Экспериментальное изучение остеопластических свойств новых гелевых композиций на основе гиалуроновой кислоты для замещения дефектов челюстной кости

Актуальность проблемы.

Актуальной проблемой современной медицины и, в том числе, стоматологии является разработка остеопластических материалов, обладающих способностью инициировать построение костной ткани. Эти материалы должны быть полностью лишены токсических свойств, не вызывать сенсибилизации организма, резорбироваться с замещением полноценной костной тканью и легко стерилизоваться. Важным качеством остеопластического материала является удобство применения в клинических условиях и невысокая стоимость. К настоящему времени разработан ряд остеопластических материалов (А.И.Воложин и др., 1998 — 2004; С. Г. Курдюмов и соавт., 1997; B.C. Агапов и соавт., 1999; А. Ю. Дробышев, 2002). В основном — это композиты, состоящие из минерального компонента (синтетических или природных) и коллагена или искусственных полимеров, обладающих и другими свойствами: ранозаживляющими, бактерицидными и т. д., в зависимости от их химической природы и добавок. Остеопластические материалы широко используются в стоматологии, и особенно при лечении заболеваний пародонта (Г.М.Барер и соавт., 1999,2002; О. О. Янушевич, 2001).

Одним из недостатков этих препаратов является их многокомпонентность. Кроме того, выпускаемые формы препаратов в виде порошка, гранул, полосок и пластин не всегда удобны при использовании в практической деятельности для заполнения костных дефектов. Одной из прогрессивных форм остеопластических материалов является его гелевая форма. Экспериментально изучены полиакриламидные гели, наполненные гидроксиапатитом (ГАП). Показано, что этот гель способствует регенерации костной ткани при заполнении полостей (А.И. Воложин и соавт, 1998; А. В. Войнов, 2002). Его недостатком, отмеченным как в клинике, так и в эксперименте, является повышенный риск дистрофических осложнений, особенно при метаболических нарушениях и иммунодефицитном состоянии пациента. Таким образом, актуальной является проблема создания геля, обладающего остеопластическими свойствами и лишенного отрицательных свойств ранее разработанных гелевых субстанций. Анализ состояния вопроса показывает, что основой геля для заполнения костных дефектов может быть гиалуроновая кислота (ГК). Этот полимер является важнейшим компонентом межклеточного вещества соединительной ткани и обладает полифункциональными свойствами, сочетая в себе широкий спектр различных биологических эффектов. ГК — это полисахарид, он усиливает регенерацию различных тканей, в том числе, костной ткани, ускоряет рассасывание рубцов, уменьшает проницаемость кровеносных сосудов и других биологических мембран. ГК разрешена к применению в клинической практике. Свойства этого вещества могут быть использованы для приготовления остеопластического геля путем его соединения с другим биогенным веществом — гидроксиапатитом (ГАП).

Остеопластические материалы, содержащие ГАП и трикальцийфосфат широко используются в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии и травматологии. Важная роль принадлежит свойствам минерального наполнителя, которые зависят от источника его получения и способа синтеза. Можно ожидать, что гель, созданный на основе ГК и ГАП, окажется эффективным средством для заполнения костных дефектов в челюсти. Для изучения этого важного для стоматологии вопроса необходимо предклиническое изучение разных вариантов геля: гиалуроновая кислотагидроксиапатит (ГК / ГАП).

Цель работы: разработка оптимальной композиции геля с остеопластическими свойствами: гиалуроновая кислота — гидроксиапатит, его лабораторное и доклиническое (экспериментальное) изучение, как средства способствующего заживлению дефекта костной ткани челюсти.

Задачи:

1. Изучить влияние 2% геля гиалуроновой кислоты, введенного в воспроизведенные костные дефекты на развитие регенераторных процессов в эксперименте.

2. Оценить роль мелкокристаллического синтетического ГАП и пористого гранулята ГАП, введенного в состав геля гиалуроновой кислоты, в механизме заживления костной раны.

3. Провести сравнение характера репаративного. процесса в костной ткани при использовании композиции геля гиалуроновой кислоты с фторгидроксиапатитом и гидроксиапатитом при его введении в экспериментально воспроизведенные костные дефекты.

4. Исследовать гистогенез превращения недифференцированных костных клеток в зрелые остеобластические элементы, окружающих гранулы и активно врастающих в их поры.

5. Сравнить динамику репаративного остеогенеза в эпифизе бедренной кости крысы и челюсти кролика под влиянием геля ГК / ГАП.

6. Сформулировать рекомендации по апробации геля ГК / ГАП для применения в клинической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии при заполнении костных дефектов.

Положения, выносимые на защиту.

1.

Введение

2% геля гиалуроновой кислоты костные дефекты в эксперименте приводит к торможению развития регенераторных процессов. Регенерация хряща на ранних сроках эксперимента в области его повреждения усиливается, а затем наблюдается истощение его регенерационного потенциала.

2.

Введение

композиции геля гиалуроновой кислоты с мелкокристаллическим ГАП в костные дефекты способствует заживлению костной раны вследствие интенсификации хондропоэза в области костных ран с последующим перихондральным и энхондральным остеогенезом.

3. Композиция геля гиалуроновой кислоты и фторгидроксиапатита при инокуляции в костные дефекты оказывает слабое тормозящее действие на развитие регенераторных процессов в области костной раны.

