Актуальность Акутальность Возрастает проблема высокоэнергетическог о травматизма

Актуальность Акутальность • Возрастает проблема высокоэнергетическог о травматизма, приводящего к обширным • повреждениям костей. Каждый год травмируются 12% населения России, большинство - люди молодого и трудоспособного • Рост числа больных с возраста. обширными костными Динамика травматизма (на 1000 человек в год) Локализация травм (на 1000 человек в год) разрушениями – опухолями, инфекциями и др. (заболеваемость в РФ выросла за 15 лет в 20 раз). В г. Красноярске на 100 тыс. населения регистрируется в год свыше 17 тыс. повреждений опорно-двигательного аппарата

Потребность Количество операций Производители рынка Россия, 300 США, 600 Европа, 400 Мировые продажи ортопедических изделий уже превысили 43, 1 млрд. $ В США расходы на костные имплантаты к 2017 г. составят 2, 2 млрд. $ В России расходы на костные имплантаты к 2015 г. составят порядка 1, 8 млрд. $ Из российских производителей только ООО «Эндосервис» занимает 4% рынка Orthoworld Inc. , Orthopaedic Industry Annual Report, 2012. http: //europa. eu http: //www. bmte. ru/content/analiz-rynka-i-potrebnosti-sustavnyh-implantatov

Кость, как орган? Ребенок (упругие кости) 50 -55% Органических веществ; 30% неорганических веществ; 20%-воды Зрелый возраст Пожилой возраст (хрупкие кости) 30% Органических веществ; 50 -55% неорганических веществ; 20%-воды 17% Органических веществ; 67 -72% неорганических веществ; 13%-воды

История В Египте переломы фиксировали листьями финиковой пальмы, корой акации, связками грубых трав Подготовка будущего костоправа

Современные материалы для восстановления костных дефектов По свойствам По происхождению Аутогенные (донором является сам пациент) Аллогенные (донором является другой человек) Остеоиндуктивные (запускают остеогенез) Остеокондуктивные (матрикс для новой кости) Остеонейтральные Ксенногенные ( только для заполнения пространства) Аллопластические Материалы направленной тканевой регенерации (донором является животное) (синтетические и из природных материалов) (контактное подавление апикального разрастания эпителия)

Ауто- , алло- и ксенотрансплантаты Аутотрансплан тат Ксенотранспла нтат Сложность забора при операции Аллотрансплан тат Риск передачи различных заболеваний Специализированная процедура забора тканей и строгий отбор животных

Металлы Эндопротез тазобедренного сустава Эндопротез мелких суставов Эндопротез коленного сустава Co. Cr 2 S 4 Аппарат Илизарова Требуют повторного хирургического вмешательства для удаления

Биокерамика Гидроксиапатит Трикальцийфосфата Ca (РO ) 3 4 2 Низкие прочностные характеристики

Полимеры Коллаген Хитозан Быстро разрушается Метакрилат Нужна высокая отчистка Неустойчив Кораллы Редко используется Политетрафторэтилен Гидрофобный

Механические характеристики искусственных и природных материалов не совпадают Предмет медицинского материаловедения

Биоразрушаемые полимеры Полимеры молочной кислоты Продукты деградации полилактида вызывают воспалительную реакцию

Полигидроксиалканоаты (ПГА) Бактерия Ralstonia -высокая бисовместимость -контролируемая и длительная биорезорция in vivo -наличие остеоиндуктивных свойств -ПГА подвергаются переработке из различных фазовых состояний (порошки, растворы, гели, расплавы)

Исследования ПГА

Как из биополимеров получают имплантаты? ПГА Холодное прессование Лиофилизация Выщелачивание

Наши результаты Б В Г Изделия разной геометрии на основе ПГА : прессованые матриксы, 3 D пористые имплантаты (выщелачивание); 3 D пористые имплантаты(лиофилизация); пломбировочная крошка ПГА абсолютная прочность пористость 88 % составила - 20 -30 Мпа, размером пор модуль Юнга - 2, 2 -2, 9 100 -120 мкм ГПа. влагопоглощение% - 38, 5 040 I± 1021 I θ, град - 72 пористость 82 % размером пор 40 -60 мкм влагопоглощение% - 32, 5

Клеток 2. 5 105/мл МТТ-ТЕСТ 2 1. 5 1 0. 5 0 3 выщелачивание 7 дни леофильное высушивание 14 ЩФ (ммоль/минуту х 105 клеток Наш материал нравится клеткам 4. 5 ЩЕЛОЧНАЯ ФОСТФАТАЗА 4 3. 5 3 2. 5 2 1. 5 1 0. 5 0 7 выщелачивание Остеобласты на пористых носителях, полученных из Биопластотан. Окрашивание Anti-Osteopontin-антителами. Маркер 100 мкм 14 21 леофильное высушивание дни

Внеклеточные преципитаты солей 3 D носители, полученные техникой выщелачивания 3 D носители, полученные в результате лиофильного высушивания

Эксперименты на лабораторных животных ПЛАСТИКА ДЕФЕКТА НИЖНЕЙ СТЕНКИ ОРБИТЫ КРОЛИКА ИМПЛАНТАТОМ НА ОСНОВЕ П 3 ГБ Перед имплантацией проводили фрагментацию пластин ПГА, с учетом размеров дефекта костной стенки и размеров орбиты кролика на имплантаты размером 0, 8× 0, 5 см. Групп Метод замещения Количество а костного дефекта животных № Пластика n = 3 костного дефекта 1 ксенотрансплантаом Пластика костного дефекта n = 3 2 пластинами на основе ПГА

Данные рентгенологических исследований ПГА 30 дней 60 дней Ксенотранспалантат

Восстановление трубчатых костей Имплантат ПГА В костный дефект кости крыс имплантированы объемные имплантаты трех типов, изготовленные из собственно полигидроксибутирата (ПГБ), гибридного материала полигидроксибутират/гидроксиап атит (ПГА/ГАП) с содержанием ГАП 20 % (фирмы ЗАО Полистом®, Москва) и материал сравнения - Bio-Oss® (препарат ксенокости фирмы Geistlich, Швейцария)

Результаты исследования Регенераты в области имплантации 1 ПГБ, 2 - ПГБ/ГАП, 3 - Bio-Oss® на разных сроках после операции. Стрелками обозначены остатки материалов имплантатов. Окраска гематоксилинэозин, увеличение х 100 Данные рентгенологических исследований динамики восстановления модельного дефекта костной ткани при использовании различных имплантатов из ПГБ, ПГБ/ГАП и Bio. OSS®

Моделирование остеомиелита 1 ЭТАП 2 ЭТАП 10 микробных тел (культура приготовлена из лиофилизата Staphylococcus aureus АТС № 25923(F 49)

Результаты исследований Регенераты в области имплантации 1 - порошка аллокости, 2 - ПГБ и 3 -ПГБ/тиенам на разных сроках после операции. Окраска гематоксилинэозин, увеличение х 100 26 Данные рентгенологических исследований динамики восстановления дефектов костной ткани: 1 - материал аллокости; 2 –порошок ПГБ/тиенам, 3 -порошок ПГБ

Проведены ограниченные клинические испытания Сконструированные образцы полимерных изделий переданы на кафедру общей хирургии и кафедру офтальмологии ГБОУ ВПО Крас. ГМУ им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Зарегистрированы технические условия и сертификаты соответствия полимеров и полимерных изделий

«Идеальный» костный имплантат должен быть: - биосовместим; - остеокондуктивен (служить матрицей для образования новой кости в ходе репаративного остеогенеза, обладать способностью направлять ее рост); - остеиндуктивен (запускать остеогенез); - остеопротекционный (заменять кость по механическим свойствам) - резорбируемым в организме без образования токсичных продуктов по мере восстановления новых тканей в месте дефекта [Baino F. , 2011]

Могут ли полимеры составить альтернативу металлическим эндопротезам? Да или Нет? ) Благодарю за внимание!

Наш коллектив