Біосумісні імплантати та засоби підвищення якості їх використання (огляд)
Анотація
Анотація. При хірургічному лікуванні багатьох захворювань досить часто виникає необхідність компенсації тканинних дефектів за рахунок привнесення ззовні матеріалу, здатного компенсувати такі порушення цілісності організму. На сьогоднішній день найбільш вивченими і часто вживаними є кісткові імплантати у вигляді різних остеопластичних матеріалів. Але результат імплантації залежить не тільки від властивостей імплантаційних матеріалів, але й від підготовки організму реципієнта (реципієнтне ложе та імунна система).
Метою даної роботи було проведення аналізу публікацій, присвячених пошуку технологій виготовлення біосумісних імплантатів та засобів підвищення ефективності їх використання. В роботі надано визначення терміну «біосумісний імплантат», перелічені види імплантатів (аутогенні, алогенні, ксеногенні, синтетичні та біокомпозити), сформульовані біологічні та медичні вимоги щодо їх властивостей; наведено порівняння властивостей імплантатів в залежності від методів переробки кісткового матеріалу в імплантат (девіталізація, депротеїнізація, демінералізація).
Автори роботи вважають перспективним поєднання використання біосумісних імплантатів та низькоінтенсивного електромагнітного випромінювання оптичного діапазону спектра для суттєвого покращення процесів регенерації кісткової тканини або шкіри при використанні імплантатів, а також для вирішення комплексу проблем, обумовлених післяімплантаційним синдромом.
Завантаження
Посилання
Ардашев, И. Л., Подорожная, В. Т., Кирилова, И.А., Черницов, С. В., Афонин, Е. А., & Герасимов, С. О. (2008). Передний спондилодез в эксперименте. Хирургия позвоночника, (1), 66–73.
Denner, K., von Versen, R. (1991). Habilitationschrift Med. Fakultat der Humboldt-Universitat. Berlin.
Гринь, В.К., Оксимец, В.М., Климовицкий, В.Г., Попандопуло, А.Г., Зубов, Д.А., Гребенюк, А.М., Оксимец, В.В. (2003). Клинические возможности клеточно-тканевых технологий при нарушениях репаративного остеогенеза. “Журнал НАМН України”, Т. 19, № 3. - С. 331-338.
Porter, J. R., Ruckh, T. T., & Popat, K. C. (2009). Bone tissue engineering: a review in bone biomimetics and drug delivery strategies. Biotechnology progress, 25(6), 1539-1560. http:// dx.doi.org/10.1002/btpr.246
Имамалиев, A.C., Хабижанов, Б., Жуковский, И.Я. (1974). Костная ксенопластика. Медицина, 1974-2216.
Oklund, S. A., Prolo, D. J., Gutierrez, R. V., & King, S. E. (1986). Quantitative comparisons of healing in cranial fresh autografts, frozen autografts and processed autografts, and allografts in canine skull defects. Clinical Orthopaedics and Related Research, 269–291. https://doi. org/10.1097/00003086-198604000-00034
Serra, T., Planell, J. A., & Navarro, M. (2013). High-resolution PLA-based composite scaffolds via 3-D printing technology. Acta Biomaterialia, 9(3), 5521–5530. https://doi.org/10.1016/j. actbio.2012.10.041
Billiet, T., Vandenhaute, M., Schelfhout, J., Van Vlierberghe, S., & Dubruel, P. (2012). A review of trends and limitations in hydrogel-rapid prototyping for tissue engineering. Biomaterials, 33(26), 6020-6041. http://dx.doi.org/10.1016/j. biomaterials.2012.04.050
Butscher, A., Bohner, M., Roth, C., Ernstberger, A., Heuberger, R., Doebelin, N., ... & Müller, R. (2012). Printability of calcium phosphate powders for three-dimensional printing of tissue engineering scaffolds. Acta biomaterialia, 8(1), 373-385. http://dx.doi.org/10.1016/j.actbio.2011.08.027
Chumnanklang, R., Panyathanmaporn, T., Sitthiseripratip, K., & Suwanprateeb, J. (2007). 3D printing of hydroxyapatite: effect of binder concentration in pre-coated particle on part strength. Materials Science and Engineering: C, 27(4), 914-921. http://dx.doi.org/10.1016/j. msec.2006.11.004
Kumar, S., & Kruth, J. P. (2010). Composites by rapid prototyping technology. Materials & Design, 31(2), 850-856. http://dx.doi.org/10.1016/j. matdes.2009.07.045
Орловский, В.П., Ежова, M.A. Структурные превращения гидроксиапатита в температурном интервале 10-1500°С. (1990). Журнал неорганической химии, 35, 1337-1339.
