Биоматериалы для тканевой инженерии и хирургической стоматологии

Панасюк А.Ф., д-р биологических наук, зам. директора по
научной работе, ООО «Коннектбиофарм»; Ларионов Е.В., зам. директора по
развитию, ООО «Коннектбиофарм»; Саващук Д. А., директор ООО «Коннектбиофарм»г.
Москва; Кравец В.Н., руководитель проекта ЗАО «Бруквуд».

Журнал «Клиническая стоматология», март 2004

Тканевая инженерия (ТИ), как дисциплина, начала свою историю
в первой половине ХХ века. Фундаментом для ее основания послужили теоретические
и практические разработки по созданию «искусственных» органов и тканей и работы
по трансплантации клеток и биологически активных компонентов на носителях для
восстановления повреждений в различных тканях организма (Langer R., Vacanti
J.P., 1993).

В настоящее время ТИ является одной из наиболее молодых
отраслей в медицине, базирующейся на принципах молекулярной биологии и генной
инженерии. Используемый в ней междисциплинарный подход направлен в первую
очередь на создание новых биокомпозиционных материалов для восстановления
утраченных функций отдельных тканей или органов в целом (Spector M., 1999).
Основные принципы данного подхода заключаются в разработке и применении при
имплантации в поврежденный орган или ткань носителей из биодеградирующих
материалов, которые используются в сочетании либо с донорскими клетками и/или с
биоактивными веществами. Например, при лечении раневого процесса – это могут
быть коллагеновые покрытия с аллофибробластами, а в сосудистой хирургии – искусственные
сосуды с антикоагулянтами (Vacanti C.A. et.al., 1993). Кроме того, одним из
серьезных требований к такого рода материалам-носителям является и то, что они
должны обеспечивать надежную поддерживающую, то есть опорную и/или
структурообразовательную функцию в поврежденной области ткани или органа.

Следовательно, одной из основных задач ТИ в области лечения
костных патологий является создание искусственных композитов, состоящих из
алло- и/или ксеноматериалов в сочетании с биоактивными молекулами (костные
морфогенетические белки, факторы роста и т.д.) и способных индуцировать
остеогенез. При этом такие материалы должны обладать рядом необходимых свойств
кости (Yannas I.V. et.al., 1984; Reddi A.H. et.al., 1987; Reddi A.H., 1998).

Во-первых, они должны выполнять и поддерживать (scaffold)
объем дефекта.

Во-вторых, обладать остеоидуктивностью, то есть активно побуждать остеобласты
и, возможно, другие мезенхимальные клетки к формированию кости.

И, в-третьих, иметь хорошие показатели биосовместимости, то есть быть
биодеградируемыми и не вызывать у рецепиента воспалительных реакций. Последнее
качество обычно достигается в материале только за счет снижения его антигенных
характеристик.

Совокупность всех этих свойств позволяет таким материалам
параллельно с опорной (остеокондуктивной) функцией, обеспечивать и
биоинтеграцию – врастание клеток и сосудов в структуры имплантата.

Известно, что поддерживающий эффект любого материала
обеспечивается, как правило, его структурными особенностями. Для биоматериалов
этот показатель обычно связан с архитектоникой нативной ткани, из которой он
получен. Для кости, основными параметрами ее структурной прочности являются
твердоэластические характеристики костного матрикса и величина пор в нем (Marra
P. G.1998; Thomson R.C. et.al., 1998).

К наиболее распространенным материалам с четко выраженной
опорной функцией относятся искусственный и натуральный гидроксиапатит (ГА),
биокерамика, полигликолевую кислота, а также коллагеновые белки ( Friess
W., 1998).

В настоящее время для замещения костных дефектов в
хирургической стоматологии, ортопедии и травматологии используются много
различных форм ГА, отличающихся по форме и величине частиц. Считается, что
искусственно полученный ГА, по химическому составу и кристаллографическим
показателям практически идентичен ГА нативной кости (Parsons J., 1988). Многими
авторами и экспериментально, и клинически доказано, что использование ГА имеет
значительные преимущества перед другими имплантационными материалами. Так, к
его положительным характеристикам относятся такие показатели как легкость
стерилизизации, продолжительный срок хранения, высокий уровень биосовместимости
и медленная резорбция в организме (Воложин А.И. и соавт., 1993). ГА является
биоинертным и хорошо совместимым с костью материалом (Jarcho M. et.al., 1977),
как было показано с помощью экспериментальных гистоморфологических
исследований.

