Порівняльна характеристика регенерації стегнової кістки щурів при інтрамедулярному остеосинтезі з використанням медичної сталі та вуглець-вуглецевого композитного матеріалу
DOI:
https://doi.org/10.14739/2310-1237.2022.3.265186Ключові слова:
регенерація, перелом кістки, інтрамедулярний остеосинтез, композитний матеріал, вуглецьАнотація
Мета роботи – порівняти морфологічні особливості регенерації стегнової кістки щурів при інтрамедулярному остеосинтезі з використанням медичної сталі та вуглець-вуглецевого композитного матеріалу.
Матеріали та методи. Шляхом оперативного втручання дослідним тваринам моделювали перелом стегнової кістки. Усіх тварин поділили на дві групи: у першій для інтрамедулярної фіксації уламків використовували медичну сталь, а в другій фіксацію уламків кістки виконували за допомогою вуглець-вуглецевого композитного матеріалу. Під час дослідження дотримувались Директиви 2010/63/ЄС з захисту тварин Європейського Парламенту, принципів Гельсінської Декларації та Закону України № 3447-IV «Про захист тварин від жорстокого поводження». Використовуючи морфологічні, морфометричні, гістологічні, гістохімічні, імуногістохімічні та рентгенологічний методи дослідили кістковий регенерат на 30 добу, через 6 і 12 місяців після оперативного втручання. Вивчали експресію імуногістохімічних маркерів CD-34 і Кі-67 на клітинах регенерату з використанням програми ImageJ. Статистичний аналіз результатів виконали методами варіаційної статистики з використанням програми Statistica 13.0.
Результати. В експериментальній групі тварин, у яких для фіксації кістки використовували вуглець-вуглецевий композитний матеріал, на 30 добу після оперативного втручання встановлено статистично значуще збільшення експресії відносної площі, яку займають CD-34+ структури, порівняно з групою тварин, де для фіксації використовували медичну сталь (у першій експериментальній групі – 4,80 ± 0,40, у другій – 2,80 ± 0,30), а також статистично значуще збільшення експресії маркера Кі-67+ (у першій експериментальній групі – 5,20 ± 0,36, у другій – 2,48 ± 0,32). Під час оглядової мікроскопії спостерігали швидші темпи остеоінтеграції та регенерації місця перелому в групі експериментальних тварин, у яких для фіксації кістки використовували вуглець-вуглецевий композитний матеріал, порівняно з другою групою внаслідок стимуляції росту ендотелію судин. Результати гістологічного дослідження збігаються з даними рентгенологічного обстеження на всіх строках спостереження.
Висновки. Використання вуглець-вуглецевого композитного матеріалу під час інтрамедулярного остеосинтезу пришвидшує темпи перебудови кісткового регенерату внаслідок реалізації ангіогенного ефекту. Це підтверджено збільшенням експресії маркерів проліферативної активності Кі-67+ та маркера ендотелію судин СD-34+ у групі тварин, лікованих із використанням композитного матеріалу, на 30 добу.