Tomford, W. W., Thongphasuk, J., Mankin, H. J., & Ferraro, M. J. (1990). Frozen musculoskeletal allografts. A study of the clinical incidence and causes of infection associated with their use. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume, 72(8), 1137–43. Retrieved from http:// www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2398083
Tomford, W. W. (1995). Transmission of disease through transplantation of musculoskeletal allografts. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume, 77(11), 1742–1754.
Simonian, P. T., Gilbert, M., & Trumble, T. E. (1995). Incidence of hepatitis C in patients requiring orthopaedic surgery. The Journal of Bone and Joint Surgery. British Volume, 77(6), 971–974.
Sutherland, A. G., Raafat, A., Yates, P., & Hutchison, J. D. (1997). Infection associated with the use of allograft bone from the North East Scotland Bone Bank. Journal of Hospital Infection, 35(3), 215–222. https://doi.org/10.1016/S01956701(97)90209-7
Bettin, D., Harms, C., Polster, J., & Niemeyer, T. (1998). High incidence of pathogenic microorganisms in bone allografts explanted in the morgue. Acta Orthopaedica, 69(3), 311–314. https://doi.org/10.3109/17453679809000937
Joyce, M.J. Regulation of tissue banking in the United States. (1999). Mat. 2 World Congress on Tissue Banking «Allograft against disability», 7-8.
Ehrler, D. M., & Vaccaro, A. R. (2000). The Use of Allograft Bone in Lumbar Spine Surgery. Clinical Orthopaedics and Related Research, 371, 38–45. https://doi.org/10.1097/00003086-200002000-00005
Fomichev, N. G., Sizikov, M. Y., Korochkin, S. B., Kirilova, I. A., & Podorozhnaya, V. T. (2003). First experience in application of deproteinized bone grafts in traumatology and orthopaedics 12th International Сongress of the European Association of Tissue Banking. Brugge, Belgium, 50.
Senn, N. (1889). On the healing of septic bone cavities by implantation of antiseptic decalcified bone. 22.
Urist, M. R., & Iwata, H. (1973). Preservation and biodegradation of the morphogenetic property of bone matrix. Journal of Theoretical Biology, 38(1), 155–167. https://doi.org/10.1016/0022-5193(73)90231-2
Boyan, B. D., Lohmann, C. H., Somers, A., Niederauer, G. G., Wozney, J. M., Dean, D. D., … Schwartz, Z. (1999). Potential of porous polyD,L-lactide-co-glycolide particles as a carrier for recombinant human bone morphogenetic protein-2 during osteoinduction in vivo. Journal of Biomedical Materials Research, 46(1), 51–59. https://doi.org/10.1002/(SICI)10974636(199907)46:1<51::AID-JBM6>3.0.CO;2-I
Савельев, В. И. (1996). Получение и сохранение деминерализованной костной ткани для клинического применения. Деминерализованные костные трансплантаты и их использование в восстановительной хирургии. СПб, 3-12.
Urist, M. R., & Peltier, L. F. (2002). Bone: Formation by Autoinduction. Clinical orthopaedics and related research, 395, 4-10.