В процессе замещения костного дефекта в присутствии ГА под
влиянием биологических жидкостей и тканевых ферментов ГА может частично или
полностью резорбироваться (Klein A.A..1983). Положительный эффект ГА после его
имплантации в костную полость объясняется, по-видимому, не только
остеокондуктивными свойствами материала, но и его способностью сорбировать на
своей поверхности белки, индуцирующие остеогенез (Ripamonti U., Reddi A.H.,
1992).

В настоящее время основную часть биоматериалов для
восстановления костных дефектов получают из хрящевой и/или костной тканей
человека или различных животных. Часто для изготовления композиционных
материалов используются компоненты и других видов соединительной ткани – кожи,
сухожилий, мозговой оболочки и т.д. (Boyne P.J., 1979; Yannas I.V. et.al.,
1982; Chvapel M., 1982; Goldberg V.M. et.al., 1991; Damien C.J., Parsons J.R.,
1991).

Наиболее известным из современных биоматериалов является
коллаген. Его широкое применение в практической медицине связано с развитием
реконструктивной хирургии и поиском новых материалов, выполняющим каркасную и
пластическую функции при регенерации тканей. К основным достоинствам коллагена –
как пластического биоматериала следует отнести его низкую токсичность и
антигенность, высокую механическую прочность и устойчивость к тканевым
протеазам (Истранов Л. П. 1976). Источниками получения коллагена при
изготовлении изделий для пластической хирургии служат ткани богатые этим белком
– кожа, сухожилия, перикард и кость. Широкое распространение в медицинской
практике получил раствор кожного коллагена, выпускаемый фирмой Collagen Corp.
(Palo-Alto USA), под названиями «Zyderm»и «Zyplast». На основе этого коллагена
были разработаны различные изделия медицинского назначения такие как имплантаты,
покрытия для ран, хирургические нити для ушивания раневых поверхностей и т.д.

В 70-х годах прошлого столетия были впервые получены данные
о влиянии коллагеновых трансплантатов на репарацию костной ткани. При этом было
установлено, что коллагеновые имплантаты способствуют пролиферации
фибробластов, васкуляризации близлежащих тканей и, по-видимому, индуцируют
формирование новой костной ткани с последующей ее перестройкой (Reddi A.H.,
1985). В качестве быстро биодеградирующего материала коллаген был применен и в
виде геля при восстановлении костных дефектов (De Balso A.M., 1976). Полученные
данным автором результаты также позволили предположить, что препараты на основе
коллагена способны стимулировать регенерацию костной ткани.

В это же время для замещения дефектов костной ткани были
начаты исследования и по применению биокомпозиционных материалов, содержащих
одновременно и коллаген, и ГА. Так, для челюстно-лицевой хирургии и
хирургической стоматологии были разработаны композиции «Alveloform»и «Bigraft»,
содержащие очищенный фибриллярный кожный коллаген и частицы ГА (фирма Collagen
Corp., Palo Alto, USA). Данные материалы были применены для восстановления
альвеолярного гребня при хирургическом лечении больных с парадонтитами (Krekel
G., 1981; Lemons M.M.,1984; Miller E., 1992). Гистологические и
ультраструктурные исследования доказали, что композиция – коллаген и ГА
положительно влияет на регенерацию кости гребня, но при этом такого рода
материалы выполняют главным образом каркасную функцию, то есть проявляют в
основном свои остеокондуктивные свойства (Mehlisch D.R., 1989). Позднее к
аналогичным выводам пришли и многие другие исследователи и в настоящее время
этой точки зрения придерживается большинство ученых (Glimcher M.J., 1987;
Friess W., 1992; Vaccanti C.A. et.al., 1993).

