Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Котельников Г.П.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава РФ, Самара, Россия

Колсанов А.В.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава РФ, Самара, Россия

Волова Л.Т.

Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины и биотехнологий Самарского государственного медицинского университета

Пономарева Ю.В.

Кафедра хирургических болезней №2 Самарского государственного медицинского университета

Николаенко А.Н.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава РФ, Самара, Россия

Приходько С.А.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава РФ, Самара, Россия

Попов Н.В.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава РФ, Самара, Россия

Щербовских А.Е.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава РФ, Самара, Россия

Доклинические испытания аддитивных материалов для изготовления персонифицированных эндопротезов суставов кисти в эксперименте

Авторы:

Котельников Г.П., Колсанов А.В., Волова Л.Т., Пономарева Ю.В., Николаенко А.Н., Приходько С.А., Попов Н.В., Щербовских А.Е.

Подробнее об авторах

Журнал: Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2017;(9): 71‑73

Просмотров: 336

Загрузок: 0

Как цитировать:

Котельников Г.П., Колсанов А.В., Волова Л.Т., Пономарева Ю.В., Николаенко А.Н., Приходько С.А., Попов Н.В., Щербовских А.Е. Доклинические испытания аддитивных материалов для изготовления персонифицированных эндопротезов суставов кисти в эксперименте. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2017;(9):71‑73.
Kotelnikov GP, Kolsanov AV, Volova LT, Ponomareva IuV, Nikolaenko AN, Prikhod’ko SA, Popov NV, Shcherbovskikh AE. Preclinical tests of additive materials for personified endoprostheses of hand joints. Pirogov Russian Journal of Surgery = Khirurgiya. Zurnal im. N.I. Pirogova. 2017;(9):71‑73. (In Russ.).
https://doi.org/10.17116/hirurgia2017971-73

?>

С учетом высоких требований к функциональности кисти постоянно совершенствуются методы эндопротезирования [1—4]. Для полного восстановления функций кисти после хирургических вмешательств или травм требуется максимально точно повторить анатомию утраченных сегментов кисти [5—9]. С этой целью активно апробируют методику персонифицированного эндопротезирования в соответствии с индивидуальными анатомо-топографическими особенностями конкретного пациента [5, 7, 10]. Технология 3D-моделирования и 3D-печати позволит замещать пострезекционные и посттравматические дефекты кисти любой протяженности, в короткие сроки восстанавливать утраченную функцию в полном объеме за счет точного повторения анатомии удаленного сегмента кости, подбирать индивидуальные точки крепления мышц и сухожилий, тем самым восстанавливать мелкую моторику кисти [11—13].

Цель исследования — оценка биосовместимости аддитивных материалов, предназначенных для изготовления персонифицированных эндопротезов суставов кисти in vivo.

Для проведения эксперимента были выбраны кролики породы Советская шиншилла (n=4) обоего пола массой 4500 г. Животных содержали в условиях сертифицированного вивария (ИСО 9001:2008). При выполнении исследования руководствовались национальным стандартом РФ ГОСТ Р 33044−2014 «Принципы надлежащей лабораторной практики», полностью аутентичным стандартам GLP/OECD.

Для выполнения исследования на этапе in vivo были получены стерильные образцы тестируемых материалов (n=4) двух разновидностей. Одни из них представляли собой пластины размером 0,5×0,6×0,9 см с шероховатой поверхностью и несколько заостренным краем в виде трапеции. На одном из краев поверхность была блестящей, вся остальная — матовой, шероховатой. Второй вид образцов был представлен цилиндрами диаметром 1,5 мм и длиной 3 мм, их поверхность значительно шероховатая (рис. 1). Материалы в виде цилиндра были предназначены для имплантации в костную ткань кроликов, а материалы в виде пластин — для имплантации в мягкие ткани, в частности в мышечную. Материалы получены из титанового порошка марки ВТ1−00 методом лазерного спекания.

Рис. 1. Общий вид аддитивных материалов на основе титана, представленных на тестирование in vivo.

За 12 ч до начала эксперимента у животных убирали корм при сохранении неограниченного доступа к воде. Выполняли седацию рометаром (2 мг/кг). За 20 мин до операции производили премедикацию с использованием раствора атропина сульфата (0,1 мг/кг) и рометара (2 мг/кг). Наркотизацию выполняли путем инъекции раствора золетила-100. Шерсть сбривали полностью на двух задних конечностях и в области крестца с помощью триммера. Операционное поле, представленное наружной поверхностью бедра, обрабатывали дважды спиртовым раствором хлоргексидина биглюконата. Оперативный доступ с рассечением кожи и фасций осуществляли в проекции напрягателя широкой фасции бедра. Мышечные волокна расслаивали тупым путем с последующим атравматичным формированием кармана, в который помещали один из тестируемых образцов в виде пластины. Разведенные мышечные волокна сводили с помощью одного шва с использованием нити полисорб 5/0. После этого рану послойно ушивали. На кожу накладывали отдельные узловые швы. Асептическое покрытие — террамицин 2,5%.

При имплантации в костную ткань применяли ту же предоперационную подготовку. В условиях аналгезии производили доступ в проекции пальпируемой ушковидной поверхности тазовой кости с целью выделения ее крыла. Стоматологическим бором с алмазной шаровидной головкой в костной ткани формировали дефект глубиной 3,2 мм и диаметром 1,2 мм. В области сформированного отверстия проводили гемостаз, а тестируемый материал в виде цилиндра погружали в костный дефект. Рану послойно ушивали. Асептическое покрытие — террамицин 2,5%.

В течение 9 сут после операции производили ежедневный контроль раны, ректальной температуры. Анестезию в терапевтических дозах производили только в первые 2 сут после операции. Сроки наблюдения за животными составили 30 и 90 сут.