Bostrom, M. P. G., Lane, J. M., Berberian, W. S., Missri, A. A. E., Tomin, E., Weiland, A., … Rose, V. M. (1995). Immunolocalization and expression of bone morphogenetic proteins 2 and 4 in fracture healing. Journal of Orthopaedic Research, 13(3), 357–367. Retrieved from http:// dx.doi.org/10.1002/jor.1100130309
Ahrens, M., Ankenbauer, T., Schröder, D., Hollnagel, A., Mayer, H., & Gross, G. (1993). Expression of human bone morphogenetic proteins-2 or -4 in murine mesenchymal progenitor C3H10T1/2 cells induces differentiation into distinct mesenchymal cell lineages. DNA and Cell Biology, 12(10), 871–880. https://doi.org/10.1089/dna.1993.12.871
Amédée, J., Bareille, R., Rouais, F., Cunningham, N., Reddi, H., & Harmand, M. F. (1995). Osteogenin (bone morphogenic protein 3) inhibits proliferation and stimulates differentiation of osteoprogenitors in human bone marrow. Differentiation, 58(2), 157–164. https://doi. org/10.1046/j.1432-0436.1995.5820157.x
Solheim, E. (1998). Osteoinductionby demineralised bone. International Orthopaedics, 22(5), 335–342. https://doi.org/10.1007/ s002640050273
Reddi, A. H. (1985). Implant-stimulated interface reactions during collagenous bone matrix induced bone formation. Journal of Biomedical Materials Research, 19(3), 233–239. https://doi. org/10.1002/jbm.820190306
Reddi, A.H., Slavkin, H., Greulich, R.C. (1975). Collagenous bone matrix and gene expression in fibroblasts. Extracellular matrix influence on gene expression. Academic Press, 619-627.
Ramachandran, G. (Ed.). (2013). Biochemistry of collagen. Springer Science & Business Media.
Коробов А.М. Фототерапевтичні апарати Коробова А. – Коробова В. серії «Барва»: науково-популярне видання / А.М.Коробов, В.А.Коробов, Т.О.Лісна. – Х. : ХНУ імені В.Н.Каразіна, 2015 – 176 с.
Алексеева, Н. Т., Никитюк, Д. Б., & Глухов, А. А. (2012). Морфологическая оценка отдаленных результатов регенерации кожи в экспериментальных ранах после светотерапии. Международный журнал экспериментального образования, (5), 82–85.
Алексеева, Н. Т. (2014). Гистопланиметрическая характеристика асептического раневого процесса при различных методах регионального воздействия. Фундаментальные исследования, 10(5). 817–821.
Глухов, А. А., Алексеева, Н. Т., & Остроушко, А. П. (2012). Морфологическая оценка эффективности применения светотерапии в лечении ран мягких тканей. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, (2),72–73.
Магомедов, А. Р., Стадников, А. А., Нузова, О. Б., & Прудников, А. В. (2012). Новый способ лечения гнойных ран. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, 4(86), 205–209.
Набиуллин, Е. Р. (2010). Дифференцированная светотерапия в комплексном лечении больных с ранами мягких тканей. In «Наукоемкие технологии и материалы»(НТМ-2010): сб. тр. регион. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 112–114.
(2014) Применение лазеров в медицине и биологии. Материалы XXХХI Международной научно-практической конференции. Харьков, 165.
Гуляр, С. А. (2009). Современное состояние ПАЙЛЕР-светотерапии аппаратами Биоптрон. Фотобиология и фотомедицина, (4), 23-346. http://zepter-ul.ru/info/veterinarybioptron. html
Mester, E., Spiry, T., Szende, B., & Tota, J. G. (1971). Effect of laser rays on wound healing. The American Journal of Surgery, 122(4), 532–535. https://doi.org/10.1016/0002-9610(71)90482-X
Mester, E., Korényi-Both, A., Spiry, T., & Tisza, S. (1975). The effect of laser irradiation on the regeneration of muscle fibers (preliminary report). Zeitschrift Für Experimentelle Chirurgie, 8(4), 258–62. Retrieved from http://europepmc. org/abstract/med/1053185
Mester, E., Mester, A. F., & Mester, A. (1985). The biomedical effects of laser application. Lasers in Surgery in Medicine, 5(1), 31–39.
Iadecola, C., Cho, S., Feuerstein, G. Z., & Hallenbeck, J. (2004). Cerebral Ischemia and Inflammation. In Stroke: Pathophysiology, Diagnosis, and Management(pp. 883–893). Elsevier Inc. https:// doi.org/10.1016/B0-44-306600-0/50052-3
Клебанов, Г. И. (1999). Молекулярно-клеточные механизмы лазеротерапии. In Межд. конгр.«Лазер и здоровье-99». М. (p. 451).
Клебанов, Г. И., Тесюлкин, Ю. О., & Бабенкова, И. В. (1997). Свободно-радикальные механизмы действия лазеротерапии. Клиническое и экспериментальное применение новых лазерных технологий: сб. науч. тр. Казань, 308-309.