Тем не менее, по данным другой группы исследователей
биокомпозиционные материалы, содержащие кожный коллаген «Ziderm»и синтетический
ГА, обладают определенными остегенными потенциями. Так, Katthagen и соавт.
(1984), изучая действие материала «Коллапат», содержащего кожный коллаген типа
1 и частицы высоко дисперсного ГА, на восстановление костных дефектов бедренной
кости у кроликов, установили, что регенерация костной ткани у опытных животных
протекала в 5 раз быстрее, чем в контроле. Эти экспериментальные результаты
легли в основу дальнейшего применения материала «Коллапат»в клинической
практике.

Общеизвестно, что наиболее подходящими для трансплантации и
последующей биоинтеграции несомненно являются аутотрансплантаты, которые
готовятся из собственных тканей пациента и этим полностью исключаются основные
иммунологические и большинство инфекционных осложнений при последующей
пересадке (Enneking W.F. et.al., 1980; Summers B.N., Eisenstein S.M.,1989;
Reddi A.H., 1985; Goldberg V.M. et.al., 1991). Однако, такие материалы должны
готовиться непосредственно перед трансплантацией, в противном случае клиника
должна иметь костный банк для хранения такого материала, что в реальности
доступно только очень крупным медицинским учреждениям из-за высокой стоимости
приготовления и хранения данных материалов. Кроме того, возможности получения
значительных количеств аутоматериала весьма ограничены и при его заборе, как
правило, донор подвергается серьезным оперативным вмешательствам. Все это
существенно ограничивает широкое применение аутотрансплантатов (Bos G.D.
et.al., 1983; Horowitz M.C. 1991).

Следовательно, в области лечения костных патологий перед ТИ
стоит реальная задача по созданию биокомпозиционных материалов, применение
которых обеспечит решение многих проблем как по трансплантации клеток и
стимуляции формирования кости в местах ее повреждения, так и по снижению
трудовых и финансовых затрат при устранении костных повреждений у больных
различного профиля.

В настоящее время усилиями ряда исследователей, работающих в
области ТИ, были разработаны и внедрены композиционые материалы, в состав
которых входят как нативные клетки костного мозга, так и стромальные
остеогенные клетки-предшественнники, выращенные в монослойных культурах
костного мозга (Gupta D., 1982 ; Bruder S., 1998). Этими авторами было
установлено, что для успешной индукции остеогенеза в месте трансплантации
необходимо создать высокую, начальную плотность стромальных предшественников – порядка
10^7-8 клеток. При этом простое введение суспензии таких клеток не
давало хороших результатов. В связи с этим возникла серьезная проблема поиска
носителей для трансплантации клеток в организм реципиента.

Впервые в качестве такого носителя Gupta D. et.al.(1982)
предложили использовать ксенокость, предварительно обезжиренную и
декальцинированную. Далее было установлено, что в зависимости от степени
очистки ксенокости процент прикрепления клеточных элементов к носителю
увеличивается, и клетки значительно лучше связываются с органической его
частью, чем с природным костным ГА (Hofman S., 1999).

Из синтетических материалов в качестве носителей для
трансплантации клеток в настоящее время широко применяют керамику (Burder S.
1998), которая представляет из себя искусственный ГА, полученный при обработке
трикальцийфосфата высокими температурами.

Отечественные стоматологи-хирурги в качестве подходящего
носителя для трансплантации аллогенных фибробластов использовали твердую
мозговую оболочку и отметили, что применение данного трансплантата с
аллофибробластами при лечении хронического генерализованного пародонтита
средней и тяжелой степени имеет ряд преимуществ перед другими способами лечения
(Дмитриева Л.А., 2001).

Ранее в серии работ по конструированию «искусственной кожи» было
обнаружено, что успех восстановления данной ткани после ее повреждения зависит
от состояния клеточного микроокружения в поврежденном участке. С другой
стороны, само микроокружение создается оптимальным сочетанием основных
компонентов межклеточного матрикса, таких как коллагены, гликопротеины и
протеогликаны (Yannas I. et.al., 1980, 1984; Pruitt B., Levine N., 1984; Madden
M. et.al., 1994).

