CC BY
83
УДК 616.28-089:616-092.4 В. П. СИТНИКОВ
ЭЛЬ-РЕФАЙ ХУСАМ С. В. ШИЛЬКО Н. Т. ДЖАЙНАКБАЕВ
Казахстанско-Российский медицинский университет, г. Алма-Ата, Республика Казахстан Институт механики металлополимерных систем им. В. А. Белого Национальной академии наук Беларуси
№
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОТЕЗОВ ИЗ ФТОРОПЛАСТА С АЛМАЗОПОДОБНЫМ НАНОПОКРЫТИЕМ В ХИРУРГИИ УХА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
Статья посвящена особенностям общих и локальных тканевых реакций экспериментальных животных (крыс) на имплантаты из радиационно-модифици-рованного фторопласта Ф-4PM20 (на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) с алмазоподобнымнанопокрытием и алмазоподобным покрытием с распределенными наноразмерными частицами серебра.
Ключевые слова: хирургия уха, имплантаты, биосовместимость, радиацион-но-модифицированный фторопласт, алмазоподобное покрытие, наночастицы серебра.
На рубеже 80 —90-х годов ХХ века в ушной хирургии получили распространение имплантаты на основе металлов, полимеров, композитов и керамики. Требования к протезам слуховых косточек: хорошее звукопроведение, небольшая масса, противостояние инфекции, стабильность формы и устойчивость к экструзии.
Металлические и керамические протезы обладают значительной прочностью и, благодаря высокому (свыше 100 ГПа) модулю упругости, хорошим звукопроведением, включая область наиболее информативных высоких звуковых частот. Однако чрезмерная жесткость приводит к деформационной несовместимости указанных имплантатов с менее жесткими биотканями среднего уха.
Среди полимерных материалов для реконструкции среднего уха при стапедопластике доминируют материалы на основе полиэтилена и, особенно, политетрафторэтилена (ПТФЭ) марок тефлон (США) и фторопласт-4 (Россия). Биоинертность, эластичность и высокая технологичность полимерных им-плантатов делает возможным массовое изготовление недорогих протезов.
Вместе с тем указанные материалы характеризуются вязкоупругостью и вязкопластичностью, что проявляется в ухудшении звукопроведения в ре-
зультате необратимого изменения формы и жесткости протезов при длительном функционировании. К тому же они не обладают бактерицидной активностью, что может привести к угрозе инфицирования среднего уха. У ряда пациентов с тимпанальной и смешанной формами отосклероза после имплантации тефлоновых протезов возможно развитие сенсоневральной тугоухости и глухоты, а также образование послеоперационных гранулем барабанной полости, что явилось причиной реопераций [1, 2].
Так как реакция организма на имплантат определяется в основном химическим составом и структурой его поверхностного слоя, регулирование биосовместимости имплантатов может быть достигнуто модифицированием их поверхности [3 — 5]. В работе предложен протез на основе биологически активного материала с нерастворимым и инертным мозаичным покрытием.
Цель исследования — установление общих и локальных особенностей тканевых реакций экспериментальных животных (крыс) на имплантаты из радиационно-модифицированного фторопласта Ф-4РМ20 (на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) с алмазоподобным нанопокрытием и алмазоподоб-ным покрытием с распределенными наноразмерны-ми частицами серебра.
Материал и методы исследования. Были использованы формостабильные марки фторопласта, модифицированные наноразмерными алмазоподоб-ными DLC (diamond-like carbon) покрытием, состоящим из атомов углерода, поскольку последние значительно повышают биоинертность протезов.
В качестве основного материала (подложки) протеза использовали радиационно-модифици-рованный фторопласт марки Ф-4РМ20 в виде листа толщиной 0,8 мм (Россия, ФГУП «НИФХИ им. Л. Я. Карпова»), из которого вырезались полоски прямоугольного сечения
Формостабильность протеза стремени после радиационного модифицирования ПТФЭ обеспечивалась уменьшением деформации ползучести на два порядка при небольшом снижении прочности и эластичности.
