CC BY
12
В.В.Розанов1'2, И.В.Матвейчук\ Ю.Ю.Литвинов1, А.А.Уланова1, И.В.Пантелеев
АНАЛИЗ АРХИТЕКТОНИКИ КОСТНОЙ ТКАНИ КАК ОБЪЕКТА СТЕРИЛИЗАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЗОНА
1ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений» ФАНО России, Москва, Россия ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова», Москва, Россия 3ООО «ВИП-ОЗОН», Киров, Россия
С использованием комплекса морфологических методов (световая, сканирующая электронная микроскопия, акустическая микроскопия), композиционный анализ получены новые сведения об архитектонике костной ткани и основных ее компонентов. Формирующиеся на различных этапах остеогенеза системы каналов, лакун и канальцев, пор и межструктурных промежутков представляют собой объемную ориентированную систему сообщающихся внутрикостных пространств (СВП), наличие которой обеспечивает благоприятные условия для эффективного использования озоновой стерилизации при изготовлении костных имплантатов. Определены количественные соотношения, характеризующие СВП.
Ключевые слова: озоновая стерилизация, костные имплантаты, система внутрикостных пространств
The new information about the architectonics of bone and its main components have been obtained by using of a complex morphological techniques (light microscopy, scanning electron microscopy, acoustic microscopy), compositional analysis. Emerging at various stages of bone formation system of canals, lacunae and tubular, and intrastructural spaces represent volume oriented system communicating intraosseous spaces (SIS)., the presence of which provides favorable conditions for the effective use of ozone sterilization in the manufacture of bone implants. Quantitative relationships have been established to define the basic characteristics of the SIS.
Key words: ozone sterilization, bone implants, system of intraosseous spaces
Введение. Возрастание объема реконструктивно-восстановительных операций ввиду повышения случаев травматизма, ухудшения экологии, увеличения числа пострадавших в локальных военных конфликтах обусловило увеличение потребности в пластическом материале [1]. Существует необходимость создания современных наукоемких технологий, позволяющих удовлетворить спрос на пластический материал, включая альтернативные источники получения костных имплантатов.При этом важно, чтобы получаемые в результате имплантаты допускали использование эффективных инновационных методик стерилизации с применением озоно-кислородных смесей [2], обеспечивающих высокое качество и безопасность пластического материала.
Материал и методы исследования.Цельисследования - разработка научно-методических подходов к оптимизации технологии получения и комплексному анализу закономерностей архитектоники костных алло- и ксеноимплантатов как объектов стерилизации с использованием озона. Объектом исследования служили образцы компактного вещества бедренных костейлюдей и животных. Указанный материал был взят от трупов мужчин европеоидной расы, причина смерти которых не связана с заболеваниями костно-суставной системы. Возрастной диапазон - (3^89) лет (II-VII возрастные группы), посмертный период - (8^24) часа. Для сравнительного структурного анализа были использованы кости клинически здоровых животных класса млекопитающих (бык). Посмертный период составлял (1^5) часов.
В работе использован комплекс морфологических методов (световая, сканирующая электронная микроскопия, акустическая микроскопия), композиционныйанализ для получения новых сведений об архитектоникекостной ткани и основных ее компонентов.
Результаты исследования и их обсуждение. В целях исключения влияния артефактов,
обусловленных пробоподготовкой, при решении поставленных задач проведенаэкспериментальная апробация и сравнительный анализ существующих методов изготовления костных образцов. Показано, что костная ткань представляет собой уникальный природный анизотропный биокомпозит, который позволяет успешно использовать при его обработке как традиционные методы [ 1 ] механической обработки - точение, фрезерование, так и современные методы физико-механического разделения, включая гидродинамическую инцизию [3], обеспечивающие наилучшую сохранность исходной структуры,композиционного состава компактного вещества кости и применимые для пробоподготовки образцов для структурных исследований.
Морфологический анализ [1,4-6] позволил установить, что пространственная организация не является хаотичной. Формирующиеся на различных этапах остеогенеза системы каналов, лакун и канальцев, пор и межструктурных промежутков представляют собой объемную ориентированную систему сообщающихся внутрикостных пространств (СВП). С учетом размеров, особенностей расположения можно выделить три уровня несплошностей: центральные, прободающие (анастомозирующие) каналы, лакуны и канальцы, межфибриллярные и межкристаллические пространства. Объем системы внутрикостных пространств зависит от возрастных, видовых, патологических особенностей,композиционного состава костной тканиисследуемого объекта. Композиционный анализ выявил, что органическая и минеральная фазы не являются дискретными при селективном выделении их из кости, сохраняют пространственную организацию и непрерывность. Эта особенность позволяет считать основные компоненты в качестве самостоятельных конструкционных систем, составляющих основу кости как композита. С учетом ранее полученных данных [1,4,6] установлено, что суммарный объем СВП может достигать (8-10) % от тканевого. При этом на долю центральных и прободающих каналов приходится 23%, лакун и канальцев - 42%, а межфибриллярных и межкристаллических промежутков - 35% общего объема системы внутрикостных пространств. Приведенные характеристики отражают общие объемные соотношения основных уровней СВП, а также дают представления о размерах, пористости костной ткани и концентрации несплошностей. Объем системы внутрикостных пространств может изменяться в широких пределах в зависимости от сочетания влияющих на нее факторов, что указывает на необходимость их учетаи строгой паспортизации исследуемого материала.
Выводы. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что архитектоника костной ткани, характеризующаяся наличием развитой объемной системы внутрикостных пространств,обеспечивает благоприятные условия для использования методов газовой стерилизации, включая озоновую. Полученные данные представляют интерес для установления оптимальных параметров режима процесса стерилизации с целью получения имплантатов, отвечающих современным требованиям для эффективного лечения заболеваний костно-суставного аппарата различной этиологии, дальнейшей разработки и экспериментальной апробации инновационных методов для совершенствования здоровьесберегающих технологий.
Список литературы:
1. Денисов-Никольский Ю.И., Миронов С.П., Омельяненко Н.П., Матвейчук И.В. Актуальные проблемы теоретической и клинической остеоартрологии. М.:ОАО «Типография «Новости».- 20О5.-336с.
2. Розанов В.В., Быков В.А., Матвейчук И.В., Лекишвили М.В., Пантелеев В.И., Шутеев С.А. Оптимизация технологий стерилизации и консервации костных имплантатов // Медицинский альманах. - 2013. - №3(27). - С. 24-25.
3. Розанов В.В., Денисов-Никольский Ю.И., Матвейчук И.В., Ложкин О.В., Эйхенвальд Э.В., Осипенкова Т.К., Омельяненко Н.П., Северин А.Е. Гидродинамические технологии в биологии и медицине- // Технологии живых систем.- 2005.-Т.2.- №4-5.- С.28-40.
4. Денисов-Никольский Ю.И., Матвейчук И.В., Розанов В.В. Инновационные подходы к структурно-функциональному анализу костной ткани для решения фундаментальных и прикладных задач в биоимплантологии и биоматериаловедении // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии.- 2012.- № 1.-С. 223-228.
5. Луньков А.Е. Порометрические методики морфометрии костной ткани. - Саратов, 2015.: Изд-во Саратовского медицинского университета. - 120 с.
6. Матвейчук И.В., Розанов В.В., Денисов-Никольский Ю.И. Сравнительная структурно-функциональная характеристика костных алло- и ксеноимплантатов // Технологии живых систем.- 2013.-Т.10.- № 8.-С. 25-30.