Коллаген является типичным фибриллярным белком. Его
индивидуальная молекула – тропоколлаген – состоит из трех спирализованных
полипептидных цепей, называемых а-цепями, которые скручены между собой в одну
общую спираль и стабилизированы водородными связями. Каждая а-цепь содержит в
среднем около 1000 аминокислотных остатков. В костной ткани существует две
основных комбинации цепей – две а1 и одна а2, или коллаген типа 1, и три а-1,
или коллаген типа III.
Кроме названных типов, в кости были обнаружены в минорных количествах и другие
изоформы коллагена (Серов В. П., Шехтер А. Б., 1981).

Протеогликаны это сложные соединения полисахаридов с белком.
Полисахариды, входящие в состав протеогликанов, представляют из себя линейные
полимеры, построенные из разных дисахаридных субъединиц, образованных уроновыми
кислотами (глюкуроновой, галактуроновой и идуроновой), N-ацетилгексозаминами
(N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин) и нейтральными сахаридами
(галактозой, маннозой и ксилозой). Эти полисахаридные цепи называются
гликозаминогликанами. По меньшей мере один из сахаров в дисахариде имеет
отрицательно заряженную карбоксильную или сульфатную группу (Стейси М., Баркер
С.,1965). Зрелая костная ткань содержит в основном сульфатированные
гликозаминогликаны (сГАГ), такие как хондроитин-4- и хондроитин-6-сульфаты,
дерматансульфат и кератансульфат. Биосинтез протеогликанов в костной ткани
осуществляется главным образом активироваными остеобластами и в незначительной
степени зрелыми остеоцитами (Juliano R., Haskell S., 1993; Wendel M., Sommarin
Y., 1998).

Функциональное значение сГАГ в соединительной ткани (СТ)
велико и связано в первую очередь с формированием коллагеновых и эластиновых
волокон. сГАГ участвуют практически во всех процессах обмена СТ и могут
оказывать модулирующее влияние на дифференцировку ее клеточных элементов
(Панасюк А.Ф., Ларионов Е.В., 2000). От их качественных и количественных
характеристик в тканях, а также специфики взаимодействия с другими компонентами
межклеточного матрикса, зависят многие показатели регенерации СТ. В последнее
время эти положения находят подтверждение и для процессов репарации костной
ткани (Pieper J.S., 2000).

Следовательно, и коллаген, и ГА взятые по отдельности
обладают в основном лишь остеокондуктивными свойствами (Parsons J., 1988;
Mehlisch D.R., 1989). При объединении этих соединений в комплекс, они уже
способны оказывать определенный остеоиндуктивный эффект, хотя имеющиеся в
литературе данные по этому вопросу достаточно противоречивы. И, наконец, если в
данном комплексе будут присутствовать еще и сГАГ, то такая композиция должна
иметь дополнительные остеоиндуктивные свойства.

За счет каких же механизмов это может происходить?

Известно, что в норме сГАГ практически отсутствуют в
свободном виде. При патологических состояниях, когда матрикс подвергается
разрушению, идет высвобождение сГАГ и они способны проявлять свои уникальные
свойства. Именно в свободном состоянии сГАГ оказывают влияние на многие
показатели обмена СТ. Как показано в экспериментальных и клинических
исследованиях сГАГ снижают активность протеолитических ферментов, подавляют
синергическое разрушительное действие на межклеточный матрикс этих ферментов и
кислородных радикалов, блокируют синтез медиаторов воспаления за счет
маскировки антигенных детерминант и отмены хемотаксиса, предотвращают апоптоз
клеток, индуцированный повреждающими факторами, а также угнетают синтез липидов
и с помощью этого механизма препятствуют процессам деградации ткани (Панасюк А.Ф.,
Ларионов Е.В., 2000, Wendel M., Sommarin Y., 1998;).

