Экспериментально-гистологическое обоснование использования наноструктурированных изделий в челюстно-лицевой хирургии

Цель исследования – экспериментально-гистологическими методами обосновать возможность эффективного использования оригинальных медицинских изделий из наноструктурного титана, по сравнению с изделиями заводского изготовления, применяемыми в настоящее время в челюстно-лицевой хирургии. Материал и методы. Исследование проведено на 50 половозрелых кроликах-самцах породы Шиншилла. У животных моделировали открытый перелом нижней челюсти. В 1-й серии эксперимента отломки фиксировали с помощью наноструктурированных минипластин и минивинтов из титана Grade 4. Во 2-й серии – фиксировали стандартными минипластинами и минивинтами ООО «Конмет». Материал для исследования забирали на 7-, 14-, 21-, 28- и 40-е сутки после операции. Объектом исследования во всех сериях служила экстерпированная нижняя челюсть в области перелома. Изготовленные гистологические препараты окрашивали гематоксилином Майера и эозином. Для идентификации клеток с признаками пролиферации (синтезирующих протеин Ki67), для оценки экспрессии синтеза протеинов p53, caspasa 3 и антиапоптотического белка bcl-2 использовали метод иммунногистохимии. Поверхности титановых конструкций изучали методом сканирующей электронной микроскопии. Результаты обрабатывались статистически. Результаты. Проведено изучение применения минипластин и минивинтов из наноструктурного и стандартного титана на кроликах. Полученные данные выявили характер пролиферативного и апоптотического потенциалов остеобластов в регенерате, а также свидетельствуют об увеличении соотношения числа камбиальных клеток и клеток с апоптозной доминантой в зоне контакта с наноструктурированной поверхностью титанового винта по сравнению титановым винтом производства ООО «Конмет». В своей совокупности полученные данные свидетельствуют о том, что использование для изготовления минипластин и минивинтов из наноструктурированного титана марки Grade 4 оказывает оптимизирующее влияние на репаративный остеогенез. Механизм этого влияния определяется наличием остеоинтеграционных свойств титана. Заключение. Наноструктурированный титан целесообразно использовать для изготовления имплантатов, реконструктивных титановых пластин и других изделий для костной пластики.

1. Нузова О.Б., Стадников А.А. Иммуноцитохимическая идентификация экспрессии проапоптотического белка р53 и экспрессии антиапоптотического белка bcl-2 в обосновании нового способа лечения трофических язв нижних конечностей. Гены и Клетки. 2017;12(3):179–80.

2. Решетов И.В., Гапонов М.Е., Святославов Д.С., Богословский С.Г. Создание имплантатов методом аддитивных технологий для реконструкции тканей головы и шеи. Head and Neck/Голова и шея. Российское издание. Журнал Общероссийской общественной организации Федерация специалистов по лечению заболеваний головы и шеи. 2018;4:48–57. doi: 10.25792/HN.2018.6.4.48-57 doi: 10.25792/HN.2018.6.4.48-57

3. Садыков Р.И., Ахтямов И.Ф. Локальные факторы стимуляции репаративного остеогенеза (обзор литературы). Кафедра травматологии иортопедии. 2020;3(41):23–30. doi: 10.17238/issn2226-2016.2020.3.23-30

4. Сирак С.В., Андреев А.А., Рубникович С.П., Слетов А.А., Кочкарова З.М., Вафиади Н.Д., и др. Гистологические и иммуногистохимические особенности репаративного остеогенеза в стандартных костных дефектах нижней челюсти, замещаемых синтетическим биоматериалом по безмембранной технологии. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2020;15(1):107–11. doi: 10.14300/mnnc.2020.15025

5. Чудаков О.П., Се С., Юдина О.А., Бутько Л.В. Морфологические особенности остеоинтеграции при возмещении травматических дефектов костей лицевого и мозгового черепа с помощью чистого титана в условиях эксперимента. Новости хирургии. 2018;26(6):645–54. doi: 10.18484/2305-0047.2018.6.645

6. Al Hadi H., Smerdon G.R., Fox .SW. Hyperbaric oxygen therapy accelerates osteoblast differentiation and promotes bone formation. Journal of Dentistry. 2015 Mar;43(3):382–8. doi: 10.1016/j.jdent.2014.10.006

