СВОЙСТВА ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОГО КОСТНОГО МАТРИКСА ДЛЯ БИОИНЖЕНЕРИИ ТКАНЕЙ

Цель. Определение значимых для биоинженерии тканей физико-механических свойств деминерализованного костного матрикса губчатой и компактной кости человека.

Материалы и методы. Перечислены методы исследования микроморфологических, пьезоэлектрических и транспортных свойств, адаптированные для измерения у материалов потенциальных матриц.

Результаты. Приведены результаты исследования физико-механических свойств деминерализованного костного матрикса губчатой и компактной кости человека. Показано, что деминерализованная губчатая кость обладает наилучшими характеристиками поровой системы для заселения матриксов клетками. Предел прочности и модуль упругости образцов из деминерализованных головок бедренных костей, извлеченных в ходе первичного эндопротезирования тазобедренного сустава, изменяются в широких пределах. Модуль упругости изменялся от 50 до 250 МПа, а предел прочности – от 1,1 до 5,5 МПа.

Заключение. Были отработаны и/или адаптированы методы измерений микроморфологических, пьезоэлектрических и транспортных свойств у материалов потенциальных матриц. Показано, что у образцов материалов из кости человека данные характеристики, как правило, значительно варьируют. Исходя из этого, становится очевидным, что отработка протоколов методов измерения вышеперечисленных свойств является важной работой для создания технологии биоинженерии тканевых имплантатов для восстановительной хирургии. 

1. Z. Liao, C.H. Wang, W.L. Cui. J Invest Surg. 2016 Apr 11:1-10. [Epub ahead of print] –

2. Кирилова И.А. Анатомо-функциональные свойства кости как основа создания костно-пластических материалов для травматологии и ортопедии. Автореф. дисс. … доктора мед. наук. Новосибирск; 2011. Kirilova I.A. Anatomical and functional properties of bone as a basis for creating boneplastic materials for traumatology and orthopedics. [dissertation] Novosibirsk; 2011. [In Russ].

3. Нигматуллин Р.Т., Щербаков Д.А., Мусина Л.М., Ткачев А.А. Некоторые аспекты клинического применения костных и хрящевых аллотрансплантатов. Медицинский вестник Башкортостана. 2012; 7 (4): 78-83. Nigmatullin R.T., Shcherbakov D.A. , Musina L.M., Tkachev A.A. Some aspects of clinicfl use of bone and cartilage allografts. Medical bulletin of Bashkortostan. 2012; 7 (4): 78-832012 Volume: 7 issue: 4 Year: 2012 Pages: 78-83. [In Russ].

4. Hofer S., Leopold S.S., Jacobs J. Clinical perspectives on the use of bone graft based on allografts In: Laurencin CT, editor. Bone graft substitutes. West Conshohocken, PA: ASTM International. 2003. P. 68–95.

5. Cammisa F. P., Lowery G., Garfin S.R., Geisler F.H., Klara P.M., McGuire R.A. et al. Twoyear fusion rate equivalency between Grafton DBM gel and autograft in posterolateral spine fusion: a prospective controlled trial employing side-by-side comparison in the same patient. Spine. 2004; 29: 660–6.

6. Швец А. И., Ивченко В. К. Костные трансплантаты и их заменители в хирургии позвоночника. Ортопедия, травматология и протезирование. 2008; 3: 66–69. Shvets A.I., Ivchenko V.K. Bone grafts and their substitutes in surgery of the spine. Orthopedics, traumatology and prosthetics. 2008; 3: 66-69. [In Russ].

7. Дианов С.В., Тарасов А.Н. Аллопластика вертлужной впадины при первичном и ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2009; 3: 130–132. Dianov S.V., Tarasov A.N. Acetabulum alloplasty at the primary and revision hip replacement. Traumatology and orthopedics of Russia. 2009; 3: 130–132. [In Russ].

8. Major M.R., Wong V.W., Nelson E.R., Longaker M.T., Gurtner G.C. Plast Reconstr Surg. 2015 May;135(5):1489-98. doi: 10.1097/PRS.0000000000001193.

9. Parisay I., Ghoddusi J., Forghani M. Review A review on vital pulp therapy in primary teeth. Iran Endod J. 2015; 10(1): 6-15. Epub 2014 Dec 24.

10. Грудянов А.И., Николаев А.В. Сравнительный анализ отдаленных результатов использования различных ауто- и аллотрансплантатов для создания зоны кератинизированной десны при вестибулопластике на нижней челюсти // Стоматология. 2016. Т. 95. № 1. С. 40-43. A.I. Grudianov, A.V. Nikolaev Comparative study of long term result of auto- and allografts for keratinized gingiva restoration in vestibuloplasty area on the lower jaw Dentistry. 2016. T. 95. No. 1. S. 40-43.

11. Кирилова И.А., Николаев С.В., Подорожная В.Т., Шаркеев Ю.П., Уваркин П.В. Ратушняк А.С. и др. Внеклеточный матрикс из кости человека как основа тканеинженерной конструкции. Российский иммунологический журнал. 2016; 10 (2-1) 579-581. Kirilova I.A., Nikolaev S.V., Podorozhnaya V.T., Sharkeev Yu.P., Uvarkin P.V., Ratushnyak A.S. et al. Extracellular matrix from human bone as the basis of tissue engineering design. Russian Immunological Journal. 2016; 10 (2-1) 579-581. [In Russ].

12. Kirilova I. A., Sharkeev Yu. P., Nikolaev S. V., Podorozhnaya V. T., Uvarkin P. V., Ratushnyak A. S. et al. Physicomechanical properties of the extracellular matrix of a demineralized bone. AIP Conference Proceedings. 2016; 1760 (1): 020027 doi: 10.1063/1.4960246.

13. Vitor E.S., Manuela E.G., Joao F.M., Rui L.R. Controlled release strategies for bone, cartilage and osteochondral engineering—Part I: Recapitulation of native tissue healing and variables for the design of delivery systems. Tissue engineering: Part B. 2013; 19 (4): 308-326.

14. M.A. Velasco, Narváez-Tovar C.A., Garzón-Alvarado D.A. Design, Materials, and Mechanobiology of Biodegradable Scaffolds for Bone Tissue Engineering. BioMed Research International. 2015; 2015: 729076. doi:10.1155/2015/729076.

15. Кирпичев И.В., Маслов Л.Б., Коровин Д.И. Актуальные междисциплинарные проблемы применения современных пористых имплантатов для замещения костных дефектов. Современные проблемы науки и образования. 2016; 1: 2. Kirpichev I.V., Maslov L.B., Korovin D.I. Aktual’nye mezhdisciplinarnye problemy primenenija sovremennyh poristyh implantatov dlja zameshhenija kostnyh defektov. Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. 2016; 1: 2. [In Russ].

16. Подорожная В.Т., Кирилова И.А., Шаркеев Ю.П., Попова К.С., Уваркин П.В., Фомичев Н.Г Изучение структурно-функциональных характеристик срединных распилов головок бедренных костей. Успехи современного естествознания. 2015; 9: 126-129. Podorozhnaya V.T., Kirilova I.A., Sharkeev Yu.P., Popova K.S., Uvarkin P.V., Fomichev N.G. The study of structural and functional characteristics of femoral head midline section specimens. Advances in current natural sciences. 2015; 9: 126-129. [In Russ].

17. Кирилова И.А., Шаркеев Ю.П., Подорожная В.Т., Попова К.С., Уваркин П.В., Фомичев Н.Г. Изучение морфологии срединных распилов головки бедренной кости. Успехи современного естествознания. 2015; 8: 58-61. Kirilova I.A., Sharkeev Yu.P., Podorozhnaya V.T., Popova K.S., Uvarkin P.V., Fomichev N.G. The study of the morphology of femoral head midline section specimens. Advances in current natural sciences. 2015; 8: 58-61. [In Russ].

18. Murphy S.V., Atala A. Organ engineering – combining stem cells, biomaterials, and bioreactors to produce bioengineered organs for transplantation. Bioessays. 2012; 35: 163–172,.

19. Пененко А.В., Николаев С.В., Голушко С.К., Ромащенко А.В., Кирилова И.А.. Численные алгоритмы идентификации коэффициента диффузии в задачах тканевой инженерии. Матем. биология и биоинформ. 2016; 11 (2): 426-444. Penenko A.V., Nikolaev S.V., Golushko S.K., Romashhenko A.V., Kirilova I.A.. Chislennye algoritmy identifikacii kojefficienta diffuzii v zadachah tkanevoj inzhenerii. Matematicheskaja biologija i bioinformatika. 2016; 11 (2): 426-444. [In Russ].