По истечении контрольных сроков животные были выведены из эксперимента, для чего использована летальная доза натрия тиопентала внутрисердечно на фоне наркотизации и аналгезии. При исследовании были выделены макропрепараты, произведено их описание. В дальнейшем фрагменты полученного материала были погружены в 10% нейтральный раствор формалина. Обезвоживание макропрепаратов произведено в спиртах восходящей концентрации. Проведена деминерализация объектов из костной ткани. Далее объекты были залиты в парафин с получением блоков, после чего на микротоме SakuraAccu-CutSRM200 («Sakura, Finetek», Япония) изготовлены гистологические срезы толщиной 5—6 мкм, которые были окрашены по стандартным методам гематоксилином и эозином и пикрофуксином по Ван-Гизону. Препараты изучали с помощью биологического микроскопа KCC-31OPD, фотосъемку проводили фотокамерой NikonAlphaphot-2 YS2-H («Nikon», Япония).

Результаты

Через 30 сут с момента имплантации тестируемого материала в мышцы мышечные волокна были неравномерно увеличены в размерах, округлые, их восприимчивость к красителям снижена. В эндомизии явления отека, инфильтрации лимфоцитами, макрофагами, а также фибробластами. На фоне отека хорошо видны тонкие коллагеновые волокна, расположенные в эндомизии. Вокруг тестируемо-го материала формируется гетерогенная капсула, представленная на этом сроке рыхлой неоформленной соединительной тканью со значительным преобладанием клеточного компонента, а также с формированием многочисленных протяженных локусов лимфоцитарно-эозинофильной инфильтрации. Места скопления микрокрошек от тестируемого материала также значительно инфильтрированы лимфоцитами, в структуре которых содержатся гигантские клетки инородных тел с 2—4 ядрами. Сосуды в структуре капсулы немногочисленные с расширенными просветами, с признаками полнокровия (рис. 2).

Рис. 2. Микрофотографии. Клеточно-тканевая реакция в мышечной ткани вокруг тестируемого материала на основе аддитивного титана на 30-е сутки. а — гетерогенная структура капсулы. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 10; б — локус лимфоцитарно-эозинофильной инфильтрации на фоне умеренного отека формируемой капсулы. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 40.

При анализе макропрепарата костной ткани, содержащей тестируемый материал, отмечено, что последний погружен в ее структуру, признаков воспаления и нестабильности материала не выявлено. Гистологическое исследование: поверхность материала окружена губчатой костной тканью, трабекулы которой не расширены, не истончены, восприимчивость к красителям снижена, неравномерная. Остеоцитарные лакуны значительно расширены и оптически пустые за счет процессов лакунарного остеолизиса. Единичные остеоциты с признаками кариопикноза. Межтрабекулярное пространство заполнено преимущественно жировой и соединительной тканью. Наряду с этим отмечено наличие небольших групп остеобластов, что в целом свидетельствует о процессах ремоделирования костной ткани в присутствии данного материала (рис. 3).

Рис. 3. Микрофотографии. Клеточно-тканевая реакция в костной ткани вокруг тестируемого материала на основе аддитивного титана на 30-е сутки. а — структура трабекул губчатой кости. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 10; б — остеоцитарный остеолиз и умеренная остеобластическая реакция. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 40.

К 90-м суткам после имплантации в мышцу макропрепарат представлен плотной фиброзной тканью, охватывающей тестируемый материал. При микроскопическом исследовании подтверждено наличие сформированной фиброзной капсулы. Первыми клетками контакта вокруг него были гигантские клетки инородных тел, включающие 14—28 ядер. На периферии от фиброзной капсулы изменения в мышечной ткани по типу очагового липоматоза с фиброзом на фоне дистрофии мышечных волокон. Лимфоцитарные и эозинофильные инфильтраты на этом сроке не выявлены (рис. 4).

Рис. 4. Микрофотографии. Структура капсулы вокруг образца аддитивного титана, имплантированного в мышцы и костная ткань вокруг тестируемого материала на 90-е сутки. а — фиброзная капсула, очаги липоматоза. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 10; б — структура фиброзных волокон в составе капсулы. Окраска пикрофуксином по Ван-Гизону. Ув. 40.

На макропрепарате тестируемый материал полностью погружен в костную ткань и интегрирован в нее. Признаки воспаления не обнаружены.

При микроскопическом исследовании вокруг поверхности тестируемого образца отмечено наличие тонкой капсулы с циркулярно ориентированными волокнами соединительной ткани и сосудами (содержащими эритроциты) на ее периферии. Край ранее сформированного дефекта, обращенного к имплантированному материалу, представлен новообразованной костной тканью на этапе ее оссификации (слабое окрашивание, широкие лакуны, содержащие остеоциты) и формирования остеонной структуры (рис. 5).

Рис. 5. Микрофотографии. Структура капсулы вокруг образца аддитивного титана, имплантированного в мышцы и костная ткань вокруг тестируемого материала на 90-е сутки. а — тонкая прослойка соединительной ткани и новообразованная костная ткань. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 10; б — оссификация и формирование остеонной структуры. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 40.

Таким образом, представленный для тестирования in vivo материал является биосовместимым. При имплантации материала в мышечную ткань развивается реакция на инородное тело с исходом в фиброз без признаков сопутствующего воспаления. При имплантации в костную ткань материал способствует остеогенезу и ремоделированию костной ткани. Характерной особенностью образцов являются способность образования множества микрочастиц и развитие лимфоцитарно-эозинофильных инфильтратов в ранние сроки (на 30-е сутки), что свидетельствует о наличии в составе материала титана диоксида.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail