Введение к работе
1.1. Актуальность темы. Одной из наиболее важных задач хирургической стоматологии, челюстно-лицевой и пластической хирургии является разработка технологий управления репаративной регенерацией костной ткани и восстановления дефектов костного органа. Пристальное внимание исследователей к проблеме восстановления дефектов костной ткани обусловлено высокой частотой ортопедических патологий и разнообразием послеоперационных осложнений (А. И. Грудянов и др., 2003; R. Xin et al., 2005; Л. А. Григорьянц и др., 2007; Л. А. Дмитриева и др., 2007; Л. Хенч, 2007; А. В. Павленко и др., 2008; М. А. Тихоновский и др., 2008).
В отечественной и зарубежной литературе приводятся сведения об успешном использовании для восстановления объема утраченной костной ткани биоматериалов или их синтетических аналогов (С. Mangano et al., 2003;
А. В. Волков, 2005; Е. И. Шишацкая, 2007; Т. Б. Бухарова и др., 2009;
Н. С. Сергеева и др., 2009; Р. В. Деев и др., 2011). Использование биокомпозиционных материалов на основе гидроксиапатита, коллагена и сульфатированных гликозаминогликанов (сГАГ) характеризуется высокой эффективностью, широким диапазоном возможного применения и способствует более активному течению регенерации в костной ране
(В. Н. Борисов и др., 1999; М. В. Дунаев и др., 2005; С. Ю. Иванов и др., 2005; А. А. Кулаков и др., 2009).
Уменьшение сроков формирования органотипического регенерата в области костного дефекта достигается дополнительным введением в состав остеопластических композиций различных биологически активных веществ (H. Iwata et al., 2002; А. А. Булатов и др., 2005; К. С. Десятниченко и др., 2006; Н. В. Дедух и др., 2008). По данным клинических испытаний и экспериментальных исследований на животных наиболее эффективными остеопластическими материалами зарекомендовали себя препараты «Остеопласт», «AlgOss», «Биальгин», «Биоматрикс», «Остеоматрикс», «Коллапан» и др. (К. С. Десятниченко и др., 2004; А. В. Волков, 2005;
Л. А. Григорьянц и др., 2007; Л. А. Дмитриева и др., 2007; Г. Н. Берченко и др., 2008; А. В. Павленко и др., 2008). Область применения этих материалов различна – от заполнения костных дефектов после удаления зуба и воспалительных процессов в тканях челюсти до масштабных остеозамещающих операций (Л. А. Григорьянц и др., 2007;
К. С. Десятниченко и др., 2008; И. Я. Бозо и др., 2010).
Несмотря на широкий выбор современных материалов для костной пластики, многие из известных препаратов имеют ряд существенных недостатков, связанных со свойствами биодеградации и биосовместимости, отсутствием стабильно прогнозируемой эффективности, что негативно отражается на сроках формирования и качестве регенерата.
Анализ публикаций зарубежных и отечественных авторов свидетельствует, что в настоящее время отмечается повышенный интерес исследователей к поиску новых и совершенствованию известных остеопластических материалов для восстановления дефектов костной ткани (Л. А. Григорьянц и др., 2007; Р. В. Деев и др., 2007; А. М. Савинцев и др., 2007; Н. В. Дедух и др., 2008; К. С. Десятниченко и др., 2008; А. В. Павленко и др., 2008; Т. Б. Бухарова и др., 2009; Н. С. Сергеева и др., 2009; И. Я. Бозо и др., 2010; О. А. Соловьёва, 2010; А. И. Ярёменко и др., 2011). Наиболее перспективные подходы к восстановлению костных дефектов основываются на достижениях тканевой инженерии. Ключевым аспектом данного подхода является получение имплантатов-носителей с заданными свойствами, способных оказывать селективное действие на клетки тканей реципиента, индуцируя миграцию остеогенных клеток-предшественников из стволовых компартментов, их пролиферацию и дифференцировку (А. В. Волков, 2005; А. С. Гусева и др., 2007; А. М. Савинцев и др., 2007; Д. С. Десятниченко и др., 2008; И. Я. Бозо и др., 2010; Р. В. Деев и др., 2007, 2011). Важно отметить, что при использовании остеозамещающих технологий должны учитываться не только свойства материала для замещения костного дефекта, но и структурно-функциональные особенности костной ткани. Тесная гисто-топографическая связь костной ткани и желтого костного мозга, с высоким содержанием в его клетках жирных кислот, определяет возможность развития реакций свободнорадикального перекисного окисления липидов (СПОЛ) в условиях хирургической травмы костного органа.