Одновременно эти соединения способны принимать
непосредственное участие в построении коллагеновых волокон и межклеточного матрикса
в целом, стимулировать пролиферацию хондроцитов и других клеток СТ, повышать их
биосинтетическую активность и улучшать сосудистую микроциркуляцию
непосредственно в СТ. Кроме того, на ранних этапах повреждения они выступают
как инициаторы создания в СТ временного матрикса. Этот феномен реально имеет
очень важное значение потому, что позволяет приостановить как распад СТ, так и
формирование грубого рубца. В дальнейшем именно последнее и обеспечивает более
быстрое замещение рубцовой ткани на обычную, для данного органа СТ.

К сожалению, имеющаяся в литературе информация о роли этих
соединений в обмене СТ относится главным образом к хрящевой ткани. С другой
стороны, описанные выше свойства этих соединений, скорее всего, универсальны
для СТ в целом и поэтому нет серьезных оснований считать, что реализация
свойств сГАГ в костной ткани будет иметь качественные отличия от других видов
СТ. Действительно, роль сГАГ в регуляции остеогенеза должна быть очень
значительна. Подтверждением этому служит ряд данных, имеющихся в литературе.

Так, по мнению А.Я. Фриденштейна, основным претендентом на
роль индуктора эктопического остеогенеза в модельной системе является
мукополисахарид (в современной терминологии протеогликан), секретируемый
эпителием мочевого пузыря. К такому же заключению приходит и Г.И. Лаврищева,
считая, что протеогликаны могут быть включены в контроль микроокружения над
гемопоэзом и другими гистогенезами производных мезенхимы и костной ткани в
частности. (Фриденштейн А.Я., Лалыкина К.С., 1973; Лаврищева Г.И., Оноприенко
Г.А., 1996).

Следовательно, остеоиндуктивные свойства практически всех
биокомпозиционных материалов обеспечиваются входящими в их состав либо
клетками, либо биоактивными компонентами. Например, это могут быть клетки костного
мозга, фибробласты, тромбоциты и/или морфогенетические белки, факторы роста,
гормоны, а также другие биоактивные субстанции (Drivdahl R. H. et.al., 1982;
Aspenberg P. et.al., 1991; Ripamonti U. et.al., 1992; Cook S.D. et.al., 1994;
Brown R. et.al., 1997; Reddi A.H., 1998; Bruder S.,1998). В нативном костном
матриксе свойство индукции костеобразования, как показал Urist М., принадлежит
морфогенетическим белкам, способным направленно влиять на дифференцировку
остеогенных клеток-предшественников мезенхимальной ткани (Urist М., 1965, 1983,
1989; Хэм А., Кормак Д., 1983).

Учитывая эти обстоятельства , и то, что восстановление
костной ткани в организме реципиента должно происходить как за счет структуры и
свойств трансплантата или имплантата, так и за счет активации собственных
клеточных элементов организма и усиления регенерации ткани в целом, фирмой ООО «Конектбиофарм»,
был разработан ряд биокомпозиционных материалов на основе костного коллагена и
костных сГАГ животных и человека. При этом, следуя стратегии и принципам
современной ТИ, разработка этих материалов велась в соответствии с общими
требованиями к такого рода продукции, которая должна иметь низкую антигенность
и высокие показатели биосовместимости, а также быть безопасной и эффективной
при воздействия на ткани мишени (Bruck S.D., Mueller E.P., 1989; Friess
W.,1998; Vacanti C.A., Pins G., 1992).

Разработанные фирмой ООО «Конектбиофарм»материалы для
восстановления костных дефектов на основе костного коллагена и костных сГАГ,
защищены патентами и товарными знаками РФ. В настоящее время они представлены
следующей группой биоматериалов:

1. «Биоматрикс» – костный ксеноколлаген и костные сГАГ,

2. «Алломатрикс-имплант», содержащий костный аллоколлаген и костные алло-сГАГ,

3. «Остеомарикс» – биокомпозиция на основе природных костных компонентов: ксено-
или аллоколлагена, сГАГ и ГА.

Материалы «Алломатрикс-имплант» и «Остеоматрикс» были
разработаны фирмой ООО «Конектбиофарм»совместно с ГУН ЦИТО им. Н. Н. Приорова.