7. Bozo I.Ya., Mavlikeev M.O., Presnyakov E.V., Yasinovsky M.I., Trofimov V.O., Indeykin F.A., et al. Gene-Activated Hydrogels Based on Sodium Alginate for Reparative Myogenesis of Skeletal Muscle. Inorganic Materials: Applied Research. 2021 Jul;12(4):1026–32. doi: 10.1134/S2075113321040092

8. Farré-Guasch E., Wolff J., Helder M.N., Schulten EAJM, Forouzanfar T., Klein-Nulend J.. Application of Additive Manufacturing in Oral and Maxillofacial Surgery. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 2015 Dec;73(12):2408–18. doi: 10.1016/j.joms.2015.04.019

9. Iryanov Y.M., Kiryanov N.A. Reparative Osteogenesis and Angiogenesis in Low Intensity Electromagnetic Radiation of Ultra-High Frequency. Annals of the Russian academy of medical sciences. 2015 Jan 1;70(3):334–40. doi: 10.15690/vramn.v70i3.1330

10. Iqbal A., Arshad K., Abbasi M.S., Maqsood M., Shah R., Rahim M. Recent advancements in surface modifications of dental implants: systematic review. Journal of the Pakistan Medical Association. 2021 Feb 11;71(6):1–20. doi: 10.47391/JPMA.01-156

11. Klevtsov G.V., Valiev R.Z., Rezyapova L.R., Klevtsova N.A., Tyurkov M.N., Linderov M.L., et al. Strength of Products Made of Ultrafine-Grained Titanium for Bone Osteosynthesis. Materials. 2022 Nov 25;15(23):8403. doi: 10.3390/ma15238403

12. Lee U.L., Yun S., Lee H., Cao H.L., Woo S.H., Jeong Y.H., et al. Osseointegration of 3D-printed titanium implants with surface and structure modifications. Dental Materials. 2022 Oct;38(10):1648–60. doi: 10.1016/j.dental.2022.08.003

13. Lim H.K., Choi Y.J., Choi W.C., Song I.S., Lee U.L. Reconstruction of maxillofacial bone defects using patient-specific long-lasting titanium implants. Scientific Reports. 2022 May 9;12(1):7538. doi: 10.1038/s41598-022-11200-0

14. Matchin A.A., Nosov E.V., Stadnikov A.A., Klevtsov G.V., Rezyapova L.R., Sayapina N.A., et al. In Vivo Studies of Medical Implants for Maxillofacial Surgery Produced from Nanostructured Titanium. ACS Biomaterials Science & Engineering. 2023 Oct 7;9(11):6138–45. doi: 10.1021/acsbiomaterials.3c00813

15. Mihalchenko D.V., et al. The issue of a method of stimulating osteoitegratsii dental implants. International Journal of Applied And Fundamental Research. 2016; 5:8.

16. Silva R.C.S., Agrelli A., Andrade A.N., MendesMarques C.L., Arruda I.R.S., Santos L.R.L., et al. Titanium Dental Implants: An Overview of Applied Nanobiotechnology to Improve Biocompatibility and Prevent Infections. Materials. 2022 Apr 27;15(9):3150. doi: 10.3390/ma15093150

17. Valiev R.Z., Prokofiev E.A., Kazarinov N.A., Raab G.I., Minasov T.B., Stráský J. Developing Nanostructured Ti Alloys for Innovative Implantable Medical Devices. Materials. 2020 Jan 1;13(4):967. doi: 10.3390/ma13040967

18. Wang Y. Li X., Alexandrov I.V., Ma L., Dong Y., Valiev R.Z., et al. Impact of Equal Channel Angular Pressing on Mechanical Behavior and Corrosion Resistance of Hot-Rolled Ti-2Fe-0.1B Alloy. Materials. 2020 Nov 13;13(22):5117–7. doi: 10.3390/ma13225117

19. Yarygin N.V., Parshikov M.V., Prosvirin A.A., Gur’ev V.V., Govorov M.V., Bosykh V.G., et al. Effect of Morphogenetic Protein BMP-2 on X-Ray Density of Bone Defect in the Experiment. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2020 Feb 1;168(4):574–7. doi: 10.1007/s10517-020-04755-3