Установлено, что развитие СПОЛ в пределах поврежденного компартмента оказывает негативное влияние на процесс регенерации костной ткани (Н. К. Зенков и др., 2001; Е. Б. Меньщикова и др., 2006, 2008). Роль активных кислородных метаболитов (АКМ) в механизмах репаративной регенерации костной ткани остается одной из наименее изученных проблем свободнорадикальной биологии и медицины (Ю. А. Владимиров и др., 1991, 2002; Е. Б. Меньщикова и др., 2006). Тканезамещающая технология, таким образом, должна не только обеспечивать восстановление костного дефекта, но и снижать повреждающее действие свободных радикалов. Использование антиоксидантов в комплексной профилактике и терапии патологических состояний, сопровождающихся активизацией оксидативных процессов в организме, научно обосновано. По данным многочисленных научных исследований А. Е. Просенко и др. (2000–2010) антиоксидант нового поколения «Тиофан» является высокоэффективным полифункциональным синтетическим антиоксидантным соединением, который не имеет отечественных и зарубежных аналогов, и его интенсивные исследования продолжаются до настоящего времени. В этой связи разработка тканезамещающей технологии с использованием нового остеопластического материала на основе антиоксиданта «Тиофан» определяет актуальность настоящего исследования.
1.2. Цель и задачи исследования. Целью работы являлось изучить свойства нового остеопластического материала на основе антиоксиданта «Тиофан» in vitro и in vivo при пластике дефекта костной ткани в эксперименте на лабораторных животных.
Задачи исследования:
-
Получить новый остеопластический материал на основе антиоксиданта «Тиофан» для замещения дефекта костной ткани.
-
Изучить параметры биосовместимости и биодеградации нового остеопластического материала при его подкожной имплантации лабораторным животным.
-
Исследовать цитотоксические свойства остеопластического материала в культуре клеток in vitro.
-
Провести сравнительное изучение процессов липопероксидации в организме экспериментальных животных в условиях хирургической травмы нижней челюсти и замещения дефекта костной ткани остеопластическим материалом на основе антиоксиданта «Тиофан» и широко используемым в хирургической стоматологии материалом «КоллапАн-М».
-
Оценить эффективность восстановления дефекта костной ткани при использовании нового остеопластического материала на основе антиоксиданта «Тиофан» и остеопластического материала «КоллапАн-М» в сравнительном аспекте.
1.3. Научная новизна. Впервые получен новый остеопластический материал «ТИОПРОСТ» на основе антиоксиданта нового поколения «Тиофан» для замещения дефектов костной ткани.
В эксперименте на лабораторных животных впервые исследованы параметры биосовместимости и биодеградации остеопластического материала «ТИОПРОСТ» на основе антиоксиданта «Тиофан» при его подкожной имплантации. Изучены цитотоксические свойства на культуре клеток in vitro остеопластического материала «ТИОПРОСТ». Впервые проведено замещение дефекта костной ткани нижней челюсти у лабораторных животных с использованием нового остеопластического материала «ТИОПРОСТ» на основе антиоксиданта «Тиофан». Впервые исследованы показатели остеоиндуктивности, остеокондуктивности, биоинтеграции и биодеградации остеопластического материала «ТИОПРОСТ». Исследованы особенности посттравматической регенерации костной ткани при замещении дефекта нижней челюсти материалом «ТИОПРОСТ» и материалом «КоллапАн-М» в сравнительном аспекте.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
-
-
-
Остеопластический материал «ТИОПРОСТ» на основе антиоксиданта «Тиофан» имеет оптимальные показатели биодеградации и не проявляет заметных провоспалительных и токсических свойств in vivo и
in vitro. -
Интенсивные свободнорадикальные процессы на уровне организма и тканей нарушают ход пролиферации и дифференцировки клеток остеогенного дифферона в зоне поврежденного компартмента в условиях хирургической травмы костного органа.