Fankhauser, F. (1977). Die physikalischen und biologischen Wirkungen der Laserstrahlung. Klin Monatsbl Augenheilkd, 170, 219-227.
Agha-Hosseini, F., Moslemi, E., & Mirzaii-Dizgah, I. (2012). Comparative evaluation of low-level laser and CO2 laser in treatment of patients with oral lichen planus. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, 41(10), 1265–1269. https://doi.org/10.1016/j.ijom.2012.06.001
Freddo, A. L., Rodrigo, S. M., Massotti, F. P., Etges, A., & De Oliveira, M. G. (2009). Effect of low-level laser therapy after implantation of poly-L-lactic/ polyglycolic acid in the femurs of rats. Lasers in Medical Science, 24(5), 721–728. https://doi. org/10.1007/s10103-008-0627-2
Karu, T. I. (1989). Photobiology of low-power laser effects. Health Physics, 56, 691–704. https:// doi.org/10.1097/00004032-198905000-00015
Pinheiro, A. L. B., Marques, A. M. C., De Sousa, A. P. C., Aciole, J. M. S., & Soares, L. G. P. (2011). Advances and perspectives on tissue repair and healing. In AIP Conference Proceedings(Vol. 1364, pp. 97–102). https://doi.org/10.1063/1.3626917
Tsai, S. R., Yin, R., Huang, Y. Y., Sheu, B. C., Lee, S. C., & Hamblin, M. R. (2015). Lowlevel light therapy potentiates NPe6-mediated photodynamic therapy in a human osteosarcoma cell line via increased ATP. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, 12(1), 123–130. https:// doi.org/10.1016/j.pdpdt.2014.10.009
Scardina, G. A., Carini, F., Noto, F., & Messina, P. (2013). Microcirculation in the healing of surgical wounds in the oral cavity. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, 42(1), 31–35. https://doi.org/10.1016/j.ijom.2012.06.008
Schaffer, M., Bonel, H., Sroka, R., Schaffer, P. M., Busch, M., Reiser, M., & Dühmke, E. (2000). Effects of 780 nm diode laser irradiation on blood microcirculation: Preliminary findings on time-dependent T1-weighted contrast-enhanced magnetic resonance imaging (MRI). Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 54(1), 55–60. https://doi.org/10.1016/S10111344(99)00155-4
Elieza Tang, Praveen Arany Photobiomodulation and implants: implications for dentistry J Periodontal Implant Sci 2013;43:262-268.
Guzzardella GA, Torricelli P, Nicoli Aldini N, Giardino R. Laser technology in orthopedics: preliminary study on low power laser therapy to improve the bone-biomaterial interface. Int J Artif Organs 2001;24:898-902.
Campanha BP, Gallina C, Geremia T, Loro RC, Valiati R, Hubler R, et al. Low-level laser therapy for implants with-out initial stability. Photomed Laser Surg 2010;28:365-9.
Maluf AP, Maluf RP, Brito Cda R, Franca FM, de Brito RB Jr. Mechanical evaluation of the influence of low-level la-ser therapy in secondary stability of implants in mice shinbones. Lasers Med Sci 2010;25:693-8.
Lopes CB, Pinheiro AL, Sathaiah S, Da Silva NS, Salgado MA. Infrared laser photobiomodulation (lambda 830 nm) on bone tissue around dental implants: a Raman spec-troscopy and scanning electronic microscopy study in rabbits. Photomed Laser Surg 2007;25:96-101.
Бойко, В. В., Иванова, Ю. В., Мушенко, Е. В., & Коробов, А. М. (2017). Комплесне лікування ускладнень хірургічної інфекції, що спричинено мультирезистентною мікробною флорою у хворих на синдром діабетичної стопи. Фотобіологія та фотомедицина, 13(1, 2), 51-59.
Иванова, Ю. В., Прасол, В. А., Мушенко, Е. В., & Климова, Е. М. (2017). Досвід використання фотодинамічної терапії у комплексі лікування постраждалих з мінно-вибуховими та осколковими пораненнями при інфекційних ускладненнях пошкоджень магістральних судин. Фотобіологія та фотомедицина, 13(1, 2), 60-71.
