Экспериментальная оценка эффективности хитозановых матриц в условиях моделирования костного дефекта in vivo (предварительное сообщение)

Обложка
  • Авторы: Виссарионов С.В.1, Асадулаев М.С.1, Шабунин А.С.1,2, Юдин В.Е.2, Панеях М.Б.3, Попрядухин П.В.2, Новосад Ю.А.2, Гордиенко В.А.4, Аганесов А.Г.5
  • Учреждения:
    1. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера» Министерства здравоохранения Российской Федерации
    2. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
    3. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
    4. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
    5. Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научный центр хирурги имени академика Б.В. Петровского»
  • Выпуск: Том 8, № 1 (2020)
  • Страницы: 53-62
  • Раздел: Экспериментальные и теоретические исследования
  • URL: https://ogarev-online.ru/turner/article/view/16480
  • DOI: https://doi.org/10.17816/PTORS16480
  • ID: 16480

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Несмотря на широкий спектр проводимых исследований, разработка костнопластического материала, обладающего не только остеокондуктивными, но и остеоиндуктивными свойствами, остается крайне актуальным вопросом современного медицинского материаловедения. Данная работа посвящена экспериментальной оценке эффективности синтетического костнопластического композиционного материала на основе хитозана и гидроксиапатита.

Цель — исследование воздействия губчатых имплантатов на основе хитозана, а также его композита с наночастицами гидроксиапатита в количестве 50 масс. % на ранний остеогенез в зоне сквозного дефекта подвздошной кости.

Материалы и методы. В основной группе применяли губчатые имплантаты на основе хитозана и его композита с наночастицами гидроксиапатита в количестве 50 масс. %. В группе сравнения использовали имплантаты и выполняли замещение коммерческим костнопластическим материалом Reprobone. Материалы имплантировали в зону сквозного дефекта подвздошной кости кроликов на 28-е сутки.

Результаты. Установлены высокая скорость резорбции материалов на основе хитозана в костной ткани и активное разрастание ретикулофиброзной костной ткани по краям дефекта, а в группе имплантатов из хитозана с гидроксиапатитом происходило образование островков хрящевой ткани и костной мозоли. Имплантаты из хитозана и гидроксиапатита оказывали асептическое действие.

Заключение. Полученные данные свидетельствуют об остеокондуктивности исследованных материалов и перспективности дальнейших разработок в данном направлении.

Об авторах

Сергей Валентинович Виссарионов

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: vissarionovs@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4235-5048
Scopus Author ID: 6504128319

д-р мед. наук, профессор, член-корр. РАН, заместитель директора по научной и учебной работе, руководитель отделения патологии позвоночника и нейрохирургии

Россия, 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68

Марат Сергеевич Асадулаев

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: marat.asadulaev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1768-2402
SPIN-код: 3336-8996
Scopus Author ID: 57191618743

клинический ординатор, лаборант лаборатории экспериментальной хирургии

Россия, 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68

Антон Сергеевич Шабунин

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

Email: anton-shab@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8883-0580
SPIN-код: 1260-5644
Scopus Author ID: 57191623923

лаборант лаборатории экспериментальной хирургии; аспирант

Россия, 196603, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Парковая, дом 64-68; 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д.29

Владимир Евгеньевич Юдин

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

Email: yudin@hq.macro.ru
ORCID iD: 0000-0002-5517-4767
SPIN-код: 4996-7540
Scopus Author ID: 7103377720

д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий лабораторией полимерных материалов для тканевой инженерии и трансплантологии

Россия, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д.29

Моисей Бениаминович Панеях

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: moisey031190@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2527-9058

ассистент кафедры патологической анатомии с курсом судебной медицины

Россия, 194100, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская д.2

Павел Васильевич Попрядухин

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

Email: pavelpnru@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5478-5630
Scopus Author ID: 39161683200

канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории полимерных материалов для тканевой инженерии и трансплантологии

Россия, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д.29

Юрий Алексеевич Новосад

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

Email: yurynovosad@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6150-374X

студент

Россия, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д.29

Василий Аркадьевич Гордиенко

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: chet1337@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0590-2137

лаборант-исследователь лаборатории экспериментальной хирургии

Россия, 194100, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская д.2

Александр Георгиевич Аганесов

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научный центр хирурги имени академика Б.В. Петровского»

