюдалось относительно быстрое созревание костной ткани: появились признаки компактизации и начала формирования остеонов. При этом почти все дефекты заполнились костными регенератами. Через 1 мес. дефекты заполнились относительно зрелой компактизированной тканью с костным мозгом ( рис. 10 ). к 2 мес. эта ткань еще больше созрела, но в одном случае небольшая часть дефекта была заполнена хондроидной тканью ( рис. 11 ). Через 3 мес. костная ткань регенерата уже не отличалась от интактной кости.

Морфологические исследования показали, что наибольшими остеоиндуктивными и остекондуктивными свойствами из использованных материалов обладают "Перфоост" и "Остеоматрикс". Близкие к ним свойства имеет "Остеопласт - Т". "КоллапАн" не способствовал более быстрому репаративному остеогенезу в костном дефекте нижней челюсти. Заживление костной раны замедлялось даже по сравнению с контролем, что, по-видимому, связано с замедленной резорбцией синтетического ГАП.

КоллапАн - фиброзная ткань, заполняющая часть костного дефектаКоллапАн - компактизированная ткань с незрелой структурой и включениями ГАП

Остеопласт - Т - относительно зрелый костный регенерат с явлениями компактизацииОстеопласт - Т - зрелый костный регенерат, справа - хорошо сформированные костные балки, слева - хондроидная ткань, между ними тонкие линии склеивания

Рис. 8. "КоллапАн". 60 сут.. Фиброзная ткань, заполняющая часть костного дефекта, в ней видны гигантские многоядерные клетки и мелкие частицы ГАП. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 400.
Рис. 9. "КоллапАн". 90 сут.. Компактизированная ткань с незрелой структурой и включениями ГАП. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 400.
Рис. 10. "Остеопласт - Т". 30 сут.. Относительно зрелый костный регенерат с явлениями компактизации. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200.
Рис. 11. "Остеопласт - Т". 60 сут.. Зрелый костный регенерат, справа - хорошо сформированные костные балки, слева - хондроидная ткань, между ними тонкие линии склеивания. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200. 

Из полученных в эксперименте результатов можно сделать несколько заключений. У кроликов использовали исключительно ксеноматериалы, так как основой "Остеоматрикса" и "Остеопласта - Т" является свиная или бычья губчатая костная ткань, "Перфоост" изготовлен из человеческой костной ткани, а в "КоллапАне" присутствует в небольшом количестве склеральный коллаген животного происхождения. Исходя из вышесказанного, можно признать, что технологический процесс изготовления первых трех материалов позволяет создавать биологические имплантаты, ускоряющие процессы костной регенерации у биологических объектов другого вида.

Что касается "КоллапАна", то некоторые авторы экспериментально-морфологического исследования кальций-фосфатных имплантатов, в число которых вошел "КоллапАн", высказали о нем другое мнение. После помещения в костный дефект крысам в области большеберцовой кости, по мнению исследователей, "КоллапАн" показал выраженные остеокондуктивные и остеоиндуктивные свойства [1]. В то же время в клиническом исследовании сравнивали эффект "Остеоматрикса" и "КоллапАна" после заполнения ими дефектов челюстных костей, сформировавшихся после удаления радикулярныx кист, и "КоллапАн" по срокам регенерации костной ткани значительно уступал "Остеоматриксу" [5]. Похожие результаты получили и мы в своем экспериментальном исследовании.

