Структурна перебудова кісткової тканини в умовах заповнення кісткових порожнин синтетичним вуглецевим біоматеріалом

Abstract

Experience of research and using of substitute materials in reconstructive surgery of the skeleton shows that «ideal» substitute for natural bone still was not created. So far as the problem of finding biomaterials determined by high requirements for them it does not lose its relevance. Objective: To examine the restructuring of bone in the area of implantation of synthetic dense carbon biomaterial. Methods: In transkortikal hole femoral defects in 30 white laboratory rats dense carbon biomaterial was implanted. For assessment of osteoreparation we used histological, morphometric and electron microscopic methods. After decalcification of bone fragments biomaterial was partially removed out of defect for manufacturing of histological sections (7–9 microns) which was stained with Veyhert hematoxylin and eosin. Histological analysis and photographing of material was performed using a microscope «Axiostar Plus», and ultrastructural analysis — with transmission electron microscope EMV-100BR. Results: It was revealed that under conditions of filling of modeled cavities in the bone testing biomaterial does not cause any inflammatory reaction in studied terms of observation (3–45th day) and does not lead to progression of destructive lesions in the surrounding bone. Since early periods (7th day) it was detected fibroreticular tissue formation of osteogenic nature and newly developed bone tissue on the perimeter of implant cavity, as well as in areas replaced with destructive zone of maternal bone formed in the course of the defect creation. On the 45th day nearly the entire perimeter of the cavity with carbon biomaterial residues newly formed bone in the form of bone trabeculae of lamellar structure located. Conclusion: together with other synthetic implant materials investigated carbon biomaterial can be used for plastic of bone defects of «critical» size.Опыт исследования и применения заместительных материалов в реконструктивно-восстановительной хирургии скелета свидетельствует, что до сих пор не удалось создать «идеальный» заменитель натуральной кости. Поскольку проблема поиска биоматериалов обусловлена высокими требованиями к ним, она не теряет своей актуальности. Цель: изучить структурную перестройку костной ткани в области имплантации синтетического плотного углеродного биоматериала. Методы: в транскортикальные дырчатые дефекты бедренной кости 30 белых лабораторных крыс имплантировали плотный углеродный биоматериал. Для оценки остеорепарации использовали гистологические, морфометрические и электронно-микроскопические методы. После декальцинации фрагментов кости биоматериал был частично удален из дефекта для обеспечения возможности изготовления гистологических срезов (7–9 мкм), которые окрашивали гематоксилином Вейгерта и эозином. Гистологический анализ и фотографирование материала проводили при помощи микроскопа «Axiostar Plus», ультраструктурный анализ — трансмиссионного электронного микроскопа ЭМВ-100БР. Результаты: установлено, что при заполнении моделированной полости в кости исследуемый биоматериал не вызывает воспалительную реакцию на исследуемых сроках наблюдения (3–45-е сутки) и не приводит к прогрессированию деструктивных нарушений в прилежащей костной ткани. Начиная с ранних сроков (7-е сутки), выявлено формирование фиброретикулярной ткани остеогенного характера и новообразованной костной ткани по периметру имплантационной полости, а также на участках, замещающих деструктивные области материнской кости, образовавшиеся в процессе воспроизведения дефекта. На 45-е сутки практически по всему периметру полости с остатками углеродного биоматериала располагалась новообразованная костная ткань в виде костных трабекул пластинчатой структуры. Вывод: наряду с другими синтетическими имплантационными материалами исследованный углеродный биоматериал можно использовать для пластики костных дефектов «критического» размера.Досвід дослідження та використання замісних матеріалів у реконструктивно-відновлювальній хірургії скелета свідчить, що донині не вдалось створити «ідеальний» замінник природної кістки. Оскільки проблема пошуку біоматеріалів обумовлена високими вимогами до них, вона не втрачає своєї актуальності. Мета: вивчити структурну перебудову кісткової тканини в ділянці імплантації синтетичного щільного вуглецевого біоматеріалу. Методи: у транскортикальні дірчасті дефекти стегнової кістки 30 білих лабораторних щурів імплантували щільний вуглецевий біоматеріал. Для оцінювання остеорепарації використовували гістологічні, морфометричні й електронно-мікроскопічні методи. Після декальцинації фрагментів кістки біоматеріал частково видаляли з дефекту для можливого виготовлення гістологічних зрізів (7–9 мкм), які забарвлювали гематоксиліном Вейгерта та еозином. Гістологічний аналіз і фотографування матеріалу проводили за допомогою мікроскопа «Axiostar Plus», а ультраструктурний аналіз – трансмісійного електронного мікроскопа ЕМВ-100БР. Результати: встановлено, що за умов заповнення модельованої порожнини в кістці досліджуваний біоматеріал не викликає запальну реакцію на вивчених термінах спостереження (3-45-а доба) та не призводить до прогресування деструктивних порушень у прилеглій кістковій тканині. Починаючи з ранніх термінів (7-а доба), виявлено формування фіброретикулярної тканини остеогенного характеру і новоутвореної кісткової тканини по периметру імплантаційної порожнини, а також на ділянках, які заміщували деструктивні зони материнської кістки, утворені в процесі виконання дефекту. На 45-у добу майже по всьому периметру порожнини із залишками вуглецевого біоматеріалу спостерігали новосформовану кісткову тканину у вигляді кісткових трабекул пластинчастої структури. Висновок: поряд з іншими синтетичними імплантаційними матеріалами досліджений вуглецевий біоматеріал можна використовувати для пластики кісткових дефектів «критичного» розміру.