Експериментально-клінічне обґрунтування застосування вуглецевих біоматеріалів в ортопедії і травматології (огляд літератури)

Abstract

Based on analysis of 60 literature sources and own studies found that different forms of carbon are non-toxic and safe, with adequate supply mechanical strength. Carbon biomate­rials are non-magnetic, they do not cause allergic reactions, local and systemic reactions. In the culture of osteoblasts and in animal experiments after implantation of carbon biomate­rial in bone defect identified it’s osteointegration and high biocompatibility. Implants made of carbon composite materi­als is not inferior in mechanical and biological characteris­tics of different artificial biomaterials, but have much lower cost. Carbon has electrical conductivity. The use of various forms of carbon implants makes it possible to optimize re­parative osteogenesis, to decrease patient stay, to monitor the operated portion of the skeleton using MRI, it makes pos­sible postoperative radiotherapy and electrotherapy during rehabilitation. In terms of physical, chemical and mechanical properties, biological inertness of carbon are unique bioma­terials, including bone implants can be made of any shape and size. Well established in the regeneration of bone and carbon coating of metal implants. Developments in nanotech­nology have led to the creation of nanotubes based on car­bon, the use of which is prospective and empowers regenera­tory medicine due to their combination with cell transplants, collagen and hyaluronic acid. Biomaterials based on carbon can saturate medications, expanding their use in medicine.

На основе анализа 60 источников литературы и собственных исследований установлено, что различные формы углерода нетоксичны и безопасны, имеют достаточный запас механической прочности. Углеродные биоматериалы не магнитные, они не вызывают аллергических проявлений, локальной и системной реакции организма. В культуре остеобластов и в экспериментах на животных после имплантации углеродного биоматериала в дефект кости определены его остеоинтегративные качества и высокая биосовместимость с тканями. Имплантаты из углеродных композитных материалов не уступают по механическим и биологическими характеристиками другим искусственным биоматериалам, но значительно ниже по себестоимости. Углерод обладает электропроводностью. Применение различных форм углеродных имплантатов дает возможность оптимизировать репаративный остеогенез, сократить сроки лечения пациентов, мониторировать прооперированный участок скелета с использованием МРТ, провести послеоперационные курсы лучевой терапии, а также электролечение на этапе реабилитации. По своим физико-химическим и механическим свойствам, биологической инертности углеродные биоматериалы являются уникальными, из них можно изготовить эндопротезы кости любой формы и размеров. Хорошо зарекомендовали себя в регенерации кости и углеродные покрытия металлических имплантатов. Разработки в области нанотехнологий привели к созданию нанотрубок на основе углерода, использование которых является перспективным и расширяет возможности регенераторной медицины благодаря их сочетанию с клеточными трансплантатами, коллагеном и гиалуроновой кислотой. Биоматериалы на основе углерода можно насыщать медикаментозными препаратами, что расширяет их использование в медицине.

На підставі аналізу 60 джерел літератури та власних досліджень встановлено, що різні форми вуглецю нетоксичні та безпечні, мають достатній запас механічної міцності. Вуглецеві біоматеріали немагнітні, вони не викликають алергічних проявів, локальної та системної реакції організму. У культурі остеобластів та в експериментах на тваринах після імплантації вуглецевого біоматеріалу в дефект кістки визначено його остеоінтегративні якості та високу біосумісність із тканинами. Імплантати з вуглецевих композиційних матеріалів не поступаються за механічними і біологічними характеристиками іншим штучним біоматеріалам, але значно нижчі за собівартістю. Вуглець має електропровідність. Застосування різних форм вуглецевих імплантатів дає можливість оптимізувати репаративний остеогенез, скоротити терміни лікування пацієнтів, моніторувати прооперовану ділянку скелета з використанням МРТ, провести післяопераційні курси променевої терапії, а також електролікування на етапі реабілітації. За своїми фізико-хімічними та механічними властивостями, біологічною інертністю вуглецеві біоматеріали є унікальними, із них можна виготовити ендопротези кістки будь-якої форми та розмірів. Добре зарекомендували себе в регенерації кістки й вуглецеві покриття металевих імплантатів. Розробки в галузі нанотехнологій привели до створення нанотрубок на основі вуглецю, використання яких є перспективним і розширює можливості регенераторної медицини завдяки їхньому поєднанню з клітинними трансплантатами, колагеном і гіалуроновою кислотою. Біоматеріали на основі вуглецю можна насичувати медикаментозними препаратами, що розширює їх використання в медицині.