Экспериментальное исследование биосовместимых, коррозионных, репаративных свойств новых биорезорбируемых винтов на основе сплава Mg-Ca-Zn с разной толщиной покрытия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. В настоящее время актуальной проблемой в медицине остается восстановление костной ткани, поврежденной в результате травм. Переломы со смещением в детском возрасте часто подлежат лечению остеосинтезом, требующим повторного оперативного вмешательства для удаления фиксирующих имплантатов, что связано с дополнительными оперативными рисками. Биодеградируемые магниевые винты представляют собой перспективное решение, так как они рассасываются в организме и, по данным исследований, обладают остеиндуктивным эффектом.

Цель. Определение и оценка оптимальных биосовместимых, коррозионных, репаративных свойств биорезорбируемых винтов на основе сплава Mg-Ca-Zn in vivo и in vitro на экспериментальной модели внутрисуставного перелома.

Методы. Для определения репаративных, биорезорбтивных и биосовместимых свойств имплантата кроликам линии советская шиншилла в заднемедиальную поверхность верхней трети большеберцовой кости имплантировали биорезорбируемый безшляпочный канюлированный компрессирующий винт с разной толщиной покрытия (15, 25, 35, 45, 55 мкм) с диаметром цилиндрической резьбы 3,5 мм, длиной 20,0 мм. Через 2 мес. животных выводили из эксперимента, проводили инструментальные, гистологические исследования. Биодеградацию имплантатов оценивали по наличию газа в костной ткани in vivo, а биосовместимость и репаративный ответ костной ткани — по ее периимплантантной плотности, результатам гистологического исследования.

Результаты. Все образцы винтов на основе Mg-Ca-Zn с покрытием демонстрируют оптимальную биосовместимость и репаративный ответ костной ткани.

Заключение. Результаты экспериментальной оценки биорезорбируемых винтов Mg-Ca-Zn в костной ткани in vivo показали, что образцы подвергаются биодеградации и демонстрируют хороший репаративный ответ и биосовместимость, что показывает их принципиальную возможность применения в травматологической практике.

Об авторах

Степан Петрович Черный

Уральский государственный медицинский университет

Email: stechernyy@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-0129-1244
SPIN-код: 2453-9105
Россия, Екатеринбург

Иван Иванович Гордиенко

Уральский государственный медицинский университет

Email: ivan-gordienko@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3157-4579
SPIN-код: 5368-0964

канд. мед. наук, доцент

Россия, Екатеринбург

Екатерина Сергеевна Марченко

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: 89138641814@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4615-5270
SPIN-код: 7116-2901

д-р физ.-мат. наук, доцент

Россия, Томск

Наталья Александровна Цап

Уральский государственный медицинский университет

Email: tsapna-ekat@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-9050-3629
SPIN-код: 7466-8731

д-р мед. наук, профессор

Россия, Екатеринбург

Ирина Евгеньевна Валамина

Уральский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivalamina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7387-5287
SPIN-код: 6283-9404

канд. мед. наук, доцент

Россия, Екатеринбург

Анастасия Евгеньевна Кознова

Уральский государственный медицинский университет

Email: aisha12_95@mail.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Lavrishcheva GI, Mikhailova LN, Cherkeszade DI, Onoprienko GA. On the optimal conditions for reparative regeneration of supporting organs. Orthopaedic genius. 2002;(1):121–126. (In Russ.)
  2. Gordienko II, Marchenko ES, Borisov SA, et al. Experimental study of the corrosive and biocompatible properties of bioresorbable Mg-Ca-Zn alloy implants. Ural Medical Journal. 2024;23(1):77–89. doi: 10.52420/2071-5943-2024-23-1-77-89 EDN: LEVZFV
  3. Gordienko II, Tsap NA, Borisov SA, et al. Possibilities of using bioresorbable implants in osteosynthesis of limb fractures in children and adolescents. Medical News of the North Caucasus. 2024;19(1):82–87. doi: 10.14300/mnnc.2024.19020 EDN: UGRWDM
  4. Marchenko ES, Baigonakova GA, Dubovikov KM, et al. Properties of coatings based on calcium phosphate and their effect on cytocompatibility and bioactivity of titanium nickelide. Materials (Basel). 2023;16(7):2581. doi: 10.3390/ma16072581
  5. Yu Z, Xu C, Meng J, Kamado S. Microstructure evolution and mechanical properties of a high strength Mg-11.7Gd-4.9Y-0.3Zr (wt %) alloy prepared by pre-deformation annealing, hot extrusion and ageing. Mater Sci Eng: A. 2017;703:348–358. doi: 10.1016/j.msea.2017.06.096
  6. Song J, She J, Chen D, Pan F. Latest research advances on magnesium and magnesium alloys worldwide. J Magnes Alloy. 2020;8(1):1–41. doi: 10.1016/j.jma.2020.02.003
  7. Waelti SL, Wildermuth S, Willems EP, et al. Prospective evaluation of magnetic resonance imaging features of magnesium-based alloy screw resorption in pediatric fractures. J Clin Med. 2023;12(8):3016. doi: 10.3390/jcm12083016
  8. Grün NG, Holweg PL, Donohue N, et al. Resorbable implants in pediatric fracture treatment. Innov Surg Sci. 2018;3(2):119–125. doi: 10.1515/iss-2018-0006
  9. Antoniac I, Miculescu M, Mănescu (Păltânea) V, et al. Magnesium-based alloys used in orthopedic surgery. Materials (Basel). 2022;15(3):1148. doi: 10.3390/ma15031148
  10. Motaharinia A, Drelich JW, Sharif S, et al. Overview of porous magnesium-based scaffolds: development, properties and biomedical applications. Mater Futur. 2025;4(1):012401. doi: 10.1088/2752-5724/ad9493
  11. Ye J, Miao B, Xiong Y, et al. 3D printed porous magnesium metal scaffolds with bioactive coating for bone defect repair: enhancing angiogenesis and osteogenesis. J Nanobiotechnol. 2025;23(1):160. doi: 10.1186/s12951-025-03222-3
  12. Hanák F, Koukolská V, Krsková B, et al. Fixation of osteochondral lesions of the knee using MAGNEZIX implants in pediatric patients: midterm clinical and MRI results. Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2025;92(3):137–146. doi: 10.55095/achot2024/071

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).