Экспериментально-клинические исследования инъекционных материалов, используемых для контурной пластики лица

Авторы:

Елена Ивановна Карпова,

Нина Поликарповна Глинских,

Алла Викторовна Дирш

Журнал: Клиническая дерматология и венерология. 2012;10(4):22-29.

DOI:

Прочитано: 1112 раз

Скачать PDF

Резюме

На современном этапе развития пластической хирургии и эстетической медицины особенно остро ощущается дефицит комплекса исследований, способных повысить надежность ранней диагностики возможных осложнений контурной инъекционной пластики разных деформаций мягких тканей лица. Актуальной остается проблема, связанная с экспресс-оценкой цитотоксичности веществ и материалов, их возможной индивидуальной непереносимостью, отбором метода и уровня введения жидких имплантатов, что существенно позволило бы оптимизировать проведение этих вмешательств.

Ключевые слова

филлеры
гели
цитотоксичность
кристаллография
осложнения

Дата публикации: 30.04.2020

На современном этапе развития пластической и эстетической медицины контурная инъекционная пластика (КИП) приобретает все большую популярность. Список материалов, применяемых для этих целей, год от года увеличивается, а процесс поиска новых не прекращается. Одним из основных требований к вводимым имплантатам, особенно на длительный срок, является биоинертность, т.е. отсутствие выделения в организм различных низкомолекулярных веществ в результате их биодеструкции. Однако, согласно высказываниям ряда авторов [1], многие медицинские полимерные материалы, считавшиеся ранее практически абсолютно химически устойчивыми и никак не взаимодействующими с тканями человека, оказались не в достаточной степени биоинертными. После многолетних наблюдений установлено, что даже из твердых силиконовых имплантатов, находящихся длительно в организме человека, в тканевые жидкости выделяются низкомолекулярные продукты, образовавшиеся в результате деструктивных процессов, протекающих после имплантации [2]. Таким образом, несмотря на утверждения производителей о биоинертности предлагаемых для КИП материалов, не всегда инертность имплантируемого материала предопределяет его безопасность из-за возможной индивидуальной непереносимости и/или хронической травмы постоянно воздействующих на него мимических мышц, особенно в функционально активных зонах лица (которые чаще всего подвергаются коррекции, так как именно на этих участках раньше всего появляются возрастные изменения тканей). Безусловно, необходимы дальнейшие научные разработки и клинические исследования в данном направлении, что откроет новые перспективы для развития КИП в пластической и эстетической хирургии.

В данной статье представлен ретроспективный анализ результатов проведенных ранее экспериментально-клинических исследований на примере полиакриламидного геля (ПААГ), который более 10 лет широко применялся в нашей стране под марками интерфалл, биофарм, фармакрил, аргиформ, и в настоящее время используется в ряде стран: био-алкамед — в Италии, аквамид и эвалюшион — в Дании, аут лайн — во Франции.

Цель исследования — оценка материалов для эндопротезирования с помощью специальных методов изучения микросостояния тканей и тонких механизмов взаимодействия на границе ткань—имплантат, а также физико-химических изменений в самом имплантируемом материале в зависимости от уровня его введения.

Материал и методы

Нами использовался комплекс физических методов, дающих информацию как о тканях, так и о самом имплантате:

— акустический метод — для оценки изменения механических свойств тканей над областью введения геля;

— метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) с использованием специально подобранных спиновых зондов для исследования закономерности изменения микровязкости системы ткань—гидрогель, что позволяет судить о степени однородности микроокружения зонда и гомогенности образца и способствует объяснению механизмов развития возможных патологических процессов в тканях;

— метод капиллярного впитывания, исследующий скорость миграции водных компонентов гидрогеля в пористые пленки, как прогноза взаимодействия геля с тканями;

— адгезионный метод, основанный на кинетике формирования межфазного слоя исследуемого материала на границе контакта с подложкой, — для оценки и сравнения адгезии ПААГ до и после введения в ткани в разные сроки наблюдения;

— ИК-спектроскопия — для изучения изменения химических связей соединений в материале (исходном и удаленном из организма при осложнениях), позволяющих понять причины появления осложнений;

— поляризационно-оптический метод — для определения индивидуальной чувствительности к препарату;

— контроль качества используемых гелей с помощью тест системы Л-41-КД/84.

