Новое поколение биокомпозиционных остеопластических материалов Панин Андрей Михайлович

Содержание к диссертации

Введение ⁵"¹³

Глава 1. Обзор литературы 14-36

Современные методы управления регенерацией костной

гкани

1.1.Предпосылки и возможности восстановления костной ткани 14-21

1. Индуцирующее кроветворное микроокружение 22-25

2. Механизмы регуляции регенерации костной ткани 25-26

1,4- Использование коллагена в остеопластике 26-28

1.5. Использование гидроксиапатита в остеопластике 28-31

L6- Компоненты экстрацеллюлярного матрикса, их роль в 31-36

процессе репаративной регенерации и использование в медицине
Глава 2. Материалы и методы исследований 37-50

2.1. Получение сульфатированных гликозаминогликанов (сГАГ), 37-42

коллагена и гидроксиапатита. Разработка исследуемых остеопластических материалов.

2.2.Экспериментальные исследования созданных остеопластических 42-46 материалов

2,3.Общая характеристика клинических исследований 46-50

Глава 3 Собственные исследования \

Результаты экспериментальных исследований остеопластических

материалов

3.1, Изучение свойств биокомпозиционных материалов на модели 51-60 длительных культур костного мозга

3.2,Морфологическое изучение тканевой реакции на подкожную 61-89

имплантацию остеопластических биоматериалов,

33. Воздействие различных видов имплаитациопного материала на 90-114

течение регенераторных процессов в экспериментально

воспроизведенных костных дефектах

Глава 4 Собственные исследования 115-165

Результаты клинических исследований остеопластических

материалов

4.1,Результаты клинического использования остеопластического 117-119

материала Биоимплант

4.2.Результаты клинического использования остеопластического 119-121

материала Биоматрикс

43. Результаты клинического использования остеопластического 121-125

материала Алломатрикс-имплант

4. Результаты клинического использования костнопластических 125-127 материалов при деформациях и дефектах нижней челюсти

5. Результаты клинического использования костнопластических 127-129 материалов при деформациях и дефектах верхней челюсти

6. Сравнительная оценка клинической эффективности различных 129-134 костнопластических материалов

7. Клинические примеры 134-165 Глава 5. Обсуждение результатов и заключение 166-181

Выводы 18Ы83

Практические рекомендации 183-184

Список используемой литературы 185-209

Приложение ²1^

Введение к работе

Остеопластические материалы широко используются в стоматологии, челюстно-лицевои хирургии и травматологии. Среди этих материалов большой популярностью пользуются композиты из коллагена и кристаллического компонента, в первую очередь гидроксиапатита и трикальцийфосфата. При этом важная роль принадлежит свойствам минерального наполнителя, которые зависят от его химического состава источника получения и способа синтеза. В настоящее время в России широко применяется синтетический гидроксиапатит, производимый фирмами Полистом, Интермедапатит, Остим-100 и другими. Применяются также костные минералы, полученные, например, из костей животных и человеческих тканей, а также из кораллов.

Несмотря на многообразие остеопластических материалов различного содержания и свойств, на сегодняшний день среди них нельзя выделить «идеального» (20, 17, 46, 62, 81_s 32, 118) для использования в стоматологии и челюстно-лицевои хирургии.

Различия эффектов остеопластических материалов обусловлены разными свойствами минералов, а так же коллагенов различных типов. Однако большинство материалов не обладают прогнозируемыми и достаточно выраженными остеопластическими свойствами, особенно у пациентов со слабым репаративным остеогенезом, в силу наследственных или приобретенных качеств и в результате воздействия болезнетворных факторов.

В последние годы больше внимания уделяется веществам, введенным в остеопластические композиции с целью усиления построения костной ткани и ее минерализации. К таким веществам относятся гликозаминогликаны, полученные из панцирей морских животных, роговиц крупного рогатого скота, человеческих тканей и других источников. Сульфатированные гликозаминогликаны активно изучаются (69). Но до настоящего времени не было проведено сравнительного анализа остеопластических материалов

различных по составу и происхождению, наиболее приемлемых по своим свойствам, для направленного репаративного остеогенеза. Исследования остеопластических материалов с остеоиндуктивными свойствами являются актуальным и перспективным направлением в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

В то же время отсутствие на сегодняшний день комплекса оптимальных пластических материалов с остеоиндуктивным свойством определяет необходимость дальнейших исследований в этом перспективном направлении. Цель исследования:

Разработать, провести доклинические испытания и внедрить в клиническую практику комплекс новых биокомпозиционных, биорезорбируемых, гликозаминогликан содержащих остеопластических материалов, повышающих эффективность лечения пациентов с различными дефектами и деформациями челюстных костей.

