Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ
день перший
день другий

АКУШЕРИ ГІНЕКОЛОГИ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ
день перший
день другий

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

"Тrauma" Том 23, №4, 2022

Back to issue

Experimental study of changes in the strength of rat femurs after filling bone defects with a biodegradable material based on polylactide and tricalcium phosphate

Authors: Хвисюк О.М. (1), Гонтар Н.М. (1), Пастух В.В. (1), Карпінський М.Ю. (2), Карпінська О.Д. (2), Нікольченко О.А. (2)
(1) — Харківська медична академія післядипломної освіти, м. Харків, Україна
(2) — ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. У даний час для заповнення кісткових дефектів використовують імплантати на основі полілактиду, особливістю яких є біодеградація, остеоінтеграція, здатність індукувати процеси кісткоутворення та висока біосумісність з організмом. Використання технології 3D-друку дозволяє регулювати темпи біодеградації матеріалу за рахунок виготовлення імплантатів різної поруватості. Мета: в експерименті на тваринах вивчити динаміку міцності стегнових кісток щурів після заповнення кісткового дефекту біодеградуючим матеріалом на основі пористого полілактиду з трикальційфосфатом. Матеріали та методи. Робота виконана на 15 лабораторних білих щурах-самцях. Усім тваринам виконували порожнинний дефект у дистальному відділі лівої стегнової кістки, який заповнювали біодеградуючим матеріалом на основі полілактиду з додаванням 45 % трикальційфосфату і розміром пор 300 мкм. Тварин виводили з експерименту на 15, 30 та 90-ту добу після оперативного втручання. Препарати стегнових кісток випробували на міцність під впливом вертикального стискаючого навантаження. Як групу контролю використовували контралатеральні кінцівки. Результати. На 15-ту добу після оперативного втручання міцність оперованої стегнової кістки лабораторних щурів була статистично значуще нижчою за інтактну(р = 0,007). Оперовані кістки руйнувалися при навантаженнях 184,0 ± 15,2 Н, тоді як інтактні витримували 222,0 ± 17,9 Н. На 30-ту добу спостерігали наближення показників міцності оперованих кісток до показників інтактних, які визначали на рівні 226,0 ± 15,2 Н та 238,0 ± 17,9 Н. На 90-ту добу відмінності міцності між оперованими та інтактними кістками зникли повністю, про що свідчать показники величини навантаження, при яких здійснилось руйнування оперованих кісток — 308,0 ± 11,0 Н, контралатеральних — 304,0 ± 23,0 Н, а також рівень статистичної значущості різниці р = 0,704. Висновки. Протягом експерименту щільність інтактної кісткової тканини щурів статистично значуще (р = 0,002) зростала, що пов’язане з віком тварин. На 15-ту добу після оперативного втручання міцність оперованої стегнової кістки лабораторних щурів була статистично значуще (р = 0,007) нижчою за інтактну, що може бути наслідком того, що процес біодеградації заповнювача вже триває, а процес кісткоутворення ще не набув достатньої міцності. На 30-ту добу спостерігали наближення показників міцності оперованих кісток до показників інтактних. На 90-ту добу відмінності міцності між оперованими та інтактними кістками зникли повністю. Це є ознакою того, що матеріал наповнювача повністю біодеградував, дефект заповнився кістковою тканиною, яка на цей момент набула міцності здорової кісткової тканини.