Проведенными нами исследованиями по изучению свойств данных
материалов было установлено, что полученный по оригинальной технологии костный
коллаген из губчатой кости человека и животных сохраняет свои основные
природные характеристики, такие как низкая растворимость, высокая эластичность
и естественная пористость.

Сохранность костной структуры в материалах, после проведения
всех технологических процедур по их получению, была изучена нами с помощью
сканирующей электронной техники на микроскопе Cambrige Stereo-Scan (Англия).

[lib]bph_1.jpg[/lib]


На электоннограмме (рис.1) видно, что препараты костного
коллагена представляют из себя сеть упорядоченно расположенных пучков и
волокон. При этом сами волокна плотно упакованы в пучки второго порядка, без
разрывов и дефектов. По своему виду материал имеет классическую пористо-ячеистую
структуру, которая полностью соответствует архитектонике нативной губчатой
кости и свободна от сосудов, белков, механических и иных включений. Размер пор
колеблется от 220 до 700 мкм.

Биосовместимость костного коллагена была оценена нами по
стандартным тестам в условиях имплантации их под кожу крысам породы Вистар. С
помощью гисто-морфологического анализа и сканирущей электронной микроскопии
было установлено, что костный коллаген после полуторамесячного пребывания в
организме рецепиента практически не подвергается разрушению и сохраняет свою
структуру.

[lib]bph_2.jpg[/lib]Как видно на рис.2, поры, трабекулы и ячейки имплантированного
костного коллагена частично заполняются рыхлой волокнистой СТ, волокна которой
слабо спаяны с имплантатом. Хорошо видно, что вокруг него формируется
незначительный фиброзный слой, а в самом имплантате отмечается присутствие
небольшого количества клеточных элементов, основными из которых являются
фибробласты. Характерно, что имплантат практически на всем своем протяжении не
спаян с окружающей тканью дермы. Эти результаты однозначно свидетельствуют о
высокой устойчивости данного материала к биораспаду и о полной биоинертности в
отношении него окружающей СТ.

Исследования по влиянию материалов «Биоматрикс», «Алломатрикс-имплант»и
«Остеоматрикс»на остеорепарацию мы провели на модели сегментарной остеотомии по
общепринятым методикам (Katthagen B.D., Mittelmeeir H., 1984; Schwarz N.
et.al.,1991).

В эксперименте были использованы кролики породы Шиншилла
массой 1,5-2,0 кг, которым под внутривенным наркозом делали сегментарную
остеотомию лучевой кости.

[lib]bph_3.jpg[/lib]Через два месяца после операции в зоне имплантации было
отмечено формирование новой костной ткани. На рис. 3 результат
гистоморфологического исследования материала «Алломатрикс-имплант» через 2 мес.
после операции. В проксимальной зоне дефекта видна хорошо развитая молодая
костная ткань. Остеобласты прилежат к костным балкам в большом числе.

В межуточном веществе обнаруживаются остециты в лакунах, В
новом костном веществе формируются плотно упакованные коллагеновые волокна.
Хорошо развито межуточное вещество с активными клетками. Зона имплантата (сверху
и слева) активно перестраивается.

В общем, идет ускоренное созревание костной ткани вокруг
зоны имплантата.

Кроме того, оказалось, что пористо-ячеистая структура
костного коллагена обеспечивает не только поддержание объема в дефекте за счет
своих упруго-эластических качеств, но и оптимальную возможность для врастания в
него клеток СТ, развития сосудов и формирования кости при замещении этого
дефекта.

[lib]bph_4.jpg[/lib]Так например, через 2 месяца после имплантации материала «Алломатрикс-имплант»
большинство пор имплантата заполнены безклеточным тонковолокнистым материалом,
в ряде пор выявляли, сформированные сосуды ( внизу слева). Стенка сосуда
плотная, внутри сосуда видны форменные элементы крови – эритроциты Коллагеновые
волокна имплантата уплотнены, без явлений деструкции (рис. 4).