-
При имплантации в область дефекта костной ткани остеопластический материал «ТИОПРОСТ» обладает оптимальными показателями остеокондукции, остеоиндукции, биоинтеграции, биодеградации и достоверно снижает сроки формирования органотипического регенерата по сравнению с материалом «КоллапАн-М» более чем на 1 месяц.
1.4. Научно-практическая значимость работы. Получен новый остеопластический материал «ТИОПРОСТ» на основе антиоксиданта «Тиофан» для замещения дефектов костной ткани. Свойства «ТИОПРОСТа» позволяют надежно и максимально полно заполнить объем костного дефекта данным материалом и в течение 15–18 минут придать костному органу требуемую анатомическую форму. Данные свойства остеопластического материала «ТИОПРОСТ» чрезвычайно актуальны при проведении органосохраняющих операций. При имплантации в область костного дефекта материал «ТИОПРОСТ» в процессе биодеградации оптимизирует развитие фаз воспаления в ране, способствует прорастанию кровеносных сосудов в тканеинженерной матрице и миграции малодифференцированных клеток из реципиального ложа дефекта с их последующей тканеспецифической дифференцировкой. Полученные результаты позволяют считать материал «ТИОПРОСТ» тканеинженерной матрицей для замещения дефектов костной ткани. Разработанный метод замещения дефектов костной ткани остеопластическим материалом «ТИОПРОСТ» статистически достоверно сокращает период посттравматической регенерации костной ткани у лабораторных животных более чем на 1 месяц и количество осложнений на 92,64% по сравнению с широко используемым в челюстно-лицевой хирургии материалом «КоллапАн-М».
Данные исследования особенностей развития свободнорадикальных процессов на уровне организма и тканей в условиях хирургической травмы костного органа и при замещении дефекта костной ткани остеопластическим материалом «ТИОПРОСТ» позволяют уточнить роль АКМ в процессе посттравматической регенерации костной ткани. Разработанный метод замещения дефектов костной ткани с использованием материала «ТИОПРОСТ» доказывает перспективность использования полифункционального серосодержащего антиоксиданта «Тиофан» для оптимизации остеогенеза в ветеринарной и медицинской практиках.
1.5. Реализация результатов исследования. Результаты диссертационного исследования относительно роли АКМ и антиоксидантов в посттравматической регенерации костной ткани используются в лекционном курсе по дисциплине «Гистология, цитология и эмбриология человека», который читается в Новосибирском государственном медицинском университете, Красноярском государственном аграрном университете, лекционных курсах «Биология клетки» и «Патология клетки», читаемых в Новосибирском государственном педагогическом университете, в научно-исследовательской работе НИИ физиологии СО РАМН.
1.6. Апробация результатов исследования. Результаты экспериментальной работы доложены и обсуждены на 2-м научно-практическом симпозиуме с международным участием «Свободнорадикальная медицина и антиоксидантная терапия» (Волгоград, 2009), VI Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы биологической науки и образования в педагогических вузах» (Новосибирск, 2010), I Международной научно-практической конференции «Беккеровские чтения» (Волгоград, 2010), VIII Всероссийской конференции с международным участием «Биоантиоксидант» (Москва, 2010), VII Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы биологической науки и образования в педагогических вузах» (Новосибирск, 2011).
1.7. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 – в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
1.8. Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 177 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических предложений, библиографического списка цитируемой литературы, который включает 213 источников, из них 125 российских и 88 – зарубежных авторов и приложения. Работа иллюстрирована 76 рисунками и 5 таблицами.
Похожие диссертации на Использование остеопластического материала на основе антиоксиданта "Тиофан" для замещения дефекта костной ткани
-
-
-