Результаты и обсуждение

Контроль качества гелей проводили с использованием стандартной тест-культуры штамма перевиваемых лейкоцитов человека Л-41-КД/84 [3], обладающего стабильностью культуральных и морфологических свойств, что обеспечивает стандартность проводимой оценки качества препарата. Методика применена нами для оценки качества ПААГ и препарата Рестилайн (Restylane), гель Х (на основе силоксановой жидкости). Далее все ПААГ, которые подвергались исследованию, идут под номерами, так как наша цель — показать возможности примененных методов исследования. При исследовании серии ПААГ и препарата Рестилайн не выявлено статистически значимых изменений пролиферативной активности культуры. Под воздействием геля Х отмечено снижение пролиферации клеток, особенно выраженное к 5-м суткам роста (табл. 1, 2).

Проведены морфологические исследования. Установлено, что во всех наблюдениях, в том числе и в контроле, клетки имеют светлую цитоплазму, без включений, их границы четко различимы, ядра округлые, содержат 2—3 ядрышка (рис. 1).

Рисунок 1. Неизменная культура клеток Л-41-КД/84 при воздействии препарата Рестилайна и ПААГ. Окрашивание гематоксилином и эозином (×100).

Наблюдались лишь единичные 2- и 3-ядерные клетки. Гигантских клеток и клеток с некрозами ядра не выявлено, патологические митозы не обнаружены (рис. 2).

Рисунок 2. Колхициноподобные метофазы в культуре клеток Л-41-КД/84: 5-й пассаж. Окрашивание гематоксилином и эозином (×900).

Внесение в среду роста геля Х вызвало изменение морфологии клеток: вакуолизацию ядра и цитоплазмы, стирание клеточных границ, появление большого числа многоядерных и гигантских клеток, что свидетельствует о нарушениях в механизме митотического деления клеток (рис. 3).

Рисунок 3. Многоядерные и гигантские клетки в культуре Л-41-КД/84 при воздействии геля Х: 5-й пассаж. Окрашивание гематоксилином и эозином (×200).

Основными видами патологии митозов были отставание хромосом, колхициноподобные, трехполюсные метафазы (рис. 4, 5).

Рисунок 4. Трехполюсные и К-метафазы в культуре клеток Л-41-КД/84 при воздействии геля Х: 5-й пассаж. Окрашивание гематоксилином и эозином (×900).

Рисунок 5. Отставание хромосом, хромосомные мосты в клетках Л-41-КД/84 при воздействии геля Х: 5-й пассаж. Окрашивание гематоксилином и эозином (×900).

При этой патологии только колхициноподобные метафазы являются, безусловно, летальными для пораженных клеток. Отставание хромосом и трехполюсные митозы могут являться одной из основ для дальнейшей злокачественной трансформации культуры клеток, так как приводят к увеличению (полиполоидизации) некоторых хромосом или всего хромосомного набора. Такие проявления в культуре являются показателем возможной мутагенной активности испытуемого препарата.

Таким образом, выявлена статистически достоверная нетоксичность для клеточных культур ПААГ интерфалл, формакрил и препарата Рестилайн. Вместе с тем отмечен токсический эффект силиконового геля для культивируемых клеток, сопровождающийся появлением в них летальных форм митозов, что, возможно, объясняется недостаточной степенью очистки препарата. Следовательно, использование стандартных клеточных культур не только открывает новые возможности для исследования на цитотоксичность инъекционных материалов, применяемых в контурной пластике лица и тела, но и свидетельствует об их готовности к использованию в эстетической и восстановительной косметологической хирургии. Предлагаемые методики позволяют в течение 5—8 сут провести первичную оценку цитотоксичности веществ и материалов, что в свою очередь позволяет сократить количество или избежать на этом этапе дорогостоящих и не всегда доступных экспериментов на животных.

Введение гидрогелей в ткани вызывает перераспределение их механического напряжения, которое оценивалось по степени выраженности механической (акустической) анизотропии кожи в области введения. Механическая анизотропия кожи в области введения определяется ориентацией, формирующейся капсулы. Капсула ориентируется по направлению наибольшей выраженности акустической анизотропии. Выявлена «положительная» анизотропия, которая более выражена (на 22%) при подкожном введении геля, чем при внутримышечном (рис. 6).

Рисунок 6. Динамика скорости распространения акустических волн вдоль направления Y и X через 30 сут после введения. п/к — подкожное введение, в/м — внутримышечное.