Сравнивая воздействие "Остеоматрикса" и "Остеопласта - Т" на процессы регенерации в о6ласти костного дефекта, надо признать, что "Остеоматрикс" влияет на восстановление костной ткани эффективнее. Известно, что сГАГ, входящие в состав представленных биокомпозиционных материалов, оказывают влияние на многие показатели обмена соединительной ткани (СТ). Они снижают активность протеолитических ферментов, подавляют синергическое действие на межклеточный матрикс данных ферментов и кислородных радикалов, блокируют синтез медиаторов воспаления за счет маскировки антигенных детерминант и отмены хемотаксиса, предотвращают апоптоз клеток, индуцированный повреждающими факторами, а также снижают синтез липидов, препятствуя тем самым процессам деградации. Кроме того, эти соединения принимают непосредственное участие в построении самих коллагеновых волокон и межклеточного матрикса в целом. На ранних этапах повреждения СТ они выступают как инициаторы создания временного матрикса и позволяют приостановить распад СТ и формирование грубого рубца, а впоследствии обеспечить и более быстрое его замещение на обычную для данного органа СТ [3, 4]. Можно предположить, что разница эффективности материалов зависит от методов получения и степени очистки сГАГ, а также от их концентрации в представленных материалах.

Деминерализованные аллоимплантаты "Перфоост" в нашем исследовании показали высокие остеоиндуктивные свойства. Известно, что материалы на основе деминерализованной кости с большим постоянством индуцируют остеогенез как в костном ложе, так и вне него, например при внутримышечной пересадке [7]. Они оказывают стимулирующее действие, сокращая сроки заживления костных и мягкотканных ран [6, 8-10]. Морфогенетические белки активизируются при имплантации деминерализованной кости (это свойство легло в основу получения нового вида биологического пластического материала - деминерализованного костного матрикса) после частичного или полного удаления из кости ее минерального компонента. Однако материал, который мы исследовали в эксперименте изготовлен из костей свода черепа, которые функционально не должны содержать какого-либо значимого количества костных морфогенетических белков, что долгое время являлось отрицательным моментом использования костей свода черепа в качестве пластических материалов. Тем не менее деминерализованнные аллоимплантаты "Перфоост", изготовленные из донорских костей черепа, с успехом применяются при возмещении костных дефектов у детей с офтальмологической и нейрохирургической патологией. К счастью, как правило, лечение заканчивается формированием органотипического регенерата в области имплантирования пластического материала.

Таким образом, в нашем эксперименальном исследовании пластические материалы на основе коллагена и природноro ГАП показали наиболее выраженные свойства, ускоряющие костную регенерацию. Деминерализованная кость человека, как и материалы на основе костной ткани животного происхождения, импрегнированные сГАГ, являются оптимальным пластическим материалом для использования в челюстно-лицевой хирургии.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Арсеньев И.Г. // Экспериментально-морфологическое обоснование клинического применения деградируемых биоимплантатов в комплексном лечении переломов и ложных суставов длинных трубчатых костей. Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - М., 2007.
2. Лекишвили М.В., Горбунова Е.Д., Васильев М.Г. и др. // Дет. хир. - 2004. - №5. - с. 9-12.
З. Панасюк А.Ф., Ларионов Е. В. // Научн. - практ. ревматол. - 2000. - №2. - с. 46-55.
4. Панасюк А.Ф., Ларионов Е.В., Саващук Д.А., // Способ выделения сульфатированных гликозаминогликанов: Пат. РФ № 2162331 от 20.05.2000.
5. Шишков Н.В., // Влияние биокомпозиционных материалов на регенерацию костной ткани при заполнении дефектов челюстных костей после удаления радикулярных кист: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - М., 2005.
6. Finkemeier C.G. // J. Bone Jr. Surg. A. - 2002. - Vol. 84, N 3. - p. 454-464.
7. Kawai T., Urist M.R. // Clin. Orthop. - 1988 - N 233. - p. 262-267.
8. Oikarinen J. // Clin. Orthop. - 1982. - N 162. - p 210-218.
9. Rosenthal R.K., Folkman J., Glowacki J., // Clin. Orthop. - 1999. - N 364. - p 61-69.
10. Soto K., Urist M.R. // Clin. Orthop. - 1985. - N 197 - p. 301-311 


"Российский стоматологический журнал", 04.2009г.




