DOI:

10.37988/1811-153X_2022_4_106

Исследование остеопластических свойств нового материала на основе гидроксиапатита

Загрузки

Авторы

  • Г.А. Демяшкин 1, 2, к.м.н., зав. лабораторией гистологии и иммуногистохимии; зав. отделом патоморфологии
    ORCID: 0000-0001-8447-2600, AuthorID: 645433
  • С.Ю. Иванов 1, член-корр. РАН, д.м.н., профессор, зав. кафедрой челюстно-лицевой хирургии
    ORCID: 0000-0001-5458-0192, AuthorID: 615227
  • А.А. Чуева 3, аспирант кафедры хирургической стоматологии
    ORCID: 0000-0001-6625-8432, AuthorID: 1109382
  • В.В. Чуев 3, к.м.н., доцент кафедры терапевтической стоматологии
    ORCID: 0000-0001-6625-8432, AuthorID: 224690
  • Ф.Н. Бондаренко 2, аспирант отдела патоморфологии
    ORCID: 0000-0001-8952-4174
  • С.А. Суворова 1, студентка V курса
    ORCID: 0000-0002-7781-2723
  • 1 Первый МГМУ им. И.М. Сеченова, 119991, Москва, Россия
  • 2 МРНЦ им. А. Ф. Цыба, 249031, Обнинск, Россия
  • 3 НИУ БелГУ, 308015, Белгород, Россия

Аннотация

На сегодняшний день в мире активно развивается тканевая инженерия, которая направлена на разработку и изучение материалов, способных восстанавливать, поддерживать или улучшать естественные ткани организма. Наибольших успехов в этой области удалось добиться в инженерии костной ткани, которая широко распространена в современной стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. В настоящем исследовании проанализированы остеогенные, остеоиндуктивные, остеокондуктивные и иммуногенные свойства нового материала Биопласт-Дент (ВладМиВа, Россия) на основе гидроксиапатита биологического происхождения для устранения костных дефектов. . Крысам линии Вистар (n=20) в теменной кости создавали два костных дефекта диаметром по 7 мм, один из них заполняли пастой, а другой оставляли открытым для контрольного сравнения. Результаты оценивали с помощью компьютерной микротомографии и гистологического исследования образцов черепа. . Через месяц после имплантации объем ткани в области экспериментального дефекта составил 16,49±3,31 мм3 против 3,64±1,17 мм3 в контрольном дефекте, а на 2-й месяц — 18,24±4,14 мм3 против 3,82±0,83 мм3 соответственно. При гистологическом исследовании выявлены признаки остеогенеза по периферии имплантационного материала, воспаление не обнаружено. . Материал Биопласт-Дент безопасен и эффективен для пластики костных дефектов, он обладает высокой биосовместимостью и остеогенными свойствами.

Ключевые слова:

гидроксиапатит, имплантация, костный дефект, паста

Для цитирования

[1]
Демяшкин Г.А., Иванов С.Ю., Чуева А.А., Чуев В.В., Бондаренко Ф.Н., Суворова С.А. Исследование остеопластических свойств нового материала на основе гидроксиапатита. — Клиническая стоматология. — 2022; 25 (4): 106—113. DOI: 10.37988/1811-153X_2022_4_106