Следовательно, подкожное введение является предпочтительным.

При исследовании изменения микровязкости системы ткань—гидрогель, полученной после подкожной и внутримышечной имплантации, обнаружено, что она существенно отличается как от вида используемого гидрогеля, так и от уровня его введения. Наблюдалось выраженное изменение микровязкости окружения спинового зонда, наибольшей однородностью обладали образцы ПААГ №3 (интерфалл) по сравнению с №1, 2 (аргиформ, биофарм; рис. 7).

Рисунок 7. Зависимость изменения микровязкости окружения зонда после подкожного и внутримышечного введения ПААГ.

Однако во всех трех случаях после подкожного введения отмечалась большая однородность имплантата, чем после внутримышечного.

Для определения активности протекания патологических процессов в тканях после введения инъекционного материала исследовали радикальную активность образцов по скорости «гибели» спиновых зондов. Для оценки возможной радикальной активности материалов, экстрагированных после подкожного и внутримышечного введения, следили за кинетикой уменьшения амплитуды сигнала спинового зонда, вводимого в исследуемую систему: чем быстрее уменьшается амплитуда, тем активнее протекают процессы образования свободных радикалов в препарате исследуемой ткани. При анализе результатов установлено, что после подкожного введения по сравнению с внутримышечным скорость гибели спинового зонда уменьшается для всех трех видов исследованных гидрогелей (рис. 8).

Рисунок 8. Кинетические зависимости изменения амплитуды сигнала ЭПР спинового зонда через 30 сут после внутримышечного (а) и подкожного (б) введения ПААГ.

Таким образом, методом спинового зонда показано, что при подкожном введении процессы встраивания гидрогеля в ткань и образования структуры ткань—имплантат сопровождаются меньшей активностью в отношении образования свободных радикалов и сохраняется большая однородность материала, чем после внутримышечного введения. Следовательно, для получения долгосрочного результата подкожное введение предпочтительнее, а гидрогель №3 в большей мере отвечает задаче интеграции в ткань, что совпадает с данными акустического метода.

В период активного применения ПААГ все специалисты отмечали разную степень «усадки» созданных объемов в течение первых 6 мес в зависимости от вида и партии используемого материала. Кроме того, оставался открытым вопрос о возможности проникновения самого материала через полупроницаемые мембраны тканей организма и миграции его по всему организму. В связи с этим для оценки скорости проникновения гидрогелей был использован метод капиллярного впитывания.

При анализе применения пористых носителей, имитирующих полупроницаемые мембраны биологических тканей (поры d=0,65, 1,2, 5 мкм) установлено:

— содержание свободной (несвязанной) воды в разных видах геля количественно отличается и наименьшее наблюдается в геле №3, следовательно, после его введения «усадка» также будет наименьшей;

— процесс проникновения гидрогелей через пористую мембрану затруднен, поэтому вероятность его миграции через полупроницаемые мембраны минимальна.

Адгезионный метод исследования удаленного из тканей гидрогеля после его смещения в окружающие или глубже лежащие ткани позволил установить, что адгезионная прочность ПААГ в этих случаях снижается. Это, возможно, способствует появлению осложнений (рис. 9).

Рисунок 9. Зависимость площади проникновения (S) от времени контакта исследуемых гидрогелей с фильтрующей мембраной.

Кроме того, еще одним из серьезных осложнений является асептическое воспаление, возникающее в зоне нахождения геля, на фоне полного здоровья через годы после его введения. Так, при возникновении асептического воспаления с помощью ИК-спектроскопии установлено, что в этом случае имеется изменение в спектрах, проявляющееся в снижении интенсивности пика в области 1640—1680 см^-1 и новым пиком 1720 см^-1 с постепенно возрастающей интенсивностью (рис. 10).

Рисунок 10. Спектр ИК-поглощения ПААГ до введения в организм (а) и удаленного при осложнении (б).

Подобное изменение может быть интерпретировано как постепенное снижение интенсивности поглощения карбонильной группой амида и появление поглощения карбонила карбоксильной группы. Учитывая, что исходный полимер — это сшитый сополимер акриламида, звенья его могут превращаться в звенья акриловой кислоты с выделением аммиака. Вероятнее всего последний и оказывает раздражающее воздействие на ткани с проявлением клинически асептического воспаления.

