DOI: https://doi.org/10.26641/1997-9665.2020.1.35-41

Гістологічне дослідження та оцінка біосумісності 3-d друкованих імплантатів в експерименті.

D. V. Kuliesh, N. A. Galatenko, R. A. Rozhnova, V. P. Gritsenko, A. M. Bogdan, V. B. Volkov

Анотація


Актуальність. Високий рівень травм опорно-рухового апарату, патології та різноманітні захворювання кісткової тканини спонукають дослідників всього світу до активного пошуку нових та вдосконаленню існуючих імплантаційних матеріалів для проведення якісних реконструктивних та відновлювальних операцій на кістковій тканині. Мета дослідження. Гістологічне дослідження та оцінка біосумісності 3-D друкованих імплантатів після їх імплантації в організм експериментальних тварин. Методи. Випробні зразки 3-D друкованих матеріалів імплантували в організм білих лабораторних щурів лінії Wistar на терміни 1, 4 та 12 тижнів. Клітинні реакції організму і можливі зміни структури випробних зразків після імплантації вивчали методом світлової мікроскопії шляхом аналізу гістологічних мікропрепаратів. Результати. Проведено гістологічне дослідження та оцінений характер та динаміка клітинних реакцій після імплантації 3-D друкованих матеріалів. Підсумок. Встановлено, що за рахунок пористої структури 3-D друкованого матеріалу на основі кераміки спостерігалася міграція клітин та проростання тяжів сполучної тканини вглиб імплантатів, відбувалася їх часткова деградація, що дещо посилювало інтенсивність клітинних реакцій на всіх термінах дослідження. Встановлено, що на ранніх термінах дослідження навколо 3-D друкованого матеріалу на основі полімеру інтенсивність клітинних реакцій була мінімальною, але через 12 тижнів після їх імплантації спостерігалося посилення інтенсивності клітинних реакцій. Показано, що імплантація 3-D друкованих матеріалів в організм експериментальних тварин приводить до розвитку клітинних реакцій типових для асептичного запалення, що свідчило про їх біосумісність.

Ключові слова


імплантація; 3-D імплантат; кераміка; полімер; біосумісність; гістологічне дослідження

Повний текст:

PDF

Посилання


Dutta RC, Dutta AK, Basu B. Engineering implants for fractured bones; metals to tissue constructs. J Mater Eng Appl. November, 2017;1(1):9-13.

Ghassemi T, Shahroodi A, Ebrahimzadeh MH, Mousavian A, Movaffagh J, Moradi A. Current concepts in scaffolding for bone tissue engineering. Arch Bone Jt Surg. 2018;6(2):90-9.

Saini M, Singh Y, Arora P, Arora V, Jain K. Implant biomaterials: A comprehensive review. World J Clin Cases. 2015;3(1):52-7. doi:10.12998/wjcc.v3.i1.52

Pogorelov MV, Danilchenko CM, Kalinkiewicz OB, Kalinkiewicz OM, Tkach GF, Boomaster VI, Sikora VZ, Sukhodub LF. Materialy dlya plastyky kistkovykh defektiv – suchasnyy stan problemy (ohlyad literatury ta rezulʹtaty vlasnykh doslidzhenʹ) [Materials for bone defect plastics are the current state of the problem (literature review and research results)] Bulletin of SSU. Series Medicine 2011;1:70-83.

Shimon V, Ashukina N, Leontyeva F, Alfeldi S, Sheregii A, Savvova O, Nikolchenko O Structural and metabolic features of the femur of rats after the implantation of glass ctystalline material. Orthopaedics, Traumatology and Prosthetics. 2019;3:64-72. Ukrainian. https://doi.org/10.15674/0030-59872019364-72

Rahyussalim AJ, Marsetio AF, Saleh I, Kurniawati T, Whulanza Y. The needs of current implant technology in orthopaedic prosthesis biomaterials application to reduce prosthesis failure rate. Journal of Nanomaterials. Volume 2016; article ID 5386924: 9 pages. http://dx.doi.org/10.1155/ 2016/5386924

Fergal J. O’Brien Biomaterials & scaffolds for tissue engineering. Materials today. 2011;14(3):88-95. https://doi.org/10.1016/S1369-7021(11)70058-X

Dolcimascolo A, Calabrese G, Conoci S, Parenti R. Innovative Biomaterials for Tissue Engineering. Biomaterial-Supported Tissue Reconstruction or Regeneration 2019. https://doi.org/10.5772/intechopen.83839

Park SA, Lee H-J, Kim K-S, Lee SJ, Lee JT, Kim S-Y, Chang N-H, Park S-Y. In vivo evaluation of 3D-printed polycaprolactone scaffold implantation combined with β-TCP powder for alveolar bone augmentation in a beagle defect Model. Materials. 2018;238(11). https://doi.org/10.3390/ ma11020238

Leukers B, Gulkan H, Irsen SH, Milz S, Tille C, Seitz H, Schieker M. Biocompatibility of ceramic scaffolds for bone replacement made by 3D printing. Materials science & Engineering technology. 2005;36(12):781-7. https://doi.org/10.1002/ mawe.200500968

Shim J-H, Won J-Y, Park J-H, Bae J-H, Ahn G, Kim C-H, Lim D-H, Cho D-W, Yun W-S, Bae E-B, Jeong C-M, Huh J-B. Effects of 3D-printed polycaprolactone/β-tricalcium phosphate membranes on guided bone regeneration. Int. J. Mol. Sci. 2017;18(899). https://doi.org/10.3390/ijms18050899

Bae JC, Lee J-J, Shim J-H, Park K-H, Lee J-S, Bae E-B, Choi J-W, Huh J-B. Development and assessment of a 3D-printed scaffold with rhBMP-2 for an implant surgical guide stent and bone graft material: a pilot animal study. Materials. 2017;10(1434). https://doi.org/10.3390/ma10121434

Meseguer-Olmo L, Vicente-Ortega V, Alcaraz-Banos M, Calvo-Guirado JL, Vallet-Regi M, Arcos D, Baeza A. 2013. In-vivo behavior of Si-hydroxyapatite/polycaprolactone/DMB scaffolds fabricated by 3D printing. J Biomed Mater Res Part A 2013;101(A):2038-48. https://doi.org/10.1002/ jbm.a.34511

Ortiz-acosta D, Moore T. Functional 3D Printed Polymeric Materials. 2018;10:831. https://doi.org/10.5772/intechopen.80686

Turnbull G, Clarke J, Picard F, Riches P, Han F, Li B, Shu W. 3D bioactive composite scaffolds for bone tissue engineering. Bioactive materials. 2018;3(3):278-314. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2017.10.001

Lebedev EV, Konstantinov YB, Galatenko NA etc. Toksykoloho-hihiienichni ta doklinichni doslidzhennia polimernykh materialiv i vyrobiv na yikh osnovi medychnoho pryznachennia [Toxicological-hygienic and preclinical studies of polymeric materials and products based on their medical purpose]. Кyiv: Naukova dumka; 2009. 90 p. Ukrainian.

European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. Council of Europe. Strasbourg; 1986. 53 p.

Korzhevsky DE, Gilyarov AV. Osnovy gistologicheskoy techniki [Basics of histological technique]. SPb: SpetsLit; 2010. 95 p. Russian.




Morphologia