Email: chet1337@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8823-5004

д-р мед. наук, профессор, руководитель отделения хирургии позвоночника

Россия, 119991, г. Москва, Абрикосовский переулок, 2

Список литературы

  1. Анастасиева Е.А., Садовой М.А., Воропаева А.А., Кирилова И.А. Использование ауто- и аллотрансплантатов для замещения костных дефектов при резекциях опухолей костей // Травматология и ортопедия России. – 2017. – Т. 23. – № 3. – С. 148–155. [Anastasieva EA, Sadovoy MA, Voropaeva AA, Kirilova IA. Reconstruction of bone defects after tumor resection by autoand allografts (review of literature). Travmatologiia i ortopediia Rossii. 2017;(23):148-155. (In Russ.)]
  2. Котельников Г.П., Колсанов А.В., Щербовских А.Е. Реконструкция посттравматических и постоперационных дефектов нижней челюсти // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. – 2017. – № 7. – С. 69–72. [Kotel’nikov GP, Kolsanov AV, Shcherbovskikh AE. Reconstruction of posttraumatic and postoperative defects of lower jaw. Khirurgiia (Mosk). 2017;(7):69-72. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17116/hirurgia2017769-72.
  3. Garcia-Gareta E, Coathup MJ, Blunn GW. Osteoinduction of bone grafting materials for bone repair and regeneration. Bone. 2015;81:112-121. https://doi.org/10.1016/j.bone.2015.07.007.
  4. Гайворонский И.В., Губочкин Н.Г., Микитюк С.И., и др. Анатомические обоснования формирования костных трансплантатов на мышечно-сосудистой ножке в нижней трети предплечья и возможностей их перемещения // Вестник Российской военно-медицинской академии. – 2016. – Т. 3. – № 55. – С. 129–134. [Gayvoronskiy IV, Gubochkin NG, Mikityuk SI. Anatomic substantiation of formation of bone grafts on muscle-pedicle in lower third of the forearm and the possibility of their transplantation. Vestnik Rossiiskoi voenno-meditsinskoi akademii. 2016;3(55):129-134. (In Russ.)]
  5. Предеин Ю.А., Рерих В.В. Костные и клеточные имплантаты для замещения дефектов кости // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 6. – С. 132–146. [Predein YA, Rerikh VV. Bone and cellular implants for replacement bone defects. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2016;(6):132-146. (In Russ.)]
  6. Лекишвили М.В., Склянчук Е.Д., Акатов В.С., и др. Костнопластические остеоиндуктивные материалы в травматологии и ортопедии // Гений ортопедии. – 2015. – № 4. – С. 61–67. [Lekishvili MV, Sklyanchuk ED, Akatov VS, et al. Osteoplastic osteoinductive materials in traumatology and orthopaedics. Genij ortopedii. 2015;(4):61-67. (In Russ.)]
  7. Хватов В.Б., Свищев А.В., Ваза А.Ю., и др. Способ изготовления лиофилизированного аллотрансплантата кости // Трансплантология. – 2016. – № 1. – С. 13–18. [Khvatov VB, Svishchev AV, Vaza AY. Sposob Method of manufacturing a lyophilized allograft bone. Transplantologiia. 2016;(1):13-18. (In Russ.)]
  8. Кирилова И.А., Подорожная В.Т., Шаркеев Ю.П., и др. Свойства деминерализованного костного матрикса для биоинженерии тканей // Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. – 2017. – Т. 6. – № 3. – С. 25–36. [Kirilova IA, Podorozhnaya VT, Sharkeev YP, et al. Properties of the demineralized bone matrix for bioenginery of tissue. Copmplex issues of cardiovascular diseases. 2017;6(3):25-36. (In Russ.)]
  9. Кирилова И.А., Садовой М.А., Подорожная В.Т. Сравнительная характеристика материалов для костной пластики: состав и свойства // Хирургия позвоночника. – 2012. – № 3. – С. 72–83. [Kirilova IA, Sadovoy MA, Podorozhnaya VT. Comparative characteristics of materials for bone grafting: composition and properties. Spine surgery. 2012;(3):72-83. (In Russ.)]
  10. Кирилова И.А. Деминерализованный костный трансплантат как стимулятор остеогенеза: современные концепции // Хирургия позвоночника. – 2004. – № 3 – С. 105–110. [Kirilova IA. Demineralized bone graft as an osteogenesis stimulator: current literature review. Spine surgery. 2004;(3):105-110. (In Russ.)]
  11. Roseti L, Parisi V, Petretta M, et al. Scaffolds for bone tissue engineering: state of the art and new perspectives. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2017;78:1246-1262. https://doi.org/10.1016/j.msec.2017.05.017.
  12. Deepthi S, Venkatesan J, Kim SK, et al. An overview of chitin or chitosan/nano ceramic composite scaffolds for bone tissue engineering. Int J Biol Macromol. 2016;93(Pt B):1338-1353. https://doi.org/10.1016/ j.ijbiomac.2016.03.041.
  13. Balagangadharan K, Dhivya S, Selvamurugan N. Chitosan based nanofibers in bone tissue engineering. Int J Biol Macromol. 2017;104(Pt B):1372-1382. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.12.046.
  14. Logith Kumar R, Keshav Narayan A, Dhivya S, et al. A review of chitosan and its derivatives in bone tissue engineering. Carbohydr Polym. 2016;151:172-188. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.05.049.
  15. Dobrovolskaya IP, Yudin VE, Popryadukhin PV, et al. In vivo studies of chitosan fiber resorption. J Appl Cosmetol. 2015;33:81-87.
  16. Rinaudo M. Chitin and chitosan: properties and applications. Prog Polym Sci. 2006;31(7):603-632. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2006.06.001.
  17. Sharma C, Dinda AK, Potdar PD, et al. Fabrication and characterization of novel nano-biocomposite scaffold of chitosan-gelatin-alginate-hydroxyapatite for bone tissue engineering. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2016;64:416-427. https://doi.org/10.1016/ j.msec.2016.03.060.
  18. Zhang J, Liu G, Wu Q, et al. Novel mesoporous hydroxyapatite/chitosan composite for bone repair. J Bionic Eng. 2012;9(2):243-251. https://doi.org/10.1016/s1672-6529(11)60117-0.
  19. Danoux CB, Barbieri D, Yuan H, et al. In vitro and in vivo bioactivity assessment of a polylactic acid/hydroxyapatite composite for bone regeneration. Biomatter. 2014;4:e27664. https://doi.org/10.4161/biom.27664.
  20. Cox SC, Thornby JA, Gibbons GJ, et al. 3D printing of porous hydroxyapatite scaffolds intended for use in bone tissue engineering applications. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2015;47:237-247. https://doi.org/10.1016/j.msec.2014.11.024.
  21. Dutta SR, Passi D, Singh P, Bhuibhar A. Ceramic and non-ceramic hydroxyapatite as a bone graft material: a brief review. Ir J Med Sci. 2015;184(1):101-106. https://doi.org/10.1007/s11845-014-1199-8.
  22. Ratnayake JTB, Mucalo M, Dias GJ. Substituted hydroxyapatites for bone regeneration: A review of current trends. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2017;105(5):1285-1299. https://doi.org/10.1002/jbm.b.33651.
  23. Oliveira HL, Da Rosa WLO, Cuevas-Suárez CE, et al. Histological evaluation of bone repair with hydroxyapatite: a systematic review. Calcif Tissue Int. 2017;101(4):341-354. https://doi.org/10.1007/s00223-017-0294-z.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Внешний вид зоны смоделированного дефекта: а — зона дефекта до имплантации исследуемых материалов; б — зона дефекта с имплантированными губчатыми материалами на основе хитозана

