Разработка и доклинические исследования ортотопических костных имплантатов на основе гибридной конструкции из поли-3-оксибутирата и альгината натрия
Keywords:
Костные импланты,альгинат натрия,регенерация костнй тканиAbstract
Восстановление костных дефектов неправильной геометрической
формы остается сложной в выполнении процедурой. Врожденные и особенно
посттравматические дефекты и деформации в челюстно-лицевой области отличаются
разнообразием форм, для их замещения требуются, как правило, не просто остео
пластические материалы, а костные имплантаты (КИ), повторяющие форму
восстанавливаемого дефекта. Благодаря современному программному обеспечению,
интегрирующему в себе возможность обработки данных компьютерной томографии
и виртуального объемного (3D) моделирования, у исследователей и клиницистов
появилась возможность проводить компьютерное планирование реконструктивных
операций и получать модели костных имплантатов, полностью конгруэнтных
воспринимающему ложу, т.е. процесс подготовки модели КИ для производства
можно считать вполне решаемой задачей.
Для изготовления самих КИ произвольной формы предложено несколько
технологий. Одна из них — фрезерование аллокости, керамических блоков, сложных
костных матриксов. Однако многие исследователи отмечают, что аллокость имеет
ряд недостатков, а керамика характеризуется длительным сроком резорбции. Другой
многообещающей технологией для изготовления КИ является аддитивное
производство, или 3D-печать. Одной из первых начала производить индивидуальные
костные имплантаты методом 3D-прототипирования компания Oxford Performance
Materials, Inc. В России имеется зарегистрированная и разрешенная к клиническому
применению технология производства индивидуальных накостных имплантатов для
контурной пластики из политетрафторэтилена, однако данный класс материалов
относится к биоинертным, но не биоразлагаемым и не замещается костной тканью.
Развитие прямой 3D-печати КИ осложняется тем, что материалы, традиционно
используемые для замещения костных дефектов: полимеры (полиокси-алканоаты
(ПОА),
полилактиды,
полигликолид
и
др.),
минеральные
материалы
(полигидроксиапатит, соли кальция), ксено- и алломатериалы, — или не подходят для
традиционных методов 3D-печати, или меняют свои физико-химические и
биологические свойства и становятся непригодными для восстановления кости.
Для непрямых технологий изготовления 3D-изделий с заданной формой выбор
материалов также имеет большое значение. Такие материалы должны обеспечивать
заданную микроструктуру изделия, его физико-химические и биологические
характеристики
(достаточную
прочность,
пластичность,
гидрофильность,
способность к биодеструкции, биосовместимость). Далеко не всегда один материал
может обеспечить сочетание всех данных свойств, в связи с чем в последнее время
активно
развивается
направление
создания
гибридных конструкций с
использованием различных биополимеров и минеральных веществ.
Одними из наиболее используемых полимеров для биоинженерии твердой
соединительной ткани являются ПОА и альгинаты. По своим свойствам эти
полимеры сильно различаются. ПОА — это более гидрофобные, механически
прочные, биодегра-дируемые с низкой скоростью полиэфиры, тогда как альгинаты —
гидрофильные, образующие гидрогели, механически непрочные полисахариды.
Образование композитов из полимеров этих двух классов позволяет регулировать
свойства полученного композитного материала в самых широких пределах.
Альгинаты активно используются для изготовления матриксов в инженерии костной,
хрящевой, мягкой соединительной, мышечной тканей, тогда как матриксы на основе
ПОА применяются преимущественно для регенерации костной ткани. ПОА, в
частности гомополимер поли-3-оксибутират (ПОБ), получают биотехнологическим
путем с использованием высокоэффективного штамма-продуцента 7Б, что дает
возможность получать полимеры высокой степени очистки с заданными свойствами.
Несмотря на то, что для биомедицинских целей используют альги-наты, выделенные
из бурых водорослей, эти биополимеры можно также получать биотехнологическим
путем с помощью штаммов-продуцентов того же самого вида бактерий.
Авторами разработан метод изготовления КИ сложной формы на основе ПОБ и
альгината натрия методом двойного выщелачивания с использованием пресс-формы,
выполненной методом 3D-печати.
References
Jardini A.L., Larosa M.A., Maciel Filho R., Zavaglia C.A., Bernardes L.F., Lambert C.S.,
Calderoni D.R., Kharmandayan P. Cranial reconstruction: 3D biomodel and custom-built
implant created using additive manufacturing. J Craniomaxillofac Surg 2014; 42(8): 1877
,
van der Meer W.J., Bos R.R., Vissink A., Visser A. Digital planning of cranial implants.
Br J Oral Maxillofac Surg 2013; 51(5): 450-452,
Muraev А.А., Dymnikov A.B., Korotkova N.L., Kobets К.К., Ivanov S.Y. Planning
technique in maxillofacial plasty. Sovremennye tehnologii v medicine 2013; 5(3): 57-62.
Knox G. Surgical bone and cartilage shaping on demand with 3D CAD/CAM. Patent US
,4838,63 B1. 2013.
Jacotti M., Barausse C., Felice P. Posterior atrophic mandible rehabilitation with onlay
allograft created with CADCAM procedure: a case report. Implant Dent 2014; 23(1): 2228,.