Очень важным свойством имплантируемого остеопластического
материала является его способность индуцировать развитие сосудов потому, что
именно оно потенциально определяет его остеоиндуктивные потенции. Биопластический материал «Биоматрикс»представляет из себя
высокоочищенный коллаген губчатой кости быка или свиньи и содержит суммарную
фракцию костных сГАГ. Он имеет естественную пористость, присущую нативной
кости, и изготовляется в виде блоков пластин и дисков. «Биоматрикс»нетоксичен,
обладает хорошей биосовместимостью и с его помощью можно моделировать любую
форму костного дефекта, что было доказано нами в экспериментах на животных.
Наряду с хорошими остекондуктивными характеристиками «Биоматрикс»обладает и
выраженными остеоиндуктивными свойствами. В условиях in vitro блоки материала «Биоматрикс»имеют
высокую степень устойчивости к растворам кислот и щелочей, а в условиях in vivo -
и к биораспаду.

Обладая хорошей биосовместимостью, костный коллаген с
костными с ГАГ имеет высокое сродство с костным ложем реципиента. Проведенные
исследования токсикологических показателей данных материалов показали, что они
безопасны и соответствуют всем требованиям, предъявляемым к изделиям
медицинского назначения.

Разработанный в соответствии с принципами ТИ и являясь в
настоящее время уникальным материалом «Биоматрикс»может служить хорошим
носителем и для клеток СТ, и для молекул биоактивных веществ, таких как
морфогенетические белки, факторы роста, антибиотики и т.д. Так, было показано,
что при переносе стромальных клетокпредшественников, выращенных в монослойной
культуре костного мозга, на материалах, содержащих костные коллаген и сГАГ, в
зоне имплантации происходит формирование эктопической кости с костным мозгом,
что однозначно доказывает остеоиндуктивные свойства использованного материала
(Иванов С.Ю. и соавт., 2001).

Проведенные клинические исследования материала «Биоматрикс» показали,
что он обладает выраженным действием на процессы регенерации костной ткани без
явлений воспаления и фиброза в зоне имплантации (Панин А.М., 2003). Данный
материал уже зарекомендовал себя с хорошей стороны при стоматологических
операциях и, в частности, при заполнении костных карманов, при синус-лифтинге и
пластике альвеолярных отростков челюстей при дентальной имплантации (Иванов
С.Ю. 2003, Панин А. М. 2003). Получены первые положительные результаты и по
применению материала «Биоматрикс»в качестве разобщающей биорезорбируемой
мембраны для обеспечения эффективной остеоинтеграции (Панин А. М. 2003).

Расширяя возможности применения в клинической практике
биоматериалов на основе костного коллагена, нами был разработан материал «Алломатрикс
– имплант», содержащий аллоколлаген и алло-сГАГ. Одним из важных преимуществ
этого материла перед «Биоматриксом»является его источник – донорская костная
ткань человека. По всем другим показателям эти материалы имееют сходные
характеристики. Как и в случае применения материала «Биоматрикс», материал «Алломатрикс-имплант»
хорошо удерживает объем и способен заполнить весь костный дефект. Его
пористость обеспечивает проникновение в него клеток СТ и прорастание сосудов.
При переносе на нем стромальных клеток-предшественников в зонах имплантации в
подпочечную капсулу происходит формирование эктопической кости (Иванов С.Ю. и
соавт., 2001).

Применение материала «Алломатрикс-имплант» в клинике также
продемонстрировало его выраженное действие на остеорепарацию. При этом в
постоперационном периоде в зонах имплантации ни в одном исследованном случае не
отмечалось явлений воспаления или фиброза. Так, при пластике альвеолярных
отростков челюстей при пародонтальных операциях удалось установить, что
материал обладает высокой биосовместимостью, оптимизирует процессы репаративной
регенерации в области хирургического вмешательства в большей степени, чем
проведение традиционной лоскутной операции. Материал обладает
противовоспалительным действием, которое выявляется по результатам
цитофотометрии. Наиболее высокой эффективностью биокомпозиционный материал «Алломатрикс-имплант»
обладает при устранении трехстеночных костных дефектов (Грудянов А. И. 2003).