Скачать (229KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Группа контроля: некротический детрит с густой инфильтрацией нейтрофильными лейкоцитами и прилегающими костными балками и надкостницей. Окраска гематоксилином и эозином, увеличение ×40

Скачать (161KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Группа положительного контроля: губчатая структура Reprobone, заполняющая зону костного дефекта. В ячейках инородного тела — выраженная инфильтрация нейтрофильными лейкоцитами. Окраска гематоксилином и эозином, увеличение ×40

Скачать (247KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Группа с хитозаном: разрастание по краям дефекта ретикулофиброзной костной ткани. Окраска гематоксилином и эозином, увеличение ×40

Скачать (206KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Группа с протезом из хитозана с гидроксиапатитом: хрящевые островки среди грубоволокнистой ткани в зоне костного дефекта. Окраска гематоксилином и эозином, увеличение ×40

Скачать (181KB)
Метаданные
7. 图 1。模拟缺陷区外观：a — 研究材料植入前的缺陷区；b — 壳聚糖植入海绵材料的缺陷区

Скачать (229KB)
Метаданные
8. 图 2。对照组：坏死性碎屑，伴密集嗜中性白细 胞浸润，骨束及骨膜相邻。苏木精和伊红染色， 放大×40倍

Скачать (243KB)
Метаданные
9. 图 3。阳性对照组：Reprobone海绵样结构充填 骨缺损区。在异物的细胞中—中性白细胞的明显 浸润。苏木精和伊红染色，放大×40倍

Скачать (381KB)
Метаданные
10. 图 4。壳聚糖组：沿网状纤维组织缺损边缘增殖。 苏木精和伊红染色，放大×40倍

Скачать (325KB)
Метаданные
11. 图 5 。羟基磷灰石壳聚糖假体组：骨缺损区粗 纤维组织间的软骨性岛。苏木精和伊红染色， 放大×40倍

Скачать (291KB)
Метаданные

© Виссарионов С.В., Асадулаев М.С., Шабунин А.С., Юдин В.Е., Панеях М.Б., Попрядухин П.В., Новосад Ю.А., Гордиенко В.А., Аганесов А.Г., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».