Задачи исследования:

1. Провести сравнительный анализ влияния на клеточные культуры
остеопластических материалов с различными типами коллагена,
минеральным наполнением и сульфатированными гликозаминогликанами.

2. Разработать схемы применения биоматериалов нового поколения с остеоиндуктивными свойствами.

3. Провести качественный и количественный анализ тканевой реакции на имплантацию под кожу остеопластических материалов в эксперименте.

4. Изучить динамику репаративного процесса в костной ткани при имплантации в искусственно созданный дефект в эксперименте.

5. На основании экспериментальных данных провести апробирование в клинике и разработать показания к применению новых биокомпозиционных материалов.

Научная новизна

Разработано и всесторонне изучено новое поколение отечественных биокомпозиционных остеопластических материалов с остеоиндуктивными

7 свойствами. Впервые выявлено влияние гликозаминогликан содержащих остео пластических материалов на поведение длительной культуры костного мозга декстеровского типа. Установлены как общие закономерности, так и различия во влиянии биокомпозиционных материалов с остеоиндуктивными свойствами на течение репаративных процессов в костной ткани в эксперименте.

Впервые, путем морфометрического исследования с балльной оценкой признаков, определена интенсивность и длительность реактивных процессов, определяющих особенности тканевой реакции на разные биоимплантаты.

Впервые, с помощью сравнительного анализа показано, что все изученные остеопластические материалы при их введении в костные дефекты способствуют осуществлению репаративного остеогенеза и созреванию новых костных структур.

Впервые определены показания к применению новых остеопластичеких материалов в различных клинических ситуациях и заложена основа для дальнейших исследований новых форм остеопластических материалов. Практическая значимость

Разработан, всесторонне изучен и внедрен комплекс остеопластических материалов с остеоиндуктивными свойствами.

Остеопластические материалы Биоимплант, Биоматрикс, Алломатрикс-имплант применены в различных клинических ситуациях. Выработаны показания к применению этих материалов. Определено, что наиболее универсальным и предсказуемым материалом является Алломатрикс-имплант.

Намечены перспективы развития и совершенствования материалов, в частности Биоматрикса, который продемонстрировал возможность использования его в качестве биорезорбируемой, разобщающей мембраны для создания оптимальных условий для регенерации костной ткани.

Материал Алломатрикс-имплант зарекомендовал себя с положительной стороны при пародонтологических операциях. Выявленные

8 свойства Алломатрикса-импланта позволили использовать его в качестве «носителя» клеток предшественников для создания наилучших свойств формируемой костной ткани.

Комплекс разработанных с нашим участием о стеопластических материалов, с усиленными остеоиндуктивными свойствами внедрен во многих клиниках и отделениях хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Основные положения, выносимые на защиту

1. При подкожной имплантации материалов: Биоимпланта, Биоматрикса,
Алломатрикса-импланта и Биоматрикса-импланта в эксперименте возникает
асептическое воспаление в окружающей клетчатке. В дальнейшем
прорастают соединительной тканью, подвергаются клеточной резорбции и
ферментативному лизису. Дистрофических или некротических изменений в
окружающей имплантаты ткани не обнаруживается, что свидетельствует об
отсутствии у них токсических свойств.

2. При имплантации под кожу остеопластических материалов,
содержащийся в них коллаген и, в меньшей степени, гидроксиапатит
резорбируются макрофагами и гигантскими клетками инородных тел с
последующим замещением соединительной тканью» которая постепенно
подвергается инволюции, с формированием на ее месте подкожной
клетчатки,

3- Различия тканевой реакции на гидроксиапатит и коллагеновые материалы обусловлены их разной структурой и свойствами костного коллагена животного и человеческого происхождения. Биоматрикс, содержащий коллаген из костей с\х животных, вызывает более выраженную и устойчивую воспалительную реакцию. Значительно меньшую степень воспалительной реакции вызывает Алломатрикс-имплант, Биоматрикс-имплант вызывает, по сравнению с другими материалами, наибольшую активизацию воспалительной реакции, которая отличается устойчивостью в динамике процесса.