Посилання
Cao, H., Li, L., Li, L., Meng, X., Liu, Y., Cheng, W., Zhang, P., Gao, Y., Qin, L., & Wang, X. (2022). New use for old drug: Local delivery of puerarin facilitates critical-size defect repair in rats by promoting angiogenesis and osteogenesis. Journal of orthopaedic translation, 36, 52-63. https://doi.org/10.1016/j.jot.2022.05.003
Li, M., Xiong, P., Yan, F., Li, S., Ren, C., Yin, Z., Li, A., Li, H., Ji, X., Zheng, Y., & Cheng, Y. (2018). An overview of graphene-based hydroxyapatite composites for orthopedic applications. Bioactive materials, 3(1), 1-18. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2018.01.001
Luo, Y., Zhang, C., Wang, J., Liu, F., Chau, K. W., Qin, L., & Wang, J. (2021). Clinical translation and challenges of biodegradable magnesium-based interference screws in ACL reconstruction. Bioactive materials, 6(10), 3231-3243. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.02.032
Zhang, Y., Li, C., Zhang, W., Deng, J., Nie, Y., Du, X., Qin, L., & Lai, Y. (2021). 3D-printed NIR-responsive shape memory polyurethane/magnesium scaffolds with tight-contact for robust bone regeneration. Bioactive materials, 16, 218-231. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.12.032
Cao, H., Li, L., Li, L., Meng, X., Liu, Y., Cheng, W., Zhang, P., Gao, Y., Qin, L., & Wang, X. (2022). New use for old drug: Local delivery of puerarin facilitates critical-size defect repair in rats by promoting angiogenesis and osteogenesis. Journal of orthopaedic translation, 36, 52-63. https://doi.org/10.1016/j.jot.2022.05.003
Zhang, Q., Wu, W., Qian, C., Xiao, W., Zhu, H., Guo, J., Meng, Z., Zhu, J., Ge, Z., & Cui, W. (2019). Advanced biomaterials for repairing and reconstruction of mandibular defects. Materials science & engineering. C, Materials for biological applications, 103, 109858. https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.109858
Prabhu, B., Karau, A., Wood, A., Dadsetan, M., Liedtke, H., & Dewitt, T. (2018). Bioresorbable materials for orthopedic applications (Lactide and glycolide based). In Orthopedic Biomaterials: Progress in Biology, Manufacturing, and Industry Perspectives (pp. 287-344). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-89542-0_13
Shin, Y. C., Song, S. J., Jeong, S. J., Kim, B., Kwon, I. K., Hong, S. W., Oh, J. W., & Han, D. W. (2018). Graphene-Based Nanocomposites as Promising Options for Hard Tissue Regeneration. Advances in experimental medicine and biology, 1078, 103-117. https://doi.org/10.1007/978-981-13-0950-2_6
Bhong, S. Y., More, N., Choppadandi, M., & Kapusetti, G. (2019). Review on carbon nanomaterials as typical candidates for orthopaedic coatings. SN Applied Sciences, 1, 76. https://doi.org/10.1007/s42452-018-0082-z
Wright, Z. M., Arnold, A. M., Holt, B. D., Eckhart, K. E., & Sydlik, S. A. (2019). Functional Graphenic Materials, Graphene Oxide, and Graphene as Scaffolds for Bone Regeneration. Regenerative Engineering and Translational Medicine, 5(2), 190-209. https://doi.org/10.1007/s40883-018-0081-z
Barabás, R., de Souza Ávila, E., Ladeira, L. O., Antônio, L. M., Tötös, R., Simedru, D., Bizo L., Cadar, O. (2020). Graphene Oxides/Carbon Nanotubes–Hydroxyapatite Nanocomposites for Biomedical Applications. Arabian Journal for Science and Engineering, 45(1), 219-227. https://doi.org/10.1007/s13369-019-04058-4
Cheng, X., Wan, Q., & Pei, X. (2018). Graphene Family Materials in Bone Tissue Regeneration: Perspectives and Challenges. Nanoscale research letters, 13(1), 289. https://doi.org/10.1186/s11671-018-2694-z
Li, X., Chen, J., Xu, Z., Zou, Q., Yang, L., Ma, M., Shu L., He Z., & Ye, C. (2020). Osteoblastic differentiation of stem cells induced by graphene oxide-hydroxyapatite-alginate hydrogel composites and construction of tissue-engineered bone. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 31(12). https://doi.org/10.1007/s10856-020-06467-6
Boga, J. C., Miguel, S. P., de Melo-Diogo, D., Mendonça, A. G., Louro, R. O., & Correia, I. J. (2018). In vitro characterization of 3D printed scaffolds aimed at bone tissue regeneration. Colloids and surfaces. B, Biointerfaces, 165, 207-218. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2018.02.038
Zhang, Y., Zhai, D., Xu, M., Yao, Q., Zhu, H., Chang, J., & Wu, C. (2017). 3D-printed bioceramic scaffolds with antibacterial and osteogenic activity. Biofabrication, 9(2), 025037. https://doi.org/10.1088/1758-5090/aa6ed6
Lee, J. H., Shin, Y. C., Lee, S. M., Jin, O. S., Kang, S. H., Hong, S. W., Jeong, C. M., Huh, J. B., & Han, D. W. (2015). Enhanced Osteogenesis by Reduced Graphene Oxide/Hydroxyapatite Nanocomposites. Scientific reports, 5, 18833. https://doi.org/10.1038/srep18833
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
