ОСОБЕНОСТИ НА РЕГЕНЕРАЦИЯТА НА КОСТНИТЕ ТКАНИ ПО ВРЕМЕ НА ПРИЛОЖЕНИЕ НА КОЛАГЕН-ХИДРОКСИАПАТИТНИ НАНОКОМПОЗИТИ -
Търсенето на нови начини за подобряване на ефективността на оцеляването на костния имплант е една от най-важните задачи в ортопедията, хирургията и стоматологията [2,4]. Най-обещаващата посока в остеосинтезата е използването на наноматериали [1,6]. Поради техните специални свойства, наноматериалите и нанокомпозитите, включително наночастиците, имат по-голяма якост, гъвкавост и химическа устойчивост. Основният препъни камък в развитието на тази посока е недостатъчно разработеният механизъм за оценка на безопасността и ефективността на използването на нанокомпозитите. Използването на наноматериали изисква уникални оценки на риска, предвид новостта и разнообразието от продукти, висока мобилност и реактивност на проектираните наночастици [3,5]. Изследванията върху колаген-хидроксиапатитната матрица, имитираща структурата и химичните свойства на естествената костна тъкан, са уникални не само в Русия, но и в международен план. В държавната институция Научноизследователският институт по епидемиология и микробиология на името на почетния академик Н.Ф. Гамалей от Руската академия на медицинските науки, са разработени експериментални модели на нанокомпозити, състоящи се от наноколаген и нанохидроксиапатит. Целта на нашето проучване беше да се изследват на различни структурни нива морфофункционалните характеристики на регенерацията на костната тъкан по време на въвеждането на нанокомпозити.
Материали и методи
Експериментът е проведен върху 40 мъжки плъхове Wistar с тегло 200-250 g, които са разделени на 4 групи:
1 група - хирургично въвеждане на смес от колаген 2,0 g/l, HAP 18%, експозиция 7 дни;
Група 2 - хирургично въвеждане на смес от колаген 2,0 g/l, HAP 18%, експозиция за 21 дни;
Група 3 - оперирани животни без въвеждане на композита, експозиция в продължение на 7 дни;
Група 4 - оперирани животни без въвеждане на композита, експозиция в продължение на 21 дни.
В условия на обща анестезия чрез вдишване на етерни пари, след отрязване на косата и тоалетната на операционното поле с разтвор на йодонат, меките тъкани на черепа бяха разрязани до костта. Теменната област беше скелетизирана с разпръсквач върху зоната, необходима за поставяне на импланта. Поради тънкостта на костта, трифинирането на черепа се извършва с коремен скалпел. Извършена е частична костна резекция с образуване на дефект в черепния свод от отвора, образуван с микроклещи. Хемостазата се извършва чрез тампонада със стерилни салфетки, навлажнени с 3% разтвор на водороден прекис. В „суха“ рана върху костния дефект е поставен композит без твърда фиксация. Раната беше плътно затворена. Раната се почиства с брилянтно зелен разтвор, без да се прилага защитна превръзка. Предотвратяването на гнойни усложнения се извършва чрез спазване на правилата на асептиката и антисептиката. Животните бяха извадени от експеримента след 7 и 21 дни чрез предозиране с етерна анестезия. При аутопсия за хистологично изследване оперираните зони 0,5x0,5 cm 3 бяха изрязани от черепа, които след това бяха фиксирани в 10% неутрален формалин.
За светлинна микроскопия тъканните проби се вграждат в парафин, след това се приготвят срезове върху микротом, последвано от оцветяване с хематоксилин и еозин и се подлагат на изследване в TOPIC-T CETI микроскоп. За сканираща електронна микроскопия пробите се поставят в фиксираща смес: 2% глутаралдехид в 0,15 М фосфатен буфер с рН 7,2-7,4 и след това се разглеждат в сканиращ микроскоп FE1 Quanta 200.
Резултати от изследванията
Всички оперирани животни остават жизнеспособни до края на проучването. В групите с въвеждане на нанокомпозити двигателната активност и хранителното поведение бяха възстановени след четири часа. По време на експеримента животните не се разболяват; външният им вид, с изключение на конците в теменната област, съответства на неоперирани индивиди. Поведението на оперираните животни беше малко по-различно без въвеждането на нанокомпозита. Локомоторната активност и поведението на хранене се възстановяват само след 12 часа, но в рамките на 7 дни то се различава значително от поведението на животните, при които дефектът е запълнен с нанокомпозит. След 21 дни поведението на всички животни беше напълно стандартно.
При изследване на оперираните зони в групи с въвеждане на нанокомпозити с 7-дневна експозиция, получихме следната картина. Макроскопски, сливането на ръбовете на кожната клапа е отбелязано чрез първично напрежение. На практика няма оток на тъканите. Изобилието е умерено изразено. Зоната на демаркационното възпаление е съвсем ясно изразена. Оперираната зона е светлокафява. Микроскопски беше показано началото на образуването на бистра капсула около импланта. Мастната тъкан показва умерен оток, слаба инфилтрация с неутрофилни левкоцити и макрофаги. В тяхната цитоплазма понякога се виждат малки гранули от фагоцитирания композит. Пробата показва множество фрагменти от хидроксиапатит. Някои от тези образувания са разделени на още по-малки фрагменти или се разпадат. Освен това в импланта се виждат фрагменти от колагенови влакна. Имплантът е пробит с нишки от гранулационна тъкан. Около импланта нишките имаха относително зрял характер и образуваха тънка съединително-тънка капсула. В каналите, проникващи дълбоко в импланта, тъканта е по-малко зряла, тя съдържа голям брой макрофаги и единични многоядрени гигантски клетки, обграждащи фрагменти от колаген и натрупвания на хидроксиапатит и участва в тяхната резорбция (фиг. 1) Често около фрагменти от колаген се образува независима тънка микрокапсула. В гранулационната тъкан, растяща в импланта, освен макрофагите се виждат новообразувани съдове от калибър на капилярите и нишки на пролифериращи фибробласти. Електронът микроскопски разкри, че има отделни фибробласти. Вътре в композита се виждат нишки от ясно очертан колаген, разположени вътре в хидроксиапатита. Около импланта се появяват отделни новообразувани капиляри, които се умножават чрез пъпка от предишните. Наблюдава се началото на образуването на съдове вътре в импланта. Фибробластите са по-изразени в областта на капсулата. Съдържанието на еритроцити е ниско. Откриват се отделни неутрофили и макрофаги, заобикалящи фрагментите на импланта. Отвън имплантът е покрит с тънък надкостницата.