4. Наиболее эффективным стимулятором регенерации костной ткани в экспериментах на крысах и кроликах является композиция геля гиалуроновой кислоты с гранулированным ГАП. Эта композиция стимулирует замещение костными структурами гранул за счет превращения недифференцированных клеток в зрелые остеобласты.

Научная новизна.

Впервые показано, что введение 2% геля гиалуроновой кислоты в экспериментально воспроизведенные костные дефекты вызывает в костной ране торможение развития регенераторных процессов. На ранних сроках эксперимента наблюдается интенсификация регенерации хряща в области его повреждения, а в последующем — истощение его регенерационного потенциала. Новыми являются данные о том, что введение композиции геля гиалуроновой кислоты с мелкокристаллическим ГАП в экспериментально воспроизведенные костные дефекты заметно ускоряет заживление костной раны. Интенсификация новообразования костных структур обусловлена усиленным хондропоэзом в области костных ран с последующим перихондральным и энхондральным остеогенезом. Композиция геля гиалуроновой кислоты и фторгидроксиапатита при ее инокуляции в экспериментально воспроизведенные костные дефекты оказывает небольшое тормозящее действие на развитие регенераторных процессов в области костной раны. Практическая ценность.

Практическое значение имеют данные о том, что наиболее эффективным стимулятором регенерации костной ткани является композиция геля гиалуроновой кислоты с гранулированным ГАП. При введении этого геля происходит интенсивное замещение костными структурами гранул ГАП за счет превращения в зрелые остеобласты недифференцированных клеток, окружающих гранулы и активно врастающих в их поры.

Введение

ГАП (мелкокристаллического или гранулированного) в состав геля гиалуроновой кислоты вызывают отчетливую интенсификацию репаративного остеогенеза в дефектах нижней челюсти кроликов. Результаты экспериментального исследования показали, что гель, состоящая из 2% гиалуроновой кислоты с введенным с ее состав гранулированным ГАП, может быть рекомендована для апробации в клинической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии для заполнения костных дефектов. Объем и структура диссертации.

Диссертация написана на 149 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы, в том числе 109 российских автора и 255 иностранных. В диссертации представлено 3 таблицы и 36 рисунков.

ВЫВОДЫ.

1.

Введение

2% геля гиалуроновой кислоты в экспериментально воспроизведенные костные дефекты вызывает торможение развития регенераторных процессов в костной ране. На ранних сроках эксперимента наблюдается интенсификация регенерации хряща в области его повреждения, а в последующем его регенерационный потенциал истощается.

2.

Введение

композиции геля гиалуроновой кислоты с мелкокристаллическим ГАП в костные дефекты ускоряет заживление костной раны. Интенсификация новообразования костных структур связана с усиленным хондропоэзом и включением в регенерационные процессы механизмов замещения хрящевой ткани костной тканью посредством перихондрального и энхондрального остеогенеза.

3. Композиция геля гиалуроновой кислоты и фторгидроксиапатита при введении в костные дефекты не оказывает тормозящего действия на регенераторные процессы в области раны. Однако заживление костного дефекта происходит несколько медленнее, чем при введении в костную рану гелиевой композиции с гидроксиапатитом.

4. Наиболее эффективным стимулятором регенерации костной ткани является композиция геля гиалуроновой кислоты с гранулированным гидроксиапатитом. При введении этого геля происходит интенсивное замещение гранул гидроксиапатита костными структурами за счет превращения в зрелые остеобласты недифференцированных клеток, окружающих гранулы и активно врастающих в их поры.

5.

Введение

мелкокристаллического или гранулированного гидроксиапатита в состав геля гиалуроновой кислоты вызывает интенсификацию репаративного остеогенеза в дефектах нижней челюсти кроликов, в то время как применение одной гиалуроновой кислоты у тех же экспериментальных условиях тормозила этот процесс.

6. Влияние на регенерацию кости геля гиалуроновой кислоты с гидроксиапатитом опосредовано участием хондроидного ростка суставной поверхности мыщелка в репаративном остеогенезе в опытах на крысах. Участие хондроидного компонента в регенерации костной ткани при введении геля в меньшей степени выражено в опытах с костными дефектами нижней челюсти у кроликов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. С целью создания геля с остеопластическими свойствами на основе 2% водного раствора гиалуроновой кислоты в ее состав рекомендуется ввести синтетический гидроксиапатит в соотношении 500 мг минерала на 2 грамма геля. Наиболее эффективно для костной регенерации применение гранул гидроксиапатита, менее эффективно использование мелкокристаллического порошка этого минерала. Слабым остеопластическим свойством обладает фторгидроксиапатит вследствие его низкой растворимости. Гель гиалуроновой кислоты без минерального наполнителя тормозит заживление костной раны и ее применение в чистом виде нецелесообразно.

2. Экспериментальную модель воспроизведения костного дефекта в области дистального эпифиза бедренной кости крысы можно рекомендовать для предварительной оценки свойств остеопластических материалов, выполненных в гелиевой форме. Предклиническую оценку материалов, предназначенных для костной пластики в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии следует проводить с использованием экспериментальной модели воспроизведения костного дефекта на челюсти кролика.

3. Проведенная предклиническая апробация остеопластического геля на основе гиалуроновой кислоты и гранулированного гидроксиапатита выпускаемого ЗАО «Полистом» позволяет рекомендовать этот материал для клинических испытаний в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Ill.