Список литературы

  1. Manzini B.M., Machado L.M.R., Noritomi P.Y., D.A. Silva J.V.L. Advances in bone tissue engineering: A fundamental review. — J Biosci. — 2021; 46: 17. PMID: 33737501
  2. Amini A.R., Laurencin C.T., Nukavarapu S.P. Bone tissue engineering: recent advances and challenges. — Crit Rev Biomed Eng. — 2012; 40 (5): 363—408. PMID: 23339648
  3. Koons G.L., Diba M., Mikos A.G. Materials design for bone-tissue engineering. — Nat Rev Mater. — 2020; 5: 584—603. DOI: 10.1038/s41578-020-0204-2
  4. Флейшер Г.М., Посохова В.Ф., Лыкова И.В. Использование остеопластического материала «Биопласт-дент» в стоматологии или челюстно-лицевой хирургии. — Дентальная имплантология и хирургия. — 2016; 1 (22): 44—46. eLIBRARY ID: 29299800
  5. Hu C., Ashok D., Nisbet D.R., Gautam V. Bioinspired surface modification of orthopedic implants for bone tissue engineering. — Biomaterials. — 2019; 219: 119366. PMID: 31374482
  6. Grayson W.L., Bunnell B.A., Martin E., Frazier T., Hung B.P., Gimble J.M. Stromal cells and stem cells in clinical bone regeneration. — Nat Rev Endocrinol. — 2015; 11 (3): 140—50. PMID: 25560703
  7. Nauth A., Schemitsch E., Norris B., Nollin Z., Watson J.T. Critical-size bone defects: Is there a consensus for diagnosis and treatment? — J Orthop Trauma. — 2018; 32 Suppl 1: S7-S11. PMID: 29461395
  8. Tang G., Liu Z., Liu Y., Yu J., Wang X., Tan Z., Ye X. Recent trends in the development of bone regenerative biomaterials. — Front Cell Dev Biol. — 2021; 9: 665813. PMID: 34026758
  9. Seeman E. Bone modeling and remodeling. — Crit Rev Eukaryot Gene Expr. — 2009; 19 (3): 219—33. PMID: 19883366
  10. Shi H., Zhou Z., Li W., Fan Y., Li Z., Wei J. Hydroxyapatite based materials for bone tissue engineering: A brief and comprehensive introduction. — Crystals. — 2021; 11 (2): 149. DOI: 10.3390/cryst11020149.
  11. Saulacic N., Fujioka-Kobayashi M., Kimura Y., Bracher A.I., Zihlmann C., Lang N.P. The effect of synthetic bone graft substitutes on bone formation in rabbit calvarial defects. — J Mater Sci Mater Med. — 2021; 32 (1): 14. PMID: 33475862
  12. Zhao R., Yang R., Cooper P.R., Khurshid Z., Shavandi A., Ratnayake J. Bone grafts and substitutes in dentistry: A review of current trends and developments. — Molecules. — 2021; 26 (10): 3007. PMID: 34070157
  13. Battafarano G., Rossi M., De Martino V., Marampon F., Borro L., Secinaro A., Del Fattore A. Strategies for bone regeneration: From graft to tissue engineering. — Int J Mol Sci. — 2021; 22 (3): 1128. PMID: 33498786
  14. Fedorov A., Beichel R., Kalpathy-Cramer J., Finet J., Fillion-Robin J.C., Pujol S., Bauer C., Jennings D., Fennessy F., Sonka M., Buatti J., Aylward S., Miller J.V., Pieper S., Kikinis R. 3D Slicer as an image computing platform for the Quantitative Imaging Network. — Magn Reson Imaging. — 2012; 30 (9): 1323—41. PMID: 22770690
  15. Cooper G.M., Mooney M.P., Gosain A.K., Campbell P.G., Losee J.E., Huard J. Testing the critical size in calvarial bone defects: revisiting the concept of a critical-size defect. — Plast Reconstr Surg. — 2010; 125 (6): 1685—1692. PMID: 20517092
  16. Lee Y.K., Wadhwa P., Cai H., Jung S.U., Zhao B.C., Rim J.S., Kim D.H., Jang H.S., Lee E.S. Micro-CT and histomorphometric study of bone regeneration effect with autogenous tooth biomaterial enriched with platelet-rich fibrin in an animal model. — Scanning. — 2021; 2021: 6656791. PMID: 34055131
  17. Schemitsch E.H. Size matters: Defining critical in bone defect size! — J Orthop Trauma. — 2017; 31 Suppl 5: S20-S22. PMID: 28938386
  18. Swain M.V., Xue J. State of the art of Micro-CT applications in dental research. — Int J Oral Sci. — 2009; 1 (4): 177—88. PMID: 20690421
  19. Tuan H.S., Hutmacher D.W. Application of micro CT and computation modeling in bone tissue engineering. — Computer-Aided Design. — 2005; 37 (11): 1151—1161. DOI: 10.1016/j.cad.2005.02.006.
  20. Notodihardjo F.Z., Kakudo N., Kushida S., Suzuki K., Kusumoto K. Bone regeneration with BMP-2 and hydroxyapatite in critical-size calvarial defects in rats. — J Craniomaxillofac Surg. — 2012; 40 (3): 287—91. PMID: 21737289
  21. Quarto R., Giannoni P. Bone tissue engineering: Past-present-future. — Methods Mol Biol. — 2016; 1416: 21—33. PMID: 27236664