Осложнения после применения ПААГ, возможно, связаны и с индивидуальными особенностями организма пациента (которые, вероятно, обусловлены деструкцией липидного матрикса мембран клеток, находящихся в контакте с гидрогелем). Обычные клинические анализы, выполняемые перед оперативным вмешательством у практически здоровых лиц, не позволяют выявить факторы риска негативных эффектов на структурном уровне. Скрытыми причинами нарушения гидрофобно-гидрофильного баланса липидов мембран в контакте с ПААГ (с точки зрения биофизики мембран) могут быть:

— изменение проницаемости биослоя вследствие имеющихся нарушений его структуры (кальциевых каналов) и сопряженные с этим нарушения калий-натриевого ионного обмена;

— нарушение ориентации молекул липида в фазах геля и жидких кристаллов в функциональном состоянии мембраны, так как нормальным функциональным состоянием мембраны является динамический переход гель—жидкий кристалл, слегка сдвинутый в сторону жидкокристаллического состояния.

Нами проведен поиск априорной оценки биосовместимости геля с учетом наличия патологии в организме пациента. Для выявления индивидуальной реакции на имплантат был применен морфокинетический метод поляризационно-оптического изучения текстуры биосред в динамике с определением морфотипов и последующим компьютерным анализом клинико-морфологических данных. Исследовано взаимодействие ПААГ с системой «лецитин—вода», моделирующей липидный матрикс клеточной мембраны, со стандартными образцами сыворотки крови (ГСО 7095-93Д, Реестр РФ) и нативными биожидкостями. Биожидкости являются многокомпонентной системой, проявляющейся структурной гетерогенностью (неоднородностью) и обладающей высокой чувствительностью к составу и форме существования компонентов. Эти изменения на тонком молекулярном уровне проявляются, в частности, в особенностях агрегирования на уровне микроструктур. Морфология текстур жидкокристаллической фазы коррелирует с состоянием организма и изменяется при патологии. Одной из информативных биологических жидкостей в организме человека является ротовая жидкость. Соотношение К и Na в ротовой жидкости отражает состояние вегетативной нервной системы. Для определения индивидуальных реакций биожидкости на взаимодействие с гелем изучено структурообразование в 200 препаратах ротовой жидкости пациентов и их сыворотки крови по 20 морфологическим признакам в четырех группах пациентов: контрольной (практически здоровые люди), больных с невоспалительными заболеваниями (дисфункции, дисплазии), пациентов с инфекционными артропатиями и воспалительными полиартопатиями. Согласно полученным данным, даже у практически здоровых людей возможно формирование патологических структур (рис. 11),

Рисунок 11. Атипичная текстура на подложке с гелем.

а при сопутствующей патологии эта доля значительно выше (83%). Установлено, что у пациентов с осложнениями, возникшими после имплантации геля, практически во всех случаях наблюдалось нарушение структурообразования в системе «ротовая жидкость—лецитин» (рис. 12).

Рисунок 12. Разрушение и атипичная текстура на подложке с гелем.

Можно предположить, что в этих случаях взаимодействие геля с биожидкостью будет аномальным. Таким образом, поляризационно-оптический метод (метод кристаллографии) при оценке риска возможных осложнений при использовании биополимерных материалов позволяет учесть индивидуальные особенности пациента, получить информацию о воздействии препарата, что в целом позволит снизить негативные последствия после КИП. Кроме того, данный метод одновременно является диагностическим тестом состояния здоровья пациента. При выявлении изменений текстурообразования специалисту, проводящему подготовку к КИП лица, необходимо прежде всего подумать не об эстетических вмешательствах, а об углубленном обследовании пациента.

К сожалению, мы не можем прогнозировать отдаленную безопасность гелей и не указывать на их непредсказуемость (или предсказуемость) в плане развития многочисленных побочных эффектов и осложнений, несмотря на публикации, в которых на весьма высоком авторитетном уровне неоднократно подтверждались данные о биоинертности, нетоксичности, отсутствии канцерогенности, аллергической и выраженной фиброзной реакции того или иного геля. Следовательно, необходим системный подход, требующий разработки ряда организационных вопросов, начиная с контроля качества используемых материалов с применением современных технологий, разработки единой формы ведения документации, позволяющей централизованно проводить анализ использования инъекционных материалов и качества полученных результатов, и заканчивая правовым аспектом ответственности (между производителем и исполнителем) в случае возникновения осложнений.