Background. Currently, polylactide-based implants are used to fill bone defects, their features are biodegradation, osseointegration, the ability to induce bone formation processes, and high biocompatibility with the body. The use of 3D printing technology allows you to adjust the rates of material biodegradation due to the manufacturing the implants with different porosity. Objective: in an animal experiment, to study the dynamics of changes in the strength of rat femurs after filling a bone defect with a biodegradable material based on porous polylactide with tricalcium phosphate. Materials and methods. The work was performed on 15 laboratory white male rats. All animals had a cavity defect in the distal part of the left femur, which was filled with a biodegradable material based on polylactide with the addition of 45% tricalcium phosphate and a pore size of 300 μm. Animals were removed from the experiment on days 15, 30 and 90 after surgery. Preparations of femurs were tested for strength under the influence of vertical compressive load. Contralateral limbs were used as a control group. Results. On the 15th day after surgery, the strength of the operated femur of laboratory rats was statistically significantly (p = 0.007) lower than the intact one. The operated bones were destroyed under loads of 184.0 ± 15.2 N, while the intact ones withstood 222.0 ± 17.9 N. On the 30th day, the strength indicators of the operated bones approached the parameters of the intact ones, which were determined at the level of 226.0 ± 15.2 N and 238.0 ± 17.9 N. On the 90th day, the differences in strength between the operated and intact bones disappeared completely, as evidenced by the load values at which the operated bones were destroyed — 308.0 ± 11.0 N and the contralateral bones — 304.0 ± 23.0 N, as well as the level of statistical significance of the difference (p = 0.704). Conclusions. During the experiment, the density of intact bone tissue of rats increased statistically significantly (p = 0.002), which is related to the age of the animals. On the 15th day after surgery, the strength of the operated femur of laboratory rats was statistically significantly (p = 0.007) lower than the intact one, which may be a consequence of the fact that filler biodegradation is underway, and the bone formation process has not yet acquired sufficient strength. On the 30th day, the strength indicators of the operated bones approached the indicators of the intact bones. On the 90th day, the differences in strength between the operated and intact bones disappeared completely. This is a sign that the filler material completely biodegraded, the defect was filled with bone tissue, which at that moment acquired the strength of healthy bone tissue.


Keywords

кістковий дефект; полілактид; біодеградація; навантаження

bone defect; polylactide; biodegradation; load


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Радченко В.А., Дедух Н.В., Малышкина С., Бенгус Л.М. Биорезорбируемые полимеры в ортопедии и травматологи. Ортопедия, травматология и протезирование. 2006. № 3. С. 116-124.
2. Kontakis G.M., Pagkalos J.E., Tosounidis T.I., Melissas J., Katonis P. Bioabsorbable materials in orthopaedics. Acta Orthop. Belg. 2007. Vol. 73. P. 159-169.
3. Терещенко В.П., Кирилова И.А., Ларионов П.М. Матрицы-носители в тканевой инженерии костной ткани. Успехи современного естествознания. 2015. № 8. С. 66-70.
4. Корж М.О., Шидловський М.С., Макаров В.Б., Заховайко А.А., Танькут О.В., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д., Чуприна Д.О. Експериментальне дослідження механічних властивостей полілактиду. Травма. 2019. Т. 20. № 6. C. 5-11. DOI: 10.22141/1608-1706.6.20.2019.186029.
5. Хесуани Ю.Дж., Сергеева Н.С., Миронов В., Мустафин А.Г., Каприн А.Д. Введение в 3D-биопринтинг: история формирования направления, принципы и этапы биопечати. Гены и клетки. 2018.
6. Семикозов О.В. Экспериментальное обоснование применения для костной пластики пористого минералонаполненного композита полилактида, подвергнутого воздействию сверхкритической среды СО#32#1: Автореф. дисс… канд. мед. наук. 14.00.16. ГОУВПО «Российский университет дружбы народов». М., 2008. 25 с.: 29 ил.
7. Хвисюк О.М., Павлов О.Д., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д. Розрахунок міцнісних характеристик композитного матеріалу на основі полілактиду трикальційфосфату та гідроксіапатиту. Травма. 2020. Т. 21. № 1. C. 85-91. DOI: 10.22141/1608-1706.1.21.2020.197802.
8. Європейська конвенція про захист хребетних тварин, що використовуються для дослідних та інших наукових цілей. Страсбург, 18 березня 1986 року: офіційний переклад [Електронний ресурс]. Верховна Рада України.  Офіц. веб-сайт. (Міжнародний документ Ради Європи). Режим доступу: http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cginreg = 994_137
9. Про захист тварин від жорстокого поводження: Закон України № 3447-IV вiд 21.02.2006 р. [Електронний ресурс]. Верховна Рада України. Офіц. веб-сайт. Режим доступу до документа: http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg = 3447-15
10. Бююль Ахим, Петер Цефлер. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей: Пер. с нем. СПб.: ООО «ДиаСофтЮП», 2005. 608 с.

Back to issue