Комментировать:
Имя:

Сообщение:


Похожие статьи:

Применение аутологичных мезенхимальных стволовых клеток в кардиологии и травматологии

Категории: Статьи - Остеоматрикс, Трансплантаты и биоматериалы,
Директор государственного учреждения “Институт неотложной и восстановительной хирургии им. В. К. Гусака НАМН Украины”, академик НАМН Украины В. К. Гринь и сотрудники института: заместитель директора по..

Применение аутологичных белково-тромбоцитарных покрытий в реконструктивной хирургии

Категории: Трансплантаты и биоматериалы, Челюстно-лицевая хирургия и стоматология,
Реконструктивная хирургия последствий травм наружного носа часто требует создания хрящевого каркаса или свободной пересадки хряща в область спинки носа. Любые неровности на поверхности пересаживаемых..

Использование аутологичных белково-тромбоцитарных покрытий в реконструктивной хирургии

Категории: Трансплантаты и биоматериалы, Челюстно-лицевая хирургия и стоматология,
При хирургическом лечении седловидных деформаций носа чаще всего используются аутогенные и аллогенные хрящевые имплантаты. Наиболее часто применяются хрящи ушной раковины в виде 2 или 3 полосок,..

Морфофункциональная характеристика аллотрансплантированных зубов в сроки наблюдения 20 лет и более

Категории: Трансплантаты и биоматериалы,
Вторичная адентия — наиболее распространенная патология зубо-челюстной системы и, по мнению В.В. Рогинского (1998), является основной причиной развития деформации зубных рядов и нарушения прикуса. По..

Пластика альвеолярного гребня челюстей материалом “Остеоматрикс”

Категории: Статьи - Остеоматрикс, Трансплантаты и биоматериалы,
ПЛАСТИКА АЛЬВЕОЛЯРНОГО ГРЕБНЯ ЧЕЛЮСТЕЙ МАТЕРИАЛОМ «ОСТЕОМАТРИКС» С ЦЕЛЬЮ ОПТИМИЗАЦИИ ОРТОПЕДИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ Цаллагов А.К., Ибрагимов Т.И., Аснина С.А., Есенова З.С. Москва, Кафедра госпитальной..

Биокомпозиционные материалы с включением сульфатированных гликозаминогликанов (1)

Категории: Статьи - Остеоматрикс,
Одной из перспективных разработок с целью повышения биологической активности остеопластических материалов является включение в их состав компонентов межклеточного матрикса. Известно, что органическая..

Применение аутологичных мезенхимальных стволовых клеток в кардиологии и травматологии

Категории: Статьи - Остеоматрикс, Трансплантаты и биоматериалы,
Директор государственного учреждения “Институт неотложной и восстановительной хирургии им. В. К. Гусака НАМН Украины”, академик НАМН Украины В. К. Гринь и сотрудники института: заместитель директора по..

Отечественные остеопластические материалы “Биоматрикс” и “Остеоматрикс” для лечения пародонта

Категории: Статьи - Остеоматрикс,
Махова Фатима Магомедовна Сравнительная эффективность применения отечественных остеопластических материалов "Биоматрикс" и "Остеоматрикс" в комплесном лечении пародонтита диссертация кандидата..

Пластика альвеолярного гребня челюстей материалом “Остеоматрикс”

Категории: Статьи - Остеоматрикс, Трансплантаты и биоматериалы,
ПЛАСТИКА АЛЬВЕОЛЯРНОГО ГРЕБНЯ ЧЕЛЮСТЕЙ МАТЕРИАЛОМ «ОСТЕОМАТРИКС» С ЦЕЛЬЮ ОПТИМИЗАЦИИ ОРТОПЕДИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ Цаллагов А.К., Ибрагимов Т.И., Аснина С.А., Есенова З.С. Москва, Кафедра госпитальной..

Стоматологическая ортопедическая реабилитация больных после направленной регенерации костной ткани

Категории: Статьи - Остеоматрикс, Трансплантаты и биоматериалы,
Стоматологическая ортопедическая реабилитация больных после направленной регенерации костной ткани альвеолярного гребня челюстей биокомпозицинным материалом Автореферат Диссертация Артикул: 320873 Год:..