4. Все использованные остеопластические материалы при их внесении в экспериментально воспроизведенные костные дефекты не препятствуют

9 естественному репаративному остеогенезу, что выражается в раннем построении и созревании новых костных структур.

5. Оптимальным остеопластическим материалом, по результатам экспериментального исследования, является Алломатрикс-имплант, Биоматрикс занимает по эффекту второе место среди трех видов материалов. Наименее эффективным в качестве остеопластического материала является Биоматрикс-имплант.

6. Клинические исследования также продемонстрировали, что разработанные остеопластические материалы способствуют формированию костной ткани при использовании в различных клинических ситуациях.

Соблюдение условий остеопластики; наличие многостенного костного дефекта, отсутствие воспалительного процесса, хорошая фиксация материала и сочетание различных материалов между собой и с аутотрансплантатом, позволяет получать наилучшие результаты.

Внедрение результатов исследования

Результаты исследования внедрены в практику хирургического отделения клинико-диагностического центра ГОУ ВПО МГМСУ МЗ РФ. Материалы диссертации используются в учебном процессе при чтении

лекций, занятий со студентами на кафедре факультетской хирургической стоматологии имплантологии и слушателями ФПКС.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены на совместном заседании кафедры факультетской хирургической стоматологии, кафедры патологической физиологии стомат. факультета, кафедры микробиологии 5,02,04; на конгрессе «Человек и лекарство» 7.04.03, на симпозиуме «Стоматология XXI века». 15-16 мая 2003. Нижний Новгород, на международной конференции «Современные проблемы имплантологии» 25-27 мая 2004_м Саратов. Публикации

10 Публикации

По теме диссертации опубликовано 22 научные работы, получен 1 патент па изобретение. Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 209 страницах и состоит из введения, обзора литературы, двух глав собственных исследований, обсуждения результатов и заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения. Список литературы включает 220 работ, из них 111 отечественных и 119 иностранных. Работа иллюстрирована 15 таблицами, 108 рисунками, 1 приложением Список опубликованных работ но теме диссертации:

1. Иванов СЮ, Панин А.М. Использование препарата коллапан при лечении поздних осложнений дентальной имплантации;// Сб. Новые технологии в стоматологии,- М,- 1998.-С, 149-150.

2. Бизяев А.Ф., Ломакин М.В., Панин A.M. Клинические результаты использования различных костнопластических материалов при синуслифтинге // Сб. трудов международной научно-практической конференции «Достижения и перспективы стоматологии» - Москва, -1999. -С347-353,

3. Ломакин М.В., Иванов С.Ю., Панин А.М, Саващук Д.А. Синуслифтинг и
варианты субантральной имплантации с применением остеинтегрируемых
чмплантатов отечественной системы "ЛИКО'7/ Сб. тр. IV международной
конференции челюстно-лицевых хирургов и стоматологов, СПб.,-1999. -
С.65.

А, Иванов СЛО., Панин А.М, Ахундов И.Ю.Ларионов Е.В., , Журули Г.Н. Отечественный биоматериал нового поколения "Биоимплант'У/ Сб. научн. тр. IV международной конференции челюстно-лицевых хирургов стоматологов-СПб.,- 1999.-С.66.

6. Иванов СЮ. ГиллерЛ.И, Бизяев А.Ф., Панин A.M., ЛарионовЕ.В., Новиков СВ., Новое поколение биокомпозиционных материалов для замещения дефектов костной ткани \Н Новое в стоматологии. - Москва, -!999.-№5.-С 47-50.

7. Иванов СЮ. Бизяев А.Ф._?Ломакин М.В., Панин A.M. Клинические результаты использования различных костнопластических материалов при синуслифтинге. |//Новое в стоматологии. -Москва, - 1999. -№ 5. -С 51-55.

8. Панин А.М Ларионов Е.В., Иванов С.КХ, Журули Г.Н. Использование нового биокомпозиционного материала «Биоимплант» для индукции репарации костной ткани при стоматологических вмешательствах7/ Сб.научн. тр. 5-й Международной конференции «Современные проблемы имплантологии». -Саратов.- 2G0O.-C79-80.