Однако при всех своих достоинствах материалы «Биоматрикс»и «Алломатрикс-имплант»имеют
один существенный недостаток – они не обладают необходимым показателем
прочности, характерным для нативной костной ткани.

Известно, что прочность кости связана с наличием в ее
составе ГА. Обычно при изготовлении биопластических материалов ГА удаляется из
костной ткани для того, чтобы при имплантации были доступны биоактивные молекулы
данной ткани. С другой стороны, если готовятся материалы природного ГА,
(например Вio-Oss Geistlich Biomaterials Swiss), то они как правило достаточно
хрупки и их прочностные характеристики значительно меньше, чем у костного
коллагена. Следовательно, прочность костной ткани в первую очередь зависит от
структурного взаимодействия обоих ее компонентов и коллагена, и ГА.

Для решения этой проблемы фирмой ООО «Конектбиофарм»совместно
с ГУН «ЦИТО» им. Н.Н. Приорова был разработан биокомпозиционный материал нового
поколения «Ос-теоматрикс». В состав данного материала кроме костных коллагена и
сГАГ входит и природный ГА человека или свиньи. Материал «Остеоматрикс», так же
как и две предыдущие формы, имеет пористую структуру, близкую к нативной
костной ткани, но в отличии от них он обладает высокими показателями прочности
и в нем сохранена архитектоника не только коллагеновой составляющей, но и ГА.
Последнее качество материала «Остеоматрикс» является серьезным преимуществом и
обуславливает его более выраженные остеогенные потенции.

Действие данного материала на репарацию костных дефектов
было четко доказано в эксперименте на модели восстановления сегментарного
дефекта лучевой кости у животных. Было найдено, что через 2 мес. после
имплантации материала в зоне дефекта формируется костная мозоль.
Имплантированный материал, хотя и подвергается частичной деструкции, но при
этом он активно замещается молодой костной тканью без фиброзного перерождения
(Рис. 4). По сравнению с группой контрольных животных костная мозоль в опыте
формируется быстрее и, как правило, выполняет больший объем дефекта.

В клинической практике материал «Остеоматрикс» был успешно
применен при заполнении костных дефектов после удаления кист и сложных зубов.
Было показано, что при использовании материала «Остеоматрикс» костные дефекты
на сроке через 3 мес. после операции заполняются молодой костной тканью (Аснина
С.А. и соавт., 2003).

В клинике ЦИТО материал «Остеоматрикс» был использован при
пластике больших костных дефектов после удаления кист, хондром, неврогенной
опухоли, хронического воспалительного процесса. Анализ результата через 6 мес.
после операции показал, что у всех больных места, куда помещался «Остеоматрикс»,
по плотности рентгеновского изображения были неотличимы от окружающей губчатой
костной ткани. Результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что
биокомпозиционный материал «Остеоматрикс» при помещении его в костный дефект
активно влияет на построение костной ткани на месте бывшего очага поражения у
больных с разными видами костной патологии. При этом каких либо воспалительных
реакций на имплантацию не наблюдается, что указывает на низкую антигенность и
высокую степень биоинтеграции в ткани реципиента. Авторы показали, что «Остеоматрикс»
является перспективным биокомпозиционным материалом, способным стимулировать
репарацию костной ткани, обеспечивая ее быстрое восстановление (Лекишвили М. В.
2002).

Таким образом, приведенные выше экспериментальные и
клинические результаты реально доказывают, что базируясь на современных
принципах ТИ, фирмой ООО «Конектбиофарм»совместно с ГУН «ЦИТО»им. Н.Н. Приорова
был разработан и внедрен в клиническую практику ряд композиционных
биоматериалов нового поколения на основе костных коллагена, сульфатированных
гликозаминогликанов и гидроксиапатита. Эти современные, эффективные и
безопасные биоматериалы открывают широкие перспективы к решению многих проблем
восстановления костной ткани не только в хирургической стоматологии и
челюстно-лицевой хирургии, но и в травматологии и ортопедии.

http://www.bwood.ru