  22. De Carvalho B., Rompen E., Lecloux G., Schupbach P., Dory E., Art J.F., Lambert F. Effect of sintering on in vivo biological performance of chemically deproteinized bovine hydroxyapatite. — Materials (Basel). — 2019; 12 (23): E3946. PMID: 31795201
  23. Bal Z., Kaito T., Korkusuz F., Yoshikawa H. Bone regeneration with hydroxyapatite-based biomaterials. — Emergent Materials. — 2020; 3 (4): 521—544. DOI: 10.1007/s42247-019-00063-3
  24. Kozuma W., Kon K., Kawakami S., Bobothike A., Iijima H., Shiota M., Kasugai S. Osteoconductive potential of a hydroxyapatite fiber material with magnesium: In vitro and in vivo studies. — Dent Mater J. — 2019; 38 (5): 771—778. PMID: 31257306
  25. Salimi M.N, Anuar A. Characterizations of biocompatible and bioactive hydroxyapatite particles. — Procedia Engineering. — 2013; 53: 192—196. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.02.025
  26. Woodard J.R., Hilldore A.J., Lan S.K., Park C.J., Morgan A.W., Eurell J.A., Clark S.G., Wheeler M.B., Jamison R.D., Wagoner Johnson A.J. The mechanical properties and osteoconductivity of hydroxyapatite bone scaffolds with multi-scale porosity. — Biomaterials. — 2007; 28 (1): 45—54. PMID: 16963118
  27. Jansen J.A., Dhert W.J., van der Waerden J.P., von Recum A.F. Semi-quantitative and qualitative histologic analysis method for the evaluation of implant biocompatibility. — J Invest Surg. — 1994; 7 (2): 123—34. PMID: 8049175
  28. Pröhl A., Batinic M., Alkildani S., Hahn M., Radenkovic M., Najman S., Jung O., Barbeck M. In Vivo Analysis of the Biocompatibility and Bone Healing Capacity of a Novel Bone Grafting Material Combined with Hyaluronic Acid. — Int J Mol Sci. — 2021; 22 (9): 4818. PMID: 34062885
  29. Flaig I., Radenković M., Najman S., Pröhl A., Jung O., Barbeck M. In Vivo Analysis of the Biocompatibility and Immune Response of Jellyfish Collagen Scaffolds and its Suitability for Bone Regeneration. — Int J Mol Sci. — 2020; 21 (12): E4518. PMID: 32630456
  30. Харитонов Д.Ю., Азарова Е.А., Азарова О.А. Сравнительная характеристика морфологического строения остеопластических материалов различного происхождения и костной ткани человека. — Научно-медицинский вестник Центрального Черноземья. — 2017; 69: 3—6. eLIBRARY ID: 29909643
  31. Романенко А.А., Чуев В.В., Бузов А.А., Посохова В.Ф., Чуев В.П. Клиническая оценка остеопластического материала Биопласт-Дент (обзор). — Клиническая стоматология. — 2020; 2 (94): 46—54. eLIBRARY ID: 43125604
  32. Коротких Н.Г., Бугримов Д.Ю. Обоснование применения остеопластических препаратов “Биопласт-дент” и “Клипдент” в эксперименте. — Научно-медицинский вестник Центрального Черноземья. — 2013; 52: 200—202. eLIBRARY ID: 25730135
  33. Gosain A.K., Santoro T.D., Song L.S., Capel C.C., Sudhakar P.V., Matloub H.S. Osteogenesis in calvarial defects: contribution of the dura, the pericranium, and the surrounding bone in adult versus infant animals. — Plast Reconstr Surg. — 2003; 112 (2): 515—27. PMID: 12900610
  34. Wang J., Glimcher M.J. Characterization of matrix-induced osteogenesis in rat calvarial bone defects: II. Origins of bone-forming cells. — Calcif Tissue Int. — 1999; 65 (6): 486—93. PMID: 10594169
  35. Alper G., Bernick S., Yazdi M., Nimni M.E. Osteogenesis in bone defects in rats: the effects of hydroxyapatite and demineralized bone matrix. — Am J Med Sci. — 1989; 298 (6): 371—6. PMID: 2556916
  36. Lee D.J., Kwon J., Kim Y.I., Wang X., Wu T.J., Lee Y.T., Kim S., Miguez P., Ko C.C. Effect of pore size in bone regeneration using polydopamine-laced hydroxyapatite collagen calcium silicate scaffolds fabricated by 3D mould printing technology. — Orthod Craniofac Res. — 2019; 22 Suppl 1: 127—133. PMID: 31074145
  37. Zhou D., Qi C., Chen Y.X., Zhu Y.J., Sun T.W., Chen F., Zhang C.Q. Comparative study of porous hydroxyapatite/chitosan and whitlockite/chitosan scaffolds for bone regeneration in calvarial defects. — Int J Nanomedicine. — 2017; 12: 2673—2687. PMID: 28435251
  38. Харитонов Д.Ю., Домашевская Э.П., Азарова Е.А., Голощапов Д.Л. Анализ морфологического строения остеопластических материалов «Клипдент», «Биопласт-дент» и нижнечелюстной кости человека. — Прикладные информационные аспекты медицины. — 2014; 2: 63—67. eLIBRARY ID: 22927213

Загрузки

Поступила

16.10.2022

Принята

08.11.2022

Опубликовано

21.12.2022