Garagiola U., Grigolato R., Soldo R., Bacchini M., Bassi G., Roncucci R., De Nardi S.
Computer-aided design/ computer-aided manufacturing of hydroxyapatite scaffolds for
bone reconstruction in jawbone atrophy: a systematic review and case report. Maxillofac
plast Reconstr Surg 2016; 38(1), .
Mangano F., Macchi A., Shibli J.A., Luongo G., lezzi G., Piattelli A., Caprioglio A.,
Mangano C. Maxillary ridge augmentation with custom-made CAD/CAM scaffolds. A 1
year prospective study on 10 patients. J Oral Implantol 2014; 40(5): 561-569, .
Kuznetsova D.S., Timashev P.S., Bagratashvili V.N., Zagaynova E.V. Scaffold- and cell
system-based bone grafts in tissue engineering (review). Sovremennye tehnologii v
medicine 2014; 6(4): 201-212.
OpM Receives FDA clearance for 3D printed OsteoFab patient-specific facial device.
.
Greenstein G., Carpentieri J.R. Utilization of d-PTFE barriers for post-extraction bone
regeneration in preparation for dental implants. Compend Contin Educ Dent 2015; 36(7):
-473.
López N.I., Pettinari M.J., Nikel P.I., Méndez B.S. Polyhydroxyalkanoates: much more
than biodegradable plastics. In: Advances in applied microbiology. Elsevier BV; 2015; p.
-106,
Фуркатов, Ш., Хайдаркулов, И., Нарзиев, И., & Аъзамкулов, А. (2024).
ВЛИЯНИЕ КУРЕНИЯ НА ЗДОРОВЬЕ ПАРОДОНТА: ОСВЕДОМЛЕННОСТЬ
ПАЦИЕНТОВ МЕДИЦИНСКОГО КОЛЛЕДЖА АБУ АЛИ ИБН
СИНО. SAMARALI TA’LIM VA BARQAROR INNOVATSIYALAR JURNALI, 1(6),
-
Akmal o’g’li J. E., Umar o’g’li B. X. The Use of a Composite Synthetic Osteoplastic
Substitute to Increase the Volume of the Alveolar Bone of the Jaws Before Dental
Implantation //Research Journal of Trauma and Disability Studies. – 2024. – Т. 3. – №.
– С. 358-362.
Furkatov S. F., Khazratov A. I. THE CONSEQUENCES OF THE DILIGENCE OF
THE
SLAVIC EMOLLIENT FOR REPARATION PROSTHESES ASEPT PARODONTAL
//Молодежный инновационный вестник. – 2023. – Т. 12. – №. S2. – С. 467-470.
Исматов Ф. А., Мустафоев А. А., Фуркатов Ш. Ф. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ
НЕСТЕРОИДНЫХ АНТИВОСПОЛИТЕЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ ИЗЛЕЧЕНЬЕ
ВЕРХНЕЧЕЛЮСТНОГО АЛЬВЕОЛИТА //THEORY AND ANALYTICAL ASPECTS
OF RECENT RESEARCH. – 2023. – Т. 1. – №. 12. – С. 49-57.
Rizaev, J. A., Khazratov, A. I., Furkatov Sh, F., Muxtorov, A. A., & Ziyadullaeva, M.
S.
(2023). Clinical and radiological characteristics of periodontic interweaves in patients with
chew recessional. European Journal of Interdisciplinary Research and Development, 11,
-41.
Фуркатов Ш. Ф., Хaтaмoвa М. A. ПPИМЕНЕНИЯ ВPЕМЕННЫХ НЕCЪЕМНЫХ
ЗУБНЫХ ПPOТЕЗOВ ПPИ ДЕНТAЛЬНOЙ ИМПЛAНТAЦИИ //АКТУАЛЬНЫЕ
ВОПРОСЫ СТОМАТОЛОГИИ. – 2023. – С. 814-820.
Rizaev, J. A., Rustamova, D. A., Khazratov, A. I., & Furkatov, S. F. (2022). The need
of
patients with systemic vasculitis and coronavirus infection in the treatment of periodontal
diseases. Applied Information Aspects of Medicine (Prikladnye informacionnye aspekty
mediciny), 25(4), 40-45.
Bekmuratov L. R. et al. Cardiovascular diseases in patients with diabetes mellitus
//Ta'lim
va rivojlanish tahlili onlayn ilmiy jurnali. – 2023. – Т. 3. – №. 1. – С. 193-198.
Akmal o’g’li J. E., Umar o’g’li B. X. Radiation Research Methods as a Criterion For
Assessing the Quality of Osteoregenerative After Sinus Lift //Best Journal of Innovation in
Science, Research and Development. – 2024. – Т. 3. – №. 2. – С. 920-923.
Исхакова, З. Ш., Исхакова, Ф. Ш., Нарзиева, Д. Б., Абдуллаев, Т. З., & Фуркатов,
Ш.
Ф. (2023). Использование остеогенного материала для замещения полостных
дефектов челюстей. Formation of psychology and pedagogy as interdisciplinary
sciences, 2(15), 43-48.