Биологический эксперимент проводили на 150 белых беспородных крысах, разделенных на 3 группы по 50 крыс в каждой. Экспериментальным животным 1-й группы подкожно имплантировали полоски фторопласта Ф-4РМ20 с алмазоподобным покрытием толщиной 5 нм; во 2-й группе имплантировали указанный материал с распределенными в покрытии наноразмерными частицами серебра; в 3-й (контрольный) группе использовали полоски фторопласта Ф-4РМ20 без покрытия. Животные выводились из эксперимента на 7, 21, 30, 60 сутки. Проводилось гистологическое исследование тканей, окружающих имплантат, а также тканей легких, селезенки, печени и почек.
Результаты и их обсуждение. Следует отметить, что во всех группах экспериментальных животных определялись однотипные локальные тканевые реакции при меньшей выраженности грануляцион-но-рубцового процесса в случае использования имплантатов с альмазоподобным покрытием, содержащем наноразмерные частицы серебра. Статистически значимой гиперплазии лимфоидной ткани селезенки, указывающей на активацию иммунной системы на введение имплантата, не установлено ни в одной группе животных.
Таким образом, установлена однотипность локальных тканевых реакций во всех группах животных при менее выраженном грануляционно-руб-цовом процессе в случае имплантации Ф-4РМ20 с алмазоподобным покрытием толщиной 5 нм, содержащим распределенные наноразмерные частицы серебра. Активизации иммунной системы на введение имплантата по статистически значимым показателям увеличения лимфоидных фолликулов селезенки не установлено ни в одной группе животных.
Выводы
1. Проведенное исследование показывает перспективность использования в микроотохирургии объемной и поверхностной модификация фторо-
пласта Ф-4, обеспечивающей высокую биосовместимость, формостабильность и звукопроводимость без существенного изменения размеров и массы протезов.
2. Морфологические особенности течения тканевых реакций на внедрение имплантатов из ради-ационно-модифицированного фторопласта марки Ф-4РМ20 с алмазоподобным покрытием толщиной 5 нм и алмазоподобным покрытием, содержащим наноразмерные частицы серебра, однотипны и характеризуются формированием грануляционной ткани с последующим образованием фиброзной ткани на 60-е сутки эксперимента.
Библиографический список
1. Косяков, С. Я. Отдаленные результаты поршневой стапедопластики с применением тефлоновых и титановых протезов / С. Я. Косяков, Е. В. Пахилина, В. И. Федосеев // Кремлевская медицина. Клинический вестник. — 2008. — № 1. - С. 19-21.
2. Мельников, М. Н. Оценка эффективности применения имплантов при стапедопластике / М. Н. Мельников // Вестник оториноларингологии. — 2007. — № 6. — С. 40-43.
3. Синтез биосовместимых поверхностей методами нано-технологии / А. П. Алехин [и др.] // Российские нанотехноло-гии. — 2010. — Т. 9/10. — С. 128 — 136.
4. Comparison of Diamond-Like Carbon-Coated Nitinol Stents with or without Polyethylene Glycol Grafting and Uncoated Nitinol Stents in a Canine Iliac Artery Model / J. H. Kim [et al.] // Br. J. Radiol. — 2011. — Vol. 84 (999). — P. 210 — 215.
5. Coating of Titanium Implant Materials with Thin Polymeric Films for Binding the Signaling Protein BMP2 / C. Lorenz [et al.] // Macromol. Biosci. — 2011. — Vol. 11 (2). — P. 234 — 244.
СИТНИКОВ Валерий Петрович, заслуженный врач России, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой оториноларингологии Казах-станско-Российского медицинского университета. ЭЛЬ-РЕФАЙ Хусам, кандидат медицинских наук, доцент кафедры оториноларингологии Казахстан-ско-Российского медицинского университета. ШИЛЬКО Сергей Владимирович, кандидат технических наук, доцент, заведующий отделом «Механика адаптивных материалов и биомеханика» Института механики металлополимерных систем им. В. А. Белого Национальной академии наук Беларуси. ДЖАЙНАКБАЕВ Нурлан Темирбекович, доктор медицинских наук, профессор, ректор Казахстанско-Российского медицинского университета. Адрес для переписки: drhossam64@mail.ru
Статья поступила в редакцию 08.07.2014 г. © В. П. Ситников, Эль-Рефай Хусам, С. В. Шилько, Н. Т. Джайнакбаев