9. Ломакин MB., Иванов С.Ю., Панин А.М Саващук Д.А. Синуслифтинг и варианты субантральной имплантации.// Российский стоматологический журнал.- М.- 2000. №2. -С 16-21,

10. Иванов С.Ю., , ЧайлахянР.К., Панасюк А.Ф., Ларионов Е.В., Панин
А.М., Кузнецов Г.В.Перспективы применения в стоматологии материалов

«Биоматрикс» и «Алломатрикс-имплант» в сочетании с остеогенными клетками-предшественниками костного мозга.// Клиническая имплантология и стоматология. - СПб.-№ 3-4,- 2001.- С37-40,

11. Панин А,М ,Иванов С.Ю.Изучение свойств биоматериалов на модели длительной культуры костного мозга.// Сб. научи, трудов I Всероссийского конгресса «Дентальная имплантация». -М. -С75-76.

12. Иванов СЮ. Панин А.М. Prospects in application of "Biomatrix" and "Allomatrix - implant" materials in combination with osteogenic bone marrow cell-precursors. (Исследование применения материалов «Биоматрикс» и «Алломатрикс-имплант» с остеогенными клетками предшественниками) // Сб. научн. тр. Первой обше-европейской конференции по проблемам стоматологической имплантологии -Львов, -2002. -С16-17.

13. Иванов С.Ю., Панин А.М, Нури Фарзин, Шехтер А.Б., Воложин А.И. Морфологическое изучение тканевой реакции на подкожную имплантацию биоматериалов,// Сб. научн работ межведомственного научно-исследовательского и учебно-методического центра биомедицинских технологий.-М. -2002. -С64-75.

14. Панин А.М, Иванов СЮ., Кузнецов Г.В.Изучение свойств остеопластических материалов «Биоматрикс» и «Алломатрикс-имилант» в эксперименте// Сб. паучн. Tp.VIl международной конференции челюстно-лицевых хирургов и стоматологов. -С.Петербург. -2003, -С66.

15. Иванов СЮ,, Панин A.M., Панасюк А.Ф., Ларионов Е.В., Саващук Д.А. Опыт применения биокомпозиционных остеопластических материалов// Нижегородский медицинский журнал. Приложение к НМЖ (стоматология 2003).-№2.-С244—250.

16. Бизяев А.Ф., Ломакин М.В., Иванов СЮ,, Ночевная Н.А., Базнкян Э.А., Бычков А.И., ГончаровИ.Ю., Балабанников С.А., Гайдук ИЛЗ.Панин А.М.Стоматологическая имплантология.// Учебное пособие. - Москва 2000.-С93.

17. Биосовместимый материал для стоматологии // Патент на Изобретение № 2155024 2000/ 4, Панин А.М., Иванов СЮ. Панасюк А.Ф, Ларионов Е.В. Саващук Д.А.,Журули Г.Н.

18. Ломакин М.В., Панин A.M., Иванов СЮ./Использование
«БИОПАРОКСА» в комплексе медикаментозного сопровождения
синуслифтинга и антропластики при обнажении трансплантата.//Сб. научи.
тр. VII Российского национального конгресса «Человек и лекарство».- М:
10-14 апреля 2000 г.,-С 155-156.

19. Дьякова СВ., Ульянов СА., Топольницкий О.З.,. Панин М.Г., Панин A.M., Медведева Е,С₅. Безрукова Ж.ЛУ Применение комбинированных эндопротезов в реконструктивной челюстно-лицевой хирургии// Сб. научн. тр. 1-ой Всероссийской научной конференции «Применение биокомпозициошіьіх материалов в челюстно-лицевой хирургии и стоматологии». -М., 20-21 ноября 1997г.,-С85-87

20. Панин A.M., ИвановСЮ., Сербулов BBJ Опыт использования остеопластического материала «Биоматрикс» в качестве разобщающей резорбируемой мембраны// Российский вестник дентальной имплантологии» -М.-№2.-2003.-С 32-36.

21. Панин А.М., Иванов С.Ю., Лебедев ВТ. Изучение свойств биокомпозиционных материалов на модели длительных культур костного мозга// Российский стоматолопіческий журнал. -М. - № 3. - 2003, -С6-9.

22. Иванов СЮ., Базикян Э.А., Бизяев А.Ф., Ломакин Л.Ф., Бычков А.И., Гончаров ИЛО., Панин А.М., Балабанников С.А., Калашникова О.Ю._? Козлова М.В., Чувилкин В.И.// Стоматологическая имплантология., -Моногр. -М: Издательский дом «Гэотар-мед». -2004, -С295.